CN111939426A - 一种检测和改善睡眠的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种检测和改善睡眠的装置及方法，包括头帽、前额冷敷循环水机构、睡眠监测机构和控制系统，头套由前额罩和紧固带组成，前额罩内设有冷敷水流道；前额冷敷循环水机构包括储水密封箱、水循环驱动件、水循环管路和散热系统；睡眠监测机构包括眼电监测组件和呼吸监测组件，眼电监测组件由眼罩和眼电信号检测器组成，呼吸监测组件由鼻罩和呼吸检测器组成，眼罩固定于前额罩下方，与人眼对应，鼻罩固定于眼罩下方中心，与人鼻对应；控制系统包括触控屏、控制板和温度传感器，用户通过触控屏调温，控制板可自动控制水温、水循环和散热启停，本发明通过分析采集的睡眠体征数据，动态调整前额冷敷温度，从而改善睡眠质量。

Description

一种检测和改善睡眠的装置及方法

技术领域

本发明属于医疗健康的技术领域，尤其涉及一种检测和改善睡眠的装置及方法。

背景技术

失眠是普通人群中最常见的疾病之一。失眠症的主要特征是对睡眠数量或质量的不满，并与以下一种或多种有关：(1)难以入睡；(2)难以维持睡眠，其特征在于频繁的觉醒或觉醒后无法恢复睡眠；(3)清晨与无力觉醒以返回到睡眠。据相关数据统计失眠症状的年发生率在35％至50％之间，而失眠症的发生率为22％。失眠与生产力下降，旷工增加，医疗保健费用以及精神疾病，代谢综合征，高血压和冠心病的风险有关。每年因失眠造成的经济负担巨大。目前大多数产品只能通过外部传感器(如陀螺仪等)侧面监测人群的睡眠，这种方法不仅片面无法预知睡眠过程的准确性而且无法改善睡眠质量；绝大部分人治疗失眠是通过催眠药(如安定等)，这种方法不仅无法监测睡眠，且药物容易让人产生依赖，且对身体有一定副作用。因此，对改善睡眠的“替代品”存在强烈需求。

眼电和呼吸检测手段是睡眠领域常用的一种睡眠监测方法，而改善睡眠的有效方法屈指可数。研究表明，睡眠时降低脑部活动不仅有助于睡眠而且易于舒缓紧张焦虑情绪，通过对额头脑部温度冷敷使其保持在一定的温度范围是一种新颖的方法。

目前，大多数监测睡眠质量的装置监测的睡眠信号过于单一，无法准确的通过获取睡眠数据来评估睡眠质量，如单一的眼电，脑电信号等。现行的睡眠质量监测装置(如手环等)因设计的结构造型和涉及的材料等可能直接影响用户的睡眠质量，降低了用户体验。更重要地，目前尚未有一款装置可以根据获取的睡眠数据进行睡眠质量评估的同时对睡眠阶段进行调控，无法通过评估数据改善睡眠质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种检测和改善睡眠的装置及方法，通过外部冷敷方式降低前额脑部活动，弥补了缺乏睡眠质量改善设备的空白。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种检测和改善睡眠的装置，包括头帽、前额冷敷循环水机构、睡眠监测机构和控制系统，所述头套由前额罩和紧固带组成，所述前额罩内设有冷敷水流道；

所述前额冷敷循环水机构包括储水密封箱、水循环驱动件、水循环管路和制冷散热系统，所述水循环管路与所述冷敷水流道相连通；

所述睡眠监测机构包括眼电监测组件和呼吸监测组件，所述眼电监测组件由眼罩和眼电信号检测器组成，所述眼电检测器嵌入于所述眼罩内，所述呼吸监测组件由鼻罩和呼吸检测器组成，所述呼吸监测器嵌入于鼻罩内，眼罩固定于前额罩下方，与人眼对应，鼻罩固定于眼罩下方中心，与人鼻对应，眼电信号检测器对应人眼上、下、左、右安设，呼吸监测器对应人鼻两鼻翼安设；

所述控制系统包括触控屏、控制板和温度传感器，所述触控屏设于储水密封箱正面中心，所述控制板设于储水密封箱内部，所述温度传感器设于前额罩上，控制板分别与温度传感器、触控屏、水循环驱动件及散热系统相连，控制水温、水循环和散热启停。

按上述方案，所述储水密封箱包括箱体、手提带、上盖、密封盖、密封圈和水槽，所述手提带固定于所述箱体两侧，所述密封圈设于所述水槽顶部开口，所述密封盖与水槽配置盖合，箱体底部通过螺钉设有减震垫。

按上述方案，所述水循环驱动件为循环水泵，所述循环水泵的进水口通过第一软管与所述水槽相连通。

按上述方案，所述水循环管路包括冷却块、进水管和出水管，所述冷却块内设有冷却水流道，冷却水流道进口与所述循环水泵的出水口相连通，冷却水流道出口通过第二软管与所述进水管一端相连通，进水管另一端与所述冷敷水流道进口相连通，冷敷水流道出口与所述出水管一端相连通，出水管另一端通过第三软管与所述水槽相连通。

按上述方案，所述制冷散热系统包括散热风扇、制冷片和散热片，所述散热风扇固定于所述冷却块的两侧，所述制冷片通过硅胶贴附于冷却块表面，所述散热片通过螺钉固定于冷却块上，压紧制冷片设置。

按上述方案，所述眼电信号检测器由眼电检测套、锂电池、PCB板和电极组成，所述锂电池、PCB板和电极从内之外层叠置于所述眼电监测套内。

按上述方案，所述呼吸检测器由呼吸检测套、锂电池、PCB板、拾音器、保护盖组成，所述锂电池、PCB板和拾音器从内之外层叠置于所述呼吸检测套内，由所述保护盖盖合固定。

按上述方案，所述控制板通过螺钉固定于所述冷却块上，螺钉上套设垫柱。

按上述方案，所述箱体侧壁设有开孔，所述开孔内嵌设软管固定座，所述第二软管和第三软管的管口嵌入软管固定座的固定孔内。

一种检测和改善睡眠的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)用户睡觉时，根据呼吸监测组件的检测数据反馈用户并未入睡，控制板会自动控制制冷片调节循环水温，控制循环水泵启动水循环冷敷前额，或者用户通过手动模式在触摸屏上输入温度值调节循环水温，减少脑部活动，提高入睡能力；

S2)入睡后，呼吸监测组件和眼电监测组件综合检测和反馈用户睡眠深度及睡眠类型，通过温度传感器监测的前额温度输出的数据模型，控制板对应调整循环水温度，来提高用户睡眠质量。

本发明的有益效果是：提供一种检测和改善睡眠的装置及方法，可以将检测到的眼电和呼吸信号经过处理，生成相应的睡眠波形图和呼吸频率谱，从而进行睡眠质量评估，避免单一方式造成评估结果不准确；同时，水温可根据用户的睡眠情况进行个性化调整，从而通过降低前额温度缓解失眠，以达到提高睡眠质量的功效；该装置不仅能够实时的监测睡眠状况，而且可以提高用户在失眠状况下的入睡能力和改善用户入睡后的睡眠质量；该装置可存储用户近期睡眠数据，供用户调温时参考，也可供用户查阅近期的睡眠状态。

附图说明

图1为本发明一个实施例的装置佩戴示意图。

图2为本发明一个实施例的装置的总装图。

图3为本发明一个实施例的装置的分解图。

图4为本发明一个实施例的水温自动控制电路图。

图5为本发明一个实施例的眼电监测组件的分解图。

图6为本发明一个实施例的呼吸监测组件的分解图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1-图3所示，一种检测和改善睡眠的装置，包括头帽、前额冷敷循环水机构、睡眠监测机构和控制系统，头套由前额罩1和紧固带2组成，前额罩内设有冷敷水流道3；前额冷敷循环水机构包括储水密封箱4、水循环驱动件、水循环管路和制冷散热系统，水循环管路与冷敷水流道相连通；睡眠监测机构包括眼电监测组件和呼吸监测组件，眼电监测组件由眼罩5和眼电信号检测器6组成，眼电检测器嵌入于所述眼罩内，呼吸监测组件由鼻罩7和呼吸检测器8组成，呼吸监测器嵌入于鼻罩内，眼罩固定于前额罩下方，与人眼对应，鼻罩固定于眼罩下方中心，与人鼻对应，眼电信号检测器对应人眼上、下、左、右安设，呼吸监测器对应人鼻两鼻翼安设；控制系统包括触控屏9、控制板10和温度传感器，触控屏设于储水密封箱正面中心，控制板设于储水密封箱内部，温度传感器设于前额罩上，控制板分别与温度传感器、触控屏、水循环驱动件及散热系统相连，控制水温、水循环和散热启停。

头帽、眼罩和鼻罩均可采用皮制，与前额、眼睛和鼻子的贴合处采用硅胶制成，提高用户使用舒适度。冷敷水流道为弯曲流道，增加了循环水的利用率，提高了舒适度，增加了用户体验感。

储水密封箱包括箱体11、手提带12、上盖13、密封盖14、密封圈15和水槽16，手提带固定于箱体两侧，密封圈设于水槽顶部开口，密封盖与水槽配置盖合，箱体底部通过螺钉设有减震垫17。

水循环驱动件为循环水泵18，循环水泵的进水口通过第一软管19与水槽相连通。

水循环管路包括冷却块20、进水管21和出水管22，冷却块内设有冷却水流道，冷却水流道进口与循环水泵的出水口相连通，冷却水流道出口通过第二软管23与进水管一端相连通，进水管另一端与冷敷水流道进口相连通，冷敷水流道出口与出水管一端相连通，出水管另一端通过第三软管24与水槽相连通。

制冷散热系统包括散热风扇25、制冷片26和散热片27，散热风扇固定于冷却块的两侧，制冷片通过硅胶贴附于冷却块表面，散热片通过螺钉固定于冷却块上，压紧制冷片设置。制冷片一面吸收冷却块的热量制冷，另一面通过散热风扇和散热片将热量散出。

如图5所示，眼电信号检测器由眼电检测套28、锂电池29、PCB板30和电极31组成，锂电池、PCB板和电极从内之外层叠置于眼电监测套内，通过分布于眼睛左右、上下侧的电极测出眼球活动，进而判断睡眠的类别(浅睡眠、深睡眠等)。

如图6所示，呼吸检测器由呼吸检测套32、锂电池33、PCB板34、拾音器35、保护盖36组成，锂电池、PCB板和拾音器从内之外层叠置于呼吸检测套内，由保护盖盖合固定，通过拾音器等类似传感器监测睡眠时的左右鼻子的呼吸(实际睡眠时，鼻子不是同时工作因此设置两个呼吸检测器)，进而判断睡眠的状态(是否睡着等)。

控制板通过螺钉固定于冷却块上，螺钉上套设垫柱37，隔开控制板和冷却块，避免冷却块上的水汽损坏控制板。

箱体侧壁设有开孔38，开孔内嵌设软管固定座39，第二软管和第三软管的管口嵌入软管固定座的固定孔内。

如图4所示，前额温度调节功能是将检测到的眼电和呼吸信号经过处理，生成相应的睡眠波形图和呼吸频率谱，从而进行睡眠质量评估。通过控制板根据用户睡眠质量评估情况，针对睡眠模型对水温进行个性化调整，从而通过降低前额温度缓解失眠；可以通过调节循环水的流速和制冷片的功率提高系统响应率，通过温度传感器实时监测用户前额脑部温度。

用户在失眠时，使用该装置可降低前额脑部温度(冷敷使其保持在14℃–16℃)，减少前额脑部活动调节，提高用户的入睡能力；而用户入睡后，前额循环水冷敷装置可将检测到的眼电和呼吸信号经过处理，生成相应的睡眠波形图和呼吸频率谱后，通过调节循环水温改善了用户的睡眠质量、提高睡眠效率。

采用本发明进行检测和改善睡眠的方法，包括如下步骤：

S1)用户睡觉时，根据呼吸监测组件的检测数据反馈用户并未入睡，控制板会自动控制制冷片调节循环水温，控制循环水泵启动水循环冷敷前额，或者用户通过手动模式在触摸屏上输入温度值调节循环水温，减少脑部活动，提高入睡能力；

S2)入睡后，呼吸监测组件和眼电监测组件综合检测和反馈用户睡眠深度及睡眠类型，通过温度传感器监测的前额温度输出的数据模型，控制板对应调整循环水温度，来提高用户睡眠质量(主要是根据温度调节，增加深度睡眠的时长)。

Claims (10)

1.一种检测和改善睡眠的装置，包括头帽、前额冷敷循环水机构、睡眠监测机构和控制系统，所述头套由前额罩和紧固带组成，所述前额罩内设有冷敷水流道；

所述前额冷敷循环水机构包括储水密封箱、水循环驱动件、水循环管路和制冷散热系统，所述水循环管路与所述冷敷水流道相连通；

所述睡眠监测机构包括眼电监测组件和呼吸监测组件，所述眼电监测组件由眼罩和眼电信号检测器组成，所述眼电检测器嵌入于所述眼罩内，所述呼吸监测组件由鼻罩和呼吸检测器组成，所述呼吸监测器嵌入于鼻罩内，眼罩固定于前额罩下方，与人眼对应，鼻罩固定于眼罩下方中心，与人鼻对应，眼电信号检测器对应人眼上、下、左、右安设，呼吸监测器对应人鼻两鼻翼安设；

所述控制系统包括触控屏、控制板和温度传感器，所述触控屏设于储水密封箱正面中心，所述控制板设于储水密封箱内部，所述温度传感器设于前额罩上，控制板分别与温度传感器、触控屏、水循环驱动件及散热系统相连，控制水温、水循环和散热启停。

2.根据权利要求1所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述储水密封箱包括箱体、手提带、上盖、密封盖、密封圈和水槽，所述手提带固定于所述箱体两侧，所述密封圈设于所述水槽顶部开口，所述密封盖与水槽配置盖合，箱体底部通过螺钉设有减震垫。

3.根据权利要求2所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述水循环驱动件为循环水泵，所述循环水泵的进水口通过第一软管与所述水槽相连通。

4.根据权利要求2或3所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述水循环管路包括冷却块、进水管和出水管，所述冷却块内设有冷却水流道，冷却水流道进口与所述循环水泵的出水口相连通，冷却水流道出口通过第二软管与所述进水管一端相连通，进水管另一端与所述冷敷水流道进口相连通，冷敷水流道出口与所述出水管一端相连通，出水管另一端通过第三软管与所述水槽相连通。

5.根据权利要求4所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述制冷散热系统包括散热风扇、制冷片和散热片，所述散热风扇固定于所述冷却块的两侧，所述制冷片通过硅胶贴附于冷却块表面，所述散热片通过螺钉固定于冷却块上，压紧制冷片设置。

6.根据权利要求1或5所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述眼电信号检测器由眼电检测套、锂电池、PCB板和电极组成，所述锂电池、PCB板和电极从内之外层叠置于所述眼电监测套内。

7.根据权利要求1或5所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述呼吸检测器由呼吸检测套、锂电池、PCB板、拾音器、保护盖组成，所述锂电池、PCB板和拾音器从内之外层叠置于所述呼吸检测套内，由所述保护盖盖合固定。

8.根据权利要求4所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述控制板通过螺钉固定于所述冷却块上，螺钉上套设垫柱。

9.根据权利要求4所述的一种检测和改善睡眠的装置，其特征在于，所述箱体侧壁设有开孔，所述开孔内嵌设软管固定座，所述第二软管和第三软管的管口嵌入软管固定座的固定孔内。

10.一种检测和改善睡眠的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)用户睡觉时，根据呼吸监测组件的检测数据反馈用户并未入睡，控制板会自动控制制冷片调节循环水温，控制循环水泵启动水循环冷敷前额，或者用户通过手动模式在触摸屏上输入温度值调节循环水温，减少脑部活动，提高入睡能力；

S2)入睡后，呼吸监测组件和眼电监测组件综合检测和反馈用户睡眠深度及睡眠类型，通过温度传感器监测的前额温度输出的数据模型，控制板对应调整循环水温度，来提高用户睡眠质量。

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