CN113350017A - 可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置 - Google Patents

可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置 Download PDF

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Abstract

一种由睡眠监测模块、通讯控制模块、反馈执行模块及可穿戴固定部件组成的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，睡眠监测模块包括有角移位传感器、声音传感器、呼吸气流传感器及血氧脉搏传感器；通讯控制模块设有无线通讯装置，与手机APP终端及云端AI智能数据平台连接，并连接反馈执行模块；反馈执行模块由振动器、电刺激器、声刺激器和发光装置组成。以上模块与电源集成为细小一体安装于设有助眠眼罩及下颌托带的可穿戴固定部件上。当侧卧位睡眠时，体位传感器电路断开，振动器不工作，保持安静。仰卧位睡眠时，体位传感器电路接通，振动器工作产生振动，出现微觉醒，翻身成侧卧位，刺激停止。适用于鼾症及睡眠障碍的病例，简便实用，安全有效。

Description

可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置
技术领域
本发明属辅助睡眠的医疗保健用品。
背景技术
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合症(obstructive sleep apnea-hypopneasyndrome，OSAHS)俗称鼾症，是以睡眠时反复发生上气道塌陷阻塞、出现打鼾和呼吸暂停、间歇低氧血症及睡眠结构紊乱为特征的一种常见慢性疾病。OSAHS可导致心脑血管和内分泌等多脏器损害，是高血压、冠心病、糖尿病和脑血管意外等多种全身疾病的独立危险因素和源头性疾病，与睡眠猝死密切相关。现普遍认为OSAHS是一种全身性疾病，所有导致鼻、咽和喉任何部位狭窄的原因都可以成为OSAHS的致病因素。统计资料显示，OSAHS在成年人的患病率为10％，中老年肥胖者的患病率高达50％。由于嗜睡及注意力不集中，患OSAHS的人士工作效率低下，特别容易发生交通事故和安全隐患。世界多国卫生组织已经将其列为危害人类健康和生活质量的重大疾病。另外，据中国睡眠研究会公布的最新睡眠调查结果，中国成年人失眠发生率为38.2％，高于国外发达国家的失眠发生率。医学研究表明，偶尔失眠会造成第二天疲倦和动作不协调，长期失眠则会带来注意力不能集中、记忆出现障碍和工作力不从心等后果。科学研究表明，人产生睡意与一种叫褪黑色素的激素有密切关系。褪黑素的分泌具有明显的昼夜节律，白天分泌受抑制，晚上分泌活跃，即生物钟，具有改变激素分泌和调节人体活动机制的作用。褪黑色素分泌旺盛可有效抑制人体兴奋，产生睡意。研究表明，550nm-720nm之间的光(即橙红色光)可促进人体内褪黑色素分泌。通过这种方式促进褪黑色素分泌，不仅有效，而且没有副作用。因此，光照治疗是美国睡眠医学会在治疗失眠问题的治疗准则中推荐方法之一。在中老年人中，患OSAHS的睡眠呼吸障碍与睡眠障碍(失眠)常常同时并存，需要兼顾治疗。
多项研究表明成人OSAHS的重要病因是由于软腭低垂粘膜增生及舌体肥大松弛后坠或睡眠过程神经肌肉调节功能下降，并由此导致腭咽及舌咽平面软组织松弛塌陷，气道狭窄阻塞、间隙性低氧血症和睡眠结构紊乱。OSAHS的治疗方法很多，有行为治疗：如减肥、运动、侧卧位等；非手术治疗：如持续正压通气(CPAP)、口腔矫治器等；手术治疗：如各种腭咽手术、舌手术(舌根部分切除术、舌骨悬吊术、舌根射频消融术、舌根牵拉术及舌下神经电刺激术)及颌骨手术等。
咽部气道解剖性狭窄和舌肥大松弛后坠是成人鼾症的重要病因。鼾症患者清醒时由于咽部肌肉的代偿性收缩，能维持上气道开放，不出现打鼾。睡眠时神经肌肉调控功能下降，咽部肌肉，特别是颏舌肌出现松弛，肥大的舌体在重力的作用下产生后坠，如果处于仰卧位睡眠就很容易造成咽部气道塌陷狭窄阻塞，如果是侧卧位睡眠则不容易造成狭窄阻塞。很多患者或者与患者一起睡眠的同伴会发现，当患者仰卧位时，打鼾严重，如果侧卧位就可明显的减轻或者缓解。另外，如果病人睡觉时出现上气道阻塞缺氧就会张口呼吸，缺氧越严重张口度就越大。张口呼吸会使口腔前庭的负压消失，松弛的舌头更容易后坠，使病情加重，形成恶性循环。在临床上，医生总是会嘱咐病人，睡眠时尽量采用侧卧位，可减轻病情，同时应该托下颌闭口呼吸，尽量不要张口，使口腔前庭保持负压。
针对保持侧卧位睡眠及闭口呼吸的方法和仪器设备有很多，最传统和古老的方法是在病人的睡衣背后缝上几个口袋，装上网球或者其他球型物体，让病人睡眠时无法平躺，只能保持侧卧位，例如中国实用新型专利CN200420009005，CN201821306012，CN2577805，CN2590549和美国专利US2007/0256695。美国专利US 5893365设有头带及下颌托带让使用者保持睡眠闭口，同时还有配胸带其背后设一球体，迫使患者保持侧卧位睡眠。头带后方还设有有一牵拉带，通过在胸带后背拉紧，迫使患者保持头后仰姿势睡眠。如此有利于开放上气道，但降低了睡眠的舒适度。还有一些专利设计是在枕头、睡衣或者是睡眠床垫上设置一些气囊，如果病人睡眠时出现打鼾，通过传感器把信号传至控制器，启动气泵打气，气囊充气，使病人翻身侧卧或者微觉醒，例如中国专利CN201520075150、CN200620103414和CN201711015013公开所示。还有一些设计是特制枕头或专用床垫，迫使病人保持侧卧位睡眠，例如中国专利CN200710092327，CN200610049368，CN200410070017，CN200920227864及CN02226347公开所示。保持闭口呼吸的专利设计也有很多，例如各种下颌托带、口唇胶贴和口内装置等等。这些设置部分过于简单，效果不好，例如中国实用新型专利CN00214662，CN98250557及美国专利US 6279577，US 7124758等。部分则过于复杂，甚至用上先进的电子技术和复杂的机械装置，体积过大，操作繁琐，病人使用既不方便又不舒适，例如CN200880117324、CN201510001498及US2005/0133026。为克服现有技术装置的不足，改善鼾症患者睡眠呼吸障碍的病情又能尽量保持舒适睡眠，同时兼顾睡眠障碍的助眠治疗，本发明做出如下的设计。
发明内容
一种由睡眠监测模块、通讯控制模块、反馈执行模块及可穿戴固定部件组成的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：所述睡眠监测模块包括有角移位传感器、声音传感器、呼吸气流传感器及血氧脉搏传感器；所述通讯控制模块设有无线通讯装置，与手机APP终端及云端AI智能数据平台连接，并与反馈执行模块电连接；所述反馈执行模块由振动器、电刺激器、声刺激器和发光装置组成。以上模块与电源集成为细小一体安装于设有助眠眼罩及下颌托带的所述可穿戴固定部件上。所述睡眠监测模块、通讯控制模块、反馈执行模块可简化为由体位传感器、电源和振动器组合成钮扣状，呈椭圆形或圆形，可加设控制开关，安装在下颌托带位于颏部或额部的固定器上。所述体位传感器可为两个滚珠开关或水银开关互为90度至110度角串连焊接而成，当这种体位传感器朝向上时，相当于仰卧位，电路接通。当体位传感器朝向左或朝向右时，其中有一个开关断开，电路关闭。所述电源采用纽扣电池或可反复充电的锂电池，所述振动器采用微型扁平振动马达，以上部件可采用最简单的串连开关电路连接，用树酯封装为一体，防水。可设有充电触点并加设开关。所述可穿戴固定部件由下颌托带和固定器组成，下颌托带用有弹性、柔软、对皮肤无刺激的材料制作，呈袖圈状或四头带状，袖圈状可直接套在下颌及头顶，弹性固定，四头带状的中部套在下颌颏部，另四条弹性带用魔术贴或固定扣固定在头顶及枕后部，可调节松紧度。下颌托带的下颌颏部对应部位设有一固定器，用于固定电源、睡眠监测模块、通讯控制模块和反馈执行模块。固定器可为一小口袋、小塑料盒或弹性魔术贴。也可将固定器设在下颌托带的头顶部、额部或枕后部对应部位。下颌托带上接近耳及眼的部位分别设有的声光助眠装置，与睡眠监测模块、手机APP终端及云端AI智能数据平台连接，设有按键可调节声光助眠装置发光的波长和强弱，调节摧眠音响的类型和频率。所述可穿戴固定部件可由助眠眼罩及下颌托带组成，助眠眼罩上设有能产生温和橙红色光的LED光源或OLED屏幕并设有微型扬声器，助眠眼罩与下颌托带呈可拆卸的活动连接。
当睡眠时将上述元件安装在下颌托带的固定器上，打开开关。病人侧卧位睡眠时，体位传感器电路断开，振动器不工作，保持安静。如病人改变成仰卧位睡眠时，体位传感器电路接通，振动器工作产生振动，病人出现微觉醒，翻身成侧卧位，刺激停止。这种装置对睡眠有微小的影响，但只是在病人处于仰卧位时产生振动。处于侧卧位时则保持静止状态，不会对病人造成刺激，也不会造成病人微觉醒。相对于OSAHS对病人造成的呼吸暂停，憋气，微觉醒，这种刺激是比较小和轻微的。
另外的实施方案是所述睡眠监测模块的声音传感器、呼吸气流传感器及血氧脉搏传感器集成为细小一体，呈球型、椭圆形或钮扣状，通过与下颌托带连接的支架固定并贴近口鼻处以便监测鼾声、口鼻呼吸气流及口唇粘膜的血氧和脉搏。当睡眠监测模块监测到鼾声超过设定值(如60dB)、呼吸暂停时间大于20秒或血氧饱和度低于85％，通讯控制模块触发反馈执行模块发出声、光、电或振动刺激患者出现微觉醒。所述睡眠监测模块所获取的数据通过WiFi或者是蓝牙无线通讯装置上传到手机APP终端及云端AI智能数据平台，手机APP终端及云端AI智能数据平台设有专用的睡眠软件，经数据分析形成用户的睡眠监测及治疗效果报告，存贮于手机或云端，可下载打印，也可上传到睡眠医学中心或者睡眠服务中心。中心的云平台可以对病人的数据资料进行存储、分析、显示和打印报告并能将报告反馈给主管医生和病人。由于本发明体积细小，使用方便，可连续居家应用。数据上传到云平台睡眠中心，可以进行大数据云平台的分析，有利于对个体和群体的短期和长期睡眠状态进行统计分析，给予合适的治疗方案或者调整方案。
本发明的有益效果在于：采用侧卧位睡眠的方法及托下颌闭口的方法都是国内外临床证明对鼾症及轻中度OSAHS病例有效的治疗方法，本发明将上述两种方法结合，进一步提高疗效，并兼有助眠的作用，适用于鼾症病例及伴有睡眠障碍的OSAHS病例，简便实用，安全有效，可以在医疗部门使用也可推荐给病人居家应用。降低医疗费用并能减少减轻与OSAHS相关的心脑血管内分泌疾病的发生率和病情。
附图说明
图1为本发明的一种实施例结构示意图。
图2为本发明的另一种实施例结构示意图。
图3为本发明带有鼾声、气流及血氧脉搏传感器的结构示意图。
图4为本发明带有助眠眼罩的结构示意图。
图5为本发明带有体位传感器、纽扣电池和振动器的集成结构示意图。
图6为本发明带有无线通讯并与智能手机APP及AI云平台连接的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
参阅图1、图2、图3、图4、图5及图6所示，一种由睡眠监测模块、通讯控制模块、反馈执行模块及可穿戴固定部件组成的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：所述睡眠监测模块包括有角移位传感器或加速度传感器9、声音传感器8、呼吸气流传感器7及血氧脉搏传感器6；所述通讯控制模块11设有无线通讯装置12，与手机APP终端17及云端AI智能数据平台10连接，并与反馈执行模块电连接；所述反馈执行模块由振动器16、电刺激器15、声刺激器14和发光装置13组成。以上模块与电源集成为细小一体安装于设有助眠眼罩21及下颌托带2的所述可穿戴固定部件上。所述睡眠监测模块、通讯控制模块、反馈执行模块可简化为由体位传感器20、电源19和振动器18组合成钮扣状，呈椭圆形或圆形，可加设控制开关，安装在下颌托带位于颏部或额部的固定器1上。所述体位传感器20可为两个滚珠开关或水银开关互为90度至110度角串连焊接而成角度开关，当这种体位传感器20朝向上时，相当于仰卧位，滚珠或水银在重力作用下向下方移动，将开关的两个触点连接，电路接通。当体位传感器20朝向左或朝向右时，其中有一个开关的滚珠或水银在重力作用下向远端移动，将开关的两个触点连接断开，电路关闭。所述电源19采用纽扣电池或可反复充电的微型锂聚合物电池，所述振动器18采用微型扁平振动马达，以上部件可采用最简单的串连开关电路连接，用树酯封装为一体，防水。可设有充电触点并加设开关。所述可穿戴固定部件由下颌托带2和固定器1组成，下颌托带2用有弹性、柔软、对皮肤无刺激的材料制作，呈袖圈状或四头带状，袖圈状可直接套在下颌及头顶，弹性固定，四头带状的中部套在下颌颏部，另四条弹性带用魔术贴4或固定扣固定在头顶及枕后部，可调节松紧度。下颌托带2的下颌颏部对应部位设有一固定器1，用于固定电源、睡眠监测模块、通讯控制模块和反馈执行模块。固定器1可为一小口袋、小塑料盒或弹性魔术贴。也可将固定器1设在下颌托带2的头顶部、额部或枕后部对应部位。下颌托带2上接近耳及眼的部位分别设有的声光助眠装置，与通讯控制模块、手机APP终端17及云端AI智能数据平台10连接，设有按键可调节声光助眠装置发光的波长和强弱，调节摧眠音响的类型和频率。所述可穿戴固定部件可由助眠眼罩21及下颌托带2组成，助眠眼罩21上设有能产生温和橙红色光的LED光源或OLED屏幕并设有微型扬声器3，助眠眼罩21与下颌托带2呈可拆卸的活动连接，适合睡眠呼吸障碍并有睡眠障碍的患者使用。如为单纯鼾症或OSAHS患者则可将助眠眼罩21拆卸，不需要使用。
当睡眠时将上述元件安装在下颌托带2的固定器1上，打开开关。病人侧卧位睡眠时，体位传感器20电路断开，振动器18不工作，保持安静。如病人改变成仰卧位睡眠时，体位传感器20电路接通，振动器18工作产生振动，病人出现微觉醒，翻身成侧卧位，刺激停止。这种装置对睡眠有微小的影响，但只是在病人处于仰卧位时产生振动。侧卧位时处于静止状态，不会对病人造成刺激，也不会造成病人微觉醒。相对于OSAHS对病人造成的呼吸暂停，憋气，低氧血症、微觉醒，这种刺激是比较小和轻微的。
另外的实施方案是所述睡眠监测模块中应用加速度传感器，可以感知患者睡眠时的翻身和体动，进一步通过手机APP终端17及云端AI智能数据平台10的算法可分析出患者的睡眠状态及睡眠质量。而睡眠监测模块中的声音传感器、呼吸气流传感器及血氧脉搏传感器集成为细小一体5，呈球型、椭圆形或钮扣状，通过与下颌托带2连接的支架固定并贴近口鼻处以便监测鼾声、口鼻呼吸气流及口唇粘膜的血氧和脉搏，进一步分析出患者是否存在睡眠呼吸障碍以及严重程度。当睡眠监测模块监测到鼾声超过设定值(如60dB)、呼吸暂停时间大于20秒或血氧饱和度低于85％，通讯控制模块触发反馈执行模块发出声、光、电或振动刺激患者出现微觉醒。所述睡眠监测模块所获取的数据通过WiFi或蓝牙无线通讯装置上传到手机APP终端17及云端AI智能数据平台10，手机APP终端17及云端AI智能数据平台10设有专用的睡眠软件，经数据分析形成用户的睡眠监测及治疗效果报告，存贮于手机或云端，可下载打印，也可上传到睡眠医学中心或者睡眠服务中心。中心的云平台可以对病人的数据资料进行存储、分析、显示和打印报告并能将报告反馈给主管医生和病人。由于本发明体积细小，使用方便，可连续居家应用。数据上传到云平台睡眠中心，可以进行大数据云平台的分析，有利于对个体和群体的短期和长期睡眠状态进行统计分析，给予合适的治疗方案或者调整方案。
本发明的有益效果在于：采用侧卧位睡眠的方法及托下颌闭口的方法都是国内外临床证明对鼾症及轻中度OSAHS病例有效的治疗方法，本发明将上述两种方法结合，并应用先进的低负荷睡眠监测和治疗技术，进一步提高疗效，并兼有助眠的作用，适用于鼾症病例及伴有睡眠障碍的OSAHS病例，简便实用，安全有效，可以在医疗部门使用也可推荐给病人居家应用。降低医疗费用并能减少减轻与OSAHS相关的心脑血管内分泌疾病的发生率和病情。
综上所述，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种由睡眠监测模块、通讯控制模块、反馈执行模块及可穿戴固定部件组成的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：所述睡眠监测模块包括有角移位传感器、声音传感器、呼吸气流传感器及血氧脉搏传感器；所述通讯控制模块设有无线通讯装置，与手机APP终端及云端AI智能数据平台连接，并与反馈执行模块电连接；所述反馈执行模块由振动器、电刺激器、声刺激器和发光装置组成；以上模块与电源集成为细小一体安装于设有助眠眼罩及下颌托带的所述可穿戴固定部件上。
2.按权利要求1所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：睡眠监测模块、通讯控制模块、反馈执行模块简化为由体位传感器、电源和振荡器组合成钮扣状，呈椭圆形或圆形，可加设控制开关，安装在下颌托带位于颏部或额部的固定器上。
3.按权利要求1或2所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：所述体位传感器为两个滚珠开关或水银开关互为90度至110度角焊接而成，所述电源采用纽扣电池或可反复充电的锂电池，所述振动器采用微型扁平振动马达，以上部件用树酯封装为一体，防水，设有充电触点。
4.按权利要求1所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：可穿戴固定部件由下颌托带和固定器组成，下颌托带用有弹性、柔软、对皮肤无刺激的材料制作，呈袖圈状或四头带状，袖圈状可直接套在下颌及头顶，弹性固定，四头带状的中部套在下颌颏部，另四条弹性带用魔术贴或固定扣固定在头顶及枕后部，可调节松紧度。
5.按权利要求1、2或4所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：下颌托带的下颌颏部对应部位设有一固定器，用于固定电源、睡眠监测模块、通讯控制模块和反馈执行模块，固定器可为一小口袋、小塑料盒或弹性魔术贴。
6.按权利要求1、2或4所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：下颌托带的头顶部、额部或枕后部对应部位设有一固定器，用于固定电源、睡眠监测模块、通讯控制模块和反馈执行模块，固定器可为一小口袋、小塑料盒或弹性魔术贴。
7.按权利要求1、2或4所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：下颌托带上接近耳及眼的部位分别设有的声光助眠装置，与无线通讯装置、手机APP终端及云端AI智能数据平台连接，设有按键可调节声光助眠装置发光的波长和强弱，调节摧眠音响的类型和频率。
8.按权利要求1、2或4所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：所述可穿戴固定部件由助眠眼罩及下颌托带组成，助眠眼罩上设有能产生温和橙红色光的LED光源或OLED屏幕并设有微型扬声器，助眠眼罩与下颌托带呈可拆卸的活动连接。
9.按权利要求1所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：所述睡眠监测模块的声音传感器、呼吸气流传感器及血氧脉搏传感器集成为细小一体，呈球型、椭圆形或钮扣状，通过与下颌托带连接的支架固定并贴近口鼻处以便监测鼾声、口鼻呼吸气流及口唇粘膜的血氧和脉搏。
10.按权利要求1或9所述的可穿戴式侧卧闭口止鼾助眠装置，其特征在于：所述睡眠监测模块所获取的数据通过无线通讯装置上传到手机APP终端及云端AI智能数据平台，手机APP终端及云端AI智能数据平台设有专用的睡眠软件，经数据分析形成用户的睡眠监测及治疗效果报告，存贮于手机或云端，可下载打印。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113925460A (zh) * 2021-10-01 2022-01-14 复旦大学 一种穿戴式睡眠监测健康管理仪

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