CN202654115U - 基于柔性压力传感器阵列的睡眠监护与医疗诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医疗与保健领域，特别涉及一种基于柔性压力传感器阵列的睡眠监护与医疗诊断系统。由柔性压力传感阵列床单、数据处理器、数据传送设备组成，所述柔性压力传感阵列床单是由大量压力传感器组成的压力传感阵列床单，所述压力传感器通过数据线与所述数据处理器相连接，所述数据处理器通过数据线与所述数据传送设备相连接。解决人体监测过程仪器均需要到专门的实验室或医院进行测量，并且身体上需要携带相关的复杂仪器。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗与保健领域，特别涉及一种基于柔性压力传感器阵列的无察觉式联网型睡眠监护与医疗诊断系统。
背景技术
睡眠质量影响人们健康的重要因素，而睡眠障碍（如：失眠、睡眠节律失调、睡眠呼吸中止等）或睡眠质量低（如：浅度睡眠、觉醒期频繁、多梦等）容易导致健康指数下降，影响日间精神状态，甚至引发心血管等方面的慢性疾病。睡眠监测是针对具有潜在睡眠障碍、睡眠质量低下或具有心血管疾病人群的一种监护方法。而睡眠质量的评估主要可以通过对夜间睡觉时睡眠状态的监测来实现。随着具有睡眠问题人群的不断增加，人的睡眠质量显得越发重要。
国际上普遍使用基于R&K睡眠脑电波（EEG）的状态分期准则，而传统的睡眠监测通常是利用多导睡眠监护仪（PSG）来采集睡眠时的生理参数（如心跳、呼吸和身体活动），进而利用这些参数实现睡眠状态的检测，也称为睡眠分期。根据睡眠时脑电波的频谱表现，睡眠通常分为：觉醒期、非快速动眼（non- rapid eye movement）期和快速动眼（rapid eye movement）期，其中非快速动眼和快速动眼属睡眠期，而非快速眼动期又可按照睡眠深浅细分为1、2、3、4四个状态。睡眠状态的监测与分析，对睡眠质量的评估有着重要的价值。
传统的睡眠监护与医疗诊断系统需要在专门的实验室或者医院进行，被测人需要在检测时携带一系列复杂的仪器，例如：至于胸部或腹部的绑带式呼吸体积描述仪和带有许多导线与电极的心电仪等。在检测时，这些仪器均需要被贴附于身体的检测部位，如心脏、胸部和腹部等。这种传统的方法监测成本高，监测时会给被测者的带来很大的不便，并影响其正常睡眠。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：解决人体监测过程仪器均需要到专门的实验室或医院进行测量，并且身体上需要携带相关的复杂仪器。
本实用新型所采用的技术方案是：基于柔性压力传感器阵列的睡眠监护与医疗诊断系统，由柔性压力传感阵列床单、数据处理器、数据传送设备组成，所述柔性压力传感阵列床单是由大量压力传感器组成的压力传感阵列床单，所述压力传感器通过数据线与所述数据处理器相连接，所述数据处理器通过数据线与所述数据传送设备相连接。
大量压力传感器由柔性材料连接，通过数据线组成压力传感阵列，柔性压力传感阵列床单主要是由一个N × M压力传感阵列系统组成：
其中S为压力传感阵列，
（1≤i≤N，1≤j≤M）为压力传感器元素，这些压力传感器分布于用户在睡眠时身体可接触到（或可产生压力）的位置。压力传感阵列系统可以放置于床垫上、床垫下或者地毯上，用户在睡眠时会重复对该传感阵列产生压力，而该系统能够记录各个传感器元素的压力变化，并将此记录通过压力传感器转为微电信号通过数据线传输到数据处理器。
本实用新型的有益效果是：
1. 无察觉式：在睡眠监护时，不会让使用者有所察觉，更不会对使用者进行任何侵入性的检查，使得用户能有正常而自然的睡眠环境；
2. 长期监护：该方法能实现频率较高和多次的长期监测，用户不需要亲自前往医院或保健中心，而只需要在家里就能获得睡眠监护服务；
3. 简单易用：该系统不需要使用者具有任何相关知识，在系统正常工作以后，使用者不需要对系统进行任何的设定，睡眠状态的监测能自动完成；
4. 及时反馈：该系统能够通过智能联网上报数据至处理中心，用户能及时获得远程的睡眠监测反馈。
5. 抗干扰强：由于该方法采用传感器阵列，可以避免使用单个传感器时由于用户身体活动和睡姿变化产生的信号欠采集问题，使得信号采集更完整。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
其中1、被监测用户，2、数据线，3、压力传感器，4、柔性压力传感阵列床单。
具体实施方式
如图1所示，柔性压力传感阵列床单是由大量压力传感器组成的压力传感阵列床单，大量压力传感器由柔性材料连接，通过数据线组成压力传感阵列。
被监测用户躺于由大量压力传感器组成的压力传感阵列床单，压力传感器阵列通过数据线把采集到的数据发送到数据处理器上，数据处理器对采集到的数据进行分析。
压力传感阵列采集到的信号能反映被测用户的各项生理参数。其直流（DC）部分是静态压力，主要反映体重和睡姿；而交流（AC）部分是动态压力变化，主要反映心跳频率、呼吸和身体活动等。这一系列生理信息均已被证明与睡眠状态有很高的相关性，因此可以通过这些生理参数检测出用户睡觉时不同时间区间的睡眠状态，进而给评估用户睡眠质量提供了重要信息。
其中，静态压力能较容易的测量出体重，而睡姿能通过分析传感阵列的压力分布估计出来。而动态压力（即压力变化）信号则包含了心跳、呼吸和身体活动的信号内容，这需要通过一系列高级信号处理算法进行信号分离。首先，可以通过分析信号强度的变化和传感器元素间的信号转换（即主要信号由于身体活动而从某一个传感器元素转移到另一个传感器元素中）来得到身体活动信息；然后，可以通过带通滤波器（Band-pass filter）在频域上分离呼吸与心跳信号，这是因为在睡眠时，呼吸频率通常在0.2-0.5 Hz间，心跳频率通常在0.5-2Hz间，它们分别处在不同的频带上。采集到的数据在分离和处理前需要经过简单的清洗（去噪）过程，消除一些背景噪声、系统误差和人为误差等，从而获得更为干净和准确的数据。
由于用户睡姿不同或者身体活动，如果只使用单个传感器收集信号时容易产生误差。这里使用的压力传感器阵列则可以解决这个问题，由于多个传感器均可响应压力变化，通过结合各传感器的信号，保证生理信号不会欠采集和丢失，使得信号采集更加完整和精确，进而使得睡眠状态的识别更加准确。而在获取了各项生理信号后，可以通过分析和提取信号中的各项特征来对睡眠状态进行监测与识别。
为了提高睡眠监测效率和方便用户使用，该系统将采集的数据发送到数据处理器进行处理分析并保存，专家和医生可以根据结果在远程给用户提供及时的反馈，实现高效而长期的睡眠监护。
具体使用方法：
1. 将柔性压力传感阵列床单、数据处理器与数据传送设备连接起来；
2. 把柔性压力传感阵列床单铺在床上（或者地毯上）；
3. 接通系统电源，配置网络连接；
4. 用户躺在该床单上，即可对其睡眠状况进行监护。
本实用新型的其它用途：如该柔性传感器阵列床单可以铺在床上或者地毯上，使用者和该传感器重复接触后，其生理指标，如温度、心跳频率、体重、呼吸频率、睡姿、身体压力分布等就会被自动采集。收集好的数据由数据处理器通过无线通信设备传递到远端的云计算数据中心。医生可以在远端得知用户的生理信息并给予有效的反馈，所有用户的资料都会被完整的保存、归档。也可以当作具有指导功能的智能瑜珈垫。系统可以通过压力分布，对用户在垫子上的动作进行识别，分析用户的姿势是否正确、到位等等。并且可以根据用户每天的动作的标准熟练程度，对用户的锻炼进度进行评分与特殊指导等等。
Claims (1)
1.基于柔性压力传感器阵列的睡眠监护与医疗诊断系统，其特征在于：由柔性压力传感阵列床单、数据处理器、数据传送设备组成，所述柔性压力传感阵列床单是由大量压力传感器组成的压力传感阵列床单，所述压力传感器通过数据线与所述数据处理器相连接，所述数据处理器通过数据线与所述数据传送设备相连接。
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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