CN203763087U - 一种睡眠监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种睡眠监测装置包括：压电传感器、采集电路、模数转换器和处理器；其中，压电传感器采集眼动频率，并转化为电信号传输至采集电路；采集电路对电信号进行滤波和放大，传输至模数转换器；模数转换器将电信号转换成数字信号传输至处理器；处理器对数字信号进行存储和分析，判断睡眠阶段。本实用新型将睡眠监测装置集成于眼罩宜于人在睡眠时佩戴，不干扰人的正常睡眠，使监测数据更可靠；压力传感器置于眼罩内部，可与人体紧密贴合，保证了监测数据的连续性；个性化的动态评价指标，通过监测眼动频率来判断睡眠阶段，再与后续设备相连，根据睡眠规律来调整睡眠时间，从而提高睡眠质量，改善生活质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及睡眠监测装置，具体涉及一种通过人体生理信号来监测睡眠周期的装置。
背景技术
睡眠监测和睡眠质量分析已经成为评定人的健康状态和相关疾病预防中重要的一个环节。睡眠和人们的生理和心理功能密切相关，并影响着人们的健康状况、生活质量和工作效率等许多方面。人的睡眠分为浅睡阶段和深度睡眠阶段，从浅睡阶段开始进入深度睡眠阶段，然后再渐渐变浅，进入雷姆睡眠并维持一段时间，这样就完成一个睡眠周期，一夜睡眠中约有4～5个睡眠周期反复交替。睡眠质量的好坏并不是完全取决于睡眠时间的长短，即使睡眠充足，但在深度睡眠阶段被打断，此阶段进行的长期记忆恢复和重要的生理代谢过程将被干扰，长期出现这种在不适宜阶段将人的睡眠打断或唤醒，将极大的影响人的身心健康和大脑记忆功能。根据昼夜节律的生物学基础，发现短期部分睡眠剥夺会造成内分泌代谢紊乱，提示引起睡眠减少的生物节律因素可能具有重要病理意义。所以能否在合适的时间把人自然地唤醒将直接影响到人的身心健康，而此很到很大程度上依赖于睡眠监测和睡眠周期的记录。
目前，医疗设备用于睡眠监测的仪器，主要有脑功能成像技术，包括用PET、fMRI扫描，基于生理信号监测的多导睡眠图测量，主要包括脑电图EEG、心电图ECG、眼电图EOG及鼻气流等组成的多导信号；对睡眠结构的分析主要建立在脑电图分析的基础上；监测人体体位位移的睡眠床垫等。这些监测方法尚有一些缺陷，主要体现在：需要在人体上贴附多个电极，对正常睡眠会造成影响，所得到的数据就不能准确反映被测者的正常睡眠状况；复杂的测量电极要求睡眠者在睡眠过程中不能有太大活动，否则会导致监测元件滑动，限制人的活动，因而对正常睡眠构成干扰；对于测量数据的稳定性不能保证，不能实现对睡眠过程的连续监测；对测量设备要求高，占用空间较大。
实用新型内容
睡眠状态和周期是因人而异，而且同一个人的睡眠状态也会改变的，所以仅凭时间长短来决定睡眠长短是不合适的。本实用新型提供一种睡眠监测装置，通过压电传感器检测人的睡眠周期和生物钟，准确地反应被测者的睡眠状况。
本实用新型的目的在于提供一种睡眠监测装置。
人在不同睡眠阶段中的眼动频率和幅度是不同的，在浅睡阶段为非快速眼动，深度睡眠对应快速眼动，因此根据眼动频率来判断睡眠阶段。
本实用新型的睡眠监测装置包括：压电传感器、采集电路、模数转换器和处理器；其中，采集眼动频率的压电传感器连接至对电信号进行滤波和放大的采集电路；采集电路连接至模数转换器；模数转换器连接至对数字信号进行存储和分析，根据眼动频率的快慢来判断睡眠阶段的处理器。
将多个压电传感器附着于眼睛上侧和太阳穴处，采集眼动频率，然后将压力信号转换为电信号，传输至采集电路；采集电路对电信号进行滤波和放大后，再传输至模数转换器将电信号转换成数字信号；处理器对数字信号进行存储和分析，根据眼动频率的快慢，来判断睡眠阶段，从而监测睡眠规律和周期。
本实用新型的多个压电传感器固定在眼罩内，在眼罩内相应的人眼的上侧和太阳穴处设置压力传感器。人在睡眠时佩戴，不干扰人的正常睡眠，使监测数据更可靠。
在睡眠期间，人体的多项生理参数会因人而异有较大差异。不同的人对每日睡眠时间的需求也有不同。个体化的动态评价标准需要建立个人生理参数的正常范围来评价其本人的生理功能是否正常。眼动监测系统通过眼动特征来统计睡眠时间和睡眠周期，根据个性化程序来计算和记录。本实用新型通过监测眼动频率来判断睡眠阶段，能够准确地监测睡眠周期，再与后续设备相连，根据睡眠规律来调整睡眠时间，从而提高睡眠质量，改善生活质量。
本实用新型的优点：
(1)将睡眠监测装置集成于眼罩宜于人在睡眠时佩戴，不干扰人的正常睡眠，使监测数据更可靠；
(2)压力传感器置于眼罩内部，可与人体紧密贴合，保证了监测数据的连续性；
(3)个性化的动态评价指标。
附图说明
图1(a)、(b)为本实用新型的睡眠监测装置的一个实施例的结构示意图，其中，图1(a)为正面的示意图；图1(b)为背面的示意图；
图2为本实用新型的睡眠监测装置的一个实施例的结构框图；
图3为本实用新型的睡眠监测装置的采集电路的电路图；
图4(a)、(b)为本实用新型的睡眠监测装置的得到的眼动频率的曲线图，其中，图4(a)为非快速眼动的曲线图，图4(b)为快速眼动的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实施例的睡眠监测装置包括：压电传感器2、采集电路、模数转换器和处理器。多个压电传感器固定在眼罩1内，位于在眼罩内相应的人眼的上侧和太阳穴处。采集电路、模数转换器和处理器集成在电路板5上，电路板5内置在眼罩内。耳后贴有干扰消除器4，经导线41连接至采集电路，将反信号输入人体消除工频干扰。
如图2所示，压电传感器采集眼动频率，并转化为电信号传输至采集电路；采集电路对电信号进行滤波和放大，传输至模数转换器；模数转换器将电信号转换成数字信号传输至处理器；处理器对数字信号进行存储和分析，判断睡眠阶段。
如图3所示，采集电路包括依次连接的：初级放大电路31、高通滤波器32、二阶有源低通滤波器33和增益可调的放大电路34。
初级放大电路31包括：运放采用仪表放大器AD620，电阻R1连接在芯片AD620的1、8管脚，作用是调节前级放大电路的增益，初级放大倍数在10～50倍；
C1和R2构成高通滤波器32，用以去除直流信号，使高频信号通过，截止频率fH＝1/2π*R2*C1。C1一端与AD620的6管脚连接，一端与R2相连，R2的另一端接地；
R4和C2、R3和C3分别构成低通滤波器，结合运放构成二阶有源低通滤波器，运放可采用LM324。R3一端与R2、C1相连，另一端与C3相连，C3的另一端与运放负输入相连后再连接到运放输出，R4一端与R3相连，另一端与C2一起连到运放正输入；
增益可调的放大电路34，放大倍数为1+R7/R6，R7为可调电阻。滑动变阻器R7固定端与运放输出相连，滑动端连到运放负输入端，电阻R5一端与上级运放输出端相连，一端连到该级运放正输入，电阻R6从运放负输入连接，另一端接地，运放的输出端连接至模数转换器；
各级运放均采用±3V供电。
本实施例的睡眠监测装置的监测睡眠方法，包括以下步骤：
1)将内置多个压电传感器2的眼罩1附着于使用者的眼睛上，眼睛的上侧和太阳穴处附着有压力传感器，用以采集眼部电信号，同时在耳后贴有电极作为干扰消除器4， 将反信号输入人体消除工频干扰；
2)压电传感器采集眼动频率，并转化为电信号传输至采集电路；采集电路对电信号进行滤波和放大，传输至模数转换器；
3)模数转换器将电信号转换成数字信号传输至处理器；
4)处理器对数字信号进行存储和分析，判断睡眠阶段。
由以上方法得到使用者的睡眠数据，浅睡阶段的非快速眼动的时间大约为45～70分钟左后，眼动频率为小于5Hz；深度睡眠的快速眼动的时间为10～20分钟，眼动频率10～20Hz。
如图4所示，眼动频率的曲线图，图4(a)为浅睡阶段的非快速眼动采样结果，频率约为5.5Hz，图4(b)为深度睡眠的快速眼动的采样结果，频率约为20Hz。。
从而，本实用新型通过监测眼动频率来判断睡眠阶段，能够准确地监测睡眠周期，再与后续设备相连，根据睡眠规律来调整睡眠时间，从而提高睡眠质量，改善生活质量。
最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本实用新型，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种睡眠监测装置，其特征在于，所述睡眠监测装置包括：压电传感器、采集电路、模数转换器和处理器；其中，采集眼动频率的压电传感器连接至对电信号进行滤波和放大的采集电路；所述采集电路连接至模数转换器；所述模数转换器连接至对数字信号进行存储和分析，根据眼动频率的快慢来判断睡眠阶段的处理器。
2.如权利要求1所述的睡眠监测装置，其特征在于，进一步包括眼罩，多个压电传感器(2)固定在眼罩(1)内相应的人眼的上侧和太阳穴处。
3.如权利要求1所述的睡眠监测装置，其特征在于，进一步包括干扰消除器(4)，经导线(41)连接至采集电路。
4.如权利要求1所述的睡眠监测装置，其特征在于，所述采集电路包括依次连接的初级放大电路(31)、高通滤波器(32)、二阶有源低通滤波器(33)和增益可调的放大电路(34)。
5.如权利要求1所述的睡眠监测装置，其特征在于，所述采集电路、模数转换器和处理器集成在电路板(5)上，所述电路板(5)内置在眼罩(1)内。
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