CN205433646U - 基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品及睡眠监测设备，其中基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：至少一个摩擦发电机和床上用品本体；至少一个摩擦发电机设置于床上用品本体的内侧表面；摩擦发电机包括：第一摩擦层和第二摩擦层；人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发第一摩擦层和第二摩擦层接触摩擦，产生电信号。本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品结构简单、操作方便、制作成本低、性能稳定、灵敏度高。

Description

基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备。

背景技术

睡眠是恢复精力所必须的休息，有利于精神和体力的恢复。睡眠质量的好坏，与人的身体健康密切相关，值得每个人关注和重视，并且睡眠质量的好坏对于患者来说尤为重要。然而现有的睡眠监测装置普遍存在较多的问题。

传统的睡眠监测装置大多通过采集气流、血氧等装置来实现对睡眠参数的监测，常用于医院、疗养院等公共医疗卫生场所。但是这些装置普遍具有结构复杂、操作复杂、价格昂贵、使用不便的缺点。而新型睡眠监测装置，虽然实现了在家中自我监测，但价格却依然很昂贵。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备，用于解决现有技术中的睡眠监测装置结构复杂、操作复杂、价格昂贵、使用不便的问题，用于日常睡眠的实时监测，实时反映健康水平。

本实用新型提供一种基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，包括：至少一个摩擦发电机和床上用品本体；至少一个摩擦发电机设置于所述床上用品本体的内侧表面；

摩擦发电机包括：第一摩擦层和第二摩擦层；人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发第一摩擦层和第二摩擦层接触摩擦，产生电信号。

进一步，第一摩擦层和第二摩擦层之间设置有垫片。

进一步，第一摩擦层和第二摩擦层之间形成有拱形空腔。

进一步，第一摩擦层和第二摩擦层都包括电极层，第一摩擦层和/或第二摩擦层还包括至少一个高分子聚合物绝缘层；第一摩擦层和第二摩擦层之间形成两个摩擦表面。

进一步，第一摩擦层和第二摩擦层之间形成的两个摩擦表面中的至少一个表面上设置有微纳结构。

进一步，床上用品本体包括枕套本体和/或床单本体。

进一步，基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品还包括：监测电路，监测电路设置于床上用品本体的内部或外部。

进一步，监测电路包括：信号采集电路、信号调理电路、信号处理电路和报警电路；

信号采集电路与至少一个摩擦发电机连接，用于获取呼吸、心跳和体动的初始波形；

信号调理电路与信号采集电路连接，用于从呼吸、心跳和体动的初始波形中分别提取呼吸、心跳和体动的波形，分析得到呼吸、心跳和体动的信号大小和频率；

信号处理电路与信号调理电路连接，用于根据呼吸和心跳的信号大小和频率判断呼吸和心跳是否出现异常情况，在出现异常情况时输出异常信号；

报警电路与信号处理电路连接，用于根据信号处理电路输出的异常信号发出报警信号。

本实用新型还提供了一种睡眠监测设备，包括上述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，还包括：信号输出装置。

进一步，信号输出装置为显示装置或移动终端设备。

本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备通过将至少一个摩擦发电机设置于床上用品本体的内侧表面，使在人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动能够触发至少一个摩擦发电机接触摩擦，从而产生电信号，然后根据电信号计算并输出睡眠数据信息。相比于气流采集、血氧和新型睡眠监测等装置，本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备具有结构简单、操作方便、制作成本低、性能稳定以及灵敏度高的优势。

附图说明

图1a为本实用新型提供的枕套本体的主视图一；

图1b为本实用新型提供的枕套本体的主视图二；

图2为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例一的截面结构示意图；

图3为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例二的截面结构示意图；

图4为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例三的截面结构示意图；

图5为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例四的截面结构示意图；

图6为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例五的截面结构示意图；

图7为本实用新型提供的睡眠监测设备实施例的功能结构框图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。

本实用新型提供了一种基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，该基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：至少一个摩擦发电机和床上用品本体，其中，至少一个摩擦发电机设置于床上用品本体的内侧表面；摩擦发电机包括：第一摩擦层和第二摩擦层。人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发第一摩擦层和第二摩擦层接触摩擦，产生电信号。其中，床上用品本体包括枕套本体和/或床单本体。可以理解的是，床上用品本体还可以包括其他的床上用品，本领域技术人员可根据实际需要进行具体设置。

下面以床上用品本体为枕套本体为例进行具体说明。

图1a和图1b分别为本实用新型提供的枕套本体的主视图一和主视图二，其中，图1a和图1b分别示出了不带花边的枕套本体和带有花边的枕套本体。图2为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例一的截面结构示意图，如图2所示，该基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：一个摩擦发电机110和枕套本体100，其中，摩擦发电机110设置于枕套本体100的内侧表面。摩擦发电机110包括：第一摩擦层和第二摩擦层。

图2中所示的摩擦发电机110为三层结构的摩擦发电机，其中，第一摩擦层包括第一电极层111，第二摩擦层包括第一高分子聚合物绝缘层112和第二电极层113，第一电极层111和第一高分子聚合物绝缘层112之间形成两个摩擦表面，人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发第一电极层111和第一高分子聚合物绝缘层112接触摩擦，产生电信号。

图3为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例二的截面结构示意图，如图3所示，该基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：一个摩擦发电机210和枕套本体200，其中，摩擦发电机210设置于枕套本体200的内侧表面。摩擦发电机210包括：第一摩擦层和第二摩擦层；第一摩擦层和第二摩擦层之间设置有垫片。

图3中所示的摩擦发电机210为三层结构的摩擦发电机，其中，第一摩擦层包括第一电极层211，第二摩擦层包括第一高分子聚合物绝缘层212和第二电极层213，第一电极层211和第一高分子聚合物绝缘层212之间形成两个摩擦表面，第一电极层211和第一高分子聚合物绝缘层212之间设置有垫片214，人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发第一电极层211和第一高分子聚合物绝缘层212接触摩擦，产生电信号。

垫片214的设置使摩擦发电机210具有更好的弹性和柔韧性，从而使得基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品使用起来更加符合人体舒适要求，另外，垫片214的设置还可以使摩擦发电机210具有更好的接触分离效果，从而产生更加准确的电信号。

图4为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例三的截面结构示意图，如图4所示，该基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：一个摩擦发电机310和枕套本体300，其中，摩擦发电机310设置于枕套本体300的内侧表面。摩擦发电机310包括：第一摩擦层和第二摩擦层，第一摩擦层和第二摩擦层之间形成有拱形空腔314。

图4中所示的摩擦发电机310为三层结构的摩擦发电机，其中，第一摩擦层包括第一电极层311，第二摩擦层包括第一高分子聚合物绝缘层312和第二电极层313，第一电极层311和第一高分子聚合物绝缘层312之间形成两个摩擦表面，第一电极层311和第一高分子聚合物绝缘层312之间形成有拱形空腔314，人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发第一电极层311和第一高分子聚合物绝缘层312接触摩擦，产生电信号。拱形空腔314的设置有助于第一摩擦层和第二摩擦层分离接触，使摩擦发电机310具有更好的接触分离效果，从而产生更加准确的电信号。

本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品中的摩擦发电机的个数还可以为多个。图5和图6分别为本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品实施例四和实施例五的截面结构示意图。如图5所示，实施例四与实施例一的区别在于：该基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：三个摩擦发电机110和枕套本体100。如图6所示，实施例五与实施例三的区别在于：该基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：三个摩擦发电机310和枕套本体300。设置多个摩擦发电机可以保证被监测者和其中至少一个摩擦发电机具有更好的接触分离，与设置一个摩擦发电机的情况相比，具有更好的接触分离效果，所产生的电信号更能反映人体睡眠过程中的呼吸、心跳和体动的情况。图5和图6仅示出了包括三个摩擦发电机的情况，本领域技术人员可根据实际需要设置摩擦发电机的个数，此处不做限定。

在上述所有实施例中，第一摩擦层和第二摩擦层都包括了电极层(第一电极层或第二电极层)，另外，第一摩擦层和/或第二摩擦层还可包括至少一个高分子聚合物绝缘层，第一摩擦层和第二摩擦层之间形成两个摩擦表面。当摩擦发电机为四层结构的摩擦发电机时，摩擦发电机的第一摩擦层可以包括第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层，第二摩擦层可以包括第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间形成两个摩擦表面。当摩擦发电机为五层结构的摩擦发电机时，摩擦发电机的第一摩擦层可以包括第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层，第二摩擦层可以包括居间薄膜层、第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层。还有另外一种五层结构的摩擦发电机，该摩擦发电机的第一摩擦层可以包括第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层，第二摩擦层可以包括居间电极层、第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层。

为了减少外界对摩擦发电机的干扰，还可以在摩擦发电机的外侧设置封装层或屏蔽层。当摩擦发电机包含两层高分子聚合物绝缘层时，其中的第一高分子聚合物绝缘层可以为电正性高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层可以是电负性高分子聚合物绝缘层。

在上述各实施例中，其中，第一摩擦层和第二摩擦层可以选自现有柔性发电机技术中的摩擦材料，即第一摩擦层和第二摩擦层均为柔性材料层。具体地，第一电极层、第二电极层和居间电极层的材料选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金。其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。其中，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层的材料分别选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。

可选地，在上述所有实施例中，第一摩擦层和第二摩擦层之间形成的两个摩擦表面中的至少一个表面上设置有微纳结构。以四层结构的摩擦发电机为例，微纳结构可设置在第一高分子聚合物绝缘层和/或第二高分子聚合物绝缘层的表面上。当有压力作用于摩擦发电机上时，微纳结构能够使第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的相对表面更好地接触摩擦，并在第一电极层和第二电极层处感应出较多的电荷。其中，微纳结构可以是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构或纳米级孔状结构。

当床上用品本体为床单本体时，本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品包括：至少一个摩擦发电机和床单本体，其中，至少一个摩擦发电机设置于床单本体的内侧表面；摩擦发电机包括：第一摩擦层和第二摩擦层。人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发第一摩擦层和第二摩擦层接触摩擦，产生电信号。其中，摩擦发电机的具体结构、设置、工作原理和材料与上述实施例中的摩擦发电机的具体结构、设置、工作原理和材料相同，此处不再赘述。

图7为本实用新型提供的睡眠监测设备实施例的功能结构框图，如图7所示，该睡眠监测设备包括上述实施例所描述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品700，还包括：信号输出装置720。除此之外，基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品除了上面所描述的结构之外，还包括监测电路710，监测电路710可设置于床上用品本体的内部或外部。本领域技术人员还可根据实际需要对监测电路710的位置进行具体设置，此处不做限定。

其中，监测电路710包括：信号采集电路711、信号调理电路712、信号处理电路713和报警电路714。

信号采集电路711与至少一个摩擦发电机701连接，用于获取呼吸、心跳和体动的初始波形；信号调理电路712与信号采集电路711连接，用于从呼吸心跳和体动的初始波形中分别提取呼吸、心跳和体动的波形，分别分析得到呼吸、心跳和体动的信号大小和频率；信号处理电路713与信号调理电路712连接，用于根据呼吸和心跳的信号大小和频率判断呼吸和心跳是否出现异常情况，在出现异常情况时输出异常信号，其中，异常情况可包括呼吸或心跳停止、加速、减速或信号减弱等。报警电路714与信号处理电路713连接，用于根据信号处理电路713输出的异常信号发出报警信号，报警信号可以是显示异常、声音提示、灯光报警和通过手机进行远程呼救中的一种或多种。

信号输出装置720为显示装置(例如显示器)或移动终端设备(例如手机、平板电脑或笔记本电脑等)，与信号处理电路713连接，显示睡眠数据处理结果，并对一定时间段的睡眠数据进行分析，得出睡眠质量评估报告；睡眠质量评估报告可包括睡眠质量分析、改进建议、调整建议等。

本实用新型各实施例中，监测电路可以通过由各种分立器件组成的硬件电路来实现，而不依赖于软件。例如，信号调理电路包括滤波电路、放大电路、A/D转换器，信号处理电路可以为比较电路，报警电路可以为蜂鸣器报警。

本实用新型提供的上述基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备通过将至少一个摩擦发电机设置于床上用品本体的内侧表面，使在人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动能够触发至少一个摩擦发电机接触摩擦，从而产生电信号，然后根据电信号计算并输出睡眠数据信息。相比于气流采集、血氧和新型睡眠监测等装置，本实用新型提供的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品以及睡眠监测设备具有结构简单、操作方便、制作成本低、性能稳定以及灵敏度高的优势。

本实用新型中所提到的各种模块、电路均为由硬件实现的电路，虽然其中某些模块、电路集成了软件，但本实用新型所要保护的是集成软件对应的功能的硬件电路，而不仅仅是软件本身。

本领域技术人员应该理解，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，其特征在于，包括：至少一个摩擦发电机和床上用品本体；其中，所述床上用品本体包括枕套本体和/或床单本体；所述至少一个摩擦发电机设置于所述床上用品本体的内侧表面；

所述摩擦发电机包括：第一摩擦层和第二摩擦层；人体睡眠过程中产生的呼吸、心跳和体动触发所述第一摩擦层和所述第二摩擦层接触摩擦，产生电信号。

2.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，其特征在于，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层之间设置有垫片。

3.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，其特征在于，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层之间形成有拱形空腔。

4.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，其特征在于，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层都包括电极层，所述第一摩擦层和/或所述第二摩擦层还包括至少一个高分子聚合物绝缘层；所述第一摩擦层和所述第二摩擦层之间形成两个摩擦表面。

5.根据权利要求1所述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，其特征在于，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层之间形成的两个摩擦表面中的至少一个表面上设置有微纳结构。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，其特征在于，还包括：监测电路，所述监测电路设置于所述床上用品本体的内部或外部。

7.根据权利要求6所述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，所述监测电路包括：信号采集电路、信号调理电路、信号处理电路和报警电路；

所述信号采集电路与所述至少一个摩擦发电机连接，用于获取呼吸、心跳和体动的初始波形；

所述信号调理电路与所述信号采集电路连接，用于从所述呼吸、心跳和体动的初始波形中分别提取呼吸、心跳和体动的波形，分析得到呼吸、心跳和体动的信号大小和频率；

所述信号处理电路与所述信号调理电路连接，用于根据所述呼吸和心跳的信号大小和频率判断呼吸和心跳是否出现异常情况，在出现异常情况时输出异常信号；

所述报警电路与所述信号处理电路连接，用于根据所述信号处理电路输出的异常信号发出报警信号。

8.一种睡眠监测设备，其特征在于，包括权利要求6或7所述的基于摩擦发电机的睡眠监测床上用品，还包括：信号输出装置。

9.根据权利要求8所述的睡眠监测设备，其特征在于，所述信号输出装置为显示装置或移动终端设备。