CN209951263U - 一种睡眠监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施方式涉及睡眠监测技术领域，特别是涉及一种睡眠监测设备。该睡眠监测设备包括：压电发电模块、控制器、生理信号监测模块和无线传输模块；压电发电模块分别与控制器、生理信号监测模块以及无线传输模块连接，用于向控制器、生理信号监测模块以及无线传输模块提供电能；生理信号监测模块和无线传输模块与控制器连接，生理信号监测模块将采集到的生命体征信息传输至控制器，控制器通过无线传输模块向终端设备输出生命体征信息。本实用新型实施例提供的睡眠监测设备，其整体设计可以实现“无感化”和“无视化”的睡眠监测功能，相对于传统的睡眠监测设备，使用起来更加的简洁便利，用户体体验好。

Description

一种睡眠监测设备

技术领域

本实用新型实施方式涉及睡眠监测技术领域，特别是涉及一种睡眠监测设备。

背景技术

随着人们对睡眠健康意识的增强，睡眠技术也迅速发展，越来越多的睡眠监测产品已经走进了家庭。现在的各种睡眠监测类产品，在实现基本监测功能的前提下，均在尽一切努力实现“无感化”、“无视化”的监测，即用户在睡眠过程中，能在感觉不到产品存在的情况下实现睡眠的监测。

发明人在实现本发明的过程中发现：传统的各种非接触式传感监测技术(例如，PVDF压电薄膜监测技术、三轴加速度/陀螺仪监测技术)均可以实现用户睡眠过程中信号的无感化、无视化的采集与监测。但是传统的各种睡眠监测产品要么是内置大电池需要周期性的充电；要么是具有插电线缆，直接插电使用。内置大电池或者具有插电线缆的睡眠监测产品无法做到真正意义上的“无感化”、“无视化”，并且其会对一些本身就神经衰弱或者精神紧张的人会有不利于正常睡眠的负面影响。

实用新型内容

本实用新型实施方式其旨在解决现有睡眠监测产品存在周期性充电或者线缆外露的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一种技术方案是提供一种睡眠监测设备，所述睡眠监测设备包括：压电发电模块、控制器、生理信号监测模块和无线传输模块；所述压电发电模块分别与所述控制器、所述生理信号监测模块以及所述无线传输模块连接，用于向所述控制器、所述生理信号监测模块以及所述无线传输模块提供电能；所述生理信号监测模块和所述无线传输模块与所述控制器连接，所述生理信号监测模块将采集到的生命体征信息传输至控制器，所述控制器通过所述无线传输模块向终端设备输出所述生命体征信息。

可选地，所述睡眠监测设备还包括：储能模块，所述储能模块与所述压电发电模块、所述控制器、所述生理信号监测模块和所述无线传输模块连接，所述压电发电模块将产生的电能传输至所述储能模块，以使所述储能模块能分别向所述控制器、所述生理信号监测模块以及所述无线传输模块供电。

可选地，所述生理信号监测模块为：三轴加速度计传感器、陀螺仪传感器、聚偏氟乙烯压电传感器或者气压传感器中的至少一种。

可选地，所述生理信号监测模块为：聚偏氟乙烯压电传感器，所述聚偏氟乙烯压电传感器包括：聚偏氟乙烯压电薄膜和信号放大单元，所述聚偏氟乙烯压电薄膜与所述信号放大单元连接，所述信号放大单元将采集到的生命体征信息进一步放大，并将经过放大后的所述生命体征信息，传输至所述控制器；所述储能模块与所述信号放大单元连接，用于向所述信号放大单元提供电能。

可选地，所述压电发电模块包括：第一压力发电薄膜和第二压力发电薄膜；聚偏氟乙烯压电薄膜设置于所述第一压力发电薄膜与所述第二压力发电薄膜之间；并且，所述第一压力发电薄膜与所述第二压力发电薄膜均与所述储能模块连接，用于将产生的电能传输至所述储能模块。

可选地，所述第一压力发电薄膜与所述第二压力发电薄膜的厚度均小于或者等于0.3mm。

可选地，所述第一压力发电薄膜与所述聚偏氟乙烯压电薄膜之间设置有第一屏蔽层；所述第二压力发电薄膜与所述聚偏氟乙烯压电薄膜之间设置有第二屏蔽层。

可选地，所述第一压力发电薄膜、所述第一屏蔽层、所述聚偏氟乙烯压电薄膜、所述第二屏蔽层以及所述第二压力发电薄膜之间均被绝缘层隔离。

可选地，所述睡眠监测设备还包括：第一保护层和第二保护层；所述第一保护层设置于所述第一压力发电薄膜的上表面，所述第二保护层设置于所述第二压力发电薄膜的下表面。

可选地，所述无线传输模块与所述控制器设置在同一个芯片上。

本实用新型实施例提供的睡眠监测设备，其整体设计可以实现“无感化”和“无视化”的睡眠监测功能，相对于传统的睡眠监测设备，使用起来更加的简洁便利，用户体体验好。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种睡眠监测设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种睡眠监测设备的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的一种睡眠监测设备100的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的一种睡眠监测设备100的结构框图。

如图2所示，睡眠监测设备100包括：压电发电模块10、储能模块20、控制器30、生理信号监测模块40和无线传输模块50。

所述压电发电模块10与所述储能模块20连接，所述储能模块20与所述控制器30、所述生理信号监测模块40以及所述无线传输模块50连接。

所述生理信号监测模块40和所述无线传输模块50均与所述控制器30连接。

所述压电发电模块10为在受到机械冲击(用户入睡时，用户头部或者身体会作用于睡眠监测、设备上所带来的压力)时可以自动产生电荷将机械能转化为电能的有源传感器。其与储能模块20连接，可以将产生的电能存储于储能模块20中，用于为后续相关硬件模块的工作提供电能。在一些实施例中，上述储能模块20也可以省略，压电发电模块10可以直接向相关硬件模块供电。

当所述压电发电模块10内置于睡眠监测设备100中时，为了实现该压电发电模块10的无感化，在本实用新型实施例中，如图1所示，所述压电发电模块10可以包括：第一压力发电薄膜11和第二压力发电薄膜12。第一压力发电薄膜11和第二压力发电薄膜12既具有压电性，又具有薄膜柔软的机械性能。该压力发电薄膜可以选用任何合适的柔软材料例如，偏氟乙烯(PVF)改性聚氯乙烯(PVC)等制成薄膜形状得到。

当所述压力发电薄膜用于人体睡眠所施加的压力来产生电荷时，在本实用新型实施例中，所述第一压力发电薄膜11和第二压力发电薄膜12的尺寸和所用材料等完全相同，所述第一压力发电薄膜11和第二压力发电薄膜12的长度可以为780mm左右，厚度小于或者等于0.3mm。需要说明的是，当压电发电模块10为压力发电薄膜时，该睡眠监测设备整体为带状，即上述睡眠监测设备为睡眠监测带，该睡眠监测带的形状可以根据就寝床具的大小、用户身材的高瘦，以及硬件模块的功耗等，进行设计。

控制器30作为睡眠监测设备100的控制核心，具体可以采用任何合适的，具有一定逻辑运算能力的控制芯片或者处理器实现，控制器30可以设置在睡眠监测设备100内部任何合适位置，例如睡眠监测设备100的上边缘、下边缘等。储能模块20与控制器30连接用于将存储的电能传输至控制器30以给所述控制器30供电。

生理信号监测模块40为可以与人体接触用于人体脉搏、心音等信号监测的传感器。储能模块20与生理信号监测模块40连接用于将存储的电能传输至生理信号监测模块40以给生理信号监测模块40供电。生理信号监测模块40还与控制器30连接以将采集到的人体在睡眠时的生命体征信息传输至控制器30。

所述生理信号监测模块40可以选用压电传感器、三轴加速度计传感器、陀螺仪传感器以及气压传感器等。其基于不同的原理均可以实现用户睡眠过程生理信号的监测。较佳地，在本实用新型实施例中，所述生理信号监测模块40可以选用压电式信号感应薄膜。具体请参阅图1，所述生理信号监测模块40包括PVDF(Polyvinylidene Fluoride，聚偏氟乙烯)压电薄膜41和信号放大单元42，所述PVDF压电薄膜41和信号放大单元42电性连接。

PVDF压电薄膜41为一种自发电式传感器，其在外力作用(人体入睡时的呼吸，心脏的跳动等所带来的压力)下，可以在电介质表面可以产生相应的电荷，该电荷可以作为用户入睡的生理信号传输至控制器30，控制器30基于此生理信号以监测用户的入睡情况。

如图1所示，所述PVDF压电薄膜41置于所述第一压力发电薄膜11和所述第二压力发电薄膜12之间，并且通过第一屏蔽层51和第二屏蔽层52隔离。所述第一屏蔽层51设置于所述PVDF压电薄膜41与所述第一压力发电薄膜11之间；所述第二屏蔽层52设置于所述所述PVDF压电薄膜41与所述第二压力发电薄膜12之间。所述第一屏蔽层51和第二屏蔽层52的形状和尺寸与所述第一压力发电薄膜11和所述第二压力发电薄膜12的形状和尺寸相对应，其厚度小于或等于0.2mm，且可以选用聚氨酯软膜材料制得。

为了防止睡眠监测设备每一层之间的电性干扰，在一些实施例中，所述第一压力发电薄膜11、所述第一屏蔽层51、所述PVDF压电薄膜41、所述第二屏蔽层52以及所述第二压力发电薄膜12之间均被绝缘层隔离。

所述第一屏蔽层51包覆所述第一压力发电薄膜11以及与所述第一压力发电薄膜11的两面相接触的绝缘层，所述第二屏蔽层52包覆所述第二压力发电薄膜12以及与所述第二压力发电薄膜12的两面相接触的绝缘层。所述绝缘层可以选用TPU软膜或者海绵等绝缘软性材料制得，其厚度小于或等于0.2mm。

由于所述第一压力发电薄膜11和所述第二压力发电薄膜12所产生的电信号微弱，该微弱的电信号不容易被识别，因此可以将第一压力发电薄膜11和第二压力发电薄膜12进一步连接信号放大单元42，信号放大单元42可以将采集到的电荷相关的生命体征信息进一步放大，经过放大后的生命体征信息，最后输入至控制器30中进行处理。在本实施例中，该信号放大单元42可以采用低耗电的运算放大器实现。进一步地，为了实现压电发电模块10电能供应充足，低耗电的运算放大器的耗电流可以控制在小于20uA。

无线传输模块50为可以与外部终端设备建立相应无线通信功能的硬件模块，例如，蓝牙模块，红外模块等。在本实施例中，控制器30作为睡眠监测设备的控制核心，其可以通过无线传输模块50建立相应的无线通信信道，向外界输出通过生理信号监测模块采集获得的生命体征信息。例如，其可以将获得的用户睡眠相关的生命体征信息通过无线传输模块传输给相应的终端设备，终端设备将该生命体征信息进行处理得到用户睡眠相关的生理信息，并将该生理信息在终端设备的app上进行显示，以便用户随时查阅自身的睡眠状态。

在一些实施例中，为了便于用户输入相应的控制指令，控制睡眠监测设备100的运行，睡眠监测设备100还可以包括：输入按键(图未示)。输入按键与控制器30连接，用于采集用户指令，并将用户指令转化为相应控制电信号传输至控制器30中，以实现用户对睡眠监测设备100的控制。该输入按键也可以通过上述压电发电模块10供电运行。

应当说明的是，本领域技术人员还可以根据实际的应用情况或者使用需求，在所述睡眠监测设备上添加或者减省其中的一个或者多个功能模块。例如，该睡眠监测设备还可以具有用于提供时钟信息的时钟模块。

以及时唤醒用户。

在一些实施例中，如图1所示，所述睡眠监测设备100还包括：第一保护层61和第二保护层62。

所述第一保护层61设置于所述第一压力发电薄膜11的上表面，所述第二保护层62设置于所述第二压力发电薄膜12的下表面。其中，在将睡眠监测设备100铺设于床上等就寝家具上时，所述第一保护层61为与人体皮皮肤接触的保护层，其为柔性层，可增加用户与睡眠监测设备接触时的舒适度；第二保护层62为刚性层，其可以为第一压力发电薄膜11、第二压力发电薄膜12以及PVDF压电薄膜提供相应的支承面。较佳地，所述第一保护层61和第二保护层62的厚度小于或者等于0.5mm。

上述限定结构和连接关系的睡眠监测设备100可以实现用户睡眠信息监测的同时，利用用户对睡眠监测设备100的压力实现自发电。其具体运行原理如下：

首先，为了本领域技术人员更深刻的理解本实用新型，以下将第一压力发电薄膜11和第二压力发电薄膜12的尺寸限定在长78cm，宽3cm²举例说明，则第一压力发电薄膜11和第二压力发电薄膜12理论上每小时可以产生78*3*2＝468mA的电流。假设实际使用时，睡眠监测设备铺设在床上，人躺在设备之上，但并不能全面积的压住，压住的面积大致为1/4，则其至少能产生至少117mA电流，另因存在一定的几率人会睡出该睡眠监测设备面积范围，所产生电流可按100mA进行估计。

进一步的，用户一般晚上入睡时才会压住睡眠监测设备，其所产生的电流直接输送至储能模块20，进行储存。若按一晚上睡觉时间为8小时进行估算，考虑到储能时会产生的损耗(按50％进行预估)，则监测设备每天可储存400mAH的电量。此时，将储能模块20可以设置为内置于睡眠监测设备100中的400mAH的电池，则只要睡眠监测设备能持续使用，无需额外的外部充电，压电发电模块10即可将电池充满。

所述睡眠监测设备中，消耗电量的模块包括：控制器30、生理信号监测模块40和无线传输模块50。其中，生理信号监测模块40包括PVDF压电薄膜41和信号放大单元42，PVDF压电薄膜41本身可以产生电能其无需连接所述储能模块20，信号放大单元42采用低耗电的运算放大器，耗电流可控制在小于20uA。

控制器30和无线传输模块50可通过设置于同一个芯片上，例如支持蓝牙5.0的Apollo3，其数据发送瞬间的峰值电流为3mA，工作时的耗电流为6uA/MhzA，休眠是的电流仅为0.5uA，该芯片无需做过于复杂的低功耗处理就能将Apollo3的平均消耗电流控制在1mA以内，则一整天消耗的电量在10mAH以内。其每天消耗电量小于压电发电模块10自发电产生的电量，在开启工作后，用户完全零操作即可以实现睡眠监测功能。

需要说明的是，上述对睡眠监测设备100的压力实现自发电的举例只是其中一种实现方式而已，当所述睡眠监测设备100相应的结构发生改变时，其连接关系和所产生的功耗也可以相应作出调整。例如，上述实施例中当所述生理信号监测模块40为PVDF压电薄膜时，其本身可以产生电能其无需连接所述储能模块20，而当所述生理信号监测模块40为三轴加速度计传感器、陀螺仪传感器以及气压传感器等时，则需要连接储能模块。

综上所述，本实用新型实施例提供的睡眠监测设备，其整体设计可以实现“无感化”和“无视化”的睡眠监测功能，相对于传统的睡眠监测设备，使用起来更加的简洁便利，用户体体验好。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施方式，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种睡眠监测设备，其特征在于，包括：压电发电模块、控制器、生理信号监测模块、无线传输模块及储能模块；

所述压电发电模块分别与所述控制器、所述生理信号监测模块以及所述无线传输模块连接，用于向所述控制器、所述生理信号监测模块以及所述无线传输模块提供电能；

所述生理信号监测模块和所述无线传输模块与所述控制器连接，所述生理信号监测模块将采集到的生命体征信息传输至控制器，所述控制器通过所述无线传输模块向终端设备输出所述生命体征信息；

所述储能模块与所述压电发电模块、所述控制器、所述生理信号监测模块和所述无线传输模块连接，所述压电发电模块将产生的电能传输至所述储能模块，以使所述储能模块分别向所述控制器、所述生理信号监测模块以及所述无线传输模块供电；

所述压电发电模块包括：第一压力发电薄膜和第二压力发电薄膜；

所述生理信号监测模块为聚偏氟乙烯压电传感器，所述聚偏氟乙烯压电传感器包括聚偏氟乙烯压电薄膜；

所述聚偏氟乙烯压电薄膜设置于所述第一压力发电薄膜与所述第二压力发电薄膜之间；

所述无线传输模块与所述控制器设置在同一个芯片上，所述芯片支持蓝牙5.0协议。

2.根据权利要求1所述睡眠监测设备，其特征在于，所述生理信号监测模块为：三轴加速度计传感器、陀螺仪传感器、压电传感器或者气压传感器中的至少一种。

3.根据权利要求2所述睡眠监测设备，其特征在于，所述聚偏氟乙烯压电传感器还包括信号放大单元，

所述聚偏氟乙烯压电薄膜与所述信号放大单元连接，所述信号放大单元将采集到的生命体征信息进一步放大，并将经过放大后的所述生命体征信息，传输至所述控制器；

所述储能模块与所述信号放大单元连接，用于向所述信号放大单元提供电能。

4.根据权利要求3所述的睡眠监测设备，其特征在于，所述第一压力发电薄膜与所述第二压力发电薄膜均与所述储能模块连接，用于将产生的电能传输至所述储能模块。

5.根据权利要求4所述的睡眠监测设备，其特征在于，所述第一压力发电薄膜与所述第二压力发电薄膜的厚度均小于或者等于0.3mm。

6.根据权利要求4所述的睡眠监测设备，其特征在于，所述第一压力发电薄膜与所述聚偏氟乙烯压电薄膜之间设置有第一屏蔽层；

所述第二压力发电薄膜与所述聚偏氟乙烯压电薄膜之间设置有第二屏蔽层。

7.根据权利要求6所述的睡眠监测设备，其特征在于，所述第一压力发电薄膜、所述第一屏蔽层、所述聚偏氟乙烯压电薄膜、所述第二屏蔽层以及所述第二压力发电薄膜之间均被绝缘层隔离。

8.根据权利要求7所述的睡眠监测设备，其特征在于，还包括：第一保护层和第二保护层；

所述第一保护层设置于所述第一压力发电薄膜的上表面，所述第二保护层设置于所述第二压力发电薄膜的下表面。

Images