CN211299920U - 睡眠监测背心及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及传感器技术领域，公开了一种睡眠监测背心及系统，该睡眠监测背心包括：背心主体、压电薄膜传感器和控制单元；压电薄膜传感器环绕固定于背心主体上；压电薄膜传感器的输出端与控制单元连接；控制单元固定于背心主体上；压电薄膜传感器将采集到的压电信号通过压电薄膜传感器的输出端发送给控制单元，以使控制单元根据压电信号进行睡眠监测。由此可见，本实用新型实施例提供的睡眠监测背心可以在用户任何睡姿下监测用户睡眠，且不会对用户睡眠造成影响。

Description

睡眠监测背心及系统

技术领域

本实用新型实施例涉及传感器技术领域，具体涉及一种睡眠监测背心及系统。

背景技术

呼吸暂停是一种与睡眠相分别的阻塞性睡眠窒息症或中枢性睡眠窒息症，患者在睡眠过程中反复出现呼吸气流停止或呼吸减弱。由于呼吸暂停发生在睡眠过程中，不易察觉，如果长期的呼吸暂停现象未被发现，得不到有效的治疗，就会出现一系列的疾病，因此，检测呼吸暂停对人体健康至关重要。

目前医院使用的睡眠监测方式包括在头部以及躯干粘贴多个电极片以进行睡眠监测等。这些方式对患者的睡眠造成干扰，且测量装置容易松动和脱落，对检测结果影响较大。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种睡眠监测背心，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种睡眠监测背心，所述睡眠监测背心包括：背心主体、压电薄膜传感器和控制单元；所述压电薄膜传感器环绕固定于所述背心主体上；所述压电薄膜传感器的输出端与所述控制单元连接；所述控制单元固定于所述背心主体上；所述压电薄膜传感器将采集到的压电信号通过压电薄膜传感器的输出端发送给所述控制单元，以使所述控制单元根据所述压电信号进行睡眠监测。

在一种可选的方式中，所述压电薄膜传感器环绕胸腔位置固定于所述背心主体上。

在一种可选的方式中，所述压电薄膜传感器通过粘性材料固定于所述背心主体上，或，所述压电薄膜传感器缝合固定于所述背心主体上。

在一种可选的方式中，所述背心主体包括背心外表面和背心内表面，所述压电薄膜传感器环绕固定于所述背心外表面和背心内表面之间。

在一种可选的方式中，所述控制单元固定于所述背心主体的肩部。

在一种可选的方式中，所述控制单元通过粘性材料固定于所述背心主体上。

在一种可选的方式中，所述睡眠监测背心还包括封装层，所述封装层通过热熔胶包裹所述压电薄膜传感器。

在一种可选的方式中，所述控制单元包括主控盒及主控盒底座，所述主控盒底座固定于所述背心主体上，所述主控盒与所述主控盒底座可拆卸连接，所述主控盒底座设置有突出的金属电极公头，所述主控盒设置有凹陷的金属电极母头，所述金属电极公头与所述金属电极母头适配连接，所述压电薄膜传感器的输出端与所述金属电极公头连接。

在一种可选的方式中，所述主控盒包括：放大器、模数转换器、处理器、无线传输单元及报警单元；

所述放大器的输入端与所述压电薄膜传感器的输出端连接，用于将所述压电薄膜传感器采集到的压电信号进行放大，得到放大压电信号；所述放大器的输出端通过所述AD转换器与所述处理器连接，用于将所述放大压电信号转换为数字压电信号后输入所述处理器；

所述无线传输单元和所述报警单元均与所述处理器连接；

所述处理器根据获取的数字压电信号进行睡眠监测，得到监测结果，并将所述监测结果通过无线传输单元发送给外部电子设备；

当所述监测结果满足预设报警条件时，所述处理器触发报警单元发出报警信号。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种睡眠监测系统，包括：睡眠监测背心、外部电子设备及云端服务器；

所述睡眠监测背心与所述外部电子设备连接，所述外部电子设备与所述云端服务器连接；

所述睡眠监测背心将睡眠数据发送至所述外部电子设备，以便于用户查看睡眠数据；

所述外部电子设备将所述睡眠数据发送至云端服务器，以使所述云端服务器根据所述睡眠数据进行用户睡眠分析。

本实用新型实施例提供的睡眠监测背心使用方便，睡眠监测使用的压电薄膜传感器环绕固定于背心主体上，可以在任意睡姿下监测用户的睡眠，不会对用户的睡眠造成影响；此外，背心主体上固定有控制单元，能够对压电薄膜传感器采集到的压电信号进行处理，从而达到睡眠监测的目的。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种睡眠监测背心100的结构示意图；

图2示出了本实用新型第二实施例提供的一种睡眠监测背心100的剖面图；

图3示出了本实用新型第三实施例提供的一种睡眠监测背心100中控制单元30的结构示意图；

图4示出了本实用新型第三实施例提供的一种睡眠监测背心100中主控盒底座32的俯视图；

图5示出了本实用新型第三实施例提供的一种睡眠监测背心100中主控盒31的结构示意图；

图6示出了本实用新型第四实施例提供的一种睡眠监测系统的结构示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

背心主体10	金属电极母头311	主控盒底座32
			背心外表面11	放大器312	金属电极公头321
背心内表面12	AD转换器313	封装层40
			压电薄膜传感器20	处理器314	睡眠监测背心100
控制单元30	无线传输单元315	外部电子设备200
			主控盒31	报警单元316	云端服务器300

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

请参阅图1，图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种睡眠监测背心100的结构示意图，该睡眠监测背心100包括：背心主体10、压电薄膜传感器20和控制单元30，压电薄膜传感器20环绕固定于背心主体10上；压电薄膜传感器20的输出端与控制单元30连接；控制单元30固定于背心主体10上；压电薄膜传感器20将采集到的压电信号通过压电薄膜传感器20的输出端发送给控制单元30，以使控制单元30根据压电信号进行睡眠监测。

背心主体10为常见的普通背心样式，为了防止睡眠过程中因为身体移动造成背心主体10褶皱，从而影响压电信号采集的效果，背心主体10选择弹性面料制作，在保证信号可靠采集的同时保证睡眠的舒适度。

应理解，压电薄膜传感器20通过呼吸波在垂直方向上的作用力产生压电信号，且压电薄膜传感器20具有耐折、耐磨的特点，因此，背心主体10轻微的褶皱不会对压电信号的采集造成影响。

压电薄膜传感器20为条状，该条状压电薄膜传感器20的任何一个位置受到压力时，都会在压电薄膜传感器20的输出端产生电信号，电信号的强弱反映压力的大小。其中，压电薄膜传感器20的输出端为从压电薄膜传感器20中引出的信号线，压电薄膜传感器20的另一端封闭。

在一些实施例中，压电薄膜传感器20环绕胸腔位置固定于背心主体10上，由于胸腔位置呼吸和心率信号明显，因此，该实施方式便于获取稳定的压电信号。

在一些实施例中，压电薄膜传感器20通过粘性材料固定于背心主体10上，或者，压电薄膜传感器20缝合固定于背心主体10上。

在一些实施例中，控制单元30固定于背心主体10的肩部，在这种方式下，用户在任何睡眠姿势下都不会按压控制单元30，从而避免了控制单元30的设置对用户睡眠造成影响。

在一些实施例中，控制单元30通过粘性材料固定于背心主体10上。

本实用新型实施例提供的睡眠监测背心100使用方便，睡眠监测使用的压电薄膜传感器20环绕固定于背心主体10上，可以在任意睡姿下监测用户的睡眠，不会对用户的睡眠造成影响；此外，背心主体10上固定有控制单元30，能够对压电薄膜传感器20采集到的压电信号进行处理，从而达到睡眠监测的目的。

请参阅图2，图2示出了本实用新型第二实施例的一种睡眠监测背心100的剖面图，如图2所示，本实施例中，背心主体10包括背心外表面11和背心内表面12，压电薄膜传感器20环绕固定于背心外表面11和背心内表面12之间，从而避免了压电薄膜传感器20直接接触皮肤，对用户睡眠造成影响。背心外表面11和背心内表面12可以使用相同的面料，也可以选择不同的面料，本实用新型实施例并不以此为限。背心外表面11和背心内表面12可以通过针车进行缝合。

在一些实施例中，睡眠监测背心100还包括封装层40，封装层40包裹压电薄膜传感器20，在不对压电薄膜的压电信号采集造成干扰的前提下，本实施例并不对封装层40包裹压电薄膜传感器20的方式进行限定，在一种具体的实施方式中，通过热熔胶使封装层40包裹压电薄膜传感器20。封装层40使用的材料具有防水、耐折及耐磨性，以保护压电薄膜传感器20。

本实用新型实施例中的背心主体10包括背心外表面11和背心内表面12，压电薄膜传感器20固定于背心外表面11和背心内表面12之间，从而避免了压电薄膜传感器20直接与皮肤接触，对用户睡眠造成干扰。此外，压电薄膜传感器20由封装层40包裹，从而减少了压电薄膜传感器20的磨损，延长了压电薄膜传感器20的使用寿命。

请参阅图3，图3示出了本实用新型第三实施例的一种睡眠监测背心100中控制单元30的结构示意图，在本实施例中，控制单元30包括主控盒31及主控盒底座32，主控盒底座32固定于背心主体10上，主控盒31与主控盒底座32可拆卸连接，当需要清洗背心主体10时，将主控盒31拆下，以便于背心主体10清洗。

请参阅图4，图4示出了本实用新型第三实施例的一种睡眠监测背心100中主控盒底座32的俯视图，在本实施例中，主控盒底座32设置有突出的金属电极公头321，主控盒31设置有凹陷的金属电极母头311，金属电极公头321与金属电极母头311适配连接。压电薄膜传感器20的输出端与金属电极公头321连接，用于将采集的压电信号传输至金属电极公头321，金属电极公头321将接收到的压电信号通过金属电极母头311传输至主控盒31，以使主控盒31根据压电信号进行睡眠监测。

请参阅图5，图5示出了本实用新型第三实施例的一种睡眠监测背心100中主控盒31的结构框图，主控盒31包括：放大器312、模数转换器313、处理器314、无线传输单元315及报警单元316；

放大器312的输入端与压电薄膜传感器20的输出端连接，用于将压电薄膜传感器20采集到的压电信号进行放大，得到放大压电信号；放大器312的输出端通过AD转换器313与处理器314连接，用于将放大压电信号转换为数字压电信号后输入处理器314。

无线传输单元315和报警单元316均与处理器314连接，处理器314根据获取的数字压电信号进行睡眠监测，得到监测结果，并将监测结果通过无线传输单元315发送给外部电子设备。

当监测结果满足预设报警条件时，处理器314触发报警单元316发出报警信号。

其中，放大器312为由前置放大电路组成的前置放大器，模数转换器313可以为各种类型的模数转换芯片，处理器314可以是各种系列的单片机，例如，51系列单片机。在本实施例中，处理器314将数字压电信号对应的波形作为呼吸波形，从该呼吸波形中提取特征信号，根据该特征信号通过预设算法计算用户的呼吸率，以便于根据用户的呼吸率监测用户睡眠。在一种具体实施方式中，对于呼吸率的计算，处理器使用频域检测算法将呼吸波形进行快速傅里叶变换后，确定呼吸波形的峰值，两个峰值之间的间距为一次呼吸周期，一分钟之内包含呼吸周期的次数即为呼吸率。

在一些实施例中，在将压电薄膜传感器20采集到的压电信号进行放大，得到放大压电信号之前，需要对压电信号进行滤波处理，在本实施例中，可以使用低通滤波、带通滤波、高通滤波等滤波方式中的任一种进行滤波处理，以滤除压电信号中的噪声干扰。可选的，滤波处理也可以在将压电信号进行放大，得到放大压电信号之后，对放大压电信号进行上述滤波处理。

控制单元30通过无线传输单元315将用户的呼吸率传输至外部电子设备。无线传输单元315为具有无线传输功能的集成模块，例如，蓝牙模块、WIFI模块。外部电子设备可以为手机、电脑、手环等包含无线传输单元315的电子设备。

当用户的呼吸率满足预设报警条件时，处理器314触发报警单元316发出报警信号，其中，报警单元316可以为蜂鸣器、LED灯或震动模块等具有提示功能的硬件装置。在一些具体实施方式中，预设报警条件是根据用户在使用睡眠监测背心进行睡眠监测期间，呼吸暂停出现次数进行设定的，当呼吸暂停出现的次数大于预设阈值时，即触发报警单元316发出报警信号。例如，正常呼吸率为60次/分钟，预设值为40次/分钟，用户的呼吸率低于40次/分钟时，即认为发生了一次呼吸暂停，当用户在监测期间呼吸暂停的次数大于5次，即认为满足预设报警条件，处理器314触发报警单元316发出报警信号，该报警信号可以为声音报警或光点报警，例如，蜂鸣器发出声音、震动模块震动或LED灯亮。

在一些实施例中，如果在睡眠监测期间，出现用户的呼吸率过低的情况，例如，20次/分钟，可以通过无线传输单元314向外部电子设备发送危险告警信息。

在本实施例中，主控盒31上还设置有充电口，用于给主控盒31充电。

本实用新型实施例中的控制单元30包括主控盒31和主控盒底座32，主控盒底座32固定于背心主体10上，压电薄膜传感器20与主控盒底座32的金属电极公头321连接，以使控制单元30接收压电薄膜传感器20采集到的压电信号。此外，主控盒31与主控盒底座32可拆卸连接，便于睡眠监测背心100的清洗。

图6是本实用新型第四实施例提供的一种睡眠监测系统的结构示意图，该睡眠监测系统包括睡眠监测背心100、外部电子设备200及云端服务器300；

睡眠监测背心100为上述任一实施例中的睡眠监测背心100，睡眠监测背心100与外部电子设备200连接，外部电子设备200与云端服务器300连接，睡眠监测背心100将用户睡眠数据发送至外部电子设备200，以便于用户查看睡眠数据；外部电子设备200将睡眠数据发送至云端服务器300，以使云端服务器300根据睡眠数据进行用户睡眠分析，给予用户睡眠评价和睡眠建议，并将分析结果发送至外部电子设备200，便于用户查看。其中，睡眠数据包括监测期间的呼吸率以及呼吸暂停出现的次数，云端服务器300预设有预先训练好的SVM模型，能够根据接收到的睡眠数据将用户睡眠分为健康或非健康两种状态，并将结果返回至外部电子设备200，便于用户查看。

本实用新型实施例提供的睡眠监测系统能够将睡眠监测背心100获取的用户睡眠数据发送至外部电子设备200，以使外部电子设备查看用户睡眠数据。此外，外部电子设备200将用户睡眠数据发送至云端服务器300，以使云端服务器对用户睡眠数据进行分析，得到分析结果，以给予用户睡眠建议，有利于用户更加科学的睡眠。

需要注意的是，除非另有说明，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本实施新型实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。

此外，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实施新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实施新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种睡眠监测背心(100)，其特征在于，包括：背心主体(10)、压电薄膜传感器(20)和控制单元(30)；

所述压电薄膜传感器(20)环绕固定于所述背心主体(10)上；

所述压电薄膜传感器(20)的输出端与所述控制单元(30)连接；所述控制单元(30)固定于所述背心主体(10)上；

所述压电薄膜传感器(20)将采集到的压电信号通过压电薄膜传感器(20)的输出端发送给所述控制单元(30)，以使所述控制单元(30)根据所述压电信号进行睡眠监测。

2.根据权利要求1所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述压电薄膜传感器(20)环绕胸腔位置固定于所述背心主体(10)上。

3.根据权利要求1所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述压电薄膜传感器(20)通过粘性材料固定于所述背心主体(10)上，或，所述压电薄膜传感器(20)缝合固定于所述背心主体(10)上。

4.根据权利要求1所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述背心主体(10)包括背心外表面(11)和背心内表面(12)，所述压电薄膜传感器(20)环绕固定于所述背心外表面(11)和背心内表面(12)之间。

5.根据权利要求1所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述控制单元(30)固定于所述背心主体(10)的肩部。

6.根据权利要求1所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述控制单元(30)通过粘性材料固定于所述背心主体(10)上。

7.根据权利要求1所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述睡眠监测背心还包括封装层(40)，所述封装层(40)通过热熔胶包裹所述压电薄膜传感器(20)。

8.根据权利要求1所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述控制单元(30)包括主控盒(31)及主控盒底座(32)，所述主控盒底座(32)固定于所述背心主体(10)上，所述主控盒(31)与所述主控盒底座(32)可拆卸连接，所述主控盒底座(32)设置有突出的金属电极公头(321)，所述主控盒(31)设置有凹陷的金属电极母头(311)，所述金属电极公头(321)与所述金属电极母头(311)适配连接，所述压电薄膜传感器(20)的输出端与所述金属电极公头(321)连接。

9.根据权利要求8所述的睡眠监测背心(100)，其特征在于，所述主控盒(31)包括：放大器(312)、模数转换器(313)、处理器(314)、无线传输单元(315)及报警单元(316)；

所述放大器(312)的输入端与所述压电薄膜传感器(20)的输出端连接，用于将所述压电薄膜传感器(20)采集到的压电信号进行放大，得到放大压电信号；所述放大器(312)的输出端通过所述模数转换器(313)与所述处理器(314)连接，用于将所述放大压电信号转换为数字压电信号后输入所述处理器(314)；

所述无线传输单元(315)和所述报警单元(316)均与所述处理器(314)连接；

所述处理器(314)根据获取的数字压电信号进行睡眠监测，得到监测结果，并将所述监测结果通过无线传输单元(315)发送给外部电子设备；

当所述监测结果满足预设报警条件时，所述处理器(314)触发报警单元(316)发出报警信号。

10.一种睡眠监测系统，其特征在于，包括：如权利要求1-9任意一项所述的睡眠监测背心(100)、外部电子设备(200)及云端服务器(300)；

所述睡眠监测背心(100)与所述外部电子设备(200)连接，所述外部电子设备(200)与所述云端服务器(300)连接；

所述睡眠监测背心(100)将睡眠数据发送至所述外部电子设备(200)，以便于用户查看睡眠数据；

所述外部电子设备(200)将所述睡眠数据发送至云端服务器(300)，以使所述云端服务器(300)根据所述睡眠数据进行用户睡眠分析。

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