CN214965439U - 贴片式睡眠呼吸监测结构及睡眠呼吸监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种贴片式睡眠呼吸监测结构，包括柔性壳体、柔性电路板、呼吸传感器及粘贴层，柔性壳体包覆柔性电路板，柔性电路板上设有数据处理电路，呼吸传感器与粘贴层分别设置在柔性壳体的厚度方向上的相对两侧，呼吸传感器与数据处理电路连接，呼吸传感器的检测位置与鼻腔和/或嘴部的位置对应。睡眠呼吸监测系统包括相互连接的输出设备及如前的贴片式睡眠呼吸监测结构。本申请的贴片式睡眠呼吸监测结构具有柔性，可以在口鼻附近位置直接贴附，几乎不影响睡眠，舒适性好。

Description

贴片式睡眠呼吸监测结构及睡眠呼吸监测系统

技术领域

本申请涉及睡眠监测技术领域，具体涉及一种贴片式睡眠呼吸监测结构及睡眠呼吸监测系统。

背景技术

呼吸是人体与外界环境之间进行气体交换的必要过程，人体通过呼吸吸入氧气、呼出二氧化碳，从而维持正常的生理功能。打鼾是人们日常生活中司空见惯的现象，打鼾是在呼吸过程中，气流高速通过上呼吸道的狭窄部位时，振动气道周围的软组织所引起的。大部分打鼾人群会出现睡觉后，鼾声响度增大超过60dB以上，同时兼有睡眠期间不同程度的憋气现象，医学术语称为阻塞性呼睡眠呼吸暂停综合征。目前，监测睡眠呼吸暂停的方式是在医院使用睡眠监测仪对患者进行全面的睡眠监测，给医生一个全方位的测量结果，便于医生给出准确的诊断结果。然而，现有的睡眠监测装置体积大，并且需要将监测设备贴身放置，对病人的睡眠不可避免地带来影响，甚至改变病人的睡眠环境从而影响测试结果。因此，如何准确地对呼吸信号进行提取测量，同时尽可能少地对人的睡眠环境造成影响，已经成为一项重要课题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本申请提供一种贴片式睡眠呼吸监测结构及睡眠呼吸监测系统，可以在口鼻附近位置直接贴附，几乎不影响睡眠，舒适性好。

为解决上述技术问题，本申请提供一种贴片式睡眠呼吸监测结构，包括柔性壳体、柔性电路板、呼吸传感器及粘贴层，所述柔性壳体包覆所述柔性电路板，所述柔性电路板上设有数据处理电路，所述呼吸传感器与所述粘贴层分别设置在所述柔性壳体的厚度方向上的相对两侧，所述呼吸传感器与所述数据处理电路连接，所述呼吸传感器的检测位置与鼻腔和/或嘴部的位置对应。

可选地，所述呼吸传感器包括检测探头与柔性支撑，所述柔性支撑的固定端设置在所述柔性壳体上，所述检测探头设置在所述柔性支撑的自由端并与所述柔性电路板上的数据处理电路连接。

可选地，所述柔性支撑包括第一柔性支撑、第二柔性支撑与第三柔性支撑，所述第一柔性支撑与所述第二柔性支撑的所述自由端分别与一侧鼻腔的位置对应，所述第三柔性支撑的所述自由端与嘴部的位置对应。

可选地，所述第一柔性支撑、所述第二柔性支撑与所述第三柔性支撑的所述固定端设置在所述柔性壳体的中间区域，所述第一柔性支撑与所述第二柔性支撑分别朝向所述柔性壳体的长度方向的两端延伸，所述第三柔性支撑位于所述第一柔性支撑与所述第二柔性支撑的连线的对称轴上，并朝所述柔性壳体的宽度方向的一侧延伸。

可选地，所述柔性支撑与所述检测探头一一对应，所述检测探头通过收容在所述柔性支撑中的信号线连接所述数据处理电路。

可选地，所述柔性壳体包括第一部分、第二部分与第三部分，所述第二部分连接所述第一部分与所述第三部分，所述第一部分与所述第三部分的投影面积大于所述第二部分的投影面积，所述第一部分与所述第三部分分别设有所述粘贴层，所述呼吸传感器设置在所述第二部分。

可选地，所述第一部分与所述第三部分的形状相同且相对所述第二部分对称设置，所述第一部分、所述第二部分与所述第三部分的边缘均为曲线形，所述第一部分、所述第二部分与所述第三部分的边缘之间曲线过渡。

可选地，还包括开关与指示灯，所述开关与所述指示灯设置在所述柔性电路板上且位于所述柔性壳体的内部。

可选地，还包括柔性电池，所述柔性电池为充电电池，所述柔性电路板设有无线充电线圈，所述无线充电线圈与所述柔性电池连接。

可选地，所述柔性电路板设有柔性天线，所述柔性天线与所述数据处理电路连接。

可选地，还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述数据处理电路连接。

本申请还提供一种睡眠呼吸监测系统，包括输出设备及如上所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，所述输出设备与所述贴片式睡眠呼吸监测结构连接。

本申请的贴片式睡眠呼吸监测结构，包括柔性壳体、柔性电路板、呼吸传感器及粘贴层，柔性壳体包覆柔性电路板，柔性电路板上设有数据处理电路，呼吸传感器与粘贴层分别设置在柔性壳体的厚度方向上的相对两侧，呼吸传感器与数据处理电路连接，呼吸传感器的检测位置与鼻腔和/或嘴部的位置对应。睡眠呼吸监测系统包括相互连接的输出设备及如前的贴片式睡眠呼吸监测结构。本申请的贴片式睡眠呼吸监测结构具有柔性，可以在口鼻附近位置直接贴附，几乎不影响睡眠，舒适性好。

附图说明

图1是根据第一实施例示出的贴片式睡眠呼吸监测结构的结构分解示意图；

图2是根据第一实施例示出的贴片式睡眠呼吸监测结构的透视图；

图3是根据第一实施例示出的贴片式睡眠呼吸监测结构的呼吸传感器的局部剖视图；

图4是根据第一实施例示出的贴片式睡眠呼吸监测结构在肌电传感器处的局部剖视图；

图5是根据第一实施例示出的贴片式睡眠呼吸监测结构的贴附位置示意图；

图6是第一实施例中呼吸传感器的监测数据示意图；

图7是第一实施例中声音传感器的监测数据示意图；

图8是第一实施例中肌电传感器的监测数据示意图；

图9是根据第二实施例示出的睡眠呼吸监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

第一实施例

图1是根据第一实施例示出的贴片式睡眠呼吸监测结构的结构分解示意图。图2是根据第一实施例示出的贴片式睡眠呼吸监测结构的透视图。如图1与图2所示(图2中未示出柔性壳体的顶部)，本实施例的贴片式睡眠呼吸监测结构包括柔性壳体12、柔性电路板124、呼吸传感器11及粘贴层13。

柔性壳体12包覆柔性电路板124，柔性电路板124上设有数据处理电路126，呼吸传感器11与数据处理电路126连接，呼吸传感器11与粘贴层13分别设置在柔性壳体12的厚度方向上的相对两侧，呼吸传感器11的检测位置与鼻腔和/或嘴部的位置对应。在本实施例中，呼吸传感器11为温度传感器，呼气的时候温度传感器感应到的温度会升高，吸气时温度传感器感应的温度会下降，没有呼吸产生时温度传感器会在较小范围内波动，依此对监测对象的呼吸进行监测。实际实现时，呼吸传感器11还可以采用气流传感器，呼气和吸气时气流方向不同产生不同的气流信号，没有呼吸产生时气流信号会在较小范围内波动，依此对监测对象的呼吸进行监测。

数据处理电路126可以为柔性芯片，例如采用CN110444480A中的制作方法制作得到以实现芯片柔性，弯曲时的曲率半径为1mm-10mm，柔性芯片采用CN211297122U或CN210925997U中的封装结构封装在柔性电路板124上以实现封装结构的柔性。

呼吸传感器11包括检测探头与柔性支撑，柔性支撑的固定端设置在柔性壳体12上，检测探头设置在柔性支撑的自由端并与柔性电路板124上的数据处理电路126连接。通过柔性支撑对检测探头进行固定，可以保证检测探头位置的稳定性并避免检测探头与皮肤接触，提高监测数据的准确性，柔性支撑与柔性壳体12均使用柔软材质的硅胶。可选地，柔性支撑与检测探头一一对应，柔性支撑分别包括第一柔性支撑111、第二柔性支撑112、第三柔性支撑113，检测探头包括第一检测探头114、第二检测探头(图未示)与第三检测探头(图未示)，第一柔性支撑111与第二柔性支撑112的自由端分别与一侧鼻腔的位置对应，使得第一检测探头114、第二检测探头的检测位置分别与一侧鼻腔的位置对应，也即分别对应左侧鼻腔与右侧鼻腔，，第三柔性支撑113的自由端与嘴部的位置对应，使得第三检测探头的检测位置与嘴部的位置对应，从而可以同时监测鼻腔和口腔在呼吸时产生的温度变化。请一并参考图3，第一检测探头114固定在第一柔性支撑111的自由端，第一检测探头114通过收容在第一柔性支撑111中的信号线115连接数据处理电路126，实现信号传输。第二检测探头与第二柔性支撑112之间、第三检测探头与第三柔性支撑113之间的配合结构均和第一检测探头114与第一柔性支撑111之间的配合结构相同，不再赘述。在本实施例中，为将各柔性支撑的自由端定位在相应的检测位置并便于整体贴附，第一柔性支撑111、第二柔性支撑112与第三柔性支撑113的固定端设置在柔性壳体12的中间区域，第一柔性支撑111与第二柔性支撑112分别朝向柔性壳体12的长度方向的两端延伸，第三柔性支撑113位于第一柔性支撑111与第二柔性支撑112的连线的对称轴上，并朝柔性壳体12的宽度方向的一侧延伸，如此，第一柔性支撑111、第二柔性支撑112与第三柔性支撑113的自由端分别朝向指定的方向延伸，将对应的检测探头准确定位在相应的检测位置。

请结合图2与图4，柔性电路板124上还设有辅助传感器125，辅助传感器125与数据处理电路126连接，用于进行除呼吸状态监测之外的数据采集，可选地，辅助传感器125包括声音传感器1251、体位传感器1252、肌电传感器1253中的至少一种，可以分别用于监测对象睡眠时的鼾声大小、睡姿以及嘴部活动等情况。

声音传感器1251优选为MEMS麦克风，柔性壳体12在与声音传感器1251对应的位置处设置检测孔，以使得声音传感器1251可以采集到睡眠状态下的环境音实现鼾声判断功能，当出现打鼾时，MEMS麦克风会收集到声音数据，并将声音数据传给数据处理电路126进行处理。

体位传感器1252优选为三轴加速度传感器，加速度传感器采集XYZ三个方向的加速度值并发送给数据处理电路126，数据处理电路126通过三个方向的数值可以计算出睡眠体位情况，实现睡姿判断。

肌电传感器1253设置在柔性电路板124的朝向粘贴层13的一侧，在本实施例中，柔性壳体12在粘贴层13所在的区域设有第一通孔，肌电传感器1253的检测头1255凸伸出第一通孔，粘贴层13包括基底与水凝胶层133，基底由硅基胶131和柔性基材132如无纺布构成，水凝胶层133与硅基胶131位于柔性基材132的两侧，硅基胶131与柔性壳体12粘接，水凝胶层133用于与皮肤20接触，基底设有与第一通孔对应的第二通孔，肌电传感器1253的检测头1255伸入第二通孔中与水凝胶层133接触，肌电传感器1253的检测头1255例如为430不锈钢表面镀镍的材料，从而通过与具有导电性的水凝胶层133接触即可采集到肌肉电信号，根据肌肉电信号可以判断监测对象睡眠时是否有嘴部活动，例如是否磨牙、梦话等。

请参考图2，在本实施例中，贴片式睡眠呼吸监测结构还包括指示灯129，指示灯129设置在柔性电路板124上且位于柔性壳体12的内部，通过颜色和闪烁表示贴片式睡眠呼吸监测结构当前所处的状态，例如开机、关机、与输出设备的应用连接、与输出设备的应用断开连接。此外，贴片式睡眠呼吸监测结构还可包括开关(图未示)，开关设置在柔性电路板124上且位于柔性壳体12的内部，开关可选用触控开关以实现柔性，通过长按、短按开关，可实现贴片式睡眠呼吸监测结构开机、关机、与输出设备的应用连接等功能。指示灯129与开关设置在柔性电路板124上且位于柔性壳体12的内部，从而形成隐形结构。

在本实施例中，贴片式睡眠呼吸监测结构还包括柔性电池128，柔性电池128可采用纸电池或超薄电池，可选的，柔性电池128为充电电池，柔性电路板124设有无线充电线圈(图未示)，无线充电线圈与柔性电池128连接，从而可以省去充电接口，保证整体结构的轻薄小巧。

在本实施例中，柔性电路板124上还设有柔性天线127，柔性天线127与数据处理电路126连接，通过柔性天线127，贴片式睡眠呼吸监测结构可以与外部设备，如手机，建立蓝牙连接进行数据传输。在本实施例中，贴片式睡眠呼吸监测结构还可以包括数据存储模块130，数据存储模块130与数据处理电路126连接，如此，监测数据可以在本地进行备份保存，数据可靠性高，不会因为无线传输易受干扰的原因造成数据丢失。

请参考图1，在本实施例中，柔性壳体12包括第一部分121、第二部分122与第三部分123，第二部分122连接第一部分121与第三部分123，第一部分121与第三部分123的投影面积大于第二部分122的投影面积，第一部分121与第三部分123分别设有粘贴层13，呼吸传感器11设置在第二部分122，贴附的可靠性好。在本实施例中，第一部分121与第三部分123的形状相同且相对第二部分122对称设置，第一部分121、第二部分122与第三部分123的边缘均为曲线形，第一部分121、第二部分122与第三部分123的边缘之间曲线过渡，可以更好地匹配贴附部位的形状。使用时，贴片式睡眠呼吸监测结构贴附在图5中的位置A，也即人中区域，柔性壳体12的形状可以匹配贴附位置的形状，增加贴附的可靠性，保证呼吸传感器11的位置稳定性。

使用时，贴片式睡眠呼吸监测结构贴附在图5中的位置A，呼吸传感器11的检测探头放置于鼻腔前方1cm范围以内或者伸入鼻腔内0-5mm，不同传感器实现不同监测功能。呼吸传感器11用于实现呼吸状态的监测，通过对呼吸传感器11采集的温度数据进行高通滤波滤除很低频率的波动后获取温度变化曲线，从温度变化曲线中获取呼吸数据。如图6(a)所示，一次完整的呼吸由呼气和吸气两部分组成，根据温度变化可以计算出完整的呼吸所需的时间(t1+t2)s，根据时间计算出呼吸频率，计算公式：60/(t1+t2)，呼吸频率的单位为：次/min。其中，正常呼吸产生的温度变化如图6(a)所示，没有呼吸产生时产生的温度变化如图6(b)所示，吸气过程受阻时温度变化如图6(c)所示，呼气过程受阻时温度变化如图6(d)所示，根据温度变化曲线可以判断监测对象的呼吸状态。

声音传感器1251用于实现鼾声监测。使用声音传感器1251采集睡眠时环境音，声音传感器1251将声音信号转换成电压信号，声音响度越大，电压信号越大。通过判断电压变化便可以识别声音响度变化，当电压持续一定时间内超出一定阈值时，便识别为打鼾，超出阈值的总时长即为打鼾持续的时间。如图7所示，正常睡眠状态下电压变化范围为ΔV1，当打鼾时电压变化范围会大于ΔV1，时间T为打鼾持续时间，ΔV2为打鼾响度值。

体位传感器1252用于实现睡姿监测。通过获取体位传感器1252在XYZ三个方向的加速值，当传感器处于不同的位置、角度时，XYZ三个方向的加速度值会发生改变，通过XYZ三个方向的数值可以拟合出体位传感器1252在空间中的姿态，进而通过识别体位传感器1252的姿态判断睡姿体位情况，例如体位传感器1252的姿态与地平面平行，可以判断用户为平躺睡姿，当体位传感器1252的姿态与地平面垂直，则可以判断用户为侧卧睡姿。

肌电传感器1253用于实现嘴部活动监测，例如是否磨牙、梦话等。当用户在睡眠状态下产生嘴部活动时，会产生肌肉电信号，通过肌电传感器1253采集肌肉电压信号，经过放大滤波之后得到肌电信号波形，根据肌电波形幅度大小可以判断出有无嘴部活动产生，如图8所示，无嘴部活动时，肌电波形幅度较小，有嘴部活动时，肌电波形幅度较大。

本申请使用硅胶将温度探头包裹住，通过特定的结构将温度探头固定在鼻腔和嘴巴周围，通过三个温度探头获取左右鼻腔和口部呼吸情况，通过这种形式可以准确的获取呼吸阻塞、口呼吸、低通气、呼吸频率等呼吸情况；使用柔性硅胶和柔性电路将结构整体柔性化，这种柔性方式可以随形的贴附在鼻腔两侧，舒适好；使用无线传输的方式增强睡眠舒适感，没有线的束缚几乎不改变人们的睡眠环境，用几乎无感的方式采集睡眠数据；传感器数据在本地进行备份保存，数据可靠性高，不会因为无线传输易受干扰的原因造成数据丢失；多个传感器同步采集，可以采集多维度的睡眠数据，通过简单的数据分析就可以了解睡眠时的打鼾时长、响度、睡姿等其他数据。

本申请的贴片式睡眠呼吸监测结构，包括柔性壳体、柔性电路板、呼吸传感器、辅助传感器及粘贴层，柔性壳体包覆柔性电路板，柔性电路板上设有数据处理电路与辅助传感器，呼吸传感器、辅助传感器均与数据处理电路连接，呼吸传感器与粘贴层分别设置在柔性壳体的厚度方向上的相对两侧，呼吸传感器的检测位置与鼻腔和/或嘴部的位置对应。本申请的贴片式睡眠呼吸监测结构具有柔性，可以在口鼻附近位置直接贴附，几乎不影响睡眠，舒适性好，同时，多种传感器可以采集多维度的睡眠数据，监测更全面。

第二实施例

图9是根据第二实施例示出的睡眠呼吸监测系统的结构示意图。如图9所示，本实施例的睡眠呼吸监测系统，包括输出设备30及贴片式睡眠呼吸监测结构10，输出设备30与贴片式睡眠呼吸监测结构10连接。

贴片式睡眠呼吸监测结构10如第一实施例所述，其可以贴附在口鼻附近位置，利用传感器采集不同的信号，获得监测数据，实现睡眠呼吸监测。贴片式睡眠呼吸监测结构10的具体结构及工作过程详见第一实施例的描述，在此不再赘述。

输出设备30可以是手机等移动终端，或者电脑、上位机等电子监测设备，输出设备30与贴片式睡眠呼吸监测结构10之间可通过无线连接或有线连接的方式实现数据传输，优选通过无线连接实现数据传输以提高睡眠的舒适性。输出设备30将监测数据以特定的形式输出，例如图像、表格、语音等，以便于了解监测数据。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，包括柔性壳体、柔性电路板、呼吸传感器及粘贴层，所述柔性壳体包覆所述柔性电路板，所述柔性电路板上设有数据处理电路，所述呼吸传感器与所述粘贴层分别设置在所述柔性壳体的厚度方向上的相对两侧，所述呼吸传感器与所述数据处理电路连接，所述呼吸传感器的检测位置与鼻腔和/或嘴部的位置对应。

2.根据权利要求1所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，所述呼吸传感器包括检测探头与柔性支撑，所述柔性支撑的固定端设置在所述柔性壳体上，所述检测探头设置在所述柔性支撑的自由端并与所述柔性电路板上的数据处理电路连接。

3.根据权利要求2所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，所述柔性支撑包括第一柔性支撑、第二柔性支撑与第三柔性支撑，所述第一柔性支撑与所述第二柔性支撑的所述自由端分别与一侧鼻腔的位置对应，所述第三柔性支撑的所述自由端与嘴部的位置对应。

4.根据权利要求3所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，所述第一柔性支撑、所述第二柔性支撑与所述第三柔性支撑的所述固定端设置在所述柔性壳体的中间区域，所述第一柔性支撑与所述第二柔性支撑分别朝向所述柔性壳体的长度方向的两端延伸，所述第三柔性支撑位于所述第一柔性支撑与所述第二柔性支撑的连线的对称轴上，并朝所述柔性壳体的宽度方向的一侧延伸。

5.根据权利要求2所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，所述柔性支撑与所述检测探头一一对应，所述检测探头通过收容在所述柔性支撑中的信号线连接所述数据处理电路。

6.根据权利要求1所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，所述柔性壳体包括第一部分、第二部分与第三部分，所述第二部分连接所述第一部分与所述第三部分，所述第一部分与所述第三部分的投影面积大于所述第二部分的投影面积，所述第一部分与所述第三部分分别设有所述粘贴层，所述呼吸传感器设置在所述第二部分。

7.根据权利要求6所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，所述第一部分与所述第三部分的形状相同且相对所述第二部分对称设置，所述第一部分、所述第二部分与所述第三部分的边缘均为曲线形，所述第一部分、所述第二部分与所述第三部分的边缘之间曲线过渡。

8.根据权利要求1所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，还包括开关与指示灯，所述开关与所述指示灯设置在所述柔性电路板上且位于所述柔性壳体的内部。

9.根据权利要求1所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，还包括柔性电池，所述柔性电池为充电电池，所述柔性电路板设有无线充电线圈，所述无线充电线圈与所述柔性电池连接。

10.根据权利要求1所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，其特征在于，所述柔性电路板设有柔性天线，所述柔性天线与所述数据处理电路连接；和/或，还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述数据处理电路连接。

11.一种睡眠呼吸监测系统，其特征在于，包括输出设备及如权利要求1-10中任一项所述的贴片式睡眠呼吸监测结构，所述输出设备与所述贴片式睡眠呼吸监测结构连接。

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