CN216017113U - 一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，涉及多模可穿戴睡眠监测设备领域。包括：T形耳机壳、麦克风、柔性套壳、柔性耳塞、柔性电极和光电容积脉搏感应器，T形耳机壳的背面固定连接有凸柱，凸柱的背面固定连接有半球凸块，T形耳机壳的正面开设有第一圆形卡槽，麦克风固定安装于第一圆形卡槽的内部，柔性套壳套设于T形耳机壳的外侧，柔性耳塞套设于半球凸块的外侧，两个柔性电极分别设置于T形耳机壳的顶部和底部，光电容积脉搏感应器设置于T形耳机壳的底部，该实用新型利用柔性套壳的设计，进而贴合皮肤，无需使用凝胶等贴合剂，减少了其他EEG监测贴片装置使用时和使用后过敏、皮肤不适、留印等潜在问题。

Description

一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机

技术领域

本实用新型涉及多模可穿戴睡眠监测设备技术领域，具体为一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机。

背景技术

中国睡眠研究会调查显示，中国成年人失眠发生率高达38.2％、全中国超 3亿人有睡眠障碍。不健康的睡眠也和许多慢性病有较强的关联，睡眠健康已然成为国民严重的健康问题。

然而目前睡眠健康的监测手段却存在诸多不足，传统的院内睡眠监测使用的是多导睡眠监测需要在医院内完成，无法反应患者在家中的自然睡眠环境，且设备价格昂贵、检测和分析流程复杂，电极帽的佩戴也另用户感觉笨重。对于贴片式EEG检测设备，由于需要贴在皮肤上，一些患者会感到不适，可能会影响睡眠，更无法坚持长期监测。非接触式的睡眠检测和手环检测的精度低，无法满足用户对于睡眠状态精确诊断的需求。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，以解决上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，包括：

T形耳机壳，所述T形耳机壳的背面固定连接有凸柱，所述凸柱的背面固定连接有半球凸块，所述T形耳机壳的正面开设有第一圆形卡槽；

麦克风，所述麦克风固定安装于第一圆形卡槽的内部；

柔性套壳，所述柔性套壳套设于T形耳机壳的外侧；

柔性耳塞，所述柔性耳塞套设于半球凸块的外侧；

柔性电极，所述柔性电极设置为两个，两个所述柔性电极分别设置于T 形耳机壳的顶部和底部；

光电容积脉搏感应器，所述光电容积脉搏感应器设置于T形耳机壳的底部。

优选的，所述T形耳机壳的内部开设有第二圆形卡槽，所述第二圆形卡槽的内部卡接有电池。

优选的，所述T形耳机壳的内部开设有方形卡槽，所述方形卡槽的内部卡接有加速计。

优选的，所述T形耳机壳的顶部和底部均开设有第一T形卡槽，所述柔性电极的底端卡接于第一T形卡槽的内部，且两个所述柔性电极均与柔性套壳相配合。

优选的，所述T形耳机壳的底部开设有第二T形卡槽，所述光电容积脉搏感应器的顶端卡接于第二T形卡槽的内部，且所述光电容积脉搏感应器与柔性套壳相配合。

优选的，所述T形耳机壳的内腔固定连接有四个支撑柱，所述支撑柱的一侧固定连接有电路模块，所述第一圆形卡槽、第二圆形卡槽、第一T形卡槽、第二T形卡槽和方形卡槽均通过接线孔与T形耳机壳的内腔相连通。

本实用新型公开了一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其具备的有益效果如下：

1、该实用新型利用多模态(脑电、心率、血氧、呼吸、打鼾、运动等) 的监测数据，使得睡眠监测具有更高的可靠性，进而能大幅度提高用户的适配率，达到更广泛的睡眠监测覆盖率、更高的睡眠监测完成度、更长的监测周期，提高人民睡眠健康水平。

2、该实用新型利用柔性套壳的设计，进而睡眠监测产品自然贴合皮肤，无需使用凝胶等贴合剂，减少了其他EEG监测贴片装置使用时和使用后过敏、皮肤不适、留印等潜在问题。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型整体剖面结构示意图；

图3为本实用新型电路模块结构示意图；

图4为本实用新型睡眠分析过程示意图。

图中：1、T形耳机壳；2、柔性套壳；3、凸柱；4、柔性耳塞；5、麦克风；6、柔性电极；7、光电容积脉搏感应器；8、电池；9、加速计；10、电路模块；11、半球凸块；12、第一圆形卡槽；13、第二圆形卡槽；14、第一T 形卡槽；15、第二T形卡槽；16、支撑柱。

具体实施方式

本实用新型实施例公开一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，如图1-4 所示，包括：

T形耳机壳1，耳机采用入耳式设计，整体机身小巧，耳机塞入耳内后基本不会露出超过对耳廓，这样可以确保使用者在侧卧睡眠时贴床一侧依然能舒适佩戴耳机，T形耳机壳1的背面固定连接有凸柱3，凸柱3的背面固定连接有半球凸块11，通过凸柱3和半球凸块11的配合，方便连接外部组件，T 形耳机壳1的正面开设有第一圆形卡槽12；

麦克风5，麦克风5固定安装于第一圆形卡槽12的内部，通过麦克风5 和第一圆形卡槽12的配合，便于把麦克风5固定在T形耳机壳1上，通过朝外设置的麦克风5可以用来监听呼吸以及打鼾；

柔性套壳2，柔性套壳2采用发泡硅胶制作，发泡硅胶也叫做加成型硅胶，由硅胶和固化剂按一定比例组成，为白色硫化后成为柔软的弹性材料，是一种环保型材料，生产出来的产品无毒无味，安全卫生，柔性套壳2套设于T 形耳机壳1的外侧，通过柔性套壳2和T形耳机壳1的配合，方便柔性套壳2 与耳洞的皮肤接触，由于柔性套壳2具有柔软的弹性，所以不会给使用者带来不适；

柔性耳塞4，柔性耳塞4也是采用发泡硅胶制作，柔性耳塞4套设于半球凸块11的外侧，通过柔性耳塞4和半球凸块11的配合，又因为柔性耳塞4 具有柔软的弹性，且柔性耳塞4和耳洞的皮肤接触，所以可以通过柔性耳塞4 来防止外部环境中的噪音给使用者带来不适，防止影响使用者的睡眠；

柔性电极6，通过柔性电极6可以提取EEG信号，柔性电极6设置为两个，两个柔性电极6分别设置于T形耳机壳1的顶部和底部，方便柔性电极6与耳洞皮肤的接触，便于收集EEG信号；

光电容积脉搏感应器7，通过光电容积脉搏感应器7可以提取脉搏信号，光电容积脉搏感应器7设置于T形耳机壳1的底部，方便光电容积脉搏感应器7与耳洞皮肤的接触，便于收集脉搏信号。

T形耳机壳1的内部开设有第二圆形卡槽13，第二圆形卡槽13的内部卡接有电池8，通过T形耳机壳1和第二圆形卡槽13的配合方便安装和固定电池8。

T形耳机壳1的内部开设有方形卡槽，方形卡槽位于第二圆形卡槽13的下方，方形卡槽的内部卡接有加速计9，通过T形耳机壳1与方形卡槽的相互配合方便安装和固定加速计9。

T形耳机壳1的顶部和底部均开设有第一T形卡槽14，柔性电极6的底端卡接于第一T形卡槽14的内部，通过T形耳机壳1与第一T形卡槽14的配合，方便安装和固定柔性电极6，且两个柔性电极6均与柔性套壳2相互配合，方便柔性电极6接触耳洞皮肤便于收集EEG信号。

T形耳机壳1的底部开设有第二T形卡槽15，光电容积脉搏感应器7的顶端卡接于第二T形卡槽15的内部，通过T形耳机壳1与光电容积脉搏感应器7相互配合，方便安装和固定光电容积脉搏感应器7，且光电容积脉搏感应器7与柔性套壳2相配合，方便光电容积脉搏感应器7与耳洞皮肤接触便于收集脉搏信号。

T形耳机壳1的内腔固定连接有四个支撑柱16，支撑柱16的一侧固定连接有电路模块10，电路模块10通过螺丝固定在支撑柱16上，耳机内部的电路模块10包含信号处理所需要的信号处理单元，其中包含模拟信号前端单元、模拟信号转数字信号单元、数字信号处理单元，并最终将处理过的数字信号输入主控制模块，数字信号将通过无线模块传输到移动终端或计算机进行进一步的处理和分析，或由移动终端或计算机发送到云服务器进行处理和分析，除了用于睡眠监测的信号收集与处理之外，耳机具备普通蓝牙耳机的无线收听、录制、通话与控制功能，由耳机主控制模块和音频前端完成，第一圆形卡槽12、第二圆形卡槽13、第一T形卡槽14、第二T形卡槽15和方形卡槽均通过接线孔与T形耳机壳1的内腔相连通。

参照附图4，打鼾事件与呼吸频率：使用傅里叶变换算法，将麦克风5收集到的音频波形信号从时域信号转换为频域信号。呼吸、打鼾分别会在频域信号中体现为不同频率达到频谱范围内的峰值，从而可以通过频域信号识别出完整的呼吸、打鼾事件。将过去六十秒内的完整呼吸进行计数，可得到该分钟的平均呼吸频率。

心率、血氧：PPG模块输出心率(每分钟心跳)和血氧浓度(％)

移动频次与平均强度：设置加速度(g)的阈值作为移动识别的临界点，则可以计算出每个时间段内的移动此处和平均移动强度(g)

EEG脑波强度：使用傅里叶变换算法，将电极收集到的脑电波形信号从时域信号转换为频域信号。根据不同脑波独特的频段，可以得到每个时间段内不同脑部的占比。α波、β波、θ波、δ波的频次分别为八到十三赫兹，十三到四十赫兹，四到七赫兹，零到四赫兹

不同的睡眠状态(见图4，睡眠分析)对应不同的呼吸频率、心率、血氧浓度、α/β/θ/δ波的占比。将呼吸频率、心率、血氧浓度、α/β/θ/δ波的睡眠状态得分乘以每一项指标的权重，可以得到每一个时段的睡眠状态。其中第三期、第四期为深睡阶段，快速眼动睡眠和第一期为浅睡阶段，根据睡眠状态分类的时间序列，可以计算出睡眠报告中需要的睡眠总时长、深睡总时长、深睡占比(深睡总时长除以睡眠总时长)。

工作原理：装配时，通过螺钉把电路模块10固定到支撑柱16上，再把电池8卡接到第二圆形卡槽13内，接下来把麦克风5固定到第一圆形卡槽12 内，把麦克风5上的线接到音频前端上，把两个柔性电极6分别卡接到两个第一T形卡槽14内，把两个柔性电极6上的线接到电极信号处理上，把加速计9固定到方形卡槽内，把加速计9上的线接到加速计9信号处理上，把光电容积脉搏感应器7卡接到第二T形卡槽15内，把两个耳机壳粘贴到一起，把柔性套壳2套接到耳机壳的外侧，最后把柔性耳塞4套接到半球凸块11的外侧，此时一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机装配完成，接下来就可以对使用者进行睡眠监测。

当使用者使用时，把耳机塞入耳朵，T形耳机壳1外侧的柔性套壳2和耳洞接触，柔性套壳2自动适配使用者的耳道形状，确保柔性电极能够和耳道内皮肤充分接触，同时柔性耳塞4和耳洞接触，挡住外来的噪音，同时柔性电极6和耳洞接触，通过柔性电6提取到的EEG信号反馈到电路模块10，同时光电容积脉搏感应器7和耳洞接触，提取到的脉搏信号反馈到电路模块10，并最终将处理过的数字信号输入主控制模块，数字信号将通过无线模块传输到移动终端或计算机进行进一步的处理和分析，或由移动终端或计算机发送到云服务器进行处理和分析。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其特征在于，包括：

T形耳机壳(1)，所述T形耳机壳(1)的背面固定连接有凸柱(3)，所述凸柱(3)的背面固定连接有半球凸块(11)，所述T形耳机壳(1)的正面开设有第一圆形卡槽(12)；

麦克风(5)，所述麦克风(5)固定安装于第一圆形卡槽(12)的内部；

柔性套壳(2)，所述柔性套壳(2)套设于T形耳机壳(1)的外侧；

柔性耳塞(4)，所述柔性耳塞(4)套设于半球凸块(11)的外侧；

柔性电极(6)，所述柔性电极(6)设置为两个，两个所述柔性电极(6)分别设置于T形耳机壳(1)的顶部和底部；

光电容积脉搏感应器(7)，所述光电容积脉搏感应器(7)设置于T形耳机壳(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其特征在于：所述T形耳机壳(1)的内部开设有第二圆形卡槽(13)，所述第二圆形卡槽(13)的内部卡接有电池(8)。

3.根据权利要求1所述的一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其特征在于：所述T形耳机壳(1)的内部开设有方形卡槽，所述方形卡槽的内部卡接有加速计(9)。

4.根据权利要求1所述的一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其特征在于：所述T形耳机壳(1)的顶部和底部均开设有第一T形卡槽(14)，所述柔性电极(6)的底端卡接于第一T形卡槽(14)的内部，且两个所述柔性电极(6)均与柔性套壳(2)相配合。

5.根据权利要求1所述的一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其特征在于：所述T形耳机壳(1)的底部开设有第二T形卡槽(15)，所述光电容积脉搏感应器(7)的顶端卡接于第二T形卡槽(15)的内部，且所述光电容积脉搏感应器(7)与柔性套壳(2)相配合。

6.根据权利要求1所述的一种具有睡眠监测功能的入耳式耳机，其特征在于：所述T形耳机壳(1)的内腔固定连接有四个支撑柱(16)，所述支撑柱(16)的一侧固定连接有电路模块(10)，所述第一圆形卡槽(12)、第二圆形卡槽(13)、第一T形卡槽(14)、第二T形卡槽(15)和方形卡槽均通过接线孔与T形耳机壳(1)的内腔相连通。

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