CN219397227U - 一种穿戴式睡眠监测设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种穿戴式睡眠监测设备，涉及睡眠监测技术领域，用于监测佩戴者的睡眠质量，针对目前的睡眠监测设备在穿戴舒适性和数据准确性上还有待提升的问题，提供一种穿戴式睡眠监测设备，通过横向弹力带和纵向弹力带交叉固定眼罩，在通过弹性材料保证眼罩佩戴舒适性的前提下提高了眼罩佩戴的稳定性，减少了发生脱落的可能性。并且，纵向弹力带的设置使得电极可设置的位置增多，对于脑电电极的设置不局限于额头处，可以通过纵向弹力带设置在人脑的额级中线和中央中线处，实现更准确的脑电信号采集，并且距离眼电电极的距离也更远，脑电信号的采集不易受到眼电信号的干扰，进一步提高数据采集的准确性。

Description

一种穿戴式睡眠监测设备

技术领域

本申请涉及睡眠监测技术领域，特别是涉及一种穿戴式睡眠监测设备。

背景技术

随着科学技术的发展，人们的生活质量不断提升，也就对健康问题日益重视。但是同时伴随着生活压力的增长，患有睡眠障碍的人数比例也在逐年上升，很多人有不同程度的失眠，打鼾等睡眠问题，人们对于低负荷的穿戴式睡眠监测设备需求逐渐升高。在穿戴式睡眠监测设备的设计过程中，如何兼顾设备佩戴的舒适性以及监测数据的全面、可靠，是本领域技术人员所面临的一大挑战。

目前大部分的穿戴式睡眠监测设备为保证舒适性，都选择以眼罩的形式设计穿戴式睡眠监测设备，由横向的弹力带固定眼罩于人的脸部。相应的，对于用于检测人体睡眠相关数据的电极设置位置就较为有限，例如脑电电极通常是设置在眼罩表面与人体额头相贴近的位置，这就导致距离眼电电极过近，脑电信号的采集容易受到眼电信号的干扰，采集数据的准确性还有待提高。

所以，现在本领域的技术人员亟需要一种穿戴式睡眠监测设备，在保证穿戴式睡眠监测设备的舒适性的前提下，增强数据采集的可靠性。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种穿戴式睡眠监测设备，以实现在保证穿戴式睡眠监测设备的舒适性的前提下，增强数据采集的可靠性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种穿戴式睡眠监测设备，包括：眼罩、横向弹力带、纵向弹力带、采集电极、采集电路和主控模块；

横向弹力带的两端分别固定在眼罩的左右两侧，纵向弹力带一端固定在眼罩的上侧，另一端固定在横向弹力带的中部，横向弹力带和纵向弹力带的连接部分位于人脑的后枕部；

采集电极包括独立于眼罩的下颌肌电电极、设置于眼罩内表面的眼电电极和设置于纵向弹力带内表面的脑电电极；

下颌肌电电极设置在下颌两侧，通过外接导线与设置在眼罩中的采集电路连接；眼电电极分别设置在眼睛外眦外侧，与采集电路连接；脑电电极分别设置在额级中线和中央中线处，与采集电路连接；

采集电路为柔性电路，与主控模块连接。

优选的，眼罩还包括：感光材料和柔性电致变色材料；

感光材料和柔性电致变色材料与主控模块连接，感光材料用于感知光照强度，柔性电致变色材料透光性受主控模块控制。

优选的，还包括：包裹在采集电路上的柔性防水外层。

优选的，还包括：设置在纵向弹力带额头处的充电电池组；充电电池组与采集电路和主控模块连接。

优选的，脑电电极为干电极，且脑电电极表面设置有球形突起。

优选的，眼电电极还包括设置在纵向弹力带内侧额头处的参考电极。

优选的，眼电电极为柔性电极。

优选的，下颌肌电电极为柔性电极。

优选的，眼电电极和下颌肌电电极与采集电路为双极性导联法连接。

优选的，还包括与主控模块连接的无线传输模块。

本申请提供的一种穿戴式睡眠监测设备，通过横向弹力带和纵向弹力带交叉固定眼罩，在通过弹性材料保证眼罩佩戴舒适性的前提下提高了眼罩佩戴的稳定性，减少了发生脱落的可能性。并且，纵向弹力带的设置使得电极可设置的位置增多，对于脑电电极的设置不局限于额头处，可以通过纵向弹力带设置在人脑的额级中线和中央中线处，实现更准确的脑电信号采集，并且距离眼电电极的距离也更远，脑电信号的采集不易受到眼电信号的干扰，进一步提高数据采集的准确性。本申请提供的穿戴式睡眠监测设备，佩戴舒适不易脱落，且脑电电极等电极设置位置更加科学、接触面积也大幅提升，采集到的反映人体睡眠的数据也更准确可靠，有助于提高睡眠监测眼罩的监测质量和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种穿戴式睡眠监测设备的正面结构图；

图2为本实用新型提供的一种穿戴式睡眠监测设备的背面结构图；

图3为本实用新型提供的一种穿戴式睡眠监测设备的俯视结构图。

其中，10表示眼罩，11表示感光材料，12表示柔性电致变色材料，20表示横向弹力带，21表示左弹力带，22表示右弹力带，23表示魔术贴，30表示纵向弹力带，41表示下颌肌电电极，42表示眼电电极，43表示脑电电极，431表示设置在额级中线处的脑电电极，432表示设置在中央中线处的脑电电极，50表示采集电路，60表示充电电池组。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种穿戴式睡眠监测设备。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

在目前的睡眠监测设备领域中，出于佩戴舒适性的角度考虑，通常使用眼罩作为睡眠监测设备的本体，眼罩通过柔性材料制成的固定带固定在人脑处，通常通过人耳、或者环绕人脑一周进行固定。眼罩中设置有相应的采集电极以及采集电路，以实现对人体入睡时一些可以反映睡眠质量的信号进行采集和监测。对于眼电信号的采集，通常是将眼电电极设置在眼睛外眦外侧处，由眼罩直接覆盖，所以眼电电极可以直接设置在眼罩内侧的对应位置处；对于脑电信号的采集，则通常将脑电信号设置在额头处，同样可以由眼罩所覆盖，从而完成脑电信号的采集；对于其他信号的采集也是大同小异。

但是，目前的睡眠监测眼罩不得不面临这一个问题，由于眼罩覆盖位置的局限性，当前这种将脑电电极设置在额头处的位置并不是最优的脑电信号采集位置，脑电电极的设置位置距离眼电电极的设置位置过近，使得在脑电信号的采集过程中容易被眼电信号干扰，从而得到不够准确的脑电信息，进而也影响睡眠监测设备的监测质量。

因此，为解决上述问题，本申请提供一种穿戴式睡眠监测设备，其正面(即佩戴时的非直接与人体接触的一面)、背面(即佩戴时直接与人体接触的一面)和上面(即佩戴时从头顶向下看的俯视图)分别如图1、图2和图3所示，包括：眼罩10、横向弹力带20、纵向弹力带30、采集电极、采集电路50和主控模块；

横向弹力带20的两端分别固定在眼罩10的左右两侧，纵向弹力带30一端固定在眼罩10的上侧，另一端固定在横向弹力带20的中部，横向弹力带20和纵向弹力带30的连接部分位于人脑的后枕部；

采集电极包括独立于眼罩10的下颌肌电电极41、设置于眼罩10内表面的眼电电极42和设置于纵向弹力带30内表面的脑电电极43；

下颌肌电电极41设置在下颌两侧，通过外接导线与设置在眼罩10中的采集电路50连接；眼电电极42分别设置在眼睛外眦外侧，与采集电路50连接；脑电电极43分别设置在额级中线431和中央中线432处，与采集电路50连接；

采集电路50为柔性电路，与主控模块连接。

需要说明的是，为方便使用者佩戴，上述的横向弹力带20应由左、右两根弹力带组成，左弹力带21和右弹力带22于人脑后枕部连接并固定，固定方式应为可拆卸式固定，例如在左弹力带21和右弹力带22的接触面上设置一组魔术贴23，一面设置刺毛面，一面设置软毛面，从而实现左、右弹力带22的固定。基于相同的原理，纵向弹力带30(也可称为上弹力带)与横向弹力带20的固定也可以通过魔术贴23等方式实现，左弹力带21、右弹力带22和上弹力带都通过魔术贴23于人脑的后枕部固定。

为进一步提高本申请所提供的穿戴式睡眠监测设备的佩戴舒适性，魔术贴23的刺毛面应设置在远离人体的一侧。具体的，若左弹力带21、右弹力带22和上弹力带从接近人脑的一侧到远离人脑的一侧，使用魔术贴23固定时所叠放的顺序依次是左弹力带21、右弹力带22和上弹力带，则左弹力带21作为最靠近人脑的一条弹力带，其与右弹力带22接触的一面设置魔术贴23的软毛面，相应的，右弹力带22与左弹力带21的接触面应设置刺毛面，右弹力带22与上弹力带的接触面应设置软毛面，上弹力带和右弹力带22的接触面应设置刺毛面，从而最大程度保证使用者的佩戴舒适性。关于三条弹力带以其他方式进行叠层固定时魔术贴23软毛面与刺毛面的设置与上述同理，本实施例对此不做赘述，又或者说，为避免刺毛面剐蹭到人体皮肤，所有弹力带魔术贴23的刺毛面都以背向人体侧的方向进行设置，本实施例同样对此不做限制。

基于上述实施例，本申请所提供的一种穿戴式睡眠监测设备的正确佩戴方式应为：眼罩10覆盖在人面部，上弹力带从额头以及头顶连接到后枕部，左弹力带21从左耳上方连接到后枕部，右弹力带22从右耳上方连接到后枕部，利用魔术贴23固定住三条弹力带，从而完成穿戴式睡眠监测设备的佩戴。

容易理解的是，本申请并未对弹力带和眼罩10的具体材料进行限制，但出于提高佩戴舒适性的角度考虑，眼罩10和弹力带都应选用柔性材料，弹力带为实现一定的伸缩性，也应由弹性材料实现(利用弹性结构实现弹力带的伸缩性可能会影响佩戴舒适性)。至于其他用于提高眼罩佩戴舒适性而对眼罩10材料的选用要求，可根据实际需要确定，例如同样为提高佩戴舒适性，还要求眼罩10具有良好的透气性、吸水性等等，本实施例在此不再赘述。

另外，关于反映人体睡眠质量的信号的采集，于本申请中，选用较为常见且足以满足绝大部分睡眠监测场景的脑电信号、眼电信号和下颌肌电信号作为本穿戴式睡眠监测设备的采集信号，通过相应的采样电极实现信号的采集。具体的，考虑到不同信号的不同采集位置和不同采集需求，脑电电极43、眼电电极42和下颌肌电电极41的具体形式和设置数量也不完全一样。

对于脑电电极43，如图3所述，其中图3上方也即人体的面部，突出部分表示人体的鼻梁，由于采集需求以及其设置位置为人脑的额级中线431(Fpz)和中央中线432(Cz)、于眼罩10中的设置位置也即在上弹力带的内表面，所以脑电电极43应至少设置两个，分别位于上弹力带与人脑的额级中线431处、中央中线432的交叠处，通常可使用干电极，材质为铁铬碳镍等制成的合金。为在保证佩戴舒适性的前提下提高脑电信号的采集质量，本实施例还提供一种优选的实施方案：

脑电电极43表面设置有球形突起。

容易理解的是，球形突起的突起面应是与人脑接触的一面，其目的一方面是为了增大脑电电极43和人脑的接触面积，从而提高采集到的脑电信号的质量，另一方面也是为使使用者长时间佩戴电极的过程更加舒适。对于球形突起的突起程度，应以不影响使用者的佩戴舒适性为第一需求进行设置，具体突起程度还应根据实际佩戴需要决定。

对于眼电电极42，其设置位置为眼睛外眦外侧，具体可以是外眦外侧0.5厘米处，同样至少应设置两个，分别采集眼睛外眦外侧这两侧的眼电信号。眼电电极42可选用生物兼容的亲肤柔性电极，与采集电路50的连接方式优选采取双极性导联法的形式连接，从而得到更好的眼电信号采集质量。

在另一种优选方案中，除去上述分别用于测量眼睛外眦外侧的两个眼电电极42之外，眼电电极42还包括：设置在纵向弹力带30内侧额头处的参考电极。

参考电极用于提供参考信号，为眼电信号的校准提供数据支持，从而有助于提高采集得到的眼电信号的准确性。

对于下颌肌电电极41，则是用于采集下颌处的肌电信号，由于与眼电信号一样，需要直接与人体皮肤直接接触，故也应选用生物兼容的亲肤柔性电极，并采用双极性导联法以保证信号采集质量。对于下颌肌电信号的采集位置，需要在人下颌两侧贴附下颌肌电信号进行采集，由于下颌两侧是眼罩10本体所无法直接覆盖到的部分，所以下颌肌电电极41应独立设置在眼罩10本体之外，通过采集电路50另引出的外接导线建立连接，从而实现主控模块对下颌肌电信号的获取。

对于采集电路50，考虑到目前对于眼电信号、脑电信号以及肌电信号(下颌肌电信号)的采集已有成熟的技术方案和配套的电路设计，此为本领域技术人员所熟知的，故对于实现眼电信号、脑电信号以及肌电信号采集的采集电路50具体电路结构本实施例在此不做赘述。需要说明的是，采集电路50应采用柔性PCB板设计(也即柔性电路设计)，从而对于隐藏在眼罩10中的采集电路50，可以支持眼罩10的任意弯曲、折叠，甚至在一定程度上可以实现拉伸，提高使用者的佩戴舒适性。

对于主控模块，则选用具有一定数据处理能力的控制器件即可，可基于此要求从常规的控制器中进行选择，例如微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、单片机(SingleChip Microcomputer)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable logic device，CPLD)等，本实施例对此不做限制。

进一步的，对于采集电路50这类隐藏在眼罩10中的电路结构，本实施例还提供一种优选的实施方案：采集电路50包裹有柔性防水外层。

对于眼罩10这类直接与人体接触且容易因为出汗等原因变脏的物品而言，可直接清洗是提高使用者佩戴体验的一重要特性，眼罩10本体通常由可清洗的布料组成，所以影响本睡眠监测设备能否清洗的主要因素就在于眼罩10内的采集电路50的防水性，故通过外包裹柔性防水层的方式实现。对于柔性防水层所使用的材料，本实施例不作过多限制，但可使用防水硅胶作为柔性防水层的主要材料，即保证了采集电路50的防水性，由保证了采集电路50仍具有柔性的性质，进一步提高使用者的佩戴舒适性。

同样的，对于上述的主控模块以及采样电极，也可采取防水设计或可拆卸设计，从而实现眼罩10本体的直接可洗。

此外，本实施例还提供一种优选的实施方案，眼罩10还包括：感光材料11和柔性电致变色材料12；

感光材料11和柔性电致变色材料12与主控模块连接，感光材料11用于感知光照强度，柔性电致变色材料12透光性受主控模块控制。

具体的，本实施例也即通过感光材料11感知当前环境的光照强度，以便于主控模块控制柔性电致变色材料12的透光性，也即眼罩10的透光度，从而实现根据环境光强度自动调节眼罩10透光性的效果，为佩戴者提供更好的佩戴体验。

对于柔性电致变色材料12的设置，无需整个眼罩10都覆盖到(也即眼罩10中包括一层柔性电致变色材料12)，基于佩戴者的佩戴习惯，如图2所示，柔性电致变色材料12仅需覆盖住眼罩10的眼睛凹袋处即可，眼睛凹袋也即直接覆盖在佩戴者眼部的部分，故此部分具有柔性电致变色材料12即可满足上述实施例的需求。

眼睛凹袋：在眼罩10设计中为使眼罩10不直接接触眼帘，佩戴者在佩戴眼罩10时仍能睁开眼睛，眼罩10会设置有眼睛凹袋。

对于感光材料11的设置也是同理，仅需选择眼罩10中眼睛凹袋附近的位置即可(设置在眼睛凹袋附近是为了保证感光材料11和眼睛所感知的光照强度大致相同)，一种感光材料11可能的设置位置如图1所示，设置在眼罩10鼻翼两侧、眼睛凹袋下方的位置。

此外，对于睡眠监测设备的供电，可通过接入外部电源或内置电源的方式实现，考虑到睡眠监测设备的特殊应用场景以及其本身功耗并不高，优选使用内置电源的方式为睡眠监测设备进行供电，也即睡眠监测设备还应包括电池组和相应的电源电路。电池组可使用可充电的电池组，通过外置的电源接口与外部电源连接实现充电，进而为睡眠监测设备提供可靠、持续、稳定的供电。对于电源模块尤其是充电电池组60的设置位置，应选取不影响使用者佩戴舒适性的位置，例如图1所示，充电电池组60设置在眼罩10的额头处。

同样的，充电电池组60与眼罩10之间可以采用可拆卸式的方式固定，例如魔术贴23或着卡扣等形式，充电电池组60与眼罩10内电路则通过接口或电源线实现电连接，接口应具有防水设计，当眼罩10需要进行清洗时，可通过拆卸下充电电池组60，对眼罩10直接进行清洗，从而提高用户的使用体验。

还需要说明的是，睡眠监测设备采集到人体睡眠数据后，还需要对这部分数据进行分析、整合以及显示在可用于反映人的睡眠质量，所以睡眠监测设备还应具有与外部设备(上位机)的通信手段，可以是通过外置的接口实现与上位机的有线连接，也可以是通过内置的无线传输模块实现与上位机的无线通信，对于无线传输模块的具体选型，则应根据上位机支持的通信类型决定，具体可以是第四代移动通信技术(the 4th generationmobile communication technology，4G)模块、无线网络通信技术(Wi-Fi)模块、红外通信模块、蓝牙模块、以太网模块等等。

本申请所提供的一种穿戴式睡眠监测设备通过使用纵向弹力带30，不但通过横、纵交叉双向的固定提高眼罩10固定的稳定性，使眼罩10不易发生滑动，提高舒适性的同时，也最大程度降低运动伪迹引入的测量噪声干扰，使监测到的数据更准确。并且也增加了睡眠监测设备和人体的接触面积，使得脑电电极43可以设置在远离采集眼电的位置，防止眼电信号对脑电信号的干扰，使得采集数据更准确。并且，本睡眠监测设备还通过感光材料11和柔性电致变色材料12，实现可以根据环境光亮度自动调节眼罩10的透光性，使眼罩10的舒适度大幅提升，使眼罩10对使用者造成的负荷降低，有助于令使用者进入更深层的睡眠状态中，从而使监测的睡眠质量数据的精度进一步提升。此外，本申请还针对脑电电极43，电极表面采用微小的球状突起设计，一方面使得长时间佩戴电极更加舒适，另一方面增加电极与头皮的有效接触面积，使得脑电数据采集更加准确；以及采集电路50柔性防水层的设计，从多方面提高使用者的使用体验，从而提高产品的竞争力，更好地满足实际睡眠监测的需求。

以上对本申请所提供的一种穿戴式睡眠监测设备进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，包括：眼罩(10)、横向弹力带(20)、纵向弹力带(30)、采集电极、采集电路(50)和主控模块；

所述横向弹力带(20)的两端分别固定在所述眼罩(10)的左右两侧，所述纵向弹力带(30)一端固定在所述眼罩(10)的上侧，另一端固定在所述横向弹力带(20)的中部，所述横向弹力带(20)和所述纵向弹力带(30)的连接部分位于人脑的后枕部；

所述采集电极包括独立于所述眼罩(10)的下颌肌电电极(41)、设置于所述眼罩(10)内表面的眼电电极(42)和设置于所述纵向弹力带(30)内表面的脑电电极(43)；

所述下颌肌电电极(41)设置在下颌两侧，通过外接导线与设置在所述眼罩(10)中的所述采集电路(50)连接；所述眼电电极(42)分别设置在眼睛外眦外侧，与所述采集电路(50)连接；所述脑电电极(43)分别设置在额级中线和中央中线处，与所述采集电路(50)连接；

所述采集电路(50)为柔性电路，与所述主控模块连接。

2.根据权利要求1所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，所述眼罩(10)还包括：感光材料(11)和柔性电致变色材料(12)；

所述感光材料(11)和所述柔性电致变色材料(12)与所述主控模块连接，所述感光材料(11)用于感知光照强度，所述柔性电致变色材料(12)透光性受所述主控模块控制。

3.根据权利要求1所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，还包括：包裹在所述采集电路(50)上的柔性防水外层。

4.根据权利要求1所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，还包括：设置在所述纵向弹力带(30)额头处的充电电池组(60)；所述充电电池组(60)与所述采集电路(50)和所述主控模块连接。

5.根据权利要求1所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，所述脑电电极(43)为干电极，且所述脑电电极(43)表面设置有球形突起。

6.根据权利要求1所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，所述眼电电极(42)还包括设置在所述纵向弹力带(30)内侧额头处的参考电极。

7.根据权利要求6所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，所述眼电电极(42)为柔性电极。

8.根据权利要求7所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，所述下颌肌电电极(41)为柔性电极。

9.根据权利要求8所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，所述眼电电极(42)和所述下颌肌电电极(41)与所述采集电路(50)为双极性导联法连接。

10.根据权利要求1所述的穿戴式睡眠监测设备，其特征在于，还包括与所述主控模块连接的无线传输模块。