CN219983183U - 一种可止鼾的气泵式枕头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗保健技术领域，特别公开了一种可止鼾的气泵式枕头，包括枕头、气囊、传感器组件和单片机；枕头内设有多个气囊；多个气囊阵列布置，每个气囊均分别接通有气泵，多个气囊上均设有传感器组件；传感器组件包括声音传感器、血氧传感器和压力传感器；单片机电性连接多个传感器组件和多个气泵，单片机用于根据传感器组件的检测结果控制气泵对气囊进行充放气。通过传感器组件、单片机、气泵和所述气囊相互配合，解决现有防打鼾装置无法准确判断打鼾的问题，彻底改善了现有止鼾装置严重影响使用者睡眠质量的情况。

Description

一种可止鼾的气泵式枕头

技术领域

本实用新型涉及医疗保健技术领域，特别涉及一种可止鼾的气泵式枕头。

背景技术

睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)(俗称“打鼾”)在我国十分常见，该疾病的特征表现为睡眠过程中反复出现打鼾及呼吸的暂时停止，而阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)是一种潜在致死的睡眠呼吸疾病，所以常采用防打鼾装置对该疾病进行检测和干预。

在市面的防打鼾装置中，一种常见技术是采用物理方式改变患者呼吸道大小从而缓解打鼾状况，其会严重影响使用者睡眠质量，对患有OSAHS使用者的治疗效果并不明显，另一种则是采用传感器检测打鼾并唤醒患者以终止打鼾，其通过传感器检测容易造成误判，导致多次唤醒患者从而降低患者睡眠质量，现有技术公开过一种防窒息/防打鼾智能气动枕头，其通过声音传感器检测鼾声，然后控制气囊充放气以改变患者的睡姿从而止鼾，但是，此类采用声音传感器检测的检测内容单一，当环境中的杂音噪音过多时会被误判为鼾声，所以仅通过声音传感器进行检测，存在无法准确判断打鼾的问题，影响装置防打鼾的效果。

因此，研究一种可准确判断打鼾情况的防打鼾装置具有非常重要的实用意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可止鼾的气泵式枕头，以解决现有防打鼾装置无法准确判断打鼾的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可止鼾的气泵式枕头，包括枕头、气囊、传感器组件和单片机；所述枕头内设有多个气囊；多个所述气囊阵列布置，每个所述气囊均分别接通有气泵，多个所述气囊上均设有所述传感器组件；所述传感器组件包括声音传感器、血氧传感器和压力传感器；所述单片机电性连接多个所述传感器组件和多个所述气泵，所述单片机用于根据所述传感器组件的检测结果控制所述气泵对所述气囊进行充放气。

在其中一个实施例中，多个所述气囊沿所述枕头的长度方向阵列布置。

在其中一个实施例中，所述枕头用于承托人体颈部处设有承托板。

在其中一个实施例中，所述承托板沿所述枕头的底面方向倾斜。

在其中一个实施例中，所述枕头内设有多个空仓，多个所述空仓内设有所述气泵。

在其中一个实施例中，所述单片机包括主控模块、状态指示灯模块、串口供电电路模块、单片机电源模块和烧录与通信接口模块；所述主控模块电性连接所述状态指示灯模块、所述串口供电电路模块、所述单片机电源模块和所述烧录与通信接口模块。

在其中一个实施例中，所述单片机还无线信号连接有智能手表，所述智能手表用于显示声音数据和血氧数据。

在其中一个实施例中，所述单片机还电性连接有显示屏，所述显示屏与所述枕头的侧壁连接固定。

本实用新型的有益效果如下：

由于枕头内设有多个气囊，多个所述气囊阵列布置，每个所述气囊均分别接通有气泵，多个所述气囊上均设有所述传感器组件，并且所述单片机电性连接多个所述传感器组件和多个所述气泵，所以在进行应用时，所述气囊上的所述传感器组件检测使用者的传感数据，当数据达到预设值后所述传感器组件输出信号至所述单片机，然后分别控制多个所述气泵对所述气囊进行充放气，从而调整使用者头部的姿势，使咽喉部软组织向侧睡的方向倾斜，进而较大程度地打开呼吸道，最终实现止鼾的效果。

并且由于所述传感器组件包括声音传感器、血氧传感器和压力传感器，所以在进行应用时，所述声音传感器收集使用者的声音频率数据并将其传输至单片机中，所述血氧传感器收集使用者的血氧浓度数据并将其传输至单片机中，所述压力传感器收集使用者的头部位置数据并将其传输至单片机中，当压力数据、声音频率数据和血氧数据均达到预设值后，所述单片机控制所述气泵对所述气囊进行充放气，声音频率结合血氧指标，提高了装置判断打鼾的准确性。

综上所述，通过所述传感器组件、所述单片机、所述气泵和所述气囊相互配合，解决现有防打鼾装置无法准确判断打鼾的问题，彻底改善了现有止鼾装置严重影响使用者睡眠质量的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，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是本实用新型优选实施方式提供的整体结构示意图；

图2是本实用新型优选实施方式提供的整体连接原理示意图；

图3是本实用新型优选实施方式提供的单片机的主控模块示意图；

图4是本实用新型优选实施方式提供的单片机的状态指示灯模块示意图；

图5是本实用新型优选实施方式提供的单片机的串口供电电路模块示意图；

图6是本实用新型优选实施方式提供的单片机的单片机电源模块示意图；

图7-1是本实用新型优选实施方式提供的单片机的烧录与通信接口模块部分示意图一；

图7-2是本实用新型优选实施方式提供的单片机的烧录与通信接口模块部分示意图二；

图7-3是本实用新型优选实施方式提供的单片机的烧录与通信接口模块部分示意图三；

图7-4是本实用新型优选实施方式提供的单片机的烧录与通信接口模块部分示意图四；

图8是本实用新型优选实施方式提供的判断逻辑示意图一；

图9是本实用新型优选实施方式提供的判断逻辑示意图二；

图10是本实用新型优选实施方式提供的判断逻辑示意图三；

图11是本实用新型优选实施方式提供的去除了环境噪音后的打鼾频率图；

图12是本实用新型优选实施方式提供的鼾声频率分布图。

附图标记如下：

1、枕头；10、承托板；11、空仓；2、气囊；3、传感器组件；30、声音传感器；31、血氧传感器；32、压力传感器；4、显示屏；5、气泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)的患者在睡眠过程中，呼吸的气体进入鼻腔或口腔，通过咽喉、器官/支气管再到肺，其中上呼吸道中的某一个部分或多个部分狭窄(软腭)，会导致气流通过时的阻力增大，振动增大，从而产生一种带有频率的声音，严重的情况下，甚至会发生呼吸暂停的过程，当患者呼吸暂停时其血氧饱和度就会下降，打鼾和呼吸暂停此两种情况即为阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征最常见的情况。

但是，在现有采用传感器防打鼾装置技术中，仅仅通过声音数据判断是否打鼾，当环境噪音杂音过多时，环境噪音会干扰声音数据导致对打鼾判断不准确；而在采用物理方式的防打鼾装置技术中，一种通过控制气囊不同的鼓起速率推动使用者身体，此过程中使用者易醒且不能很好地改变使用者的睡姿，不但止鼾效果不佳，还会严重影响使用者睡眠，另一种通过介入式器材插入使用者鼻腔中扩大呼吸通道，但其会对患者身体造成不适的问题。

为了解决上述问题，本实用新型将通过两大方向技术特征进行改进，一是通过设置血氧浓度传感器和压力传感器配合声音传感器，提高防打鼾装置对打鼾判断的准确性；二是通过设置单片机控制气泵，控制气泵以相同的速率进行充放气，改变使用者的头部姿势的同时降低唤醒使用者的可能性。

具体的，本实用新型提供了一种可止鼾的气泵5式枕头1，其优选实施例如图1至图12所示，包括枕头1、气囊2、传感器组件3和单片机；枕头1内设有三个气囊2；多个气囊2阵列布置，每个气囊2均分别接通有气泵5，三个气囊2上均设有传感器组件3；传感器组件3包括声音传感器30、血氧传感器31和压力传感器32；单片机电性连接三个传感器组件3和三个气泵5，单片机用于根据传感器组件3的检测结果控制气泵5对气囊2进行充放气。

其中，检测打鼾的声音判断标准和血氧判断标准是确保所述可止鼾的气泵5式枕头1准确判断打鼾的基础标准，因此下文将清晰描述声音判断标准和血氧判断标准；声音判断标准是根据声音传感器30检测使用者打鼾声音数据并通过程序建立而来，但由于每个人的鼾声频率不一致，因此需要采用独立成分分析，即建立一套检测程序以建立判断标准，具体程序过程包括，如图11所示，减去背景噪声后选取0-1000Hz的声音并得到分布曲线，如图12所示，用曲线图转数据工具软件Engauge digitizer进一步处理数据将相关打鼾频率的混乱曲线图转变为有一定规律的点状图，确定个人的鼾声频率位于顶峰的频率点以判断使用者在打鼾；血氧判断标准是，当血氧饱和度低于60时候结合鼾声数据则判断为使用者患有打鼾(OSAHS)，反之则无，通过这两个判断标准相结合以准确判断使用者是否在打鼾。

需要指出的是，气泵5和气囊2与单片机间采用GPIO接口输出模式，通过继电器进行控制，以对气囊2进行充气放气；声音传感器30与传感器组件3间采用ADC接口输出模式，声音传感器30通过采用声纹识别技术辨别鼾声，并将响应信号传输至单片机中；血氧传感器31与传感器组件3间采用IIC接口输出模式；血氧传感器31选用MAX30102芯片并自行自主设计并利用光溶积法测量血氧信号，测量得到的血氧光信号转变为电信号并将其放大和输出；压力传感器32与传感器组件3间采用ADC接口输出模式，测量得到电阻信号发生变化并将此变化传送至单片机。

在进行应用时，如图8所示，当睡眠环境中有压力数据，没有声音数据但血氧浓度数据低于预设值时，单片机控制气泵5的系统休眠；如图9所示，当睡眠环境中有压力数据，没有声音数据但血氧浓度数据高于预设值时，单片机的模块会提醒使用者注意数据并及时就医；如图10所示，当睡眠环境中有压力数据，有声音数据后，将声音数据信号传输至单片机，单片机内的程序根据识别次数与频率判断是否为鼾声，与此同时，血氧数据传输至单片机内并比较使用者的血氧浓度数值与预设值，倘若血氧浓度高于预设值的同时声音数据判断为鼾声时，单片机内的程序根据医疗经验判断是否为阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征，若是则单片机控制气泵5对气囊2进行充气，若否则单片机控制气泵5对气囊2进行放气，倘若血氧浓度低于预设值的同时声音数据判断为鼾声时，单片机控制气泵5对气囊2进行充气，改变使用者头部的位置，依次使其呼吸道变换，有效缓解打鼾的情况，解决现有防打鼾装置无法准确判断打鼾的问题，彻底改善了现有止鼾装置严重影响使用者睡眠质量的情况。

进一步的，为了实现使用者头部左右侧睡的功能，如图1所示，多个气囊2沿枕头1的长度方向阵列布置。

其中，当人体睡眠时，气体进入鼻腔或口腔，通过咽喉、到器官/支气管，再到肺，但若上呼吸道中的某一个部分或多个部分狭窄(软腭)，会导致气流通过时的阻力增大和振动增大，从而产生一种声音即是打鼾，当轻柔地改变头部位置使头部改变相应角度从而达到改变睡姿，使咽喉部软组织向侧睡的方向倾斜，进而较大程度地打开呼吸道从而缓解打鼾。

需要指出的是，气泵5的选用范围包括但不限于370真空泵，气囊2的选材包括但不限于聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)塑料气垫，其中气囊2的最大吸收气体高度为100mm。

在进行应用时，沿枕头1的长度方向线性阵列布置的三个气囊2会被气泵5充放气，当用户打鼾发生时候，三个气囊2中位于头部下面的气囊2进行缓慢充气，仅对头部下面的气囊2进行充气时，气囊2的鼓起会改变使用者头部的睡姿，进而改变使用者睡姿数为侧卧位睡姿，能够减轻咽腔部位以及舌根后坠，减轻颈部和胸部脂肪对上气道的压迫，呼吸道被打开，鼾声会明显减少，甚至消失，而当气囊2在进行充气过程中，相应系统会继续工作，当检测到用户鼾声停止后相应气泵5回立即停止工作，气囊2也会停止充气保持相应睡姿缓解打鼾。

进一步的，为了实现舒适睡眠的功能，如图1所示，枕头1用于承托人体颈部处设有承托板10，承托板10沿枕头1的底面方向倾斜。

其中，枕头1长边方向的中部连接固定有承托板10，承托板10承托人体的脖颈，承托板10沿枕头1的底面方向倾斜，使其更符合人体工学，解决了传统多导睡眠图(Polysomnography，PSG)监测系统需要用导管链接患者的身体多个部位，侵入性强且容易造成身体不适的问题。

在进行应用时，使用者的头部枕于枕头1时，承托板10承托使用者的脖颈，减轻脖颈的负担。

进一步的，为了实现携带简便的功能，如图1所示，枕头1内设有三个空仓11，三个空仓11内设有气泵5。

其中，枕头1内部整体以木板为基础骨架用于支撑，内部填充材料为柔性棉絮符合人体工学设计，包括但不限于新疆长绒棉，而枕头1内的空仓11的目的是为了防止枕头1内的棉絮飘入气泵5中，导致气泵5无法工作的情况。

需要指出的是，传统气囊2充放物理止鼾需要是气囊2安装在整个床部，占用的空间较大，携带的便捷性上有所欠缺，而本申请中，气囊2和气泵5均归置于枕头1内，使得枕头1体积较小，面对外出等需要止鼾的场景下，其携带会更加方便。

在进行应用时，气泵5在枕头1内的空仓11中为气囊2提供供气基础，方便携带。

进一步的，为了实现枕头1的自动化控制功能，如图3至图7-4所示，单片机包括主控模块、状态指示灯模块、串口供电电路模块、单片机电源模块和烧录与通信接口模块；主控模块电性连接状态指示灯模块、串口供电电路模块、单片机电源模块和烧录与通信接口模块。

其中，如图4所示，状态指示灯模块当装置接收到电压以及信号时，相应的信号灯会亮，用于实时显示状态；如图5所示，串口供电电路模块通过PNP型三极管搭建放大电路，利用经由单片机主控模块控制的译码器发出的指令驱动芯片CH340G，芯片CH340G以195khz的频率闪烁，实现了对信号的调制，将信号从电脑传输至单片机；如图6所示，单片机电源模块，利用662k做为线性稳压器将外部5v供电稳压为3.3V，实现了低压差，高精度的稳压供电，为单片机提供稳定的电源；如图7-1至图7-4所示，烧录与通信接口模块用于与其他设备沟通，收发数据。

在进行应用时，单片机控制部分采用主控模块，各个模块均通过单片机主主控模块进行控制。

进一步的，为了实现随时随地观察的功能，单片机还无线信号连接有智能手表，智能手表用于显示声音数据和血氧数据。

其中，智能手表内设有提前嵌套的程序与接收器，其与单片机进行信号连接，可有效接收单片机传输而来的数据。

需要指出的是，智能手表亦可为市面上常见的技术，通过下载配套的软件即可实现与单片机的连接。

在进行应用时，智能手表可显示单片机传输而来的打鼾次数、打鼾，时间、打鼾声音以及血氧率等信息，倘若在睡眠环境中有压力数据，没有声音数据但血氧浓度数据高于预设值时，智能手表会提醒使用者注意数据并及时就医使用者以提醒使用者注意数据并及时就医。

进一步的，为了实现简便观察的功能，如图1所示，单片机还电性连接有显示屏4，显示屏4与枕头1的侧壁连接固定。

其中，单片机的主控模块采用SPI与显示屏4通信，显示屏4包括但不限于LCD显示屏4，本领域技术人员可根据自身需求进行选择。

在进行应用时，LCD显示屏4用于显示打鼾次数、打鼾，时间、打鼾声音以及血氧率，以供使用者进行数据反馈。

如上所述，当声音传感器30接识别到声音时候，会将声音频率分贝等信息传输至单片机中存储，血氧传感器31同时开启工作，检测使用者此时的血氧浓度并以设定值进行比较，若达到设定值则将数据同样传输至单片机中存储，此时根据压力传感器32收集用户头部位置并将相应压力信号转换为电信号传输至单片机中，结合这三个数据综合判断确定使用者进行打鼾后实现不同部分头部所处位置的气囊2的进行充气从而调节枕头1高度改变打鼾者头颈姿态，当重复以上过程，检测到没有打鼾现状后单片机会驱动气囊2实现不同部分头部所处位置的气囊2的进行放气恢复原状，提升了减少打鼾效果，更满足了满足睡眠质量以及不添加化学物质产生副作用的需求。

从上文可知，通过上文已经可知可止鼾的气泵5式枕头1各个主要结构的设置方式和工作原理，但为更清楚反映可止鼾的气泵5式枕头1的应用方式，下文将以具体的应用场景进行说明，参考图1至图12，具体如下：

S1，系统休眠；

S2，开启单片机外设与时钟初始化；

S3，声音传感器30识别到环境中产生的声音；

S4，声音数据传输至单片机内根据声音频率分贝判断是否为鼾声；

S5，当判断为鼾声时压力传感器32判断用户头部位置；

S6，血氧传感器31识别用户睡眠状态时候的血氧浓度值；

S7，单片机综合S3鼾声数据、S4头部压力数据和S5血氧浓度数据判断；

①当判断为鼾声而且血氧浓度超过预定值则判断为为OSAHS(打鼾)，进行步骤S8中的步骤①；

②当判断声音为鼾声但是血氧浓度不超过预定值时候进行步骤S8中的步骤③；

③判断声音不是鼾声但是血氧浓度超过预定值时候进行步骤S8中的步骤②；

④判断声音不是鼾声但是血氧浓度也不超过预定值时候进行步骤S1，系统恢复休眠状态；

S8，单片机控制操作；

①判断为OSAHS(打鼾时候)单片机驱动继电器控制对应气泵5工作，对气囊2充气鼓起；

②相关数据通过LCD显示屏4显示以及通过网络WIFI等传输至智能手表等智能穿戴设备，提醒用户注意相关数据以及是否需要进行就医；

③判断不是OSAHS病症，仅仅为打鼾，单片机依然驱动继电器控制对应气泵5工作，对气囊2充气鼓起；

S9，使用者睡姿改变，头部位置更改，呼吸道变宽，缓解打鼾；

S10，重复S2～S8，直到本次扫描完毕；

S11，更新改变睡姿后头部位置；

S12，当鼾声停止时候单片机驱动继电器控制对应气泵5工作对气囊2抽气恢复扁平原状；

S13，重复S2～S12，直到检测鼾声停止，任务结束，系统进入休眠状态。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，

包括枕头、气囊、传感器组件和单片机；

所述枕头内设有多个气囊；

多个所述气囊阵列布置，每个所述气囊均分别接通有气泵，多个所述气囊上均设有所述传感器组件；

所述传感器组件包括声音传感器、血氧传感器和压力传感器；

所述单片机电性连接多个所述传感器组件和多个所述气泵，所述单片机用于根据所述传感器组件的检测结果控制所述气泵对所述气囊进行充放气。

2.根据权利要求1所述的一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，多个所述气囊沿所述枕头的长度方向阵列布置。

3.根据权利要求1所述的一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，所述枕头用于承托人体颈部处设有承托板。

4.根据权利要求3所述的一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，所述承托板沿所述枕头的底面方向倾斜。

5.根据权利要求1所述的一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，所述枕头内设有多个空仓，多个所述空仓内设有所述气泵。

6.根据权利要求1所述的一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，

所述单片机包括主控模块、状态指示灯模块、串口供电电路模块、单片机电源模块和烧录与通信接口模块；

所述主控模块电性连接所述状态指示灯模块、所述串口供电电路模块、所述单片机电源模块和所述烧录与通信接口模块。

7.根据权利要求1所述的一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，所述单片机还无线信号连接有智能手表，所述智能手表用于显示声音数据和血氧数据。

8.根据权利要求1所述的一种可止鼾的气泵式枕头，其特征在于，所述单片机还电性连接有显示屏，所述显示屏与所述枕头的侧壁连接固定。