高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，包括保護(hù)外殼和安裝在所述保護(hù)外殼內(nèi)的高精度應(yīng)變片，所述保護(hù)外殼為上部開(kāi)口的盒狀結(jié)構(gòu)，所述保護(hù)外殼內(nèi)的兩端設(shè)有高精度應(yīng)變片；在所示保護(hù)殼上部開(kāi)口處安裝微壓感應(yīng)臂，所述微壓感應(yīng)臂與所述高精度應(yīng)變片相接觸，所述高精度應(yīng)變片安裝在應(yīng)變片載體上，由所述高精度應(yīng)變片載體通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與外接檢測(cè)設(shè)備相連；所述A/D轉(zhuǎn)換電路由電源管理電路與安裝在所述保護(hù)外殼內(nèi)的電池相連。本發(fā)明安裝簡(jiǎn)單，使用時(shí)只需將該裝置放置在睡枕的指定部位即可，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)出人體的心臟運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)并包括打鼾癥狀，以及體動(dòng)所產(chǎn)生的壓力變化，從而根據(jù)該壓力變化獲取睡眠健康狀況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字傳感器及其監(jiān)測(cè)方法，具體的說(shuō)是一種高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，屬于健康監(jiān)護(hù)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)有專(zhuān)門(mén)的睡眠門(mén)診，專(zhuān)業(yè)的睡眠醫(yī)師，并且已經(jīng)研制出能夠監(jiān)測(cè)睡眠健康的儀器，比如便攜式睡眠監(jiān)測(cè)儀、非接觸式睡眠健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。如今各國(guó)對(duì)睡眠健康的研究應(yīng)也已經(jīng)進(jìn)入到更加深入的階段，已經(jīng)發(fā)展成為與高科技融為一體的新興邊緣性交叉學(xué)科。
[0003]在實(shí)際的應(yīng)用中，醫(yī)用睡眠監(jiān)測(cè)儀等接觸式設(shè)備可以有效地監(jiān)測(cè)睡眠狀況，但需要將探頭或傳感器固定在被監(jiān)測(cè)人身體的指定部位，并在指定的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而且在數(shù)據(jù)測(cè)量中也帶來(lái)了許多不便，也不便于長(zhǎng)期睡眠監(jiān)測(cè)，同時(shí)很容易讓人產(chǎn)生不舒服的感覺(jué)，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，上述原因也導(dǎo)致了接觸式睡眠監(jiān)測(cè)方法不會(huì)普遍應(yīng)用到實(shí)際生活中。非接觸式睡眠健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以避免上述方法所帶來(lái)的一些弊端，對(duì)被監(jiān)測(cè)者的約束較少，但存在測(cè)量精度低，測(cè)量設(shè)備體積較大，使用不便等缺點(diǎn)。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外通過(guò)無(wú)拘束睡眠監(jiān)測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)呼吸率和心率提取的技術(shù)較多，但普遍采用的是監(jiān)測(cè)液體壓力的方式監(jiān)測(cè)呼吸運(yùn)動(dòng)與心臟運(yùn)動(dòng)，該方法對(duì)被檢測(cè)者睡眠姿勢(shì)有一定約束，準(zhǔn)確率也較低，并且需要將傳感器安裝在兩塊較大的有機(jī)玻璃板中間(如:30cm*20cm)，睡枕則放置在其上。上述裝置的放置和對(duì)使用者都有一定要求，如監(jiān)測(cè)裝置不可隨意移動(dòng)，對(duì)被監(jiān)測(cè)者睡眠姿態(tài)也有一定要求，不利于被監(jiān)測(cè)者使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)將頭頸部所產(chǎn)生的壓力變化轉(zhuǎn)換成變化的電壓信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，用以檢測(cè)使用者的睡眠情況。
[0006]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，包括保護(hù)外殼和安裝在所述保護(hù)外殼內(nèi)的高精度應(yīng)變片，所述保護(hù)外殼為上部開(kāi)口的盒狀結(jié)構(gòu)，所述保護(hù)外殼內(nèi)的兩端設(shè)有高精度應(yīng)變片；在所示保護(hù)殼上部開(kāi)口處安裝微壓感應(yīng)臂，所述微壓感應(yīng)臂與所述高精度應(yīng)變片相接觸，所述高精度應(yīng)變片安裝在應(yīng)變片載體上，由所述高精度應(yīng)變片載體通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與外接檢測(cè)設(shè)備相連；所述A/D轉(zhuǎn)換電路由電源管理電路與安裝在所述保護(hù)外殼內(nèi)的電池相連。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步限定技術(shù)方案，前述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，所述微壓感應(yīng)臂采用懸臂式結(jié)構(gòu)安裝。
[0008]前述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，所述高精度應(yīng)變片對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述微壓感應(yīng)臂的兩端下方；所述微壓感應(yīng)臂外側(cè)為與頸部弧度匹配的弧形結(jié)構(gòu)，符合人體頭頸部生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不影響睡枕的舒適度。
[0009]進(jìn)一步的，前述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，所述微壓感應(yīng)臂的兩端設(shè)有安裝孔，通過(guò)所述安裝孔將所述微壓感應(yīng)臂固定安裝在所述應(yīng)變片載體上。
[0010]一種高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，將數(shù)字傳感器安裝在睡枕中，當(dāng)系統(tǒng)未工作時(shí)微壓感應(yīng)臂和高精度應(yīng)變片及其載體處于初始狀態(tài)，此時(shí)的微壓感應(yīng)臂表面壓力值為初始狀態(tài)壓力閾值；
當(dāng)被監(jiān)測(cè)者枕到睡枕后，微壓感應(yīng)臂表面壓力發(fā)生變化，導(dǎo)致高精度應(yīng)變片發(fā)生形變，此時(shí)微壓感應(yīng)臂表面此時(shí)的壓力值為監(jiān)測(cè)狀態(tài)壓力閾值；
通過(guò)對(duì)比初始狀態(tài)壓力閾值和監(jiān)測(cè)狀態(tài)壓力閾值判斷檢測(cè)裝置是否處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)；當(dāng)本裝置處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)時(shí)，被監(jiān)測(cè)者的心臟運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)、打鼾癥狀，以及體動(dòng)所產(chǎn)生的壓力變化通過(guò)頭頸部傳導(dǎo)到睡枕中的微壓感應(yīng)臂上，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致高精度應(yīng)變片發(fā)生微形變，高精度應(yīng)變片將微壓感應(yīng)臂的形變轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供后續(xù)外接檢測(cè)設(shè)備所使用。
[0011]本發(fā)明傳感器在使用時(shí)只需裝入睡枕中的合適部位即構(gòu)成了一個(gè)可監(jiān)測(cè)睡眠信息的專(zhuān)用睡枕，由于本發(fā)明的體積較小，因此不會(huì)影響正常睡枕的舒適性。被監(jiān)測(cè)者只需像使用正常睡枕一樣使用專(zhuān)用睡枕即可。當(dāng)被監(jiān)測(cè)者使用含有本發(fā)明的專(zhuān)用睡枕時(shí)，被監(jiān)測(cè)者的呼吸運(yùn)動(dòng)(包括打鼾癥狀)、心臟運(yùn)動(dòng)、體動(dòng)等所產(chǎn)生的壓力變化將傳導(dǎo)到被監(jiān)測(cè)者的頭頸部，而與被監(jiān)測(cè)者頭頸部接觸的睡枕會(huì)將該壓力變化傳導(dǎo)到本發(fā)明的傳感器中的微壓感應(yīng)臂，安裝在微壓感應(yīng)臂下的高精度應(yīng)變片將感知并檢出該壓力變化值，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路將該壓力變化值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。
[0012]微壓感應(yīng)臂和高精度應(yīng)變片共同構(gòu)成的壓力感知裝置是本發(fā)明的關(guān)鍵部件，微壓感應(yīng)臂采用懸臂式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩組高精度應(yīng)變片分別安裝在微壓感應(yīng)臂的兩端，形成對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。壓力感知裝置以懸臂的形式將微弱的壓力信號(hào)傳導(dǎo)到兩組高精度應(yīng)變片上，利用兩組對(duì)稱(chēng)的高精度應(yīng)變片可以有效地檢測(cè)出上述壓力的變化，并獲取與睡眠相關(guān)的混合壓力信號(hào)。這種設(shè)計(jì)方式具有如下優(yōu)點(diǎn):第一、微壓感應(yīng)臂的懸臂式結(jié)構(gòu)能夠?qū)毫π盘?hào)進(jìn)行初步放大，可增加本發(fā)明壓力檢測(cè)的靈敏度。第二、兩組高精度應(yīng)變片的對(duì)稱(chēng)式放置可以實(shí)現(xiàn)壓力的互補(bǔ)檢測(cè)，進(jìn)一步提高了壓力檢測(cè)的靈敏度。第三、微壓感應(yīng)臂采用獨(dú)特的弧形設(shè)計(jì)，符合人體頭頸部生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不影響睡枕的舒適度。第四、微壓感應(yīng)臂和高精度應(yīng)變片共同構(gòu)成的壓力感知裝置體積小，安裝使用方便。第五、被監(jiān)測(cè)者不論以何種睡姿枕到睡枕上，本發(fā)明的壓力感知裝置都能有效地獲取相關(guān)的壓力變化信號(hào)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，結(jié)構(gòu)如圖1所示，由微壓感應(yīng)臂I保護(hù)外殼2構(gòu)成微壓力檢測(cè)空間，微壓感應(yīng)臂I采用輕質(zhì)鋁合金材料設(shè)計(jì)，具有重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，保護(hù)外殼4采用ABS樹(shù)脂材料設(shè)計(jì)，具有電氣性能優(yōu)良、制品尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)。在保護(hù)外殼2兩端安裝有應(yīng)變片載體6和8，分別用于安裝高精度應(yīng)變片5和7。微壓感應(yīng)臂I的兩端設(shè)有安裝孔9，采用十字槽平頭螺釘通過(guò)安裝孔將微壓感應(yīng)臂I固定在應(yīng)變片載體6和8上。電路板4和電池3通過(guò)十字槽平頭螺釘固定在保護(hù)外殼4的中部，由電池給電路板進(jìn)行供電，在電路板4內(nèi)包含了本裝置使用的AD轉(zhuǎn)換電路和電源管理電路。
[0015]本實(shí)施例的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器工作過(guò)程如下:使用時(shí)本裝置需要安裝在睡枕中，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)微壓感應(yīng)臂I和高精度應(yīng)變片5及其載體6、高精度應(yīng)變片7及其載體8處于初始狀態(tài)。此時(shí)的微壓感應(yīng)臂表面壓力值為初始狀態(tài)壓力閾值。當(dāng)被監(jiān)測(cè)者枕到睡枕后，微壓感應(yīng)臂I表面壓力發(fā)生變化，導(dǎo)致高精度應(yīng)變片5和7發(fā)生形變，此時(shí)微壓感應(yīng)臂表面此時(shí)的壓力值為監(jiān)測(cè)狀態(tài)壓力閾值，初始狀態(tài)壓力閾值和監(jiān)測(cè)狀態(tài)壓力閾值主要用于檢測(cè)本裝置是否處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)。當(dāng)本裝置處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)時(shí)，被監(jiān)測(cè)者的心臟運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)(包括打鼾癥狀)，以及體動(dòng)所產(chǎn)生的壓力變化通過(guò)頭頸部傳導(dǎo)到睡枕中的微壓感應(yīng)臂I上，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致高精度應(yīng)變片5和7發(fā)生微形變，高精度應(yīng)變片5和7將該形變轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，可供后續(xù)電路或軟件所使用。
[0016]本裝置安裝簡(jiǎn)單，使用時(shí)只需將該裝置放置在睡枕的指定部位即可，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)出人體的心臟運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)(包括打鼾癥狀)，以及體動(dòng)所產(chǎn)生的壓力變化，從而根據(jù)該壓力變化獲取睡眠健康狀況。
[0017]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，包括保護(hù)外殼和安裝在所述保護(hù)外殼內(nèi)的高精度應(yīng)變片，其特征在于:所述保護(hù)外殼為上部開(kāi)口的盒狀結(jié)構(gòu)，所述保護(hù)外殼內(nèi)的兩端設(shè)有高精度應(yīng)變片；在所述保護(hù)殼上部開(kāi)口處安裝微壓感應(yīng)臂，所述微壓感應(yīng)臂與所述高精度應(yīng)變片相接觸，所述高精度應(yīng)變片安裝在應(yīng)變片載體上，由所述高精度應(yīng)變片載體通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路與外接檢測(cè)設(shè)備相連；所述A/D轉(zhuǎn)換電路由電源管理電路與安裝在所述保護(hù)外殼內(nèi)的電池相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，其特征在于:所述微壓感應(yīng)臂采用懸臂式結(jié)構(gòu)安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，其特征在于:所述高精度應(yīng)變片對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述微壓感應(yīng)臂的兩端下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，其特征在于:所述微壓感應(yīng)臂外側(cè)為與頸部弧度匹配的弧形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器，其特征在于:所述微壓感應(yīng)臂的兩端設(shè)有安裝孔，通過(guò)所述安裝孔將所述微壓感應(yīng)臂固定安裝在所述應(yīng)變片載體上。
6.一種如權(quán)利要求1所述的高靈敏度睡眠監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于: 將數(shù)字傳感器安裝在睡枕中，當(dāng)系統(tǒng)未工作時(shí)微壓感應(yīng)臂和高精度應(yīng)變片及其載體處于初始狀態(tài)，此時(shí)的微壓感應(yīng)臂表面壓力值為初始狀態(tài)壓力閾值； 當(dāng)被監(jiān)測(cè)者枕到睡枕后，微壓感應(yīng)臂表面壓力發(fā)生變化，導(dǎo)致高精度應(yīng)變片發(fā)生形變，此時(shí)微壓感應(yīng)臂表面此時(shí)的壓力值為監(jiān)測(cè)狀態(tài)壓力閾值； 通過(guò)對(duì)比初始狀態(tài)壓力閾值和監(jiān)測(cè)狀態(tài)壓力閾值判斷檢測(cè)裝置是否處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)； 當(dāng)本裝置處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)時(shí)，被監(jiān)測(cè)者的心臟運(yùn)動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)、打鼾癥狀，以及體動(dòng)所產(chǎn)生的壓力變化通過(guò)頭頸部傳導(dǎo)到睡枕中的微壓感應(yīng)臂上，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致高精度應(yīng)變片發(fā)生微形變，高精度應(yīng)變片將微壓感應(yīng)臂的形變轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供后續(xù)外接檢測(cè)設(shè)備所使用。
【文檔編號(hào)】A61B5/0205GK104434062SQ201410675929
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】李金寶, 劉遙青, 張偉平 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué), 鎮(zhèn)江奧克電子科技有限公司