一種睡眠監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種睡眠監(jiān)測裝置，通過設置壓電薄膜傳感器采用檢測振動的方式實現(xiàn)對睡眠的監(jiān)測，從而不需要佩戴也不需要保持特定的睡眠姿勢，方便用戶使用，通過設置電荷放大器作為調(diào)節(jié)靈敏度設備可以提高監(jiān)測的靈敏度，達到準確的呼吸速率檢測效果和翻身檢測效果以及較好的心率檢測效果。該裝置由于采用無線連接方式，可即插即用，簡單方便；且工作電壓較低，對人體無任何傷害。
【專利說明】
-種睡眠監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及電子通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其設及一種睡眠監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代社會人們?nèi)找骊P(guān)注自身的健康狀況，尤其是疾病患者，對睡眠狀態(tài)下呼吸、屯、 跳和體動等睡眠相關(guān)數(shù)據(jù)信息日益關(guān)注，運就需要一種睡眠監(jiān)測裝置來監(jiān)測人體睡眠狀態(tài) 下的呼吸、屯、跳和體動等睡眠相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0003] 目前睡眠監(jiān)測裝置主要是智能手表和智能手環(huán)之類的穿戴式設備，通過加速度傳 感器來判斷夜晚睡眠時的翻身情況，但是無法檢測呼吸頻率和屯、率，對睡眠質(zhì)量的監(jiān)測功 能比較單一。而且在睡眠時佩戴手表手環(huán)等會對身體造成不適，且傳統(tǒng)睡眠監(jiān)測裝置需放 在人體脖子往下20-30公分的位置時，數(shù)據(jù)采集才最為準確，放在其它位置時數(shù)據(jù)測量不精 準;一是由于在人體脖子往下20-30公分的位置時人體生命體征震動最為強烈，方便采集； 二是在人體生命體征震動微弱的位置，運種固定位置的進行數(shù)據(jù)采集的方式，需要穿戴式 設備并保持特定的睡眠姿勢才能實現(xiàn)高靈敏度的數(shù)據(jù)采集，運些都是本領(lǐng)域技術(shù)人員所不 愿見到的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種睡眠監(jiān)測裝置，包括：
[0005] 壓電薄膜傳感器，獲取人體在睡眠狀態(tài)下呼吸、屯、跳和體動產(chǎn)生的壓力信號，并將 所述壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾尚盘栠M行輸出；
[0006] 電荷放大器，與所述壓電薄膜傳感器連接，W接收并將所述電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓 信號進行輸出；
[0007] 處理器，與所述電荷放大器連接，W接收并處理所述電壓信號生成睡眠數(shù)據(jù)。
[000引上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述電荷放大器包括電荷轉(zhuǎn)電壓模塊和與所述電荷 轉(zhuǎn)電壓模塊連接的電壓調(diào)節(jié)模塊；
[0009] 所述電荷轉(zhuǎn)電壓模塊將所述壓電薄膜傳感器輸出的電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所 述電壓調(diào)節(jié)模塊接收并調(diào)節(jié)所述電壓信號，且所述處理器接收并根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述電壓信 號輸出所述睡眠數(shù)據(jù)。
[0010] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述電壓調(diào)節(jié)模塊為反向放大器。
[0011] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述睡眠監(jiān)測裝置還包括無線通信模塊和終端設備， 所述處理器通過所述無線通信模塊將所述睡眠數(shù)據(jù)傳輸至所述終端設備。
[0012] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述無線通信模塊包括Wi-Fi設備。
[0013] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述終端設備包括手機或平板電腦。
[0014] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述睡眠監(jiān)測裝置還包括電源模塊，所述電源模塊與 及所述處理器連接W為所述處理器供電。
[0015] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述電源模塊的輸出電源電壓為4~6V。
[0016] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述睡眠監(jiān)測裝置為一體化結(jié)構(gòu)。
[0017] 上述的睡眠監(jiān)測裝置，其中，所述睡眠監(jiān)測裝置嵌入設置于一床墊中。
[0018] 上述發(fā)明具有如下優(yōu)點或者有益效果：
[0019] 本發(fā)明公開了一種睡眠監(jiān)測裝置，通過設置壓電薄膜傳感器采用檢測振動的方式 實現(xiàn)對睡眠的監(jiān)測，從而不需要佩戴也不需要保持特定的睡眠姿勢，方便用戶使用，通過設 置電荷放大器作為調(diào)節(jié)靈敏度設備可W提高監(jiān)測的靈敏度，達到準確的呼吸速率檢測效果 和翻身檢測效果W及較好的屯、率檢測效果。該裝置由于采用無線連接方式，可即插即用，簡 單方便;且工作電壓較低，對人體無任何傷害。
【附圖說明】
[0020] 通過閱讀參照W下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明及其特征、外 形和優(yōu)點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未可W按照比 例繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0021] 圖1是本發(fā)明實施例中睡眠監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實施例中壓電薄膜傳感器及電荷放大器的原理示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明實施例中睡眠監(jiān)測裝置的電荷放大器和電壓調(diào)節(jié)模塊的示意圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明實施例中Wi-Fi設備的連接電路示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但是不作為本發(fā)明的限 定。
[0026] 如圖1所示，本實施例設及一種睡眠監(jiān)測裝置，包括:壓電薄膜傳感器、電荷放大 器、處理器、電源模塊和無線通信模塊;其中，壓電薄膜傳感器獲取人體在睡眠狀態(tài)下呼吸、 屯、跳和體動產(chǎn)生的壓力信號，并將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾尚盘栠M行輸出；電荷放大器與壓電 薄膜傳感器連接，W接收并將電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓信號進行輸出；處理器與電荷放大器連 接，W接收并處理電壓信號生成睡眠數(shù)據(jù);無線通信模塊與處理器模塊連接，W通過無線通 信模塊將睡眠數(shù)據(jù)傳輸至終端設備。
[0027] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，上述睡眠監(jiān)測裝置還包括人機接口。人機接口部 分包括按鍵和指示燈，按鍵用于裝置在上電時控制設備進入配置模式，指示燈用于指示當 前工作狀態(tài)。若上電時按鍵處于按下狀態(tài)，則裝置進入配置模式，手機app接入裝置模擬的 WIFI熱點進行配置，完成后該裝置返回正常工作模式。
[0028] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，上述電荷放大器包括電荷轉(zhuǎn)電壓模塊和與電荷轉(zhuǎn) 電壓模塊連接的電壓調(diào)節(jié)模塊；電荷轉(zhuǎn)電壓模塊將壓電薄膜傳感器輸出的電荷信號轉(zhuǎn)化為 電壓信號，電壓調(diào)節(jié)模塊接收并調(diào)節(jié)電壓信號，且處理器接收并根據(jù)調(diào)節(jié)后的電壓信號輸 出睡眠數(shù)據(jù)。
[0029] 在此基礎(chǔ)上，進一步的，上述電壓調(diào)節(jié)模塊為反向放大器。
[0030] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，無線通信模塊包括Wi-Fi設備，該Wi-Fi設備的連 接電路如圖4所示。即本發(fā)明采用的是Wi-Fi傳輸方式，將睡眠監(jiān)測裝置上做一個Wi-Fi設備 連接到無線路由器上，縮小了體積，大大簡化了安裝要求，W解決現(xiàn)有技術(shù)中由于大多采用 的是通過w太網(wǎng)接口有線連接到路由器上，再通過路由器連接到遠程服務器或者手機終 端，因而需要的設備多、布線受到限制，使用起來很不方便，功耗大的問題。
[0031] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，上述終端設備為手機或平板電腦等。
[0032] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，上述終端設備上設置有報警器，當終端設備接收 的睡眠數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(例如屯、跳速率過快或過慢，呼吸頻率過快或過慢，翻身太多等），報 警器發(fā)出警報;從而實時監(jiān)護人體的生命體征反應，當用戶生命體征反應不正常時，報警器 立刻發(fā)出報警通知。
[0033] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，上述睡眠監(jiān)測裝置還包括電源模塊，電源模塊與 處理器連接W為處理器供電。
[0034] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，電源模塊的輸出電源電壓為4~6V(例如4V、5V、 5.5V 或 6V等）。
[0035] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，上述睡眠監(jiān)測裝置為一體化結(jié)構(gòu)，各部件無需用 數(shù)據(jù)線連接，傳感器加主機一體式連接。
[0036] 在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，上述睡眠監(jiān)測裝置嵌入設置于一床墊中。
[0037] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明壓電薄膜傳感器及電荷放大器的原理進行闡述：
[0038] 如圖2所示，壓電薄膜傳感器1根據(jù)屯、跳、呼吸W及翻身的振動特性的不同來獲取 相關(guān)信息。壓電薄膜傳感器1的形變反應在傳感器電荷變化上，壓電薄膜傳感器1主要為一 種帶高輸出阻抗的器件，需要用電荷放大器2運樣的有著非常低的輸入阻抗的信號調(diào)節(jié)電 路。需要將電荷量轉(zhuǎn)化為電壓量電荷放大器的增益為：
[0039]
[0040] 電荷放大器對AC物理激勵的最終電路響應(包括傳感器的寄生電容)為高通濾波 器的響應，其極頻為：
[0041]
[0042] 為了獲得較高的增益，需要降低電容增加增益的同時，也需要增加電阻來保持低 極頻特性，但是增加電阻會影響噪聲特性和電路偏置。
[0043] 壓電薄膜傳感器的輸出是一個由變形情況決定的電荷量，電荷量與形變成比例關(guān) 系，將壓電傳感器一階建模為一個與傳感器寄生電容(此處稱作Cd)并聯(lián)的電流源，且電流 與形狀變化的速率成比例關(guān)系。
[0044] 信號調(diào)節(jié)電路必須具有非常低的輸入阻抗，W收集傳感器的大部分電荷輸出。因 此，電荷放大器是理想的解決方案，因為只要放大器在運些信號頻率下保持高增益，其輸入 便會讓傳感器信號出現(xiàn)虛擬接地。換句話說，如果傳感器的任何電荷想要在傳感器陽極 (Cd)或者放大器輸入寄生電容(Ca)上增大，在放大器輸入端就會形成電壓。通過拉或吸取 相同量的負反饋網(wǎng)絡電荷電流，即Rfb和Cfb，運種電壓便立即得到了補償。
[0045] 圖3是睡眠監(jiān)測裝置的電荷放大器和電壓調(diào)節(jié)模塊的示意圖。由于處理器的電壓 采集電路只能采集處理正電壓信號，而圖2電荷放大器輸出信號為W0為均值的交流信號， 需要對放大器輸入信號進行直流偏置，本發(fā)明將采樣參考電壓的一半作為直流偏置值，使 得處理器可W采集完整的信號波形。在實際應用中，不同的應用場合，電荷放大器的輸出信 號幅度各不相同，處理時很難按統(tǒng)一的標準分析信號，所w需要利用反向放大器進行信號 幅度調(diào)整。
[0046] 綜上，本發(fā)明公開了一種睡眠監(jiān)測裝置，通過將壓電薄膜傳感器嵌入床墊的方式 實現(xiàn)了對睡眠時屯、率、呼吸速率W及翻身情況的監(jiān)測W及數(shù)據(jù)輸出。由于采用檢測振動的 方式實現(xiàn)對睡眠的監(jiān)測，不需要佩戴也不需要保持特定的睡眠姿勢，方便用戶使用;并通過 設置電荷放大器作為調(diào)節(jié)靈敏度設備可W達到準確的呼吸速率檢測效果和翻身檢測效果 W及較好的屯、率檢測效果。該裝置只需要連接5V供電電源線即可開始工作，體積小、連接簡 單方便。相比W太網(wǎng)連接方式節(jié)省了很多成本，降低了實現(xiàn)復雜度，有良好的經(jīng)濟效益。
[0047] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)W及上述實施例可W 實現(xiàn)變化例，在此不做寶述。運樣的變化例并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，在此不予寶述。
[0048] W上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結(jié)構(gòu)應該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予W實 施;任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述掲示 的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等 效實施例，運并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù) 本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對W上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明 技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，包括： 壓電薄膜傳感器，獲取人體在睡眠狀態(tài)下呼吸、心跳和體動產(chǎn)生的壓力信號，并將所述 壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾尚盘栠M行輸出； 電荷放大器，與所述壓電薄膜傳感器連接，以接收并將所述電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓信號 進行輸出； 處理器，與所述電荷放大器連接，以接收并處理所述電壓信號生成睡眠數(shù)據(jù)。2. 如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電荷放大器包括電荷轉(zhuǎn)電壓模 塊和與所述電荷轉(zhuǎn)電壓模塊連接的電壓調(diào)節(jié)模塊； 所述電荷轉(zhuǎn)電壓模塊將所述壓電薄膜傳感器輸出的電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，所述電 壓調(diào)節(jié)模塊接收并調(diào)節(jié)所述電壓信號，且所述處理器接收并根據(jù)調(diào)節(jié)后的所述電壓信號輸 出所述睡眠數(shù)據(jù)。3. 如權(quán)利要求2所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)模塊為反向放大器。4. 如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述睡眠監(jiān)測裝置還包括無線通信 模塊，所述處理器通過所述無線通信模塊將所述睡眠數(shù)據(jù)傳輸至終端設備。5. 如權(quán)利要求4所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線通信模塊包括Wi-Fi設備。6. 如權(quán)利要求4所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述終端設備包括手機或平板電 腦。7. 如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述睡眠監(jiān)測裝置還包括電源模 塊，所述電源模塊與所述處理器連接以為所述處理器供電。8. 如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電源模塊的輸出電源電壓為4 ~6V〇9. 如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述睡眠監(jiān)測裝置為一體化結(jié)構(gòu)。10. 如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述睡眠監(jiān)測裝置嵌入設置于一 床墊中。
【文檔編號】A61B5/11GK105919566SQ201610339941
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】王赟
【申請人】上海盛廣科技發(fā)展有限公司