高靈敏度睡眠監(jiān)測數(shù)字傳感器及其動態(tài)監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高靈敏度睡眠監(jiān)測數(shù)字傳感器及其動態(tài)監(jiān)測方法，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A/D轉(zhuǎn)換電路與外接檢測設(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)明安裝簡單，使用時只需將該裝置放置在睡枕的指定部位即可，可以實時檢測出人體的心臟運動、呼吸運動并包括打鼾癥狀，以及體動所產(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。
【專利說明】高靈敏度睡眠監(jiān)測數(shù)字傳感器及其動態(tài)監(jiān)測方法

【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)測方法，具體的說是一種高靈敏度睡眠監(jiān)測數(shù)字傳感器及其動態(tài)監(jiān)測方法，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)國家，已經(jīng)有專門的睡眠門診，專業(yè)的睡眠醫(yī)師，并且已經(jīng)研制出能夠監(jiān)測睡眠健康的儀器，比如便攜式睡眠監(jiān)測儀、非接觸式睡眠健康監(jiān)測系統(tǒng)等。如今各國對睡眠健康的研究應(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]在實際的應(yīng)用中，醫(yī)用睡眠監(jiān)測儀等接觸式設(shè)備可以有效地監(jiān)測睡眠狀況，但需要將探頭或傳感器固定在被監(jiān)測人身體的指定部位，并在指定的時間和地點進(jìn)行監(jiān)測，而且在數(shù)據(jù)測量中也帶來了許多不便，也不便于長期睡眠監(jiān)測，同時很容易讓人產(chǎn)生不舒服的感覺，影響測量的準(zhǔn)確性，上述原因也導(dǎo)致了接觸式睡眠監(jiān)測方法不會普遍應(yīng)用到實際生活中。非接觸式睡眠健康監(jiān)測系統(tǒng)可以避免上述方法所帶來的一些弊端，對被監(jiān)測者的約束較少，但存在測量精度低，測量設(shè)備體積較大，使用不便等缺點。
[0004]目前國內(nèi)外通過無拘束睡眠監(jiān)測的方式實現(xiàn)呼吸率和心率提取的技術(shù)較多，但普遍采用的是監(jiān)測液體壓力的方式監(jiān)測呼吸運動與心臟運動，該方法對被檢測者睡眠姿勢有一定約束，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使用者都有一定要求，如監(jiān)測裝置不可隨意移動，對被監(jiān)測者睡眠姿態(tài)也有一定要求，不利于被監(jiān)測者使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種高靈敏度睡眠監(jiān)測數(shù)字傳感器及其動態(tài)監(jiān)測方法，通過將頭頸部所產(chǎn)生的壓力變化轉(zhuǎn)換成變化的電壓信號和數(shù)字信號，用以檢測使用者的睡眠情況。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高靈敏度睡眠監(jiān)測數(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A/D轉(zhuǎn)換電路與外接檢測設(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)測數(shù)字傳感器，所述高精度應(yīng)變片對稱設(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，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)測數(shù)字傳感器的動態(tài)監(jiān)測方法，將數(shù)字傳感器安裝在睡枕中，當(dāng)系統(tǒng)未工作時微壓感應(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，此時微壓感應(yīng)臂表面此時的壓力值為監(jiān)測狀態(tài)壓力閾值；
通過對比初始狀態(tài)壓力閾值和監(jiān)測狀態(tài)壓力閾值判斷檢測裝置是否處于監(jiān)測狀態(tài)；當(dāng)本裝置處于監(jiān)測狀態(tài)時，被監(jiān)測者的心臟運動、呼吸運動、打鼾癥狀，以及體動所產(chǎn)生的壓力變化通過頭頸部傳導(dǎo)到睡枕中的微壓感應(yīng)臂上，此時會導(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，該電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供后續(xù)外接檢測設(shè)備所使用。
[0011]本發(fā)明傳感器在使用時只需裝入睡枕中的合適部位即構(gòu)成了一個可監(jiān)測睡眠信息的專用睡枕，由于本發(fā)明的體積較小，因此不會影響正常睡枕的舒適性。被監(jiān)測者只需像使用正常睡枕一樣使用專用睡枕即可。當(dāng)被監(jiān)測者使用含有本發(fā)明的專用睡枕時，被監(jiān)測者的呼吸運動(包括打鼾癥狀)、心臟運動、體動等所產(chǎn)生的壓力變化將傳導(dǎo)到被監(jiān)測者的頭頸部，而與被監(jiān)測者頭頸部接觸的睡枕會將該壓力變化傳導(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，兩組高精度應(yīng)變片分別安裝在微壓感應(yīng)臂的兩端，形成對稱結(jié)構(gòu)。壓力感知裝置以懸臂的形式將微弱的壓力信號傳導(dǎo)到兩組高精度應(yīng)變片上，利用兩組對稱的高精度應(yīng)變片可以有效地檢測出上述壓力的變化，并獲取與睡眠相關(guān)的混合壓力信號。這種設(shè)計方式具有如下優(yōu)點:第一、微壓感應(yīng)臂的懸臂式結(jié)構(gòu)能夠?qū)毫π盘栠M(jìn)行初步放大，可增加本發(fā)明壓力檢測的靈敏度。第二、兩組高精度應(yīng)變片的對稱式放置可以實現(xiàn)壓力的互補(bǔ)檢測，進(jìn)一步提高了壓力檢測的靈敏度。第三、微壓感應(yīng)臂采用獨特的弧形設(shè)計，符合人體頭頸部生理結(jié)構(gòu)特點，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。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0014]實施例1
本實施例提供的一種高靈敏度睡眠監(jiān)測數(shù)字傳感器及其動態(tài)監(jiān)測方法，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)成微壓力檢測空間，微壓感應(yīng)臂I采用輕質(zhì)鋁合金材料設(shè)計，具有重量輕、強(qiáng)度高等特點，保護(hù)外殼4采用ABS樹脂材料設(shè)計，具有電氣性能優(yōu)良、制品尺寸穩(wěn)定等特點。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]本實施例的高靈敏度睡眠監(jiān)測數(shù)字傳感器工作過程如下:使用時本裝置需要安裝在睡枕中，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時微壓感應(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，此時微壓感應(yīng)臂表面此時的壓力值為監(jiān)測狀態(tài)壓力閾值，初始狀態(tài)壓力閾值和監(jiān)測狀態(tài)壓力閾值主要用于檢測本裝置是否處于監(jiān)測狀態(tài)。當(dāng)本裝置處于監(jiān)測狀態(tài)時，被監(jiān)測者的心臟運動、呼吸運動(包括打鼾癥狀)，以及體動所產(chǎn)生的壓力變化通過頭頸部傳導(dǎo)到睡枕中的微壓感應(yīng)臂I上，此時會導(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，該電壓信號通過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可供后續(xù)電路或軟件所使用。
[0016]本裝置安裝簡單，使用時只需將該裝置放置在睡枕的指定部位即可，可以實時檢測出人體的心臟運動、呼吸運動(包括打鼾癥狀)，以及體動所產(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]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。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A/D轉(zhuǎn)換電路與外接檢測設(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)測數(shù)字傳感器，其特征在于:所述高精度應(yīng)變片對稱設(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)測數(shù)字傳感器的動態(tài)監(jiān)測方法，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，此時微壓感應(yīng)臂表面此時的壓力值為監(jiān)測狀態(tài)壓力閾值； 通過對比初始狀態(tài)壓力閾值和監(jiān)測狀態(tài)壓力閾值判斷檢測裝置是否處于監(jiān)測狀態(tài)； 當(dāng)本裝置處于監(jiān)測狀態(tài)時，被監(jiān)測者的心臟運動、呼吸運動、打鼾癥狀，以及體動所產(chǎn)生的壓力變化通過頭頸部傳導(dǎo)到睡枕中的微壓感應(yīng)臂上，此時會導(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，該電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供后續(xù)外接檢測設(shè)備所使用。
【文檔編號】A61B5/0205GK104434062SQ201410675929
【公開日】2015年3月25日 申請日期: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 申請人:黑龍江大學(xué), 鎮(zhèn)江奧克電子科技有限公司