一种非接触式睡眠监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及健康监控技术领域，尤其涉及一种非接触式睡眠监测系统。


背景技术：

2.对人体夜间睡眠质量进行评价，一般从主观角度与客观角度进行综合评价。主观层面主要是观察受试者的睡眠状态，包括是否出现夜间经常惊醒、磨牙等症状；在客观评价层面，目前国际公认的评价金标准是多参数睡眠监测，在获取多导睡眠生理信号后进行分析，最终得到客观的睡眠质量评价。考虑到我国睡眠监测医疗资源紧张以及患者体验感较差等问题，一系列便携式的睡眠监测设备陆续被推出市场，这些产品可以对人体睡眠指征进行一些简单的采集与初筛，但是对于评价人体睡眠质量相关指标的全面性与准确性还有待进一步提升。常见的多导睡眠监测仪采集的生理信号包括：电生理信号、呼吸气流信号、血氧信号等。这些指标对于睡眠医生的临床诊断与睡眠障碍患者的日常护理是非常重要的。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是在于提供一种结构简单，功能实用，通过收集监测压力变化数据，实现对睡眠质量检测的系统。
4.一种非接触式睡眠监测系统，包括压力传感器、数据传输单元、数据处理单元和显示单元；所述压力传感器分别置于床腿四角以及床中间位置，用于接收因用户的不同睡姿和床上动作引起变化的压力数据；所述数据处理单元通过数据传输单元接收压力传感器的压力数据，根据所述压力数据评估用户的睡眠状态，并将评估结果发送至所述显示单元；所述显示单元用于显示所述评估结果；
5.进一步的，所述数据处理单元包括用户动作识别模块和呼吸率计算模块；所述用户动作识别模块利用压力传感器的压电信号识别用户的上床动作、下床动作以及翻身动作，所述呼吸率计算模块利用床中间位置的压力传感数据作为用户呼吸的数据源。
6.进一步的，所述压力传感器为陶瓷压电传感器；
7.进一步的，所述数据传输单元为wifi收发装置；
8.进一步的，所述压力传感器的压力数据在传输给数据处理单元前，进行了压力数据的放大和滤波；
9.进一步的，所述显示单元为用户端显示设备；
附图说明
10.图1是本实用新型的整体结构示意图；
具体实施方式
11.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
12.参考图1所示，一种非接触式睡眠监测方法及系统，包括压力传感器、数据传输单元、数据处理单元和显示单元；所述压力传感器分别置于床腿四角以及床中间位置，用于接收因用户的不同睡姿和床上动作引起变化的压力数据；所述数据处理单元通过数据传输单元接收压力传感器的压力数据，根据所述压力数据评估用户的睡眠状态，并将评估结果发送至所述显示单元；所述显示单元用于显示所述评估结果；
13.进一步的，所述数据处理单元包括用户动作识别模块和呼吸率计算模块；所述用户动作识别模块利用压力传感器的压电信号识别用户的上床动作、下床动作以及翻身动作，所述呼吸率计算模块利用床中间位置的压力传感数据作为用户呼吸的数据源；
14.进一步的，所述压力传感器为陶瓷压电传感器；
15.进一步的，所述数据传输单元为wifi收发装置；
16.进一步的，所述压力传感器的压力数据在传输给数据处理单元前，进行了压力数据的放大和滤波；
17.进一步的，所述显示单元为用户端显示设备；
18.本实施例中，所述用户动作识别模块通过动作检测算法来判定用户的上床动作和下床动作，包括利用若干秒钟压力传感器的数据波动来判断用户动作；
19.利用每3秒钟压力传感器的数据波动来判断用户动作，具体为：
20.et＝var(nt)
21.其中，et表示在连续t个3秒中第n个压力传感器产生的压力数据的方差，ct表示第t个3秒中n个压力传感器产生的压力数据的方差之和，当ct》30*ct-1，判定用户为上床动作，当ct-1》30*ct，判定用户为离床动作；数据处理单元利用上床和下床动作之间的时间差获取用户的卧床时间
22.本实施例中，所述呼吸率计算模块判定用户的翻身动作的依据为：通过中间设置一组压力传感器，结合床腿四角压力传感器，监测前后3s时间内，压力数据差值，判断用户是否翻身；
23.具体通过中间两个压力传感器在前后两个3s时间内的压力数据方差之和没有超过30倍，且中间两个压力传感器在前后两个3s时间内的压力数据方差之和远大于分置于床腿四角压力传感器在前后两个3s时间内的压力数据方差之和，判定用户翻身动作。
24.本实用新型的具体实施过程如下：
25.压力传感器采用陶瓷式压力传感器，分别置于床角四个位置，以及在床中间位置并行放置两个，这样可以覆盖床铺以获取用户生理信息，当用户与床接触时，压力传感器便开始工作，并通过压力的变化获取用户睡眠状态下的生理信息。
26.当用户开始使用床垫时，压力传感器开始从用户处获取压力信号并转化为电信号，转化的电信号十分微弱，需要放大处理，实施例中使用的是具有10倍放大能力的运算放大电路，此电路可以将传感器输出的1-1.3v信号放大至0-3v，以便后续的数据处理，同时，电信号中不仅有用户的生理数据，还有混杂着工频噪声和电路器件噪声等多种信号，人体由于肺部和胸腔的呼吸的呼吸扩张运动和心脏跳动产生的心跳信号都是频率很低的信号，
在各种干扰中，由电源和电路产生的工频干扰影响大，实施例中的滤波方法是利用陷波滤波器在频率点快速衰减输入信号。
27.在确定用户已经上床之后，在6个传感器选择床中间两个传感器作为主要传感器，根据呼吸信号的特征利用呼吸监测算法对床中间两个传感器的压电数据进行处理，从中获取人体的呼吸数据。实施例中的呼吸监测算法是利用小波变换的方式提取压电信号中的呼吸信号，在正常的睡眠状态中，人体的每分钟的呼吸次数为12次到24次，若每分钟的呼吸次数低于10次，则代表此时人体的生理状态比较微弱，若分钟的呼吸次数高于25次，则代表此时人体的生理状态过于活跃，压力传感器的采样频率为100hz，使用离散小波变换将压电信号数据分为10层，选取人体的呼吸频率范围0.2hz-0.5hz进行分解和重建获得呼吸波形图
28.采用本实用新型，通过对压力传感器压电信号的监测与分析，并且压力传感器内嵌入床体中，不与用户直接接触，减少对用户睡眠的干扰，不影响睡眠质量的同时实现了睡眠监测，提高身体的健康管理。
29.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神所定义的范围。


技术特征：
1.一种非接触式睡眠监测系统，其特征在于，包括压力传感器、数据传输单元、数据处理单元和显示单元；所述压力传感器分别置于床腿四角以及床中间位置，用于接收因用户的不同睡姿和床上动作引起变化的压力数据；所述数据处理单元通过数据传输单元接收压力传感器的压力数据，根据所述压力数据评估用户的睡眠状态，并将评估结果发送至所述显示单元；所述显示单元用于显示所述评估结果。2.根据权利要求1所述的一种非接触式睡眠监测系统，其特征在于，所述数据处理单元包括用户动作识别模块和呼吸率计算模块；所述用户动作识别模块利用压力传感器的压电信号识别用户的上床动作、下床动作以及翻身动作，所述呼吸率计算模块利用床中间位置的压力传感数据作为用户呼吸的数据源。3.根据权利要求1所述的一种非接触式睡眠监测系统，其特征在于，所述压力传感器为陶瓷压电传感器。4.根据权利要求1所述的一种非接触式睡眠监测系统，其特征在于，所述数据传输单元为wifi收发装置。5.根据权利要求1所述的一种非接触式睡眠监测系统，其特征在于，所述压力传感器的压力数据在传输给数据处理单元前，进行了压力数据的放大和滤波。6.根据权利要求1所述的一种非接触式睡眠监测系统，其特征在于，所述显示单元为用户端显示设备。

技术总结
本实用新型涉及健康监控技术领域，尤其涉及一种非接触式睡眠监测系统，包括压力传感器、数据传输单元、数据处理单元和显示单元；所述压力传感器分别置于床腿四角以及床中间位置；所述数据处理单元通过数据传输单元接收压力传感器的压力数据，所述显示单元用于显示所述评估结果；采用本实用新型，通过对压力传感器压电信号的监测与分析，并且压力传感器内嵌入床体中，不与用户直接接触，减少对用户睡眠的干扰，不影响睡眠质量的同时实现了睡眠监测，提高身体的健康管理。提高身体的健康管理。提高身体的健康管理。


技术研发人员：周源 杨海波
受保护的技术使用者：迈尔健康科技（深圳）有限公司
技术研发日：2021.09.10
技术公布日：2022/3/8