一種睡眠監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】一種睡眠監(jiān)測裝置包括：壓電傳感器、采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器；其中，壓電傳感器采集眼動(dòng)頻率，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸至采集電路；采集電路對電信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至處理器；處理器對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，判斷睡眠階段。本實(shí)用新型將睡眠監(jiān)測裝置集成于眼罩宜于人在睡眠時(shí)佩戴，不干擾人的正常睡眠，使監(jiān)測數(shù)據(jù)更可靠；壓力傳感器置于眼罩內(nèi)部，可與人體緊密貼合，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性；個(gè)性化的動(dòng)態(tài)評價(jià)指標(biāo)，通過監(jiān)測眼動(dòng)頻率來判斷睡眠階段，再與后續(xù)設(shè)備相連，根據(jù)睡眠規(guī)律來調(diào)整睡眠時(shí)間，從而提高睡眠質(zhì)量，改善生活質(zhì)量。
【專利說明】一種睡眠監(jiān)測裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及睡眠監(jiān)測裝置，具體涉及一種通過人體生理信號(hào)來監(jiān)測睡眠周期的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]睡眠監(jiān)測和睡眠質(zhì)量分析已經(jīng)成為評定人的健康狀態(tài)和相關(guān)疾病預(yù)防中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。睡眠和人們的生理和心理功能密切相關(guān)，并影響著人們的健康狀況、生活質(zhì)量和工作效率等許多方面。人的睡眠分為淺睡階段和深度睡眠階段，從淺睡階段開始進(jìn)入深度睡眠階段，然后再漸漸變淺，進(jìn)入雷姆睡眠并維持一段時(shí)間，這樣就完成一個(gè)睡眠周期，一夜睡眠中約有4~5個(gè)睡眠周期反復(fù)交替。睡眠質(zhì)量的好壞并不是完全取決于睡眠時(shí)間的長短，即使睡眠充足，但在深度睡眠階段被打斷，此階段進(jìn)行的長期記憶恢復(fù)和重要的生理代謝過程將被干擾，長期出現(xiàn)這種在不適宜階段將人的睡眠打斷或喚醒，將極大的影響人的身心健康和大腦記憶功能。根據(jù)晝夜節(jié)律的生物學(xué)基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)短期部分睡眠剝奪會(huì)造成內(nèi)分泌代謝紊亂，提示引起睡眠減少的生物節(jié)律因素可能具有重要病理意義。所以能否在合適的時(shí)間把人自然地喚醒將直接影響到人的身心健康，而此很到很大程度上依賴于睡眠監(jiān)測和睡眠周期的記錄。
[0003]目前，醫(yī)療設(shè)備用于睡眠監(jiān)測的儀器，主要有腦功能成像技術(shù)，包括用PET、fMRI掃描，基于生理信號(hào)監(jiān)測的多導(dǎo)睡眠圖測量，主要包括腦電圖EEG、心電圖ECG、眼電圖EOG及鼻氣流等組成的多導(dǎo)信號(hào)；對睡眠結(jié)構(gòu)的分析主要建立在腦電圖分析的基礎(chǔ)上；監(jiān)測人體體位位移的睡眠床墊等。這些監(jiān)測方法尚有一些缺陷，主要體現(xiàn)在:需要在人體上貼附多個(gè)電極，對正常睡眠 會(huì)造成影響，所得到的數(shù)據(jù)就不能準(zhǔn)確反映被測者的正常睡眠狀況；復(fù)雜的測量電極要求睡眠者在睡眠過程中不能有太大活動(dòng)，否則會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測元件滑動(dòng)，限制人的活動(dòng)，因而對正常睡眠構(gòu)成干擾；對于測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性不能保證，不能實(shí)現(xiàn)對睡眠過程的連續(xù)監(jiān)測；對測量設(shè)備要求高，占用空間較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]睡眠狀態(tài)和周期是因人而異，而且同一個(gè)人的睡眠狀態(tài)也會(huì)改變的，所以僅憑時(shí)間長短來決定睡眠長短是不合適的。本實(shí)用新型提供一種睡眠監(jiān)測裝置，通過壓電傳感器檢測人的睡眠周期和生物鐘，準(zhǔn)確地反應(yīng)被測者的睡眠狀況。
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種睡眠監(jiān)測裝置。
[0006]人在不同睡眠階段中的眼動(dòng)頻率和幅度是不同的，在淺睡階段為非快速眼動(dòng)，深度睡眠對應(yīng)快速眼動(dòng)，因此根據(jù)眼動(dòng)頻率來判斷睡眠階段。
[0007]本實(shí)用新型的睡眠監(jiān)測裝置包括:壓電傳感器、采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器；其中，采集眼動(dòng)頻率的壓電傳感器連接至對電信號(hào)進(jìn)行濾波和放大的采集電路；采集電路連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，根據(jù)眼動(dòng)頻率的快慢來判斷睡眠階段的處理器。[0008]將多個(gè)壓電傳感器附著于眼睛上側(cè)和太陽穴處，采集眼動(dòng)頻率，然后將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸至采集電路；采集電路對電信號(hào)進(jìn)行濾波和放大后，再傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；處理器對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，根據(jù)眼動(dòng)頻率的快慢，來判斷睡眠階段，從而監(jiān)測睡眠規(guī)律和周期。
[0009]本實(shí)用新型的多個(gè)壓電傳感器固定在眼罩內(nèi)，在眼罩內(nèi)相應(yīng)的人眼的上側(cè)和太陽穴處設(shè)置壓力傳感器。人在睡眠時(shí)佩戴，不干擾人的正常睡眠，使監(jiān)測數(shù)據(jù)更可靠。
[0010]在睡眠期間，人體的多項(xiàng)生理參數(shù)會(huì)因人而異有較大差異。不同的人對每日睡眠時(shí)間的需求也有不同。個(gè)體化的動(dòng)態(tài)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)需要建立個(gè)人生理參數(shù)的正常范圍來評價(jià)其本人的生理功能是否正常。眼動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)通過眼動(dòng)特征來統(tǒng)計(jì)睡眠時(shí)間和睡眠周期，根據(jù)個(gè)性化程序來計(jì)算和記錄。本實(shí)用新型通過監(jiān)測眼動(dòng)頻率來判斷睡眠階段，能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測睡眠周期，再與后續(xù)設(shè)備相連，根據(jù)睡眠規(guī)律來調(diào)整睡眠時(shí)間，從而提高睡眠質(zhì)量，改善生活質(zhì)量。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)將睡眠監(jiān)測裝置集成于眼罩宜于人在睡眠時(shí)佩戴，不干擾人的正常睡眠，使監(jiān)測數(shù)據(jù)更可靠；
[0013](2)壓力傳感器置于眼罩內(nèi)部，可與人體緊密貼合，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性；
[0014](3)個(gè)性化的動(dòng)態(tài)評價(jià)指標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1(a)、(b)為本實(shí)用新型的睡眠監(jiān)測裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1(a)為正面的示意圖；圖1(b)為背面的示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的睡眠監(jiān)測裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的睡眠監(jiān)測裝置的采集電路的電路圖；
[0018]圖4(a)、(b)為本實(shí)用新型的睡眠監(jiān)測裝置的得到的眼動(dòng)頻率的曲線圖，其中，圖4(a)為非快速眼動(dòng)的曲線圖，圖4(b)為快速眼動(dòng)的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)施例的睡眠監(jiān)測裝置包括:壓電傳感器2、采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器。多個(gè)壓電傳感器固定在眼罩I內(nèi)，位于在眼罩內(nèi)相應(yīng)的人眼的上側(cè)和太陽穴處。采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器集成在電路板5上，電路板5內(nèi)置在眼罩內(nèi)。耳后貼有干擾消除器4，經(jīng)導(dǎo)線41連接至采集電路，將反信號(hào)輸入人體消除工頻干擾。
[0021]如圖2所示，壓電傳感器采集眼動(dòng)頻率，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸至采集電路；采集電路對電信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至處理器；處理器對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，判斷睡眠階段。
[0022]如圖3所示，采集電路包括依次連接的:初級(jí)放大電路31、高通濾波器32、二階有源低通濾波器33和增益可調(diào)的放大電路34。
[0023]初級(jí)放大電路31包括:運(yùn)放采用儀表放大器AD620，電阻Rl連接在芯片AD620的
1、8管腳，作用是調(diào)節(jié)前級(jí)放大電路的增益，初級(jí)放大倍數(shù)在10?50倍；[0024]Cl和R2構(gòu)成高通濾波器32，用以去除直流信號(hào)，使高頻信號(hào)通過，截止頻率fH =1/2 31 *R2*C1。Cl 一端與AD620的6管腳連接，一端與R2相連，R2的另一端接地；
[0025]R4和C2、R3和C3分別構(gòu)成低通濾波器，結(jié)合運(yùn)放構(gòu)成二階有源低通濾波器，運(yùn)放可采用LM324。R3 一端與R2、C1相連，另一端與C3相連，C3的另一端與運(yùn)放負(fù)輸入相連后再連接到運(yùn)放輸出，R4 —端與R3相連，另一端與C2 —起連到運(yùn)放正輸入；
[0026]增益可調(diào)的放大電路34，放大倍數(shù)為1+R7/R6，R7為可調(diào)電阻。滑動(dòng)變阻器R7固定端與運(yùn)放輸出相連，滑動(dòng)端連到運(yùn)放負(fù)輸入端，電阻R5 —端與上級(jí)運(yùn)放輸出端相連，一端連到該級(jí)運(yùn)放正輸入，電阻R6從運(yùn)放負(fù)輸入連接，另一端接地，運(yùn)放的輸出端連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0027]各級(jí)運(yùn)放均采用±3V供電。
[0028]本實(shí)施例的睡眠監(jiān)測裝置的監(jiān)測睡眠方法，包括以下步驟:
[0029]I)將內(nèi)置多個(gè)壓電傳感器2的眼罩I附著于使用者的眼睛上，眼睛的上側(cè)和太陽穴處附著有壓力傳感器，用以采集眼部電信號(hào)，同時(shí)在耳后貼有電極作為干擾消除器4，將反信號(hào)輸入人體消除工頻干擾；
[0030]2)壓電傳感器采集眼動(dòng)頻率，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸至采集電路；采集電路對電信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0031 ] 3)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至處理器；
[0032]4)處理器對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，判斷睡眠階段。
[0033]由以上方法得到使用者的睡眠數(shù)據(jù)，淺睡階段的非快速眼動(dòng)的時(shí)間大約為45?70分鐘左后，眼動(dòng)頻率為小于5Hz ;深度睡眠的快速眼動(dòng)的時(shí)間為10?20分鐘，眼動(dòng)頻率10 ?20Hz。
[0034]如圖4所示，眼動(dòng)頻率的曲線圖，圖4(a)為淺睡階段的非快速眼動(dòng)采樣結(jié)果，頻率約為5.5Hz，圖4(b)為深度睡眠的快速眼動(dòng)的采樣結(jié)果，頻率約為20Hz。。
[0035]從而，本實(shí)用新型通過監(jiān)測眼動(dòng)頻率來判斷睡眠階段，能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測睡眠周期，再與后續(xù)設(shè)備相連，根據(jù)睡眠規(guī)律來調(diào)整睡眠時(shí)間，從而提高睡眠質(zhì)量，改善生活質(zhì)量。
[0036]最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述睡眠監(jiān)測裝置包括:壓電傳感器、采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器；其中，采集眼動(dòng)頻率的壓電傳感器連接至對電信號(hào)進(jìn)行濾波和放大的采集電路；所述采集電路連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接至對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，根據(jù)眼動(dòng)頻率的快慢來判斷睡眠階段的處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括眼罩，多個(gè)壓電傳感器(2)固定在眼罩(I)內(nèi)相應(yīng)的人眼的上側(cè)和太陽穴處。
3.如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括干擾消除器(4)，經(jīng)導(dǎo)線(41)連接至采集電路。
4.如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述采集電路包括依次連接的初級(jí)放大電路(31)、高通濾波器(32)、二階有源低通濾波器(33)和增益可調(diào)的放大電路(34)。
5.如權(quán)利要求1所述的睡眠監(jiān)測裝置，其特征在于，所述采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和處理器集成在電路板(5)上，所述電路板(5)內(nèi)置在眼罩(I)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】A61B5/11GK203763087SQ201420013338
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】任秋實(shí), 楊昆, 李素瑩, 張秋實(shí), 謝肇恒, 劉琪, 盧閆曄, 黃益星, 劉曦, 周坤, 田澗, 俞玥 申請人:北京大學(xué)