[發明專利]智能睡眠監控系統

有效

• 申請號: 201310428028.0
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103431846A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王金海;李靜;趙宣;黃超超;鄭羽;韋然;肖亞鋒
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

技術領域

?本發明涉及一種睡眠監控系統，尤其涉及一種成本低廉，接觸面積小,?操作簡易的睡眠監控系統。

背景技術

醫學數據表明，夜間是疾病的高發期。急性心肌梗塞在夜間的發病率約占全天總發病率的一半，腦血栓患者在睡眠中發病猝死的人數高達?70%～80%。另外，許多疾病也多在夜間加重，包括心功能不全、支氣管炎、哮喘等。尤其是老年和重癥患者，夜間發病概率更大，當今市面上的檢測系統大多采用繃帶或貼片傳感的形式，不但設備造價高，不利于家庭檢測，而且在檢測過程中，極大地影響了被測者的睡眠質量，帶來更大的隱患。

發明內容

本發明的目的是解決現有睡眠檢測系統存在造價高和使用影響被測者睡眠質量的問題，提出一種智能睡眠監控系統。該系統不僅能夠利用氣墊裝置檢測被測者的心率、呼吸、位移信號，并實時顯示數據值，還可以通過控制電機進行睡姿調整和異常情況報警。

本發明的技術方案是:

智能睡眠監控系統，包括生理信號采集模塊、MCU控制模塊、電源模塊、睡姿調整模塊和報警搶救模塊；

生理信號采集模塊，包括一個可形變氣囊，一路MP5010壓力傳感器、三路由濾波電路和放大電路構成的帶通濾波器，人體平躺壓在可形變氣囊上，由于人體心跳時心肌收縮，呼吸過程中胸腔收縮以及其他肌肉運動所產生的力改變了可形變氣囊的體積，導致可形變氣囊內部壓強產生輕微變化，可形變氣囊通過導管與MP5010壓力傳感器相連，MP5010壓力傳感器將壓強變化轉化為電信號，由于呼吸、心率、位移信號的頻率不同，分別通過通頻帶不同的四階巴特沃茲濾波器，將呼吸、心率、位移信號分離提取后，分三路傳入MCU控制模塊。

MCU控制模塊，包括由3路AD620組成的A/D轉換模塊和主控芯片；A/D轉換模塊分別將生理信號采集模塊采集的人體的呼吸、心率、位移三路模擬信號轉換成數字信號并分別送入主控芯片，主控芯片對送入的呼吸、心率、位移和鼾聲的數字信號進行分析判斷，得到人體呼吸、心率、位移信息，MCU控制模塊I/O口接收三路采集到的信號，根據醫療知識，對采集的電信號進行處理與診斷。檢測被測體是否有睡眠呼吸終止，心臟驟停，猝死，跌落等癥狀，當檢測到異常狀況時，MCU控制模塊向通過控制PWM波輸出來驅動睡姿調整模塊中的步進電機，調整睡姿，從而使得睡眠呼吸得到改善。并針對危險癥狀，驅動報警搶救模塊進行相應的燈光和聲音報警。

睡姿調整模塊：主要包括DM542或同類的步進電機驅動適配器、相應功率的步進電機以及形狀受電機控制的睡姿調整枕頭，所述睡姿調整枕頭由左右兩翼構成，左右兩翼靠近中部相對一側各安裝有一個傳動齒輪，并同時與步進電機軸上安裝的驅動齒輪直接或間接嚙合；

所述的步進電機驅動適配器用于接收MCU控制模塊發出的步進電機驅動脈沖以及方向、使能控制信號，并對睡姿調整枕頭進行睡姿調整；

報警搶救模塊：包括燈光報警和聲音報警，用于接收MCU控制模塊發出的指令并報警，當MCU控制模塊分析出掉床、心臟信號異常的危險癥狀時，驅動報警搶救模塊進行相應的燈光和/或聲音報警。

所述的壓力傳感器采用freescale公司生產的MPX5010，所述的電機采用兩相混合式步進電機，所述的MCU控制模塊采用HT66F50芯片。

所述的MCU控制模塊進行信號處理的方法即通過四階巴特沃茲濾波器或者其他階次的模擬濾波器，設計通頻帶分別為心率信號0～1Hz、呼吸信號1～2Hz、位移信號10～15Hz的三路帶通模擬濾波器；從而從肌肉運動所產生的壓力變化的信號中分解出心率信號、呼吸信號、位移信號。

所述的睡姿調整模塊采用兩相混合式步進電機調整枕頭的形變及位移，當MCU控制模塊分析出人體呼吸信號沒有，心率信號加快或不變，位移信號都正常時，通過MCU控制模塊I/O口向睡姿調整模塊發出電機驅動信號，使得步進電機逆時針旋轉20個PWM脈沖即36度，由于齒輪傳動，此時睡姿調整枕頭兩翼向下運動，被測者的頭部被頂起，之后改變電機方向信號，使步進電機順時針轉動2倍逆時針轉動角度即72度，此時睡姿調整枕頭兩翼向下運動，被測者的頭部被陷入睡姿調整枕頭中心部分，此時被測者頭部保持向上狀態，此后，再次改變電機方向信號，使電機逆時針轉動36度，此時睡姿調整枕頭兩翼重新保持水平，睡姿調整結束。

本發明的優點和有益效果：