[發明專利]一種非接觸式睡眠監測裝置及其監測方法

在審

• 申請號: 201710131368.5
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN107041730A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 吳成雄;余冠成
• 申請（專利權）人: 杭州醫電園科技有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/11;A61B5/0205;A61B5/113
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技術領域

本發明涉及睡眠監測技術，特別是一種非接觸式睡眠監測裝置及其監測方法。

背景技術

人的一生有三分之一的時間在睡眠中度過，因此睡眠質量對人體健康至關重要，臨床上睡眠相關疾病層出不窮，此外，人體在睡眠過程中的許多生理參數（如心率、呼吸和血壓等）異常往往是某些慢性病的早期信號。為了能夠深入觀察睡眠疾病的發生發展，做到對慢性病的及早發現和預防，就必須借助于睡眠監測技術。

睡眠監測技術可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者包括多導睡眠分析系統、腕帶式睡眠監測儀；后者包括紅外探測、壓電薄膜和光纖光柵等。

目前，國際公認的臨床上診斷睡眠疾病的金標準是多導睡眠分析系統，它能測量包括腦電、心電、眼電、肌電、呼吸氣流、胸腹呼吸運動、血氧飽和度、鼾聲、體位在內的 10 余個生理指標。但是，該睡眠監測系統存在如下缺點：①需要在醫院內進行過夜監測，患者的睡眠環境發生了改變，導致不適應，影響監測效果；②需要在患者身體上貼附各種檢測電極進行接觸式測量，導致人體不適，影響正常睡眠，進而導致睡眠分析結果與實際不符；③通常只有在患者已經感覺到有明顯的睡眠疾病發生時才會使用該系統，因而不能做到疾病的早期預防；④部分特殊人群 ( 如燒傷、燙傷、傳染病等患者 )，無法使用該系統。腕帶式睡眠監測儀通過采集人體手腕部的運動來記錄體動，根據這點來評價睡眠質量。腕帶式睡眠監測儀無法準確測得人體其他的更為關鍵的生理指標，如心率、呼吸頻率以及身體其他部位的動作等，所以對睡眠質量的評估準確性極低。

紅外探測、壓電薄膜和光纖光柵均為非接觸式的監測方法。紅外探測基于光學和圖像原理，一方面兩者易受監測環境影響，另一方面僅能探測到睜/閉眼、呼吸與姿態，無法得到更全面的數據，因而其準確性受到限制。

壓電薄膜和光纖光柵將人體生命體征導致的機械振動通過壓力傳感器轉換為電信號，并從中提取和分離心跳、呼吸和體動信號，進一步獲取心率、呼吸率、體動，根據這些參量進行分析，確定各個睡眠階段并進行睡眠質量評價。通過這種方式測得的信號信噪比高、信號處理難度小，因而出現了許多基于該兩者原理的裝置，包括獨立式的模塊和智能床墊。獨立式模塊，要求用戶將身體壓在它們上面，以對其施加必要的壓力，睡眠過程中模塊位置的移動或者人體位置的變化將導致測量不準確甚至檢測不到，而且受限于傳感器的面積有限，只能檢測到局部身體部位的體動。智能床墊通過增加壓力傳感器個數來避免這個問題，這一方面提高了產品成本，不利于推廣，而且傳感器個數始終是有限的；另一方面，床墊不易移動，限制了應用場景，導致無法保證記錄的連續性，而連續性的記錄對睡眠分析的結果以及個體狀態的綜合反映有重大意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種放置位置靈活、無需接觸人體、監測數據全面、效果好的非接觸式睡眠監測裝置及其監測方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案：

一種非接觸式睡眠監測裝置及其監測方法，包括電源供電模塊、信號傳感模塊、主板控制模塊，所述的信號傳感模塊與電源供電模塊均連接至主板控制模塊，主板控制模塊包括信號采集模塊、信號處理模塊、數據存儲模塊、數據通訊模塊、數據處理模塊與人機交互模塊，信號傳感模塊包括加速度傳感器與信號調理電路，信號傳感模塊得到的信號依次通過信號采集模塊、信號處理模塊、數據通信模塊、數據處理模塊進行處理分析后，進入數據存儲模塊存儲，人機交互模塊用以控制裝置和將數據存儲模塊中的數據通過終端設備進行顯示。

作為優選，所述的信號傳感模塊包括加速度傳感器以及相應的信號調理電路，加速度傳感器與信號放大、濾波的預處理電路，用于將人體心臟搏動、呼吸和體動導致的總的振動信號轉換為電信號，當人躺在床上時，心臟搏動與呼吸運動會帶動胸腔運動，胸腔運動與其他部位的體動通過振動的形式傳導至裝置，裝置上的加速度傳感器感應到這個振動信號。

作為優選，所述的信號采集模塊包括模數轉換器，用于實時連續地采集經信號傳感模塊轉換得到的模擬電信號，采集到的振動數字信號即在處理器中。

作為優選，所述的信號處理模塊包括處理器，且處理器可為MCU、FPGA或DSP，用于從連續記錄的總振動數字信號中識別、分離心動信號、呼吸信號和體動信號，進一步計算得出心臟RR間期、心率、呼吸率、體動、打鼾、離床等人體指標。

作為優選，所述的數據通訊模塊，通過有線或者無線的方式，連接信號處理模塊和數據處理模塊，數據處理模塊傳輸控制命令給信號處理模塊，而信號處理模塊傳輸人體指標數據到數據處理模塊。