一种多功能卧室安全监护系统的制作方法

1.本发明涉及智能家用监护技术领域，具体涉及一种多功能卧室安全监护系统。


背景技术：

2.中老年人、独居老人、敬老院的老人、甚至有人看护的老人在卧室的安全监护问题上一直得不到有效解决，睡眠时突发的呼吸、心跳水平降低甚至骤停偶有发生，夜晚睡觉时发生火灾而没法及时感知，冬天取暖导致屋内一氧化碳浓度升高中毒缺氧晕倒现象也屡有发生，若得不到及时救治将会产生严重后果，另外针对临终老人的“临终关怀”也一直是一个难以得到圆满解决的社会性课题，很多老人离世之后并不能被及时发现，导致对老人的临终关怀缺失，让家人心存遗憾。此外，阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合症(o bstruvtive sleep apnea/hypopneasyndrome,osahs)也是一种不单是针对老年人的睡眠呼吸疾病，其伴有明显的呼吸暂停症状，临床上称之为“鼾症”。当前全球范围内osahs的发病率较高，男性发病率大于女性(成年男性患病率为3％～7％，成年女性为2％～5％)。osahs呈不断上升的趋势,常伴有打鼾、睡眠结构素乱、频繁发生血氧饱和度下降、白天嗜睡等病征，是高血压、冠心病的独立危险因素，严重影响患者的生活质量，患者夜间的频繁血氧饱和度下降将引发一系列病理生理改变，可致患者多种器官的病变,极端情况下，osahs会引发由夜间呼吸不足和心脑血管疾病引起的猝死。
3.针对上述问题，传统卧室安全的概念一般只停留在晚上睡觉时候的生理监测，比如心率、呼吸、睡眠质量等等的信息反馈，对于卧室环境指标的监测以及其它生理项目的监测如血氧、血压、血糖等生理指标等，均不具备监测条件和后续响应措施，行动上的安全保障也大多只是在小夜灯这一类晚上起床照明上考虑，并没有形成一个整体性的解决方案或者设备。
4.其中睡眠安全监护目前主要分为以下几种：
5.第一种是24小时动态心电图，一般用户需要去医院申请检查，然后医生给用户贴上各种电极片，一般有5个，然后再连接到一个比较大的盒子里面，用户背回家后，需要24小时，包括晚上睡觉时候，进行内脏的监测。其优点在于，属于医疗器械管理，相对来说更加精准，对于临床有参考价值。缺点在于，体积较大，连接线太多，用户使用不便，睡觉很不舒服。
6.第二种是健康监测手环，用户只需戴在手腕上，类似于手表，手环上配备传感器，可以通过皮肤下的血管中血液的情况，通过不同光谱的照射，配合相应的算法，得出心率和血氧值、呼吸。还能监测到手部的动作翻转。不同厂家根据各自的算法和应用，可以为用户提供晚上睡眠质量情况。手环还可以连接手机进行查看报告和报警。其优点在于：轻巧，方便，监测数据。缺点在于：续航时间短，需要经常充电，数据不是非常准确，只能作为日常参考数据，不能作为正式数据使用。
7.第三种是生物雷达探测器，外形为圆形或方形，类似探头。一般安装在床顶或者床底，用电线连接，只具有探测床上的人的呼吸和心率的功能。优点在于，体积小巧。缺点在于：功能单一，只能监测呼吸和心跳，安装位置不方便，价格昂贵。
8.第四代是智能床垫，外形为一张薄型橡胶床垫，里面带有压电类传感器，产品放置在床垫上方，人体晚上躺在上方后，可以监测心率和呼吸，以及离床和翻身。优点在于，安装方便。缺点在于，需要在床垫上再铺一张毯子，不能直接躺在智能床垫上方，夏天该床垫比较闷热不透气。
9.以上几种睡眠监测设备仅仅是监测用户晚上睡眠时候的呼吸心跳情况，不能起到及时预警或报警的作用，对于环境指标没有监测能力，对于其它生理项目的监测如血氧、血压、血糖等生理指标等，均不具备监测条件和后续响应措施。此外，现有的检测设备功能单一，对于用户来说没有足够大的吸引力。同时设备也无法扩展功能，不能满足用户多方面的需求，比如主动报警，睡眠时候的空气质量，晚上的夜灯，睡眠时候的安眠曲播放等等。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于，提供一种多功能卧室安全监护系统，旨在提出一种不仅能够对睡眠状态进行监护，还能够对环境指标、除呼吸和心率以外的其它生理指标进行检测并相应地提供后续响应措施的全方位卧室安全监护系统。
11.为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能卧室安全监护系统，包括主机和自定义拓展模块，所述主机包括主机控制模块以及通讯模块，所述主机控制模块分别与通讯模块和自定义拓展模块连接；
12.所述自定义拓展模块包括生理数据采集模块和/或环境数据采集模块，所述生理数据采集模块用于采集用户生理数据，所述环境数据采集模块用于采集卧室环境数据，所述主机控制模块接收并处理生理数据采集模块和/或环境数据采集模块采集的信号，若处理结果异常则通过通讯模块向监护终端发送警报。
13.作为优选，所述生理数据采集模块包括毫米波雷达模组，所述毫米波雷达模组采集的数据包括呼吸数据、心率数据和大动作数据。
14.作为优选，所述警报包括预警和报警；
15.当呼吸数据和心率数据任意一项低于设定阈值时，发送预警；
16.当呼吸数据和心率数据任意一项低于设定阈值并持续一定时间时，发送报警；
17.所述预警为向监护终端发送短信或信息，所述报警为向监护终端拨打紧急电话。
18.作为优选，所述生理数据采集模块还包括血氧监护模块、血压监护模块、血糖监护模块；
19.所述自定义拓展模块还包括辅助模块和/或娱乐模块，所述辅助模块选自空气净化模块、led照明模块、声音报警模块、摄像头模块、ai语音识别控制模块、负压吸引模块中的一个或多个，所述娱乐模块选自无线电收音模块、蓝牙音响模块、投影仪模块中的一个或多个。
20.作为优选，所述自定义拓展模块采用依次串联的模块化安装方式连接于主机的一侧或两侧。
21.作为优选，所述毫米波雷达模组设置于主机内，所述自定义拓展模块包括空气净化模块，所述空气净化模块与主机相邻，主机内设有与空气净化模块的出风口连通的风道，主机上设有与风道连通的吹风口，吹风口的方向对应睡眠时人体的上方。
22.作为优选，所述环境数据采集模块包括空气质量监测单元；
23.主机控制模块接收环境数据和生理数据，并将环境数据与生理数据结合处理，将处理结果对应于警报和/或空气净化模块的工作。
24.作为优选，所述环境数据包括卧室环境的温度、湿度、co2浓度、有害气体浓度；
25.当环境温度、co2浓度高于设定阈值并持续升高时，发送预警；
26.当有害气体浓度或烟雾值高于设定阈值并持续升高时，发送火灾预警和报警。
27.作为优选，当毫米波雷达模组监测到大动作信号，且在其后一定时间内采集不到睡眠状态监测数据时，自定义拓展模块自动停机；当毫米波雷达模组夜间长时间未监测到任何数据信号时，发出报警。
28.作为优选，所述自定义拓展模块包括led照明模块以及声音报警模块或蓝牙音响模块，当向监护终端发送报警信号的同时，led照明模块发出灯光示警，声音报警模块或蓝牙音响模块发出声音警报。
29.本发明与现有技术相对比，其有益效果在于：
30.1、本发明能够实时对人体睡眠状况予以监测，并在发生异常时及时向监护人发生警报，使得监护人能够及时发现异常状况并采取措施；在临终关怀领域，本发明也能及时提醒监护人用户的生命状况，通过预警使老人临终时家人有机会予以陪伴，能够有效解决临终关怀这一社会性问题。
31.2、本发明的一种优选实施方式中，除了能够对睡眠状况进行监测外，还能对人体其它睡眠或非睡眠状态下的生理指标以及环境指标进行实时监测，并将监测得到的生理指标与环境指标相结合，进而提供后续的响应措施，如发出警报、自动开启空气净化器等。
32.3、本发明开创了一种新的理念
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家庭卧室医疗级安全监护理念，将多种安全监护功能集一体化设计，可以在有效监测人体生理状态的同时，监测卧室内的空气状态，又兼具娱乐功能，并且使多个模块之间产生联动，例如提供卧室娱乐音响系统，带给用户多种功能体验，同时又无需用户增加安装成本，在节约空间的同时，保障用户身体安全。
附图说明
33.图1是本发明实施例的结构框图。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例本发明作进一步具体的说明。
35.实施例：一种多功能卧室安全监护系统，如图1所示，包括主机、自定义拓展模块和供电模块，其中主机包括主机控制模块以及通讯模块，主机控制模块分别与通讯模块和自定义拓展模块连接，供电模块分别为主机控制模块、通讯模块和自定义拓展模块供电。本实施例中自定义拓展模块包括生理数据采集模块和环境数据采集模块，其中生理数据采集模块包括毫米波雷达模组、血氧监护模块、血压监护模块，用于采集用户生理数据；环境数据采集模块包括空气质量监测单元，用于采集卧室环境数据。毫米波雷达模组主要负责生理指标中的呼吸、心率数据的采集，血氧监护模块、血压监护模块负责其它如血压、血氧、血糖等生理指标，空气质量监测单元负责环境指标数据的采集，系统通过对生理指标数据和环境指标数据进行综合处理，从而实现卧室安全的全面监护。
36.依据多普勒雷达探测原理，毫米波雷达模组工作过程中发射线性调频连续波信号，接收反射的回波信号并将信号传输到主机控制模块，主机控制模块通过对回波信号进行解调、放大等信号处理，得到用户在睡眠过程中的睡眠状态监测数据，进而根据睡眠状态监测数据的结果选择通过通讯模块向监护终端发送警报，本实施例中，监护终端为监护人所使用的手机。
37.睡眠状态监测数据包括睡眠过程中人体呼吸时胸腔运动的呼吸数据、心率数据和用户翻身、起床等动作的大动作数据。当呼吸数据和心率数据中任意一项低于设定阈值时，发送预警，如向监护终端发送短信或信息；当呼吸数据和心率数据任意一项低于设定阈值并持续一定时间时，发送报警，如向监护终端拨打紧急电话或直接拨打120。
38.进一步地，呼吸阈值可以设定为8-10次/分钟。
39.心率阈值可以设定为30-40次/分钟。
40.发生报警的触发条件为呼吸数据和心率数据任意一项低于设定阈值并持续1-3分钟。
41.本实施例中，主机控制模块采用mcu处理器，若有必要可增设数据处理模块；通讯模块采用wifi、4g/5g通讯方式；毫米波雷达模组为现有技术中较为成熟的设备，市面上已有相关产品出售，国内外也有相关专利文献或非专利文献予以技术公开，本实施例选取市面上能够购得的产品进行改装，主要用于睡眠时人体的呼吸及心率监测。
42.本发明中自定义拓展模块还包括辅助模块和/或娱乐模块，其中辅助模块选自空气净化模块、led照明模块、声音报警模块、摄像头模块、ai语音识别控制模块、负压吸引模块中的一个或多个，娱乐模块选自无线电收音模块、蓝牙音响模块、投影仪模块中的一个或多个。如本实施例中选取空气净化模块、led照明模块和蓝牙音响模块，空气净化模块用于净化、改善卧室内床边的空气环境，为了实现对环境指标的监测以及空气净化模块根据空气质量状况的自动开启；本系统中空气质量监测芯片，如bm688，用于监测卧室内环境中的温度、湿度、co2浓度、co浓度、有害气体浓度等环境指标数据；血压监护模块、血氧监护模块分别用于血压和血氧饱和度的监测，如臂式血压计、血氧指环；led照明模块除了用于照明外，还能够在发出报警信号的同时发出灯光示警，如发出闪烁红光；蓝牙音响模块除了用于播放音频，还能够在发出报警信号时发出声音示警，同时能够起到唤醒用户的作用。
43.当然，用户在具体使用时可根据实际需要选择加装任意自定义拓展模块，例如投影仪模块可满足用户视频观看的需要，可将视频画面投影至床上方的天花板上，便于用户平躺观看。针对娱乐模块还可以增加自动关机的功能，例如当毫米波雷达模组监测到用户进入深度睡眠时，即呼吸频率和心率放缓并维持在一定水平时，主机控制模块控制娱乐模块进行关机。本实施例中主机控制模块针对毫米波雷达模组和自定义拓展模块的数据处理和指令发送原理均能够在对应领域的现有技术中得到，本实施例不作赘述。
44.本实施例中，空气净化模块与毫米波雷达模组的检测结果还存在联动关系，如当毫米波雷达模组监测到大动作信号，且在其后一定时间如30s内监测不到任何呼吸和心率信号，系统判定用户起身并离床，空气净化模块即自动停机。另外，当毫米波雷达模组夜间长时间未监测到任何数据信号时，系统判断用户未及时回床，为防意外向监测终端发出报警信号。
45.本发明通过主机控制模块分别与空气质量监测单元、毫米波雷达模组、自定义拓
展模块的相互连接，能够通过毫米波雷达模组和血压监护模块、血氧监护模块获得人体生理指标数据，通过空气质量监测单元获得卧室环境指标数据，主机控制模块分析这些数据，并将生理指标和环境指标进行结合，从生理和环境两个角度提供监护策略。
46.具体地，毫米波雷达模组可以获得人体呼吸和心率数据，血压监护模块、血氧监护模块可以获得血氧、血压数据，这些数据组成人体生理指标数据；空气质量监测单元获得卧室环境的温度、湿度、co2浓度、co浓度、有害气体浓度等数据，这些数据组成环境指标数据。生理指标数据与环境指标数据的结合包括但不限于以下几种情况：
47.将呼吸、心率、血压数据相结合，判断人体生理机能，当呼吸、心率、血压三者中任意一项或多项低于一定指标时，向监护终端发出前述的预警或报警信号，呼吸和心率的阈值如前文所述，血压的阈值需要根据用户正常血压范围进行设定；预警和报警信号如前文所述，第一次低于设定阈值时发送预警信号，低于设定阈值一定时间后发送报警信号。
48.将呼吸、血氧、环境指标数据相结合，可以判断环境状况并发出预警或报警信号，例如通过呼吸数据、血氧数据、空气质量指标结合判断环境中空气质量，当呼吸下降至一定频率(如12次/分钟)、血氧饱和度低于某一设定值(如80mmhg)或空气质量下降至一定程度时，可以向监护终端发出环境空气质量差的警示，提醒监护人关注卧室空气环境并采取措施(如开窗通风等)，同时主机控制模块发出指令自动开启空气净化模块进行空气净化。
49.将呼吸数据、温度数据、co2浓度相结合，可以进行火灾预警，例如当呼吸数据下降、温度上升至某一设定值、co2浓度下降至某一设定值，系统判断可能有火灾隐患，向监护终端发出火灾示警。
50.将呼吸数据、co浓度、血氧数据相结合，例如当呼吸下降、co浓度上升、血氧饱和度下降，系统判断可能存在煤气等泄漏的可能，可以进行煤气泄漏示警，等等。
51.本系统从具体结构来看，毫米波雷达模组设置于主机内，空气质量监测单元可以选择集成于主机内或者空气净化模块内，其它自定义拓展模块采用依次串联的模块化安装方式连接于主机的一侧或两侧，具体而言，主机的外壳形状呈截面为圆形、椭圆形或方形等的柱状，自定义拓展模块的截面形状与主机匹配，主机与自定义拓展模块、自定义拓展模块之间均采用能够快速装配的模块化连接，如螺纹旋转连接或卡接等。装置整体可横置安装于床头、立式放置于床边或床头柜、吸顶式安装于天花板，只要满足毫米波雷达模组的信号发射方向指向人体上半身胸腔的位置即可。
52.本实施例中，空气净化模块和led模块分别模块化安装于主机的两端，蓝牙音响模块有两个，分别安装在两个外端部。当然，用户在具体使用时可根据实际需要选择加装任意自定义拓展模块，例如投影仪模块可满足用户视频观看的需要，可将视频画面投影至床上方的天花板上，便于用户平躺观看。针对娱乐模块还可以增加自动关机的功能，例如当毫米波雷达模组监测到用户进入深度睡眠时，即呼吸频率和心率放缓并维持在一定水平时，主机控制模块控制娱乐模块进行关机。
53.上述结构中，主机的外壳内设有与空气净化模块的出风口连通的风道，主机上设有与风道连通的吹风口，吹风口的吹风方向水平对应睡眠时人体的上方，用于将经过净化的空气送至人体正上方，同时避免风向正对人体。空气净化模块的进出风道系统由两个无刷直流电机(电机转速控制在1500转到10000转，根据需要的风量可调节)、一个吸力风扇页、一个吹力风扇叶、过滤网组成，进气侧电机使用吸引风扇风道，吸风口由活性炭滤网和
hepa滤网复合而成，进行进风口的空气过滤及杀菌。另一端风机采用送风风扇，将过滤完的空气送到主机内的风道。空气质量监测单元可对空气中的温度、湿度、有害气体、气压进行自动监测，空气质量监测单元与主机控制模块连接，主机控制模块接收空气质量监测单元采集的信号并将处于一定阈值范围内的信号对应于空气净化模块的自动开启。如果监测到空气质量下降至一定程度，空气净化模块将会自动开启，进行净化，直到空气质量符合国家室内质量标准。
54.供电模块可以根据主机实际体积大小选择集成在主机内或作为类似于自定义拓展模块的模块化安装方式，作为一个独立的模块进行安装。供电模块可采用双相供电方式，通过两路电路供电设计，既可以使用交流电，通过插头长时间供电，也可以使用锂电池供电，当突发停电时候，提供后备电源使用及报警。供电模块提供供不同自定义拓展模块接电的通用接口，主机上也设有与主机控制模块连接的多个通用接口，以便于自定义拓展模块的电源与信号连接。
55.本实施例的系统还包括遥控或非遥控的控制面板，控制面板上设有开启或关闭对应功能的按键，同时还设有一键主动报警的按键，当用户遇到紧急情况时，可以通过一键主动报警按键进行一键报警，向监护终端或120拨打紧急电话。
56.本发明的其它实施例中，自定义拓展模块还可以添加制氧模块，制氧模块可以与空气净化模块相结合，例如将制氧模块中的分子筛设置于空气净化模块的出风口处，将经过分子筛的空气通过呼吸罩提供给用户呼吸。
57.本发明能够实时对人体睡眠状况予以监测，并在发生异常时及时向监护人发生警报，使得监护人能够及时发现异常状况并采取措施；在临终关怀领域，本发明也能及时提醒监护人的生命状况。不仅如此，本发明还能对人体其它生理指标以及环境指标进行实时监测，并将监测得到的生理指标与环境指标相结合，进而提供后续的响应措施，如发出警报、自动开启空气净化器等。此外，本发明开创了一种新的理念
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家庭卧室医疗级安全监护理念，将多种安全监护功能集一体化设计，可以在有效监测人体晚上睡觉时的安全生理状态的同时，监测卧室周围空气状态，又兼具娱乐功能，并且能够实现不同模块之间的相互联动，例如根据毫米波雷达模组采集到的信号不同，可以控制空气净化模块、led照明模块、声音报警模块或蓝牙音响模块等等的工作状态。
58.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。