一种无约束式睡眠状态感知装置的制作方法

本实用新型涉及睡眠状态感知装置，尤其是一种无约束式睡眠状态感知装置，属于微弱信号处理和监测的技术领域。

背景技术：

微弱信号处理技术一直是信号处理技术的难点和研究热点之一。如何利用微弱信号处理技术，从传感材料传导的微弱信号中提取和识别出各种感兴趣的信息，也是微弱信号处理的研究方向之一。现有的睡眠状态感知装置大体有两类，一类是专业设备，多采用约束式的，如航天员的睡眠监测床具；另一类是家庭式的，如手环。这两类中前者虽然监测精度高，但由于是专业设备，价格很高，而且有约束，不适合家庭人员使用，难以在家庭中推广；后者虽然价格便宜，也有一定监测精度，但充电周期短且需要佩戴在手腕。这两者对人体均有一定的约束，睡眠体验较差。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种无约束式睡眠状态感知装置，其能有效感知睡眠状态，识别出睡眠状态参数，睡眠体验好，使用方便。

其技术方案是这样的：一种无约束式睡眠状态感知装置，其特征在于，其包括感知垫、信号分析与识别单元和移动智能终端，所述感知垫内设置有压电电缆，所述压电电缆的输出端电控连接所述信号分析与识别单元；

所述信号分析与识别单元从所述压电电缆输出的信号中识别出包括心率、体动在内的生理信息，并无线传送到所述移动智能终端；

所述移动智能终端接收到上述生理信息进行处理后显示睡眠状态信息或再进行后续其他操作。

其进一步特征在于，所述信号分析与识别单元包括前置放大电路、微处理器、无线传输模块，所述前置放大电路对所述压电电缆接输出的微弱信号作放大滤波并送至所述微处理器的模拟量输入端；所述微处理器识别出包括心率、体动在内的生理信息并发送到所述无线传输模块；所述无线传输模块将接收到的生理信息发送到所述移动智能终端；

所述无线传输模块为蓝牙模块或WiFi模块；

所述移动智能终端为智能手机、平板电脑或笔记本电脑。

采用本发明的装置后，睡眠者人体直接躺在感知垫上，不受约束，睡眠体验好，压电电缆测得的信号，通过信号分析与识别单元识别出待感知人体的心率、体动等参数，传输给移动智能终端进行显示或处理，达到睡眠状态感知的目的，整个装置结构简单，成本低，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为信号分析与识别单元模块示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型中的体动是指在一次睡眠中待监测睡眠者在感知垫上的翻动等大动作的累计次数。

本实用新型中的感知垫可以做成床垫大小，也可以做成尺寸小于床垫，根据实际需求进行调整尺寸。

一种无约束式睡眠状态感知装置，其包括感知垫、信号分析与识别单元和移动智能终端，这边的感知垫是一个纺织品垫，所采用的面料可以是适合做感知垫的各种面料，感知垫内设置有压电电缆，采用静压电系数大于或等于15pC/N的同轴压电电缆，压电电缆的输出端电控连接信号分析与识别单元。

信号分析与识别单元从压电电缆输出的信号中识别出包括心率、体动在内的生理信息，并无线传送到移动智能终端；信号分析与识别单元包括前置放大电路、微处理器、无线传输模块，这边的微处理器一般采用STM32系列单片机，前置放大电路对压电电缆接输出的微弱信号作放大滤波并送至微处理器的模拟量输入端；微处理器识别出包括心率、体动在内的生理信息并发送到无线传输模块，无线传输模块为蓝牙模块或WiFi模块。具体识别的过程如下所述：微处理器将输入的模拟信号转换为数字信号，并将一个设定时段内的数字信号经采样后存入一数组A中，再通过安装在微处理器中的程序对数组A进行处理从而识别出心率、体动，之后将识别出的信息送到微处理器的串口。可以有多种方法识别心率和体动。本实用新型实施例中，识别心率的方法如下：

(1)对数组A作快速付利叶变换得到数组B；(2)设一阈值θ（θ的具体值由实验确定），将数组B中的下标大于θ的数组元素置“0”得到数组C；(3)对数组C作快速付利叶逆变换得到数组D；(4)利用导数运算找到数组D中与连续两次心跳对应的两个极大值的两个下标；(5)根据所述两个下标的差值和模数转换的采样频率可以计算出两个下标对应的时间间隔，此时间间隔的倒数即是心率。

本实用新型实施例中，识别体动的方法为：设一阈值β（β的具体值由实验确定），当数组A中某一组相继下标的元素值的绝对值均超过β时，即判断为一次体动。

移动智能终端接收到心率、体动生理信息进行处理后显示睡眠状态信息或再进行后续其他操作。这边的后续其他操作可以是进行数据统计、睡眠状态评估或将睡眠状态参数上传至网络等。

移动智能终端为智能手机、平板电脑或笔记本电脑，最常见的为智能手机，智能手机中安装有专门的App，此App从智能手机的蓝牙端口或wifi端口读入数据，从中解析出心率、体动等信息，对其作必要的处理，如根据某种模型评估睡眠状态，并将所述信息和评估结果显示在所述手机的屏幕上，从而实现睡眠状态的感知和监测。

本实用新型的装置中，从感知到的生理信息得到的睡眠状态可以直接在智能手机上显示，无需上传到网络服务器再进行下载或登录进行查看，也不需要将采集到的数据存储到内存卡或其他移动硬盘设备中，再使用电脑进行查看，使用简单方便，可以实时进行监测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。