人体睡眠监测系统的制作方法

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种人体睡眠监测系统。

背景技术：

睡眠是生物中普遍存在的自然休息状态，人类的睡眠时间占了人生的三分之一，如此睡眠质量的好坏是生活质量一半的基础。普遍认为睡眠能帮助恢复体力和脑力，并能舒缓压力，增强记忆力，从而保持身体健康，且众多研究表明睡眠质量的好坏直接反应人身体的健康状况。现为更好的监测人体健康状况，对人体睡眠的监测越来越普遍。

目前，对人体睡眠监测普遍采用多导睡眠监测，主要是对心率以及呼吸状况等生理指标进行监测。多导睡眠监测的监测操作过程较为复杂，在监测的过程中，必须到专业医疗场所，需要专业技术人员进行整夜的监控，费用相对较高，且需要在被监测对象身上设置多个监测电极，进行接触式监测。监测时候所处的环境以及监测过程中电极的接触干扰，可能会导致监测的结果不准确，不能客观自然的反应被监测对象的睡眠状态。且多导睡眠监测的费用高以及监测复杂，不便于其反复操作对被监测对象的进行人体睡眠监测，如此不利于人体睡眠监测的执行，不能充分保证人体睡眠监测数据的准确性。

技术实现要素：

本发明提供了一种人体睡眠监测系统，以方便、准确的监测人体睡眠数据。

本发明提供的一种人体睡眠监测系统，所述系统包括：压电薄膜传感器、信号放大滤波单元、中央处理单元和通信单元；其中：

所述信号放大滤波单元包括积分放大子单元、高通滤波子单元和低通滤波放大子单元，所述积分放大子单元、高通滤波子单元和低通滤波放大子单元依次串联；

所述中央处理单元包括中央处理器，所述通信单元包括通信芯片和天线；

所述积分放大子单元的输入端信号连接所述压电薄膜传感器的输出端；所述低通滤波放大子单元的输出端信号连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器的输出端信号连接所述通信芯片的输入端；

所述通信芯片的输出端信号连接所述天线。

优选的，上述人体睡眠监测系统中，所述信号放大滤波单元还包括电源滤波子单元，所述电源滤波子单元与所述积分放大子单元串联。

优选的，上述人体睡眠监测系统中，所述电源滤波子单元和所述积分放大子单元之间设置分压单元，所述分压单元包括串联的上拉电阻和第一下拉电阻，所述第一下拉电阻与所述积分放大子单元并联。

优选的，上述人体睡眠监测系统中，所述积分放大子单元和所述高通滤波子单元之间串联第一隔直电容，所述高通滤波子单元和所述低通滤波放大子单元之间串联第二隔直电容。

优选的，上述人体睡眠监测系统中，所述中央处理单元还包括复位电路，所述复位电路串联所述中央处理器。

优选的，上述人体睡眠监测系统中，所述通信单元还包括射频信号耦合电容，所述射频信号耦合电容串联于所述通信芯片和天线之间。

优选的，上述人体睡眠监测系统中，所述通信单元还包括晶体振荡电路，所述晶体振荡电路串联所述通信芯片。

优选的，上述人体睡眠监测系统中，所述通信单元还包括第二下拉电阻，所述第二下拉电阻分别与所述射频信号耦合电容和天线并联。

本发明实施例提供的人体睡眠监测系统，包括压电薄膜传感器、信号放大滤波单元、中央处理单元和通信单元，用于进行人体的振动信号的采集、处理以及发送。本发明实施例提供的人体睡眠监测系统其使用过程为将该系统放置在床垫下，隔着床垫进行人体振动信号的采集，将振动信号转换为交流电信号，进行交流电信号的计算和处理，获取相对应的人体心率、呼吸频率等。在进行人体睡眠监测的时候，并不需要进行人体的接触，将不会妨碍或影响人体的正常睡眠，能够准确的进行数据采集，且与现有的人体睡眠监测设备相比能够方便人体睡眠的监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种人体睡眠监测系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的信号放大滤波单元的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的中央处理单元的电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的通信单元的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见附图1，该图示出了本发明实施例提供的人体睡眠监测系统的基本结构，其主要包括压电薄膜传感器1、信号放大滤波单元2、中央处理单元3和通信单元4。为了便于本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下结合具体的电路结构对各功能单元的工作原理以及连接关系进行详细说明，但应当指出的是，在电子电路技术领域，可替代的电子元器件种类繁多，本发明实施例中不可能一一列举，因此不能将本发明实施例所列举的具体电路结构作为本发明保护范围的限制。

参见附图2-4，附图2-4分别示出了本发明实施例提供的信号放大滤波单元2、中央处理单元3和通信单元4的电路结构。

信号放大滤波单元2包括积分放大子单元202、高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204，积分放大子单元202、高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204依次串联。中央处理单元3包括中央处理器301，通信单元4包括通信芯片401和天线402。所述积分放大子单元202的输入端信号连接压电薄膜传感器1的输出端；低通滤波放大子单元204的输出端信号连接中央处理器301的输入端，中央处理器301的输出端信号连接通信芯片401的输入端；通信芯片401的输出端信号连接天线402。

积分放大子单元202、高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204中包括：4通道运算放大器U4A、U4B和U4D，电阻R16、R18、R19、R35、R22、R23、R25、R37、R39和R41以及电容C31、C35和C37。

压电薄膜传感器1采集人体振动信号，将振动信号转换为交流电信号，所述电信号依次经过信号放大滤波单元2的积分放大子单元202、高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204，如此将所述电信号进行放大以及滤波作用，有效的将低于0.1Hz和高于15Hz的电信号进行滤除，获得0.1-15Hz范围内的电信号。考虑到人体睡眠的心率、呼吸频率以及动作频率在0.1-15Hz范围内，进行信号的放大以及滤波更加准确的提取到0.1-15Hz范围内的电信号，便于提高电信号后续处理的准确性，保证人体睡眠监测系统监测数据的准确性。

经过放大以及滤波处理后的电信号数据被传输至中央处理单元3的中央处理器301，中央处理器301将获取到的电信号进行处理，转换为波形数据，将获取到的波形数据进行分频处理，如0.1-0.5Hz的呼吸波形数据、1-15Hz的心跳波形数据，再将各个频段的波形数据进行处理，获取呼吸频率和心率。如，分别扫描获得所述频段波形数据的波峰点，计算各相邻波峰点的时间间隔，记作各频段波形数据对应的周期，统计计算各频段波形数据的周期。具体的，通过扫描各频段波形数据，进行单点比较，找到波形数据的波峰点。

将经过中央处理单元3数据处理后的数据结果经通信单元4发送出去，一般是将数据结果发送至睡眠中继器，由睡眠中继器发送至服务器等平台。经过睡眠中继器的中转可有效降低本发明实施例提供的人体睡眠监测系统的能耗，减少人体睡眠监测系统的体积，使人体睡眠监测系统使用更加方便，且减少数据结果发送时候的电磁辐射，使人体睡眠监测系统更加适合人体的使用。具体的，通信芯片401接收中央处理器301传输的数据，控制并利用天线402进行数据结果的发送。

本发明实施例提供的人体睡眠监测系统，包括压电薄膜传感器1、信号放大滤波单元2、中央处理单元3和通信单元4，用于进行人体的振动信号的采集、处理以及发送。本发明实施例提供的人体睡眠监测系统其使用过程为将该系统放置在床垫下，隔着床垫进行人体振动信号的采集，将振动信号转换为交流电信号，进行交流电信号的计算和处理，获取相对应的人体心率、呼吸频率等。在进行人体睡眠监测的时候，并不需要进行人体的接触，将不会妨碍或影响人体的正常睡眠，能够准确的进行数据采集，且与现有的人体睡眠监测设备相比能够方便人体睡眠的监测。

为进一步优化技术方案，本发明实施例提供的人体睡眠监测系统中，信号放大滤波单元2还包括电源滤波子单元201，电源滤波子单元201与积分放大子单元202串联。电源滤波子单元201中包括磁珠FB1以及电容C32和C33。电源滤波子单元201可进行电源的滤波，为积分放大子单元202、高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204提供偏置电压，且避免电源杂波影响积分放大子单元202、高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204的数据处理。优选的，在电源滤波子单元201和积分放大子单元202之间设置分压单元205，分压单元205包括串联的上拉电阻R20和第一下拉电阻R21，第一下拉电阻R21与积分放大子单元202并联。分压单元205有助于提高信号放大滤波单元2的使用安全性。

更进一步的，本发明实施例提供的人体睡眠监测系统中，积分放大子单元202和高通滤波子单元203之间串联第一隔直电容C34，高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204之间串联第二隔直电容C52。第一隔直电容C34和第二隔直电容C52进行高通滤波子单元203和低通滤波放大子单元204直流信号的滤除。

优选的，中央处理单元3还包括复位电路302，复位电路302串联中央处理器301，中央处理器301可采用MSP430单片机。复位电路302为上电复位。复位电路302位口电平从1到0，达到给MSP430单片机复位的功能。

通信单元4还包括射频信号耦合电容C24，射频信号耦合电容串联于通信芯片401和天线402之间。耦合电容，又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式耦合电容是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。优选的，通信单元4还包括第二下拉电阻，第二下拉电阻分别与射频信号耦合电容和天线402并联。

优选的，通信单元4还包括晶体振荡电路403，晶体振荡电路403串联所述通信芯片401。晶体振荡电路403具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。