基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统

本发明涉及睡眠监测，具体为基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统。

背景技术：

1、睡眠监测是现代医学诊断中不可缺少的内容，也是航天员健康监测的内容之一，尤其是航天员日常训练过程中睡眠质量评估的方法之一。目前临床睡眠评估一般采用整晚的多导睡眠图psg(含脑电、眼电、肌电、心电等)，依据r&k或aasm睡眠分期准则进行睡眠分期，同时对心律失常、呼吸事件、觉醒次数进行统计，通过分析以上多种数据进行睡眠质量评估。多导睡眠图获取的信号种类丰富，但需在患者身上粘贴各种电极及众多传感器，给患者造成较大的生理与心理负荷。

2、从某种意义上来说，多导睡眠图监测本身就侵扰了睡眠质量，影响了监测结果的客观性。多导睡眠图监测的高侵扰、高生理负荷特性与“以人为本”的无负荷睡眠监测需求矛盾日益突出，发展低生理负荷甚至无负荷的睡眠监测技术成为睡眠医学发展的必然趋势，也非常适合航天员健康监测。除了多导睡眠监测法外，目前其它睡眠监测方法有多导脑电监测法、血氧饱和度监测法和身体活动变化记录法等。多导脑电设备价格高昂、操作复杂，需要在被试者头部粘贴大量电极，严重干扰睡眠。血氧饱和度监测法一般主要用于睡眠呼吸暂停监测，对普通人睡眠分析的价值不大。

3、近年来，国内外有多家研究机构采用薄膜压电传感器进行生理信号采集的研究，如鼾声检测、座椅式生理信号检测系统、心冲击信号提取、可穿戴式心率提取设备等，利用薄膜压电传感器采集睡眠期间的心冲击、呼吸和体动信号，相比充气式微动敏感床垫，体积更小，反应更灵敏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，包括以下步骤：

3、s1

4、睡眠监测床垫集成薄膜压电传感器，感知睡眠期间床垫上的压力变化。

5、s2

6、传感器根据床垫上的压力变化转化为电荷变化。

7、s3

8、睡眠监测主机包含电荷放大器、电压放大器、信号采集及处理模块、无线传输模块，将传感器输出的电荷变化转换为电压信号。

9、s4

10、电压信号经放大、滤波、a/d转换后通过无线方式传输至智能终端，同时也可通过无线路由传递给远程数据服务器。

11、s5

12、运行于智能终端的后端处理软件进行信号处理和睡眠分析，并最终给出睡眠评估。

13、优选的，所述步骤s3中的睡眠监测主机电性连接外界电源，可以对睡眠检测主机提供电力。

14、优选的，所述步骤s4中远程数据服务器将数据传输到云平台并对其进行储存，云平台为百度云盘，可以对数据进行储存方便后续查看。

15、优选的，所述步骤s1中睡眠监测床垫由三层组成：上下两层为柔软的棉质保护层，中间为压力传感器，将三层缝制成一个完整、柔软的床垫，可以在使用时直接铺在床上。

16、优选的，所述步骤s3中电荷放大器电路中电荷变化转换为电压变化，经滤波后将电压送二级运放进行电压放大，满足数据采集模块的输入要求。

17、优选的，所述步骤s4中远程数据服务器将数据传输至智能手机，方便查看。

18、与现有技术相比，本发明提供了基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，具备以下有益效果：

19、该基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，通过高灵敏的薄膜压电传感器，检测睡眠中心脏跳动、呼吸以及翻身等体动导致的压力变化，经数字信号处理后分离出心脏跳动、呼吸及体动波形，再进一步提取心率、呼吸率和体动次数等信息，通过对睡眠过程中心率、呼吸率及体动等信息的融合统计分析，用于睡眠质量评估，并且以智能手机为平台，实现基于薄膜压电传感器的床垫式睡眠监测系统，心率呼吸率计算误差在5以内，实现了无负荷睡眠过程中心率、呼吸和体动等参数检测，进行睡眠质量评估，可用于航天员训练中睡眠监测，也可推广应用于普通人群家庭睡眠质量监测。

技术特征：

1.基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，其特征在于：所述步骤s3中的睡眠监测主机电性连接外界电源。

3.根据权利要求1所述的基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，其特征在于：所述步骤s4中远程数据服务器将数据传输到云平台并对其进行储存，云平台为百度云盘。

4.根据权利要求1所述的基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，其特征在于：所述步骤s1中睡眠监测床垫由三层组成：上下两层为柔软的棉质保护层，中间为压力传感器，将三层缝制成一个完整、柔软的床垫。

5.根据权利要求1所述的基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，其特征在于：所述步骤s3中电荷放大器电路中电荷变化转换为电压变化，经滤波后将电压送二级运放进行电压放大，满足数据采集模块的输入要求。

6.根据权利要求1所述的基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，其特征在于：所述步骤s4中远程数据服务器将数据传输至智能手机。

技术总结
本发明涉及睡眠监测技术领域，且公开了基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统。该基于薄膜压电传感器的床垫式无负荷睡眠监测系统，通过高灵敏的薄膜压电传感器，检测睡眠中心脏跳动、呼吸以及翻身等体动导致的压力变化，经数字信号处理后分离出心脏跳动、呼吸及体动波形，再进一步提取心率、呼吸率和体动次数等信息，通过对睡眠过程中心率、呼吸率及体动等信息的融合统计分析，用于睡眠质量评估，并且以智能手机为平台，实现基于薄膜压电传感器的床垫式睡眠监测系统，实现了无负荷睡眠过程中心率、呼吸和体动等参数检测，进行睡眠质量评估，可用于航天员训练中睡眠监测，也可推广应用于普通人群家庭睡眠质量监测。

技术研发人员：朱静,柴亚平,王坤辉,李昂,黄雅楠,邓幸维,尹邦政,单梓琪,金慧琳
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14