CN108348177A - 睡眠监测枕和睡眠监测*** - Google Patents

Abstract

一种睡眠监测枕和睡眠监测***，所述睡眠监测枕包括：枕棉(10)，所述枕棉(10)由弹性材料制成；枕套(30)，其与所述枕棉(10)匹配，所述枕套(30)包裹所述枕棉(10)；睡眠监测装置(50)，其主体(510)置于所述枕棉(10)中，所述主体(510)延伸至所述枕棉(10)上部布设薄膜感知组件(530、531、533)，以通过所述薄膜感知组件(530、531、533)输出的电压信号生成相应的睡眠数据。上述睡眠监测枕和睡眠监测***能够避免所进行的睡眠监测对人们的睡眠造成干扰，且提高监测的精准性。

Description

睡眠监测枕和睡眠监测*** 技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，特别涉及一种睡眠监测枕和睡眠监测***。

背景技术

随着各种智能设备的发展，具备各种监测功能的智能穿戴设备在为人们的生活和工作中实现了各种状态的监测，特别是对人们的自身健康状态进行精准地监测。

睡眠监测作为人们监测自身健康的重要方面，其也是通过各种智能穿戴设备实现的，例如，通过人们携带在手腕上的智能手环来对人们的睡眠进行实时监测。

具体的，其是通过智能手环中的三轴加速度传感器来监测人们在睡眠中手臂是否有进行摆动来判断睡眠质的量。

然而，通过智能穿戴设备实现的睡眠监控由于需要人们在睡眠中携带方可实现睡眠的监控，这将会对人们的睡眠造成干扰甚至于妨碍，并且由此所监测得到的数据存在着准确度较低，参数较少的缺陷。

发明内容

基于此，有必要提供一种睡眠监测枕，所述睡眠监测枕能够避免所进行的睡眠监测会对人们的睡眠造成干扰，并且能够提高监测所得到的睡眠数据的多样化和准确度。

另外，还有必要提供一种睡眠监测***，所述睡眠监测***能够避免所进行的睡眠监测会对人们的睡眠造成干扰，并且能够提高监测所得到的睡眠数据的多样化和准确度。

为解决上述技术问题，将采用如下技术方案：

一种睡眠监测枕，包括：

枕棉，所述枕棉由弹性材料制成；

枕套，其与所述枕棉匹配，所述枕套包裹所述枕棉；

睡眠监测装置，其主体置于所述枕棉中，所述主体延伸至所述枕棉上部布设薄膜感知组件，以通过所述薄膜感知组件输出的电压信号生成相应的睡眠数据。

在其中一个实施例中，所述薄膜感知组件包括第一薄膜感知组件和第二薄膜感知组件，所述第一薄膜感知组件用以感知呼吸振动并相应输出第一脉冲电压信号，所述第二薄膜感知组件用以感知脉搏振动并相应输出第二脉冲电压信号。

在其中一个实施例中，所述第一薄膜感知组件和第二薄膜感知组件与所述枕套的正面紧贴，以在所述枕套呈中心对称且相距预设距离。

在其中一个实施例中，所述第一薄膜感知组件和第二薄膜感知组件均分别包括电极导线、通过电极导线与所述主体中的控制电路板电信号连接的压电薄膜、通过所述控制电路板连接所述电极导线的信号处理器；

所述信号处理器处理所述压电薄膜感知的压力，并向所述主体输出相应的电压信号。

在其中一个实施例中，所述睡眠监测装置的主体置于所述枕棉的中心位置。

在其中一个实施例中，所述主体包括控制电路板、与所述控制电路板电信号连接的微处理器、为所述控制电路板供电的电池以及通过所述控制电路板与所述微处理器电信号连接的无线通讯模块；

所述微处理器根据所述薄膜感知组件输出的电压信号生成睡眠数据，并由所述无线通讯模块传输至远端。

在其中一个实施例中，所述电池为锂电池，主体还包括设置在所述枕套上的充电接口，所述充电接口用以为所述锂电池充电。

一种睡眠监测***，所述睡眠监测***包括如上所述的睡眠监测枕；

所述睡眠监测***还包括：

服务器，其通过所述睡眠监测装置的无线通讯模块与所述睡眠枕进行无线连接，以接收所述睡眠枕生成的睡眠数据。

在其中一个实施例中，所述服务器中所述接收的睡眠数据按照其所对应的睡眠监测枕进行存储。

在其中一个实施例中，所述睡眠监测***还包括移动终端，所述服务器根据预置的睡眠监测枕与用户之间的关联关系，将所述睡眠监测枕对应的睡眠数据发送至关联用户所在的移动终端。

由上述技术方案可知，本发明提供的睡眠监测枕包括了枕棉、枕套和睡眠监测装置，该枕棉由弹性材料制成，将用以提供枕头本身的功能，枕套与枕棉相匹配，用以包裹枕棉，睡眠监测装置的主体被置于枕棉中，并由枕棉内部延伸至枕棉上部以布设薄膜感知组件，以通过薄膜感知组件输出的电压信号生成相应的睡眠数据，从而实现睡眠的监测，由于此监测过程是通过内置于枕棉中的睡眠监测装置实现的，并不需要用户在睡眠中携带，只需要枕在其上即可，因此使用者而言，无异于平常所使用的枕头，由此所进行的睡眠监测能够有效避免对人们的睡眠造成干扰，并且能够提高监测所得到的睡眠数据的多样化和准确度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种睡眠监测枕的结构示意图；

图2是图1中睡眠监测枕的内部结构示意图；

图3是图2中薄膜感知组件的结构示意图。

附图标记说明如下：10、枕棉；30、枕套；50、睡眠监测装置；510、主体；511、控制电路板；513、微处理器；515、无线通讯模块；530、薄膜感知组件；531、第一薄膜感知组件；533、第二薄膜感知组件；5311、压电薄膜；53111、电极；53113、PVDF膜；53115、绝缘膜；53117、聚酯膜；550、体温传感器。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

在一个实施例中，如图1所示，一种睡眠监测枕，包括枕棉10、枕套30和睡眠监测装置50，其中：

枕棉10由弹性材料制成，其用于实现睡眠监测枕本身作为枕头的功能，为使用者枕在其上提供支撑和舒适性。制成枕棉10的弹性材料根据需要可以是棉花、羽绒、乳胶等任意一种，对此将不进行一一列举和限定。

枕套30是与枕棉10相匹配的，以包裹枕棉10，进而使得由弹性材料制成的枕棉10填充于枕套30中。

基于此，枕棉10和枕套30将构成了睡眠监测枕其本身作为枕头的基本功能。

而如图2所示的，睡眠监测装置50包括了主体510以及与主体510电信号连接的薄膜感知组件530。具体的，该主体510置于枕棉10中，其用以实现睡眠监测枕中的监测控制，主体510由枕棉10中延伸至枕棉10上部，以在枕棉10上部布设薄膜感知组件530。

薄膜感知组件530用于感知使用者对睡眠监测枕的接触，以向主体510输出电压信号，进而使得主体510得以通过薄膜感知组件530输出的电压信号生成相应的睡眠数据。

其中，薄膜感知组件530可在枕棉10上部并且与枕套30的正面紧贴，以便使用者躺在上面时薄膜感知组件530能够与头部相接触。

也就是说，睡眠监测枕中通过薄膜感知组件530和枕棉10的配合，既实现了使用者睡眠状况的感知，又由于枕棉10是柔软的，并且薄膜感知组件530具备柔韧性，有一定的软度，两者相配合将保证了不会对使用者枕在其上造成任何干扰，因此兼顾了使用的舒适性和监测的准确性。

通过枕头的方式实现睡眠监测，对于使用者而言，其不需要在身 体上穿戴任何设备，特别是不需要在睡眠当中穿戴任何设备，进而避免了睡眠监测中携带麻烦，使用不舒适的缺陷，在使用者的睡眠中顺利实施整个监测过程。

在一个实施例中，如上所述的睡眠监测装置50包括了体温传感器550，其将用于感知使用者在睡眠中的体温，以将体温作为睡眠数据中的内容来进行睡眠状况的反馈。

在一个实施例中，在图2所示的睡眠监测枕中，薄膜感知组件530包括第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533，第一薄膜感知组件531用以感知呼吸振动并相应输出第一脉冲电压信号，第二薄膜感知组件533用以感知脉搏振动并相应输出第二脉冲电压信号。

其中，第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533与枕套3-的正面紧贴，以在枕套30呈中心对称且相距预设距离。在优选的实施例中，该预设距离为10厘米。

薄膜感知组件530具备动态应力的敏感性，其用以感知使用者通过呼吸振动或者脉搏振动所施加的压力，换而言之，对于薄膜感知组件530而言，使用者所进行的压力施加将是通过其呼吸的振动或者脉搏的振动完成的。任意一次呼吸的振动或者脉搏的振动都将触发薄膜感知组件530，薄膜感知组件530将感知到一定的振动，进而得以通过薄膜感知组件530精准感知使用者睡眠中与呼吸、脉搏相关的电压信号。

进一步的，为保证感知的精准性以及后续处理的简易性，将分别为呼吸振动和脉搏振动的感知设置第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533，从而得以分别输出呼吸振动相关的电压信号和脉搏振动相关的电压信号。

其中，置于枕棉10上部的第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533与包裹枕棉10的枕套30紧挨着设置，第一薄膜感知组件531置于枕棉10上接近使用者鼻子的位置，第二薄膜感知组件533则置于枕棉10上用于支撑使用者颈部的位置，以保证能够感知到呼吸和脉搏的振动。

第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533均是结构相同的 压力传感器，也就是两个分别对应呼吸振动和脉搏振动的薄膜感知组件530，因此，第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533均包括了电极导线、如图3所示的压电薄膜5311和信号处理器。

压电薄膜5311中包括了电极53111，该电极53111通过电极导线引出，以使压电薄膜5311能够通过与电极53111连接的两条电极导线与主体510中的控制电路板电信号连接，信号处理器则置于控制电路板上，以通过控制电路板与电极导线电信号连接。

也就是说，压电薄膜5311进行压力感知所输出的压电信号将由电极导线输出至控制电路板，而控制电路板上的信号处理器将通过与电极导线的电信号连接而接收到压电薄膜5311输出的压电信号，进而对压电信号进行处理，以处理压电薄膜5311感知的压力，并向主体510输出相应的压电信号。

具体的，信号处理器包括线性电荷放大电路、低通滤波器、电压放大电路和A/D转换器，低通滤波器的数量为两个，其中：

线性电荷放大电路将通过所在的控制电路板与电极导线电信号连接，并且以线性电荷放大电路为起始，将依次电信号连接一低通滤波器、电压放大电路、另一低通滤波器和A/D转换器，最后A/D转换器将与控制电路板上的主体510电信号连接。

在此需要说明的是，压电薄膜5311通过信号处理器的配合，将使得其最终输出至主体510中的压电信号能够尽可能地避免干扰，进一步保证了主体510生成睡眠数据的精准性。

在一个实施例中，该压电薄膜5311如图3所示的，其是由聚偏二氟乙烯(PVDF)新型高分子复合压电材料为主体构成的监测膜，具体的，PVDF膜53113将作为压电薄膜主体，该压电薄膜5311包括PVDF材料53112、PVDF膜53113、绝缘膜53115、聚酯膜53117和镀于聚酯膜53117上的电极53111。

PVDF膜53113上凸出设置有进行压力感知的PVDF材料53112，绝缘膜53115的上下两面均粘贴有聚酯膜53117，而聚酯膜53117上镀有电极53111。压电薄膜5311中，PVDF膜53113的四周被绝缘膜53115围住，粘贴在绝缘膜53115上下两面的聚酯膜53117得以在 PVDF材料53112的上下两面设置电极53111，并且保证两电极53111之间有良好的电接触。

在优选的实施例中，该电极53111为平板状，以进一步保证睡眠监测枕的舒适性和电极53111之间接触的良好性。

在使用过程中，使用者枕在如上所述的睡眠监测枕上，压电薄膜5311将受到压力，向四周释放电子，在PVDF膜53113的面积方向上电荷将通过电荷放大电路进入电压放大电路以及A/d转换器，进而通过读取输出的电压即可推算出当前所施加的压力。

基于此，在没有电场的情况下，所对应的压电方程为：

D＝d·σ

其中，D为压力大小及方向，d为压电应力常数矩阵，σ为单位PVDF膜面积方向上的电荷大小。电荷放大电路中有一个电容，设电容值为C，读取得到的电压值为U，则电压值U与电荷Q之间的关系式为：

Q＝U/C

而

σ＝Q/(A·K)

其中，A为PVDF膜53113的面积大小，K为灵敏度常系数，从而得到压力与电压之间的关系式为

D＝d·U/(A·K·C)

由此可知，压力大小与所测到的电压值成正比。

也就是说，根据如上所述的压电薄膜5311的受压原理，由已知的PVDF膜53113的面积大小以及所监测到的电压值即可推算得到当前的受力情况。

在一个实施例中，睡眠监测装置50的主体510置于枕棉10的中心位置，进而得以保证硬质的主体510被枕棉10完全包裹，完成不会对使用者的睡眠造成影响。

进一步的，请结合参阅图4，主体510包括控制电路板511、微处理器513、电池(图未示)和无线通讯模块515，其中：

微处理器513置于控制电路板511上，且与控制电路板511电信 号连接，电池则用于为控制电路板511供电，以使得与控制电路板511电信号连接的各组件能够得到维持其运行所必须的电能。该控制电路板511可通过扁形硬盒装裹。

无线通讯模块515通过控制电路板511与微处理器513电信号连接，微处理器513将对薄膜感知组件530输出的压电信号进行处理以生成睡眠数据，并通过无线通讯模块515传输至远端。在优选的实施例中，该无线通讯模块515为WiFi无线通讯模块。

生成的睡眠数据包括脉搏频率、呼吸频率和翻身情况等各种能够表征睡眠状况的数据，该睡眠数据将被无线通讯模块515传输至远端的服务器，以供用户随时访问，以查看其睡眠数据。

在优选的实施例中，电池为锂电池，主体510还包括了设置在枕套30上的充电接口，该充电接口用以为锂电池充电。

对于微处理器513所进行的压电信号处理，根据人体脉搏振动和呼吸振动的特点，脉搏振动为瞬间振动，而呼吸振动为平缓的振动，所以监测脉搏频率而输出的电压信号应为尖端脉冲电压信号，而监测呼吸频率输出的电压信号应为近似于正弦形状的电压信号。

因此，与之相对应的，第一薄膜感知组件531所对应的低通滤波器为正弦脉冲型滤波电路，第二薄膜感知组件533所对应的低通滤波器为尖端脉冲型滤波电路。

通过正弦脉冲型滤波电路，将过滤尖端的脉冲信号，而只保留平缓的脉冲信号；通过尖端脉冲型滤波电路，将过滤掉平缓的脉冲信号，而只保留下尖端脉冲信号。

微处理器513通过检测电压信号中相邻的两个尖端脉冲信号之间的时间来计算得到脉搏的频率，通过正弦形状的电压信号所对应的周期来计算得到呼吸的频率。当使用者翻身时第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533将会同时监测到突然大的振动，因此，微处理器513通过第一薄膜感知组件531和第二薄膜感知组件533同时监测到的振动来获知使用者的翻身动作。

基于此，微处理器513通过不断处理输出的电压信号而不断生成睡眠数据，并交由无线通讯模块515发送至远端。

在一个实施例中，还相应地提供了一种睡眠监测***，该睡眠监测***包括了如上所述的睡眠监测枕，除此之外，该睡眠监测***还包括了服务器，其中：

服务器通过睡眠监测装置的无线通讯模块与睡眠监测枕进行无线连接，以接收睡眠监测枕生成的睡眠数据。

服务器中接收的睡眠数据将按照其所对应的睡眠监测枕进行存储。

也就是说，对于任一睡眠监测枕，都有唯一标示其身份的标识信息，在服务器所进行的睡眠数据存储中，睡眠监测枕所上报的任一睡眠数据均是以标识信息为索引存储于服务器中的。

服务器能够根据接收到的睡眠数据来进行进一步的处理，以得到包含睡眠时间、深睡时间、浅睡时间睡眠质量优劣等内容的睡眠数据，并保存。

进一步的，如上所述的睡眠监测***还包括了移动终端，服务器根据预置的睡眠监测枕与用户之间的关联关系，将睡眠监测枕对应的睡眠数据发送至关联用户所在的移动终端。

服务器中预置的睡眠监测枕与用户之间的关联关系是存储的标识信息和用户标识之间的关联关系，因此，根据此关联关系将睡眠数据发送至用户标识所登录的移动终端，以使得睡眠监测枕的使用者能够其通过用户标识登录的移动终端查看其自身的睡眠数据，进而实时了解自身的睡眠状况。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1. 一种睡眠监测枕，其特征在于，包括：

   枕棉，所述枕棉由弹性材料制成；

   枕套，其与所述枕棉匹配，所述枕套包裹所述枕棉；

   睡眠监测装置，其主体置于所述枕棉中，所述主体延伸至所述枕棉上部布设薄膜感知组件，以通过所述薄膜感知组件输出的电压信号生成相应的睡眠数据。
2. 根据权利要求1所述的睡眠监测枕，其特征在于，所述薄膜感知组件包括第一薄膜感知组件和第二薄膜感知组件，所述第一薄膜感知组件用以感知呼吸振动并相应输出第一脉冲电压信号，所述第二薄膜感知组件用以感知脉搏振动并相应输出第二脉冲电压信号。
3. 根据权利要求2所述的睡眠监测枕，其特征在于，所述第一薄膜感知组件和第二薄膜感知组件与所述枕套的正面紧贴，以在所述枕套呈中心对称且相距预设距离。
4. 根据权利要求2所述的睡眠监测枕，其特征在于，所述第一薄膜感知组件和第二薄膜感知组件均分别包括电极导线、通过电极导线与所述主体中的控制电路板电信号连接的压电薄膜、通过所述控制电路板连接所述电极导线的信号处理器；

   所述信号处理器处理所述压电薄膜感知的压力，并向所述主体输出相应的电压信号。
5. 根据权利要求1所述的睡眠监测枕，其特征在于，所述睡眠监测装置的主体置于所述枕棉的中心位置。
6. 根据权利要求1所述的睡眠监测枕，其特征在于，所述主体包括控制电路板、与所述控制电路板电信号连接的微处理器、为所述控制电路板供电的电池以及通过所述控制电路板与所述微处理器电信号连接的无线通讯模块；

   所述微处理器根据所述薄膜感知组件输出的电压信号生成睡眠数据，并 由所述无线通讯模块传输至远端。
7. 根据权利要求5所述的睡眠监测枕，其特征在于，所述电池为锂电池，主体还包括设置在所述枕套上的充电接口，所述充电接口用以为所述锂电池充电。
8. 一种睡眠监测***，其特征在于，所述睡眠监测***包括如权利要求1至7任意一项所述的睡眠监测枕；

   所述睡眠监测***还包括：

   服务器，其通过所述睡眠监测装置的无线通讯模块与所述睡眠枕进行无线连接，以接收所述睡眠枕生成的睡眠数据。
9. 根据权利要求8所述的睡眠监测***，其特征在于，所述服务器中所述接收的睡眠数据按照其所对应的睡眠监测枕进行存储。
10. 根据权利要求9所述的睡眠监测***，其特征在于，所述睡眠监测***还包括移动终端，所述服务器根据预置的睡眠监测枕与用户之间的关联关系，将所述睡眠监测枕对应的睡眠数据发送至关联用户所在的移动终端。