CN208541309U - 一种体动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及睡眠监测领域，公开了一种体动监测装置，包括：压电传感器，用于接收人体的体动信息，并将所述体动信息转化为电信号；控制处理模块，用于根据所述电信号，识别所述人体是否存在体动，若存在体动时，识别所述体动的持续时间以及所述体动的能量，并且根据所述体动的持续时间以及所述体动的能量，计算所述体动的大小。通过上述方式，本申请实施例能够实现在不接触人体的情况下，判断人体是否存在的体动，并且确定每次体动大小。
Description
技术领域
本实用新型涉及睡眠监测技术领域，特别是涉及一种体动监测装置。
背景技术
随着经济发展，人们生活水平的提高，人们对睡眠生理健康越来越重视。了解和掌握个人的睡眠状况，不仅有助于睡眠障碍患者准确地向医生提供自己的睡眠状况信息，便于医生对症医疗，也有助于普通人及时了解自己的睡眠状况的异常变化，以尽早调整或治疗。
人体的睡眠的好坏直接表现为在睡觉时人体的体动的状况，例如：当处于失眠状态时，人体会辗转反侧，当处于深度睡眠状态时，人体会非常安静。而人体的体动的状况通常是通过体动记录仪进行记录。
通常体动记录仪是由传感器、存储器和数据分析系统三部分组成，传感器会制造成类似手表的外形，戴在人体的手腕或脚踝等部位，用于感知人体相应部位的三维加速运动，并记录下来，被记录下来的数据储存在存储器中，数据分析系统对存储器中的数据进行分析处理，得到最终人体的体动的监测结果。
本实用新型的发明人在实现本实用新型的过程中发现，相关技术的体动记录仪不能满足在非接触的情况下监测人体体动，并且获取体动大小的需求。
实用新型内容
本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种体动监测装置，能够在不接触人体的情况下，确定人体是否存在的体动，并且计算人体每次体动的体动大小。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种体动监测装置,包括：压电传感器，用于接收人体的体动信息，并将所述体动信息转化为电信号；控制处理模块，用于根据所述电信号，识别所述人体是否存在体动，若存在体动时，识别所述体动的持续时间以及所述体动的能量，并且根据所述体动的持续时间以及所述体动的能量，计算所述体动的大小。
其中，所述控制处理模块识别所述体动的能量具体包括：
将在所述持续时间内的所述电信号的幅度相加之和作为所述体动的能量。
其中，所述控制处理模块包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：所述识别所述人体是否存在体动，若存在体动时，识别所述体动的持续时间以及体动的能量，并且根据所述体动的持续时间以及体动的能量，计算所述体动的大小的步骤。
其中，所述体动监测装置还包括:信号放大单元，与所述压电传感器连接，用于将所述电信号放大；信号滤波单元，分别与所述信号放大单元和模数转换单元连接，用于将放大后的所述电信号进行滤波处理，并且将滤波之后的电信号发送至所述控制处理模块。
其中，所述体动监测装置还包括封装保护膜,所述封装保护膜用于套在所述压电传感器外。
其中，所述压电传感器具体为压电薄膜传感器。
其中，所述压电传感器还包括信号引线，所述封装保护膜的一端设有供所述信号引线穿出的开口，所述信号引线的一端与所述压电薄膜传感器连接，并且所述信号引线的另一端穿出所述封装保护膜后接入所述控制处理模块连接。
其中，所述体动监测装置还包括存储模块，所述存储模块与所述处理器连接，用于储存所述体动的相关数据。
其中，所述体动监测装置还包括无线模块，所述无线模块与所述处理器连接，用于与远程设备进行数据通信。
其中，所述体动监测装置还包括：电压转换电路，与所述控制处理模块连接，用于为所述控制处理模块提供工作电压；可充电电池，与所述电压转换电路连接，用于为所述电压转换电路提供电能；无线充电电路，与所述可充电电池连接，用于对所述可充电电池进行充电。
本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例的体动监测装置包括压电传感器和控制处理单元，压电传感器具有受力产生电荷，并且受力越大所产生的电荷越多的特性，当人体置于压电传感器时，人体在重力的作用下会对压电传感器产生一个压力，当人体在压电传感器上翻身(即体动)时，人体对压电传感器的压力会发生变化，相应的，压电传感器所产生的电荷也会变化，即:压电传感器所输出的电信号产生变化，因此，控制处理模块根据压电传感器的电信号识别人体是否存在体动，若存在体动时，识别体动的持续时间以及体动的能量，并且根据所述体动的持续时间以及体动的能量，计算体动的大小；实现了能够在不接触人体的情况下，判断人体是否存在的体动，并且确定每次体动大小。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本实用新型实施例提供的体动监测装置的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例提供的体动监测装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的压电传感器的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
图1为本实用新型实施例提供的体动监测装置的结构示意图。如图1所示，体动监测装置100包括压电传感器10和控制处理模块20。
上述体动监测装置100可以放置于床上、床垫内、被套内、枕头内或与其他日常用品配套使用，优选地可以放置在床垫本体内，床垫本体可以采用普通床垫面料，体动监测装置100及床垫本体共同形成压电床垫。在一些实施例中，压电传感器10可以制成多种形状，例如圆形、椭圆形、方形等等，以适用于床、床垫、被套、枕头或与其他日常用品某部位的形状。
在一些实施例中，上述压电传感器10为利用压电效应制成的传感器。所谓的压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变(包括弯曲和伸缩形变等)时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象，另外，电荷产生量与外力的大小有关，当外力越大，电荷的产生量越多。当压电传感器10接收到人体的体动信息时，压电传感器10就会产生电荷，并且将该电荷作为电信号输出。人体的体动信息是指人体的生命体征活动，例如心跳、呼吸、体动等等。当人体存在生命特征活动时，人体对压电传感器10的压力就会产生变化，相对应压电传感器10的形变也会产生，则压电传感器10输出电信号也会产生变化。
可选地，上述压电传感器10可以为压电薄膜传感器12。压电薄膜即聚偏氟乙烯高分子膜(PVDF)，是一种经特殊加工后能将动能转化为电能的聚合物，具有很高的压电效应。当人体置于压电薄膜传感器12上时，压电薄膜受到弯曲或者拉伸的形变，上下电极表面之间会产生电信号，该电信号可以为电流信号或电压信号，该电信号的大小与压电薄膜弯曲或拉伸的形变成比例。压电薄膜通常很薄，柔软、密度低、灵敏度极好，而且还具有很强的机械韧性，因此能够有效输出电信号，从而监测体动的大小。
可以理解的是，在一些其他实施例中，压电传感器10还可以为其他传感器，例如压电式加速度传感器，其利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化，例如当人体置于该压电传感器10上时，由于人体的生命特征活动，加速度计受振，则压电式传感器输出的电信号也随之变化。
在本实用新型实施例中，由于当人体置于压电传感器10上时，人体会对压电传感器10产生压力，并且该压力可以随着人体的活动而变化，而当该压力变化时，相对应的，压电传感器10输出电信号也会产生变化，因此，控制处理模块20用于根据压电传感器10输出的电信号，首先识别人体是否存在体动，若存在体动，再识别该体动的持续时间以及体动的能量，并且根据该体动的持续时间以及体动的能量，计算该体动的大小。
需要说明的是：虽然人体的生命特征活动有很多，例如：心跳、呼吸、体动等等，但是在所有生命特征活动中，人体体动所造成的压力变化是最大的，而心跳和呼吸造成的压力变化不会很大，因此，在检测人体是否存在体动时，可以通过检测电信号的电压幅度是否超过一个预设阈值的方式进行确定。
而预设阈值的确定方式可以是：首先将体动监测装置100水平放置，人体平躺于体动监测装置100上，检测一段时间内压电传感器输出的最大电压值，将该最大电压值作为预设阈值。值得注意的是：在检测预设阈值的这段时间内，人体不允许进行体动，人体只能平静躺于体动监测装置100。
在获得预设阈值之后，当人体躺在体动监测装置100上时，将压电传感器10输出的电信号的幅值与阈值比较，若幅值大于阈值，则存在体动，若幅值小于阈值，则不存在体动。例如，若设定A＝10为阈值，当人体躺在体动监测装置100上时，压电传感器10输出的电信号为Y＝X(t)，当t1＝5s时，Y1＝20，Y1大于A，则存在体动。
其中，识别该体动的持续时间具体实施方式可以是：控制处理模块20识别存在体动后，从开始识别到体动的时刻开始记录，直至体动结束，中间的这段时间则为一次体动的持续时间。例如，识别存在体动后，设压电传感器10输出的电信号为Y＝X(t)，当t1＝5s时，Y1＝20，当t2＝10s时，Y2＝30，10s后，识别为无体动，则得到这一次体动的持续时间为T＝5s。
其中，识别该体动的能量具体实施方式可以是：控制处理模块20识别存在体动后，从开始识别到体动的时刻开始记录，直至体动结束，中间的这段时间则为一次体动的持续时间，将在该体动的持续时间内的所有电信号的电压幅度相加，得到的电压幅度相加之和作为体动的能量。例如，识别存在体动后，设压电传感器10输出的电信号为Y＝X(t)，当t1＝5s时，Y1＝20，当t2＝10s时，Y2＝30，10s后，识别为无体动，将5s至10s之间的Y值进行累加，累加的方法可以为积分，累加得到的值为该体动的能量E。
其中，根据该体动的持续时间以及体动的能量，计算该体动的大小的具体实施方式可以为：识别得到该体动的持续时间以及体动的能量后，将体动的能量除以体动的持续时间，得到体动的大小。例如，若识别得到该体动的持续时间为T，识别得到该体动的能量为E，则体动的大小为L＝E/T，假设识别得到该体动的持续时间为5，识别得到该体动的能量为20，则体动的大小为4。
值得说明的是：控制处理模块20可以是硬件实现，也可以是软件实现的，当控制处理模块20是软件实现时，如图2所示，控制处理模块20可以包括至少一个处理器22和存储器23。处理器22为具有一定逻辑运算能力的处理器，例如单片机、微处理器或者CPU等，该处理器还可以具有一个或者多个处理核心。处理器23分别与压力传感器和存储器连接。
其中，存储器23可以内置在处理器中，也可以外置在处理器外部，存储器23还可以是远程设置的存储器，通过网络连接处理器(图2中以存储器外置于处理器为例说明)。处理器22和存储器23可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。
存储器23作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器22过运行存储在存储器23的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行上述控制处理模块20所执行的步骤。
存储器23可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储使用生理信息监测装置的过程中所创建的数据等。此外，存储器23还可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器23可选包括相对于处理器22远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器22。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
需要说明的是：压电传感器10输出的电信号可以是模拟信号，也可以数字信号，当压电传感器10输出的电信号为模拟信号时，为了方便处理，处理器可以先将模拟的电信号转换为数字的电信号，再根据数字的电信号进行处理。模数转换的具体实施方式可以为：对模拟信号进行采样，然后量化编码为二进制数字信号。优选地，模数转换单元21的采样率为40Hz。
请继续参阅图2，在一些实施例中，上述体动监测装置100还可以包括：信号放大单元30和信号滤波单元40。信号放大单元30与压电传感器10连接，用于将压电传感器10输出的电信号放大；信号滤波单元40分别与信号放大单元30和模数转换单元21连接，用于将放大后的电信号进行滤波处理，并且将滤波之后的电信号发送至模数转换单元21。
其中，信号放大单元30可以为一个或多个，图2中以一个信号放大单元30举例说明。信号放大单元30对压电传感器10输出的模拟电信号进行放大处理，以便对该模拟电信号进行滤波处理。优选地，信号放大单元30对模拟电信号的放大倍数为2dB，当然，在一些其他实施例中，信号放大单元30的放大倍数可以根据需要而定。
其中，信号滤波单元40对放大后的电信号进行滤波，消除带外噪声，获得所需频段的较少干扰的电信号。当压电传感器10输出电信号时，可能会由于电磁干扰，使输出的电信号中含有高频干扰信号，所以需要通过信号滤波单元40滤掉不需要的信号，获得较少干扰的模拟电信号。可选地，信号滤波单元40包括二阶高通有源滤波器(未图示)和二阶低通有源滤波器(未图示)，其中二阶高通有源滤波器和二阶低通有源滤波器串联，二阶高通有源滤波器与信号放大单元30电连接，二阶低通有源滤波器与处理器22电连接。二阶高通有源滤波器用于把电信号中低于设定值的电信号滤掉，只让比设定值频率高的电信号通过，二阶低通有源滤波器用于将电信号中无用的干扰信号过滤掉。处理器22用于对接收到的电信号进行计算得到体动的大小，进而通过对人体的体动进行监测，计算得到每次体动大小，实现了能够在不接触人体的情况下，判断人体是否存在的体动，并且确定每次体动大小。
在一些实施例中，上述体动监测装置100还可以包括存储模块50，存储模块50与处理器21连接，用于储存体动的相关数据。存储模块50可以包括但不限于EEPROM、闪存或者硬盘驱动器等，能够实现本地实时存储体动的持续时间、体动的能量、体动的大小等相关信息。
在一些实施例中，上述体动监测装置100还可以包括无线模块60，无线模块60与处理器22连接，用于与远程设备进行数据通信。无线模块60可以为蓝牙模块、WIFI模块或3G通讯模块、4G通讯模块中的一种或多种。其中，远程设备可以包括但不限于各种具有显示屏功能的移动终端，例如智能手机、笔记本、PAD等。无线模块60能够将体动的大小等相关数据传输至远程设备，从而更有效地展示睡眠体动参数，提高判断睡眠分期的准确性。
在一些实施例中，上述体动监测装置100还可以包括电压转换电路71、可充电电池72、无线充电电路73。电压转换电路71与控制处理模块20连接，用于为控制处理模块20提供工作电压；可充电电池72，与电压转换电路71连接，用于为电压转换电路71提供电能；无线充电电路73与可充电电池72连接，用于对可充电电池72进行充电。其中，电压转换电路71还与压电传感器10、信号放大单元30、信号滤波单元40、存储模块50和无线模块60连接。可充电电池72可以为镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、铅酸电池等。无线充电电路73可以通过电磁感应原理以不接触的方式对可充电电池72进行充电。当然，在一些其他实施例中，无线充电电路73也可以用USB充电电路代替，通过USB端口输入5V电压对可充电电池72进行充电，只要能实现充电的目的即可。
为了更好地保护压电传感器，还可以给压电传感器设置保护壳，则请参阅图3，在一些实施例中，上述体动监测装置100还可以包括封装保护膜14，封装保护膜14用绝缘材料制成，包括上下两部分，其形状与压电传感器10外形相适应，便于套接在压电传感器10外，但至少与压电传感器10向对应的封装保护膜14的部分是柔性的，并且最好封装保护膜12比压电传感器10略大，例如封装保护膜14的长度比压电传感器10的长度长3cm，从而减少对压电传感器10的形变产生影响。封装保护膜14还可以把整个压电传感器10密封起来，以便防潮。
可选地，上述压电传感器10还可以包括信号引线16，封装保护膜14的一端设有供所述信号引线16穿出的开口，信号引线16的一端与压电薄膜12连接，并且另一端穿出封装保护膜14后接入控制处理模块20，方便对压电传感器10输出的电信号的进一步处理以及传输等操作。信号引线16可以为使用单芯带屏蔽的电子线，这样能够是整个装置产生自屏蔽结构，信号输出变得更稳定。
当然，在一些其他实施例中，压电传感器10与控制处理模块也可以通过无线方式进行连接，比如通过蓝牙连接。
本实用新型实施例的体动监测装置，通过压电传感器输出电信号，信号放大单元对电信号进行放大，信号滤波单元对放大的电信号进行滤波，控制处理模块执行：根据电信号识别人体是否存在体动，若存在体动，识别体动的持续时间以及体动的能量，并且根据所述体动的持续时间以及体动的能量，从而计算体动的大小，将得到的数据储存在存储模块中，通过无线模块发送至远程设备。通过以上方式，实现了能够在不接触人体的情况下，判断人体是否存在的体动，并且确定每次体动大小。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种体动监测装置，其特征在于，包括：
压电传感器，用于接收人体的体动信息，并将所述体动信息转化为电信号；
控制处理模块，用于根据所述电信号，识别所述人体是否存在体动，若存在体动时，识别所述体动的持续时间以及所述体动的能量，并且根据所述体动的持续时间以及所述体动的能量，计算所述体动的大小。
2.根据权利要求1所述的体动监测装置，其特征在于，
所述控制处理模块识别所述体动的能量具体包括：
将在所述持续时间内的所述电信号的幅度相加之和作为所述体动的能量。
3.根据权利要求2所述的体动监测装置，其特征在于，
所述控制处理模块包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：所述识别所述人体是否存在体动，若存在体动时，识别所述体动的持续时间以及体动的能量，并且根据所述体动的持续时间以及体动的能量，计算所述体动的大小的步骤。
4.根据权利要求3所述的体动监测装置，其特征在于，所述体动监测装置还包括:
信号放大单元，与所述压电传感器连接，用于将所述电信号放大；
信号滤波单元，分别与所述信号放大单元和模数转换单元连接，用于将放大后的所述电信号进行滤波处理，并且将滤波之后的电信号发送至所述控制处理模块。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的体动监测装置，其特征在于，所述体动监测装置还包括封装保护膜,所述封装保护膜用于套在所述压电传感器外。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述压电传感器具体为压电薄膜传感器。
7.根据权利要求5所述的体动监测装置，其特征在于，所述压电传感器还包括信号引线，所述封装保护膜的一端设有供所述信号引线穿出的开口，所述信号引线的一端与所述压电薄膜传感器连接，所述信号引线的另一端穿出所述封装保护膜后接入所述控制处理模块。
8.根据权利要求3或者4所述的体动监测装置，其特征在于，所述体动监测装置还包括存储模块，所述存储模块与所述控制处理模块连接，用于储存所述体动的相关数据。
9.根据权利要求3或者4所述的体动监测装置，其特征在于，所述体动监测装置还包括无线模块，所述无线模块与所述处理器连接，用于与远程设备进行数据通信。
10.根据权利要求1所述的体动监测装置，其特征在于，所述体动监测装置还包括：
电压转换电路，与所述控制处理模块连接，用于为所述控制处理模块提供工作电压；
可充电电池，与所述电压转换电路连接，用于为所述电压转换电路提供电能；
无线充电电路，与所述可充电电池连接，用于对所述可充电电池进行充电。
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|---|---|---|---|
| CN201721362164.4U CN208541309U (zh) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 一种体动监测装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112401875A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 南京大学 | 一种基于电荷感应的运动姿态识别装置及方法 |
| CN114072054A (zh) * | 2019-08-30 | 2022-02-18 | 住友理工株式会社 | 存在与否判定装置 |
| CN110250799B (zh) * | 2019-06-18 | 2022-07-12 | 慕思健康睡眠股份有限公司 | 一种可识别床笠更换的系统和方法 |
| CN116687362A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-09-05 | 中国中煤能源集团有限公司 | 一种岗前健康快速筛查系统及方法 |
-
2017
- 2017-10-18 CN CN201721362164.4U patent/CN208541309U/zh active Active
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