本发明专利技术提供一种基于压电陶瓷传感器的枕式睡眠监测装置及方法，包括用连接线依次连接的睡眠信号采集装置、数据接口、信号处理装置、微控制器、终端设备，其特征在于：所述睡眠信号采集装置包括本体，所述本体内有空间，用于放置压电陶瓷传感器，所述压电陶瓷传感器通过传输导线与数据接口连接；所述数据传输装置上通过设置有USB接口与终端设备相连接。本发明专利技术所涉及的睡眠监测装置及睡眠监测方法，可以感知人在自然睡眠状态下的细微压力变化，实现对人在睡眠时的心率、呼吸、体动等生理状态的实时监测，监测效果好、准确率高、低成本、低负荷，并能够通过睡眠数据分析为用户提供健康辅助服务，适合一般家庭长期监测护理使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能健康感知领域，尤其涉及一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置及方法。
技术介绍
目前社会正处在人口结构快速老化的趋势中，老年人的身心健康逐渐减弱，这将给他们的日常生活带来障碍，严重情况下甚至会丧失生活自理能力，老年人对日常生活辅助需求的扩大已经成为必然趋势。有研究发现，随着年龄增长，老年人睡眠质量下降，可诱发各种慢性疾病，而人的三分之一时间是在睡眠中度过的，在这种自然状态下以持续、非干扰的方式感知人体生理状态，对于提前发现、预测相关心脑血管疾病有着重要意义。在医学领域，心电感知器件从表体获取多种形式的电位变化得到心电图，从而实时地准确获得心率呼吸等信息，但需要患者粘附多个电极，影响其正常活动，医护人员操作起来十分复杂，患者需要承受的检测费用昂贵，患者的生理、心理负荷较大；在智能家居领域，现有的许多监测装置需要布置多种传感器，分别获取各种睡眠生理信号，成本较高，操作复杂，影响睡眠，并且大多数装置为离线监测方式，不能实现实时、可视化的监测。因此，实现一种低成本、低负荷、高准确率的，可以实时地、可视化地监测用户睡眠信息，并对用户提供健康辅助服务的装置和方法，是业内亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术提供一种可以实时地、可视化地监测用户睡眠信息，并对用户提供健康辅助服务的装置和方法。本专利技术提供一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置，包括用连接线依次连接的睡眠信号采集装置、数据接口、信号处理装置、微控制器、终端设备，其特征在于：所述睡眠信号采集装置包括本体，所述本体内有空间，用于放置压电陶瓷传感器，所述压电陶瓷传感器通过传输导线与数据接口连接；所述数据传输装置上通过设置有USB接口与终端设备相连接。进一步地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置中所述压电陶瓷传感器包括压电陶瓷传感器壳体、压电陶瓷片，所述压电陶瓷传感器壳体内部设有空间，所述压电陶瓷片设置于压电陶瓷传感器壳体的内部空间内，所述压电陶瓷片上下面与所述压电陶瓷传感器壳体紧密接触。进一步地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置中所述传输导线包括正负两根传输导线，所述压电陶瓷片并联在传输导线上。进一步地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置中所述压电陶瓷传感器设置在本体内部空间中的中心位置。进一步地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置中所述的信号处理装置包括滤波器、信号放大器；微控制器包括模数转换器。进一步地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置中所述的压电陶瓷片的数量为至少2个，均匀分布在压电陶瓷传感器壳体内。优选地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置中所述的本体为枕头。本专利技术还提供一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测方法，技术方案为：一种睡眠监测方法，包括压电陶瓷传感器、信号处理模块、微控制器模块、终端设备；包括以下步骤：S1：通过所述压电陶瓷传感器集睡眠生理信号；S2：通过所述信号处理模块对睡眠生理信号进行噪声过滤处理、放大处理；S3：通过所述微控制器模块将处理后的睡眠生理信号转换成数字信号，发送给终端设备；S4：通过终端设备对数字信号进行处理，实现生理信号的分离，将分离后的生理信息实时显示出来；S5：通过终端设备与服务器互联，并通过服务器对睡眠数据进行存储、分析，提供疾病预测、睡眠分期、睡眠质量评估等健康辅助服务。进一步地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测方法中所述的S4中分离的生理信号为心率、呼吸、体动；所述显示的生理信息为心率波形和数值、呼吸率波形和数值、体动次数。进一步地，一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测方法中所述的S4中的终端设备对数字信号进行进一步处理，包括体动信号分离算法，采用滑动窗口阈值检测法；心率信号提取算法，采用小波变换分析法；呼吸信号提取算法，采用基于最小均方误差的有限冲激响应滤波器法。本专利技术所涉及的睡眠监测装置和睡眠监测方法，可以感知人在自然睡眠状态下的细微压力变化，并通过信号处理将处理后的信号传输到终端设备进行数据分析和结果显示，实现对人在睡眠时的心率、呼吸、体动等生理状态的实时地、可视化地监测，成本低、负荷低、监测效果好、准确率高，并能够通过睡眠数据分析为用户提供健康辅助服务，适合一般家庭长期监测护理使用。附图说明图1是本专利技术一种实时睡眠监测装置的俯视结构示意图；图2是本专利技术一种实时睡眠监测装置的剖面结构示意图；图3是本专利技术一种实时睡眠监测装置的另一实施例俯视结构示意图；图4是本专利技术一种实时睡眠监测方法的步骤流程示意图；图5是本专利技术一种实时睡眠监测装置的硬件框图；图6是本专利技术一种实时睡眠监测装置采集的睡眠生理原始信号图；图7是本专利技术一种实时睡眠监测装置处理后的心率波形图和数值；图8是本专利技术一种实时睡眠监测装置处理后的呼吸率波形图和数值；其中1本体、2压电陶瓷传感器、3信号处理装置、4微控制器、5USB接口、6压电陶瓷片、7压电陶瓷传感器壳体、8传输导线、9数据接口。具体实施方式下面将结合附图说明及具体实施方式对本专利技术作进一步的具体说明。下面结合图1、图2、图3具体来描述本专利技术提供的一种睡眠监测装置。实施例1：参考图1、图2，一种睡眠监测装置，包括用连接线依次连接的睡眠信号采集装置、数据接口9、信号处理装置3、微控制器4、终端设备，所述睡眠信号采集装置包括本体1，所述本体1内有空间，用于放置压电陶瓷传感器2，所述压电陶瓷传感器2通过传输导线8与数据接口9连接；所述数据传输装置4上通过设置有USB接口5与终端设备相连接。所述压电陶瓷传感器2包括压电陶瓷传感器壳体7、压电陶瓷片6，所述压电陶瓷传感器壳体7内部设有空间，所述压电陶瓷片6设置于压电陶瓷传感器壳体7的内部空间内，所述压电陶瓷片7上下面与所述压电陶瓷传感器壳体7紧密接触。所述传输导线8包括正负两根传输导线，所述压电陶瓷片6并联在传输导线8上。所述的信号处理装置(3)包括滤波器、信号放大器。其中所述滤波器由低通滤波器和带通滤波器组成，用来滤除系统中的各种噪声；信号放大器模块将压电陶瓷片产生的微弱电压信号放大；模数转换器以一定频率对放大后的电压信号采样，并将电压信号转换成数字信号。当采集睡眠生理信号时，人在睡眠时细微压力变化从本体1上方传递到压电陶瓷传感器壳体7，再传递到内部的压电陶瓷片6，从而产生电压信号，然后进一步处理并显示在终端设备。为便于压电陶瓷传感器2均匀的感知来自于压电陶瓷传感器壳体7外部的压力，本装置的压电陶瓷传感器壳体7设计为扁平状；所述压电陶瓷传感器2设置在本体1内部空间中的中心位置；本装置中的压电陶瓷传感器壳体7的材质可以为塑料、塑胶海绵、人造棉、慢回弹棉、荞麦皮等材质。容易想到的，本装置的本体1为枕头，采集人睡眠时头部产生的细微压力变化。实施例2：参考图1、图1，本实施例的技术方案大致与实施例1原理类似，对于较厚、体积较大的本体1，为增大受力面积和传感器感知灵敏度，在压电陶瓷传感器2中设置多个压电陶瓷片6，图3显示为4个压电陶瓷片6；为了全方位采集睡眠信号，本装置将多个压电陶瓷片6均匀分布在压电陶瓷传感器2的压电陶瓷传感器壳体7的内部中空夹层之中，所述传输导线8包括正负两根，多个压电陶瓷片6并联在传输导线8之上。下面结合图4-图8来具体描述本专利技术一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测方法，包括以下步骤：S1：通过压电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置，包括用连接线依次连接的睡眠信号采集装置、数据接口(9)、信号处理装置(3)、微控制器(4)、终端设备，其特征在于：所述睡眠信号采集装置包括本体(1)，所述本体(1)内有空间，用于放置压电陶瓷传感器(2)，所述压电陶瓷传感器(2)通过传输导线(8)与数据接口(9)连接；所述数据传输装置(4)上通过设置有USB接口(5)与终端设备相连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置，包括用连接线依次连接的睡眠信号采集装置、数据接口(9)、信号处理装置(3)、微控制器(4)、终端设备，其特征在于：所述睡眠信号采集装置包括本体(1)，所述本体(1)内有空间，用于放置压电陶瓷传感器(2)，所述压电陶瓷传感器(2)通过传输导线(8)与数据接口(9)连接；所述数据传输装置(4)上通过设置有USB接口(5)与终端设备相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置，其特征在于：所述压电陶瓷传感器(2)包括压电陶瓷传感器壳体(7)、压电陶瓷片(6)，所述压电陶瓷传感器壳体(7)内部设有空间，所述压电陶瓷片(6)设置于压电陶瓷传感器壳体(7)的内部空间内，所述压电陶瓷片(7)上下面与所述压电陶瓷传感器壳体(7)紧密接触。3.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置，其特征在于：所述传输导线(8)包括正负两根传输导线，所述压电陶瓷片(6)并联在传输导线(8)上。4.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置，其特征在于：所述压电陶瓷传感器(2)设置在本体(1)内部空间中的中心位置。5.根据权利要求1所述的一种基于压电陶瓷传感器的睡眠监测装置，其特征在于：所述的信号处理装置(3)包括滤波器、信号放大器；所述的微控制器(4)包括模数转换器。6.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪红波，何明杰，李昊，徐国兴，周兴社，王柱，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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