一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方法，包括：光源、光纖分路器、光纖光柵裝置、光接收器裝置、微處理器、云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊、終端和反饋模塊，所述光電探測器的輸出端分別與微處理器線性連接，所述微處理器與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊相連接，所述終端和反饋模塊分別與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊相連接，所述終端和反饋模塊相連接。通過上述方式，本發(fā)明所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方法，利用多路光纖光柵裝置，可以陣列放置在病床的床單下面，靈敏度高，對溫度不敏感，體積小巧，攜帶方便，非穿戴設計，不影響人體的轉身靈活性，舒適性好。
【專利說明】
-種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及醫(yī)療設備領域，特別是設及一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān) 測裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 睡眠的質量與健康息息相關，對于人體維持正常的生理功能W及生長發(fā)育極為重 要。隨著人民生活水平的提高和工作壓力的加大，有相當多的人患有或輕或重的睡眠疾病， 不僅影響到病人的恢復和正常的生產生活，并且也會對人體健康產生不可預估的傷害。
[0003] 目前，現(xiàn)有用于監(jiān)測睡眠質量和生命體征的裝置大致分為家庭和醫(yī)療兩大類，若 按照穿戴方式劃分，則包括穿戴式和非穿戴式兩種。傳統(tǒng)意義上的用于監(jiān)測睡眠質量和生 命體征的裝置通常是穿戴式的，有部分是基于加速度計而設計的，此類產品依賴于人體的 肢體運動來感測睡眠質量，容易產生誤判，而非穿戴式的裝置大多體積較大，不易攜帶，對 溫度敏感，靈敏度差，需要改進。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測 裝置及方法，提升使用舒適性、監(jiān)測的靈敏度和穩(wěn)定性。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供一種溫度不敏感的睡 眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，包括:光源和光纖分路器，所述光源的輸出端與光纖分路器相 連接，所述溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置還包括:光纖光柵裝置、光接收器裝 置、微處理器、云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊、終端和反饋模塊，所述光纖分路器為1*N路光 纖分路器，所述光纖光柵裝置包括分別與光纖分路器相連接的λι光纖光柵、λ2光纖光柵、λ3 光纖光柵…λΝ光纖光柵，所述光接收器裝置包括數(shù)個分別與光纖光柵裝置相連接的光電探 測器，所述光電探測器的輸出端分別與微處理器線性連接，所述微處理器與云端睡眠和生 命體征監(jiān)測模塊相連接，所述終端和反饋模塊分別與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊相連 接，所述終端和反饋模塊相連接。
[0006] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述光源的輸入端串聯(lián)設置有一個驅動模塊，所述 驅動模塊的輸入端串聯(lián)設置有一個功率控制模塊，所述功率控制模塊與微處理器線性連 接。
[0007] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述Ν為4的整倍數(shù)。
[000引在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述微處理器與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊之間 設置有第一數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，所述云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊與終端之間采用第二 數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，所述第一數(shù)據(jù)傳輸模塊和第二數(shù)據(jù)傳輸模塊通過有線協(xié)議方式或者 無線協(xié)議方式進行傳輸數(shù)據(jù)。
[0009] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述反饋模塊連接設置有一個報警模塊。
[0010] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述光源為FP激光器、多波長激光器或者寬帶光譜 的光源。
[0011] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述光纖光柵裝置采用布拉格光纖光柵或是長周期 光纖光柵。
[0012] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述λι光纖光柵、λ2光纖光柵、λ3光纖光柵…λΝ光纖 光柵呈矩形陣列或者環(huán)形陣列分布。
[0013] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述終端為手機、平板或者監(jiān)視器。
[0014] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是:提供一種溫度不敏感的 睡眠質量和生命體征監(jiān)測方法，包括溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，所述溫 度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置包括:光源和光纖分路器，所述光源的輸出端與 光纖分路器相連接，所述溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置還包括:光纖光柵裝 置、光接收器裝置、微處理器、云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊、終端和反饋模塊，所述光纖分 路器為1*Ν路光纖分路器，所述光纖光柵裝置包括分別與光纖分路器相連接的λι光纖光柵、 λ2光纖光柵、λ3光纖光柵…λΝ光纖光柵，所述光接收器裝置包括數(shù)個分別與光纖光柵裝置相 連接的光電探測器，所述光電探測器的輸出端分別與微處理器線性連接，所述微處理器與 云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊相連接，所述終端和反饋模塊分別與云端睡眠和生命體征監(jiān) 測模塊相連接，所述終端和反饋模塊相連接； 所述溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測方法包括下列步驟： 把光纖光柵裝置設置在人體的下方，利用屯、跳、呼吸、體動引起光纖光柵裝置的形變， 進而通過光纖光柵裝置的傳感并解調W及光接收器裝置得到睡眠、生命體征信息，將睡眠 質量粗分3個等級，醒、熟睡狀態(tài)和快速眼動狀態(tài)，根據(jù)計算提取的特征值向量得到Ξ個等 級的特征向量的馬氏距離，具體公式如下：
,1=1，2,3，分別代表^個等級； 其中嘴待測向量至U3個睡眠質量等級的馬氏距離，f是待測向量，分別是3 個睡眠質量等級的特征均矢，Sf:;分別是3個睡眠等級的特征協(xié)方差矩陣，馬氏距離越近，說 明待測向量與對應睡眠等級更相關，由此得到睡眠質量圖； 將測試者的數(shù)據(jù)上傳并存儲在云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊，發(fā)現(xiàn)突發(fā)問題時進行反 饋模塊的觸發(fā)和報警，存儲的數(shù)據(jù)經過長時間的數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析，供專業(yè)醫(yī)生分析參 考，減輕醫(yī)院睡眠監(jiān)測中屯、的壓力。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明指出的一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測 裝置及方法，利用多路光纖光柵裝置，可W陣列放置在病床的床單下面，利用人體的重力感 應和動作來改變光纖光柵裝置的工作狀態(tài)，光接收器裝置把變化的信號發(fā)給微處理器，上 傳并存儲在云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊，進行監(jiān)測、對比和報警，陣列分布，靈敏度高，對 溫度不敏感，體積小巧，攜帶方便，非穿戴設計，不影響人體的轉身靈活性，舒適性好。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可w根據(jù)運些附圖獲得其它 的附圖，其中： 圖1是本發(fā)明一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方法一較佳實施例的 結構示意圖； 圖2是本發(fā)明一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方法示出的FP激光器 的光譜圖； 圖3是本發(fā)明一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方法一較佳實施例得 到的人體屯、率信號波形圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[001引請參閱圖1至圖3,本發(fā)明實施例包括： 一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，包括:光源和光纖分路器，所述光源 的輸出端與光纖分路器相連接，所述光源的輸入端串聯(lián)設置有一個驅動模塊，所述驅動模 塊的輸入端串聯(lián)設置有一個功率控制模塊，所述功率控制模塊與微處理器線性連接，通過 微處理器控制光源的啟動和功率調節(jié)。
[0019] 所述溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置還包括:光纖光柵裝置、光接收 器裝置、微處理器、云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊、終端和反饋模塊，所述光纖分路器為1*4 路光纖分路器，所述光纖光柵裝置包括分別與光纖分路器相連接的λι光纖光柵、λ2光纖光 柵、λ3光纖光柵和λ4光纖光柵，所述λι光纖光柵、λ2光纖光柵、λ3光纖光柵和λ4光纖光柵呈矩 形陣列分布在床上，人體睡覺時位于其上方，通過人體的微小動作和重力感應而改變光纖 光柵裝置的工作狀態(tài)，從而改變微處理器從光接收器裝置得到的數(shù)據(jù)，無需與人體直接接 觸，舒適性好，數(shù)據(jù)精度高，工作更加穩(wěn)定。
[0020] 所述光接收器裝置包括數(shù)個分別與光纖光柵裝置相連接的光電探測器，所述光電 探測器的輸出端分別與微處理器線性連接，所述微處理器與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊 相連接，所述終端和反饋模塊分別與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊相連接，所述終端和反 饋模塊相連接，微處理器得到的數(shù)據(jù)實時記錄在云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊內。
[0021] 所述微處理器與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊之間設置有第一數(shù)據(jù)傳輸模塊相 連接，所述云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊與終端之間采用第二數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，所述 第一數(shù)據(jù)傳輸模塊和第二數(shù)據(jù)傳輸模塊通過有線協(xié)議方式或者無線協(xié)議方式進行傳輸數(shù) 據(jù)，第一數(shù)據(jù)傳輸模塊和第二數(shù)據(jù)傳輸模塊可W采用家庭或者醫(yī)院的無線網(wǎng)絡WIFI方式通 訊，降低設備使用的成本，擴大應用的范圍。
[0022] 所述反饋模塊連接設置有一個報警模塊，突發(fā)情況而產生異常時，反饋模塊啟動 報警模塊，進行現(xiàn)場的振動和鬧鈴警報，同時向醫(yī)院、家人或者監(jiān)護人發(fā)送短信或者打電話 進行通知。
[0023] 所述光源為FP激光器、多波長激光器或者寬帶光譜的光源，主要是采用FP激光器， FP激光器基于法布里巧羅，功耗低、抗電磁干擾、準確度高、靈敏度高和便攜性強的特點，所 述光纖光柵裝置采用布拉格光纖光柵或是長周期光纖光柵，體積小，精度高。如圖2所示，光 譜會隨著輸出功率和溫度的增大或升高產生紅移，但是相鄰縱模間隔距離不會變，利用此 特性，可設計溫度不敏感監(jiān)測裝置，四個FBG為一組，其特征波長可W完全覆蓋整個光譜移 動，同時可W通過調節(jié)輸出功率來調諧FP激光器的光譜位置，達到最佳性能。假設四個FBG 的特征波長為λι、λ2、λ3和λ4，F(xiàn)P激光器的相鄰縱摸間距為δλ W及縱摸的FWHM為B，并設λι=λ〇， 則四個尸80的特征波長值為：人1=人〇;人2=人〇+1*(6人+6);人3=人〇+2*(6人+6)山=人〇+3*(6人+6);在 光源光譜允許的情況下，可適當增加 FBG的數(shù)量，達到多組FBG監(jiān)測，各組特征波長分布原理 同上，并適當控制組間特征波長間距，W免相互干擾。
[0024] 所述終端為手機、平板或者監(jiān)視器，可W通過手機、平板或者監(jiān)視器進行監(jiān)測情況 的顯示和查詢，提升醫(yī)生和病人的使用便利性。
[0025] -種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測方法，包括下列步驟： 把光纖光柵裝置設置在人體的下方，利用屯、跳、呼吸、體動引起光纖光柵裝置的形變， 進而通過光纖光柵裝置的傳感并解調W及光接收器裝置得到睡眠、生命體征信息，將睡眠 質量粗分3個等級，醒、熟睡狀態(tài)和快速眼動狀態(tài)，根據(jù)計算提取的特征值向量得到Ξ個等 級的特征向量的馬氏距離，具體公式如下：
1=1，2,3，分別代表^個等級； 其中，為待測向量至U3個睡眠質量等級的馬氏距離，g是待測向量，分別是3 個睡眠質量等級的特征均矢，分別是3個睡眠等級的特征協(xié)方差矩陣，馬氏距離越近，說 明待測向量與對應睡眠等級更相關，由此得到睡眠質量圖； 將測試者睡眠、生命體征信息的數(shù)據(jù)上傳并存儲在云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊，云 端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊綜合利用時頻分析、濾波、屯、率提取、呼吸提取、體動提取、打韓 監(jiān)測、屯、臟/呼吸驟停監(jiān)測W及睡眠等級評估算法，發(fā)現(xiàn)突發(fā)問題時進行反饋模塊的觸發(fā)和 報警，存儲的數(shù)據(jù)經過長時間的數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析，供專業(yè)醫(yī)生分析參考，可W減輕醫(yī) 院睡眠監(jiān)測中屯、的壓力，使得病人更加了解自己的睡眠情況，有利于自我的調整。
[0026] 綜上所述，本發(fā)明指出的一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置及方 法，體積小巧，無需穿戴使用，舒適性好，對溫度不敏感，功耗低，抗電磁干擾，數(shù)據(jù)精度高， 攜帶和使用比較方便，使用成本低廉。
[0027] W上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領 域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【主權項】
1. 一種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，包括:光源和光纖分路器，所述光 源的輸出端與光纖分路器相連接，其特征在于，所述溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān) 測裝置還包括:光纖光柵裝置、光接收器裝置、微處理器、云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊、終 端和反饋模塊，所述光纖分路器為1*N路光纖分路器，所述光纖光柵裝置包括分別與光纖分 路器相連接的 λ1光纖光柵、λ2光纖光柵、λ3光纖光柵…λΝ光纖光柵，所述光接收器裝置包括 數(shù)個分別與光纖光柵裝置相連接的光電探測器，所述光電探測器的輸出端分別與微處理器 線性連接，所述微處理器與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊相連接，所述終端和反饋模塊分 別與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊相連接，所述終端和反饋模塊相連接。2. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述光源的輸入端串聯(lián)設置有一個驅動模塊，所述驅動模塊的輸入端串聯(lián)設置有一個功率控 制模塊，所述功率控制模塊與微處理器線性連接。3. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述N為4的整倍數(shù)。4. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述微處理器與云端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊之間設置有第一數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，所述云 端睡眠和生命體征監(jiān)測模塊與終端之間采用第二數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，所述第一數(shù)據(jù)傳輸 模塊和第二數(shù)據(jù)傳輸模塊通過有線協(xié)議方式或者無線協(xié)議方式進行傳輸數(shù)據(jù)。5. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述反饋模塊連接設置有一個報警模塊。6. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述光源為FP激光器、多波長激光器或者寬帶光譜的光源。7. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述光纖光柵裝置采用布拉格光纖光柵或是長周期光纖光柵。8. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述入1光纖光柵、h光纖光柵、λ3光纖光柵…λ Ν光纖光柵呈矩形陣列或者環(huán)形陣列分布。9. 根據(jù)權利要求1所述的溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，所 述終端為手機、平板或者監(jiān)視器。10. -種溫度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測方法，包括權利要求1~9任一所述的溫 度不敏感的睡眠質量和生命體征監(jiān)測裝置，其特征在于，包括下列步驟： 把光纖光柵裝置設置在人體的下方，利用心跳、呼吸、體動引起光纖光柵裝置的形變， 進而通過光纖光柵裝置的傳感并解調以及光接收器裝置得到睡眠、生命體征信息，將睡眠 質量粗分3個等級，醒、熟睡狀態(tài)和快速眼動狀態(tài)，根據(jù)計算提取的特征值向量得到三個等 級的特征向量的馬氏距離，具體公式如下：其中，^llii為待測向量到3個睡眠質量等級的馬氏距離，_是待測向量，分別是3 個睡眠質量等級的特征均矢，分別是3個睡眠等級的特征協(xié)方差矩陣，馬氏距離越近，說 明待測向量與對應睡眠等級更相關，由此得到睡眠質量圖；
【文檔編號】A61B5/00GK105877710SQ201610223403
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】余長泉, 徐偉, 張娜
【申請人】蘇州安萊光電科技有限公司