一種可攜式睡眠監測系統的製作方法
2023-05-13 15:50:41
一種可攜式睡眠監測系統的製作方法
【專利摘要】本發明屬於家用電子監測【技術領域】，具體為一種可攜式睡眠監測系統。系統包括用戶端設備和伺服器；用戶端設備通過無線通信網絡與伺服器公共網絡通信；用戶端設備由電池供電，電極與數據預處理裝置通過導線連接，數據採集裝置與通信裝置採用藍牙通信，通信裝置通過無線通信網絡連接設備與伺服器通信；數據採集裝置包括低功耗微控制器、預處理模塊、數據存儲模塊、藍牙。伺服器端設備包括應用伺服器和數據伺服器；數據伺服器與應用伺服器通過內部網絡連接；應用伺服器通過公共網絡響應用戶需求；應用伺服器包括用戶管理、腦電波數據自動分析、結果顯示與處理和數據管理等功能模塊。本發明系統可使得睡眠監測快速、高效、便捷、安全，管理系統化。
【專利說明】一種可攜式睡眠監測系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於家用電子監測【技術領域】，具體涉及一種可攜式睡眠監測系統。
【背景技術】
[0002]良好的睡眠是人類健康的重要基礎。混亂的睡眠會帶來一系列的健康問題，如記憶力下降、免疫力變差等。此外，許多疾病，如抑鬱症、打鼾，也會嚴重地降低人的睡眠質量。因此，對於睡眠質量的分析有著重要的意義。醫學專家根據睡眠的深度及腦電圖的特徵，將睡眠分成不同的時期，進而分析睡眠質量。目前最常用的睡眠監測是多導睡眠監測。醫生根據多種儀器監測所得的腦電波、心電波、肌電波、呼吸情況等一系列生理信號的數據進行睡眠分析。這種監測往往因為儀器昂貴，操作複雜，而只能在醫院中完成。顯然，這是一種極不方便性、高代價、長耗時，同時易引入個人經驗錯誤的方法。
【發明內容】
[0003]為了克服人工多導睡眠監測的便攜性差和無法自動分析的不足，本發明提供一種可攜式睡眠監測系統，該系統體積小、便攜性好，能夠自動分析腦電波數據及提供相關的管理功能。
[0004]本發明提供的可攜式睡眠監測系統，包括用戶端設備和伺服器。用戶端設備通過無線通信網絡與伺服器公共網絡通信，達到遠距離家庭監測的目的。
[0005]所述用戶端設備包括電極、數據採集裝置、通信裝置。所述電極與數據採集裝置通過導線連接，數據採集裝置與通信裝置採用藍牙通信，達到降低無線信號輻射對人體傷害的目的。所述數據採集裝置採用16位低功耗微控制器，數據採集裝置還包括低功耗信號預處理模塊、數據存儲模塊；其中，所述數據存儲模塊，採用帶有文件系統的SD卡，形成一個數據的緩存區域，能在無法連接通信網絡的情況下存儲一定量的數據，達到保護數據完整的目的；所述預處理模塊主要負責對採集的信息進行數字濾波、編碼處理。所述通信裝置包括無線通信網絡連接設備，其中，無線通信網絡連接設備用於與伺服器通信。數據採集裝置及通信裝置均使用電池供電，達到隨處可以監測的目的。
[0006]當被監測用戶請求監測時，手動開啟無線通信網絡連接設備的網絡連接功能，配對藍牙，連接電極到頭部特定位置。此時，數據採集裝置的控制器通過電極按照設定的頻率(如100Hz)採樣，採樣得到的信號輸入到信號預處理模塊，由信號預處理模塊進行濾波與編碼處理。此時控制器將信號預處理模塊輸出信號、採樣時間、採樣頻率按照通信格式編碼存入到數據存儲模塊中。經過特定的監測時間(如10分鐘)後，控制器通過藍牙模塊向通信裝置發送數據存儲模塊中的數據，通信裝置轉發藍牙數據經無線通信網絡連接模塊送至伺服器。
[0007]本發明中，所述伺服器端設備包括應用伺服器和數據伺服器。數據伺服器與應用伺服器通過內部網絡連接，達到保護用戶數據安全的目的。應用伺服器通過公共網絡響應用戶需求。應用伺服器包括用戶管理、腦電波數據分析、結果顯示與處理功能和數據管理功能。當伺服器接到被監測用戶的腦電波數據時，應用伺服器將相關數據存儲到數據伺服器並通過自動睡眠分析算法分析腦電波數據，存儲分析結果，並將結果通過公共網絡反饋被監測用戶。採用自動睡眠分析算法，達到了快速高效分析及節約人工精力的目的。當所述被監測用戶的醫生請求監測結果，伺服器返回監測結果，並提供結果校對、修正與輸出功能，達到正確分析腦電波數據的目的。數據管理功能模塊用於分析被監測歷史記錄，通過對比分析，觀察發展趨勢。所採用的自動睡眠分期算法的過程是，從腦電波數據中提取出相關的特徵向量，輸入到分類器中，預測的結果，常用可以為，但不限於支持向量機、簇類、隱形馬爾科夫鏈、神經網絡等分類器及其相關組合。
[0008]本發明的有益效果是，採用低功耗設備、無線通信網絡及自動睡眠分析算法，使得睡眠監測快速、高效、便捷、安全，管理系統化。本發明是一種能夠便攜、安全監測、全自動分析的家用健康監測系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的整體結構圖。
[0010]圖2是圖1中伺服器端的結構圖。
[0011]圖中標號:1.用戶端設備，2.電極，3.數據採集裝置，3.藍牙，4.電源，5.控制器，6.數據存儲，7.信號預處理模塊，8藍牙，9.通信裝置，10.無線通信網絡連接設備，11.月艮務器，12.數據伺服器，13.應用伺服器。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0013]在圖1實施例中，用戶端設備I和伺服器11通過無線通信網絡連接。電極2與數據採集裝置3通過導線連接，數據採集裝置3與通信裝置9採用藍牙8通信，數據採集裝置3採用16位低功耗控制器5，外設還應包括信號預處理模塊7、數據存儲模塊6。通信裝置9包括藍牙8和無線通信網絡連接設備10。無線通信網絡連接設備10連接通信網絡，接入到公網中，與伺服器11通信。用戶端設備I中數據採集裝置3與通信裝置9均採用電池電源供電4。
[0014]在圖2所示實施例中，伺服器11由數據伺服器12和應用伺服器13組成。數據伺服器12與應用伺服器13通過內部網絡連接，應用伺服器13通過公共網絡向客戶提供服務。應用伺服器13包括用戶管理、腦電波數據分析、結果顯示與處理功能模塊和數據管理功能1吳塊。
[0015]具體實施過程為:被監測用戶請求監測時，手動開啟通信裝置9上的無線通信網絡連接設備10的網絡連接功能，配對藍牙8，連接電極2到頭部特定位置。此時，數據採集裝置3控制器5通過電極2按照設定的頻率如10Hz採樣，得到的信號輸入信號預處理模塊7處理。控制器5將信號預處理模塊7輸出信號、採樣時間、採樣頻率按照通信格式編碼存入到數據存儲6模塊中。經過特定的監測時間如10分鐘後，控制器5通過藍牙8向通信裝置9發送數據存儲6模塊中的數據，通信裝置9轉發藍牙8數據經無線通信網絡連接模塊10送至伺服器11。伺服器11接到被監測用戶的腦電波數據時，應用伺服器13解析接收數據，將腦電波數據存儲到數據伺服器12並通過自動睡眠分析算法分析腦電波數據，存儲分析結果，並將結果通過公共網絡反饋給被監測用戶。當所述被監測用戶的醫生請求監測結果，伺服器11返回監測結果，並提供結果校對、修正與輸出功能。
【權利要求】
1.一種可攜式睡眠監測系統，包括用戶端設備和伺服器，用戶端設備通過無線通信網絡與伺服器公共網絡通信；其中: 所述用戶端設備包括電極、數據採集裝置、通信裝置；所述電極與數據採集裝置通過導線連接，數據採集裝置與通信裝置採用藍牙通信；所述數據採集裝置採用16位低功耗微控制器，數據採集裝置還包括低功耗信號預處理模塊、數據存儲模塊；其中，所述數據存儲模塊，採用帶有文件系統的SD卡，形成一個數據的緩存區域；所述預處理模塊負責對採集的信息進行數字濾波、編碼處理；所述通信裝置包括一無線通信網絡連接設備，其中，無線通信網絡連接設備用於與伺服器通信；數據採集裝置及通信裝置均使用電池供電； 當被監測用戶請求監測時，手動開啟無線通信網絡連接設備的網絡連接功能，配對藍牙，連接電極到頭部特定位置；此時，數據採集裝置的控制器通過電極按照設定的頻率採樣，採樣得到的信號輸入到信號預處理模塊，由信號預處理模塊進行濾波與編碼處理；此時控制器將信號預處理模塊輸出信號、採樣時間、採樣頻率按照通信格式編碼存入到數據存儲模塊中；經過設定的監測時間後，控制器通過藍牙向通信裝置發送數據存儲模塊中的數據，通信裝置轉發藍牙數據經無線通信網絡連接模塊送至伺服器。
2.根據權利要求1所述的可攜式睡眠監測系統，其特徵在於所述伺服器端設備包括應用伺服器和數據伺服器；數據伺服器與應用伺服器通過內部網絡連接；應用伺服器通過公共網絡響應用戶需求；所述應用伺服器包括用戶管理、腦電波數據分析、結果顯示與處理功能模塊和數據管理功能模塊；當伺服器接到被監測用戶的腦電波數據時，應用伺服器將相關數據存儲到數據伺服器並通過自動睡眠分析算法分析腦電波數據，存儲分析結果，並將結果通過公共網絡反饋被監測用戶；當所述被監測用戶的醫生請求監測結果，應用伺服器返回監測結果，並提供結果校對、修正與輸出功能，以正確分析腦電波數據；數據管理功能模塊用於分析被監測歷史記錄，通過對比分析，觀察發展趨勢。
【文檔編號】A61B5/0476GK104161511SQ201410362004
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】錢松榮, 林秀晶, 夏勇明, 楊鑫 申請人:復旦大學