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CN115281632A - 一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统 - Google Patents

一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统 Download PDF

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CN115281632A
CN115281632A CN202210796490.5A CN202210796490A CN115281632A CN 115281632 A CN115281632 A CN 115281632A CN 202210796490 A CN202210796490 A CN 202210796490A CN 115281632 A CN115281632 A CN 115281632A
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张淑芳
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Wuhan Mental Health Center
Original Assignee
Wuhan Mental Health Center
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Abstract

本发明涉及一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，包括穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套以及中心处理盒；穿戴头面套用于从头面部采集与睡眠相关的第一数据集且以无线的方式发送给中心处理盒；穿戴胸腹衣用于从胸腹部采集与睡眠相关的第二数据集且以无线的方式发送给中心处理盒；穿戴手套用于从手部采集与睡眠相关的第三数据集且以无线的方式发送给所述中心处理盒；中心处理盒用于对第一数据集、第二数据集以及第三数据集进行综合处理得到睡眠监测结果并以无线的方式发送至远程终端。本发明方便携带，方便使用；使用本发明的系统，患者在家即可完成监测，且监测结果可通过无线发送给远程的医院主机或医生终端，方便医生获取监测结果。

Description

一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统。
背景技术
睡眠监测仪是一种用来监测睡眠质量的仪器，通过夜间连续的呼吸、动脉血氧饱和度、脑电图、心电图、心率等指标的监测，可以了解患者在睡眠时的状态，为后续的疾病诊断提供可靠的依据。而现有专业的睡眠监测仪体积大、质量笨重且导线较多，不方便携带，患者一般需要在医院住一晚来进行睡眠质量监测，医生还要到现场获取监测结果，这给患者造成一定的麻烦同时也给医院增加了负担。为了解决这一问题，现有也出现了一些方便携带的可穿戴睡眠监测设备，但是这些设备监测的数据有限，且监测结果不够精准，无法为后续疾病诊断提供可靠的依据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其体积小质量轻方便携带，且能全方位的监测与睡眠相关的各种参数，监测数据可靠。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，包括穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套以及中心处理盒；
所述穿戴头面套，其用于穿戴于头面部，并从头面部采集与睡眠相关的第一数据集，且将采集的所述第一数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述穿戴胸腹衣，其用于穿戴于胸腹部，并从胸腹部采集与睡眠相关的第二数据集，且将采集的所述第二数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述穿戴手套，其用于穿戴于手部，并从手部采集与睡眠相关的第三数据集，且将采集的所述第三数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述中心处理盒，其用于对接收的所述第一数据集、所述第二数据集以及所述第三数据集进行综合处理，得到睡眠监测结果，并将所述睡眠监测结果以无线的方式发送至远程终端。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述第一数据集内包含脑电数据、眼动数据和呼吸气流数据；所述穿戴头面套包括头面套本体以及设置在所述头面套本体内侧的脑电电极、眼动电极和呼吸气流传感器，还包括设置在所述头面套本体夹层中的第一采集器，所述第一采集器内设置有脑电采集电路、眼动采集电路、呼吸气流采集电路和第一无线发射电路；所述脑电电极通过导线与所述脑电采集电路的输入端电连接，所述眼动电极通过导线与所述眼动采集电路的输入端电连接，所述呼吸气流传感器通过导线与所述呼吸气流采集电路的输入端电连接，所述脑电采集电路的输出端、所述眼动采集电路的输出端以及所述呼吸气流采集电路的输出端均与所述第一无线发射电路的输入端电连接。
进一步，所述脑电采集电路、所述眼动采集电路、所述呼吸气流采集电路以及所述第一无线发射电路以分散的结构集成在多个柔性电路板上，且多个所述柔性电路板分布设置在所述头面套本体夹层的顶端；用于连接所述脑电电极与所述脑电采集电路的导线、用于连接所述眼动电极与所述眼动采集电路的导线以及用于连接所述呼吸气流传感器与所述呼吸气流采集电路的导线均埋设在所述头面套本体夹层中；所述第一采集器内设有第一可充电电源，所述第一可充电电源分别与所述脑电采集电路、所述眼动采集电路、所述呼吸气流采集电路以及所述第一无线发射电路电连接。
进一步，所述第二数据集内包含心电数据和呼吸运动数据；所述穿戴胸腹衣包括胸腹衣本体以及设置在所述胸腹衣本体内侧的心电电极和呼吸运动传感器，还包括设置在所述胸腹衣本体夹层中的第二采集电器，所述第二采集器内设置有心电采集电路、呼吸运动采集电路和第二无线发射电路；所述心电电极通过导线与所述心电采集电路的输入端电连接，所述呼吸运动传感器通过导线与所述呼吸运动采集电路的输入端电连接，所述心电采集电路的输出端以及所述呼吸运动采集电路的输出端均与所述第二无线发射电路的输入端电连接。
进一步，用于连接所述心电电极与所述心电采集电路的导线以及用于连接所述呼吸运动传感器与所述呼吸运动采集电路的导线均埋设在所述胸腹衣本体夹层中；所述第二采集器内设有第二可充电电源，所述第二可充电电源分别与所述心电采集电路、所述呼吸运动采集电路以及所述第二无线发射电路电连接。
进一步，所述第三数据集内包含脉搏数据、血压数据、血氧和心率数据；所述穿戴手套包括手套本体以及设置在所述手套本体夹层中的脉搏传感器、血压传感器、血氧传感器和心率传感器，还包括设置在所述手套本体夹层中的脉搏采集电路、血压采集电路、血氧采集电路、心率采集电路和第三无线发射电路；所述脉搏传感器通过导线与所述脉搏采集电路的输入端电连接，所述血压传感器通过导线与所述血压采集电路的输入端电连接，所述血氧传感器通过导线与所述血氧采集电路的输入端电连接，所述心率传感器通过导线与所述心率采集电路的输入端电连接，所述脉搏采集电路的输出端、所述血压采集电路的输出端、所述血氧采集电路的输出端以及所述心率采集电路的输出端均与所述第三无线发射电路的输入端电连接。
进一步，所述第三采集器内设有第三可充电电源，所述第三可充电电源分别与所述脉搏采集电路、所述血压采集电路、所述血氧采集电路、所述心率采集电路以及所述第三无线发射电路电连接。
进一步，所述中心处理盒内设置有微型处理器、无线接收电路和无线发射电路；所述无线接收电路分别与所述第一无线发射电路、所述第二无线发射电路和所述第三无线发射电路匹配；所述无线接收电路的输出端与所述微型处理器的数据输入接口电连接，所述微型处理器的数据输出端口与所述无线发射电路的输入端电连接。
进一步，所述无线接收电路、所述第一无线发射电路、所述第二无线发射电路以及所述第三无线发射电路均为蓝牙模块，所述无线发射电路为4G或5G通讯模块。
本发明的有益效果是：在本发明一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统中，通过穿戴头面套、穿戴胸腹衣和穿戴手套从不同的部位全方位的监测与睡眠相关的各种数据，监测全面且精度高；另外整个系统由穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套以及中心处理盒构成，都是轻便小巧的装置，方便携带，穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套均与中心处理盒无线连接，方便使用；使用本发明的系统，患者在家即可完成监测，且监测结果可通过无线发送给远程的医院主机或医生终端，方便医生获取监测结果。
附图说明
图1为本发明一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统的整体结构框图；
图2为穿戴头面套内部的电路结构框图；
图3为穿戴胸腹衣内部的电路结构框图；
图4为穿戴手套内部的电路结构框图；
图5为中心处理盒内部的电路结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，包括穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套以及中心处理盒；
所述穿戴头面套，其用于穿戴于头面部，并从头面部采集与睡眠相关的第一数据集，且将采集的所述第一数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述穿戴胸腹衣，其用于穿戴于胸腹部，并从胸腹部采集与睡眠相关的第二数据集，且将采集的所述第二数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述穿戴手套，其用于穿戴于手部，并从手部采集与睡眠相关的第三数据集，且将采集的所述第三数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述中心处理盒，其用于对接收的所述第一数据集、所述第二数据集以及所述第三数据集进行综合处理，得到睡眠监测结果，并将所述睡眠监测结果以无线的方式发送至远程终端。
在本发明一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统中，通过穿戴头面套、穿戴胸腹衣和穿戴手套从不同的部位全方位的监测与睡眠相关的各种数据，监测全面且精度高；另外整个系统由穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套以及中心处理盒构成，都是轻便小巧的装置，方便携带，穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套均与中心处理盒无线连接，方便使用；使用本发明的系统，患者在家即可完成监测，且监测结果可通过无线发送给远程的医院主机或医生终端，方便医生获取监测结果。
在本具体实施例中：
所述第一数据集内包含脑电数据、眼动数据和呼吸气流数据；如图2所示，所述穿戴头面套包括头面套本体以及设置在所述头面套本体内侧的脑电电极、眼动电极和呼吸气流传感器，还包括设置在所述头面套本体夹层中的第一采集器，所述第一采集器内设置有脑电采集电路、眼动采集电路、呼吸气流采集电路和第一无线发射电路；所述脑电电极通过导线与所述脑电采集电路的输入端电连接，所述眼动电极通过导线与所述眼动采集电路的输入端电连接，所述呼吸气流传感器通过导线与所述呼吸气流采集电路的输入端电连接，所述脑电采集电路的输出端、所述眼动采集电路的输出端以及所述呼吸气流采集电路的输出端均与所述第一无线发射电路的输入端电连接。所述脑电采集电路、所述眼动采集电路、所述呼吸气流采集电路以及所述第一无线发射电路以分散的结构集成在多个柔性电路板上，且多个所述柔性电路板分布设置在所述头面套本体夹层的顶端；用于连接所述脑电电极与所述脑电采集电路的导线、用于连接所述眼动电极与所述眼动采集电路的导线以及用于连接所述呼吸气流传感器与所述呼吸气流采集电路的导线均埋设在所述头面套本体夹层中；所述第一采集器内设有第一可充电电源，所述第一可充电电源分别与所述脑电采集电路、所述眼动采集电路、所述呼吸气流采集电路以及所述第一无线发射电路电连接。
所述第二数据集内包含心电数据和呼吸运动数据；如图3所示，所述穿戴胸腹衣包括胸腹衣本体以及设置在所述胸腹衣本体内侧的心电电极和呼吸运动传感器，还包括设置在所述胸腹衣本体夹层中的第二采集电器，所述第二采集器内设置有心电采集电路、呼吸运动采集电路和第二无线发射电路；所述心电电极通过导线与所述心电采集电路的输入端电连接，所述呼吸运动传感器通过导线与所述呼吸运动采集电路的输入端电连接，所述心电采集电路的输出端以及所述呼吸运动采集电路的输出端均与所述第二无线发射电路的输入端电连接。用于连接所述心电电极与所述心电采集电路的导线以及用于连接所述呼吸运动传感器与所述呼吸运动采集电路的导线均埋设在所述胸腹衣本体夹层中；所述第二采集器内设有第二可充电电源，所述第二可充电电源分别与所述心电采集电路、所述呼吸运动采集电路以及所述第二无线发射电路电连接。
所述第三数据集内包含脉搏数据、血压数据、血氧和心率数据；如图4所示，所述穿戴手套包括手套本体以及设置在所述手套本体夹层中的脉搏传感器、血压传感器、血氧传感器和心率传感器，还包括设置在所述手套本体夹层中的脉搏采集电路、血压采集电路、血氧采集电路、心率采集电路和第三无线发射电路；所述脉搏传感器通过导线与所述脉搏采集电路的输入端电连接，所述血压传感器通过导线与所述血压采集电路的输入端电连接，所述血氧传感器通过导线与所述血氧采集电路的输入端电连接，所述心率传感器通过导线与所述心率采集电路的输入端电连接，所述脉搏采集电路的输出端、所述血压采集电路的输出端、所述血氧采集电路的输出端以及所述心率采集电路的输出端均与所述第三无线发射电路的输入端电连接。所述第三采集器内设有第三可充电电源，所述第三可充电电源分别与所述脉搏采集电路、所述血压采集电路、所述血氧采集电路、所述心率采集电路以及所述第三无线发射电路电连接。
如图5所示，所述中心处理盒内设置有微型处理器、无线接收电路和无线发射电路；所述无线接收电路分别与所述第一无线发射电路、所述第二无线发射电路和所述第三无线发射电路匹配；所述无线接收电路的输出端与所述微型处理器的数据输入接口电连接，所述微型处理器的数据输出端口与所述无线发射电路的输入端电连接。所述无线接收电路、所述第一无线发射电路、所述第二无线发射电路以及所述第三无线发射电路均为蓝牙模块，所述无线发射电路为4G或5G通讯模块。
穿戴头面套、穿戴胸腹衣以及穿戴手套中的电极导线或传感器导线均封装在对应的本体内，无外露的导线，避免患者在使用过程损坏导线，且穿戴头面套、穿戴胸腹衣以及穿戴手套均与中心处理盒无线连接，也避免了睡眠时导线附着于身体的不舒适性。在使用本发明时，患者可将本发明的系统带回家使用，将穿戴头面套、穿戴胸腹衣以及穿戴手套穿戴好于对应的部位，将中心处理盒放置于家里的方便的位置即可，开启电源即可连续性的进行睡眠监测。
本发明利用边缘计算技术，将一个睡眠监测整体划分化为多个监测对象，有利于监测对象的细化，因而可以做到体积小、质量轻、无线化和远程化，方便携带。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：包括穿戴头面套、穿戴胸腹衣、穿戴手套以及中心处理盒；
所述穿戴头面套，其用于穿戴于头面部，并从头面部采集与睡眠相关的第一数据集，且将采集的所述第一数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述穿戴胸腹衣，其用于穿戴于胸腹部，并从胸腹部采集与睡眠相关的第二数据集，且将采集的所述第二数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述穿戴手套，其用于穿戴于手部，并从手部采集与睡眠相关的第三数据集，且将采集的所述第三数据集以无线的方式发送给所述中心处理盒；
所述中心处理盒，其用于对接收的所述第一数据集、所述第二数据集以及所述第三数据集进行综合处理，得到睡眠监测结果，并将所述睡眠监测结果以无线的方式发送至远程终端。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：所述第一数据集内包含脑电数据、眼动数据和呼吸气流数据；所述穿戴头面套包括头面套本体以及设置在所述头面套本体内侧的脑电电极、眼动电极和呼吸气流传感器，还包括设置在所述头面套本体夹层中的第一采集器，所述第一采集器内设置有脑电采集电路、眼动采集电路、呼吸气流采集电路和第一无线发射电路；所述脑电电极通过导线与所述脑电采集电路的输入端电连接，所述眼动电极通过导线与所述眼动采集电路的输入端电连接，所述呼吸气流传感器通过导线与所述呼吸气流采集电路的输入端电连接，所述脑电采集电路的输出端、所述眼动采集电路的输出端以及所述呼吸气流采集电路的输出端均与所述第一无线发射电路的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：所述脑电采集电路、所述眼动采集电路、所述呼吸气流采集电路以及所述第一无线发射电路以分散的结构集成在多个柔性电路板上，且多个所述柔性电路板分布设置在所述头面套本体夹层的顶端；用于连接所述脑电电极与所述脑电采集电路的导线、用于连接所述眼动电极与所述眼动采集电路的导线以及用于连接所述呼吸气流传感器与所述呼吸气流采集电路的导线均埋设在所述头面套本体夹层中；所述第一采集器内设有第一可充电电源，所述第一可充电电源分别与所述脑电采集电路、所述眼动采集电路、所述呼吸气流采集电路以及所述第一无线发射电路电连接。
4.根据权利要求2所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：所述第二数据集内包含心电数据和呼吸运动数据；所述穿戴胸腹衣包括胸腹衣本体以及设置在所述胸腹衣本体内侧的心电电极和呼吸运动传感器，还包括设置在所述胸腹衣本体夹层中的第二采集电器，所述第二采集器内设置有心电采集电路、呼吸运动采集电路和第二无线发射电路；所述心电电极通过导线与所述心电采集电路的输入端电连接，所述呼吸运动传感器通过导线与所述呼吸运动采集电路的输入端电连接，所述心电采集电路的输出端以及所述呼吸运动采集电路的输出端均与所述第二无线发射电路的输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：用于连接所述心电电极与所述心电采集电路的导线以及用于连接所述呼吸运动传感器与所述呼吸运动采集电路的导线均埋设在所述胸腹衣本体夹层中；所述第二采集器内设有第二可充电电源，所述第二可充电电源分别与所述心电采集电路、所述呼吸运动采集电路以及所述第二无线发射电路电连接。
6.根据权利要求4所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：所述第三数据集内包含脉搏数据、血压数据、血氧和心率数据；所述穿戴手套包括手套本体以及设置在所述手套本体夹层中的脉搏传感器、血压传感器、血氧传感器和心率传感器，还包括设置在所述手套本体夹层中的脉搏采集电路、血压采集电路、血氧采集电路、心率采集电路和第三无线发射电路；所述脉搏传感器通过导线与所述脉搏采集电路的输入端电连接，所述血压传感器通过导线与所述血压采集电路的输入端电连接，所述血氧传感器通过导线与所述血氧采集电路的输入端电连接，所述心率传感器通过导线与所述心率采集电路的输入端电连接，所述脉搏采集电路的输出端、所述血压采集电路的输出端、所述血氧采集电路的输出端以及所述心率采集电路的输出端均与所述第三无线发射电路的输入端电连接。
7.根据权利要求6所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：所述第三采集器内设有第三可充电电源，所述第三可充电电源分别与所述脉搏采集电路、所述血压采集电路、所述血氧采集电路、所述心率采集电路以及所述第三无线发射电路电连接。
8.根据权利要求6所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：所述中心处理盒内设置有微型处理器、无线接收电路和无线发射电路；所述无线接收电路分别与所述第一无线发射电路、所述第二无线发射电路和所述第三无线发射电路匹配；所述无线接收电路的输出端与所述微型处理器的数据输入接口电连接，所述微型处理器的数据输出端口与所述无线发射电路的输入端电连接。
9.根据权利要求8所述的基于边缘计算的便携式睡眠监测系统，其特征在于：所述无线接收电路、所述第一无线发射电路、所述第二无线发射电路以及所述第三无线发射电路均为蓝牙模块，所述无线发射电路为4G或5G通讯模块。
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