基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品及睡眠監測設備，其中基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括：至少一個摩擦發電機和床上用品本體；至少一個摩擦發電機設置于床上用品本體的內側表面；摩擦發電機包括：第一摩擦層和第二摩擦層；人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發第一摩擦層和第二摩擦層接觸摩擦，產生電信號。本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品結構簡單、操作方便、制作成本低、性能穩定、靈敏度高。
【專利說明】
基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及傳感器技術領域，具體涉及一種基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備。
【背景技術】
[0002]睡眠是恢復精力所必須的休息，有利于精神和體力的恢復。睡眠質量的好壞，與人的身體健康密切相關，值得每個人關注和重視，并且睡眠質量的好壞對于患者來說尤為重要。然而現有的睡眠監測裝置普遍存在較多的問題。
[0003]傳統的睡眠監測裝置大多通過采集氣流、血氧等裝置來實現對睡眠參數的監測，常用于醫院、療養院等公共醫療衛生場所。但是這些裝置普遍具有結構復雜、操作復雜、價格昂貴、使用不便的缺點。而新型睡眠監測裝置，雖然實現了在家中自我監測，但價格卻依然很昂貴。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的發明目的是針對現有技術的缺陷，提供了一種基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備，用于解決現有技術中的睡眠監測裝置結構復雜、操作復雜、價格昂貴、使用不便的問題，用于日常睡眠的實時監測，實時反映健康水平。
[0005]本實用新型提供一種基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，包括:至少一個摩擦發電機和床上用品本體;至少一個摩擦發電機設置于所述床上用品本體的內側表面；
[0006]摩擦發電機包括:第一摩擦層和第二摩擦層;人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發第一摩擦層和第二摩擦層接觸摩擦，產生電信號。
[0007]進一步，第一摩擦層和第二摩擦層之間設置有墊片。
[0008]進一步，第一摩擦層和第二摩擦層之間形成有拱形空腔。
[0009]進一步，第一摩擦層和第二摩擦層都包括電極層，第一摩擦層和/或第二摩擦層還包括至少一個高分子聚合物絕緣層;第一摩擦層和第二摩擦層之間形成兩個摩擦表面。
[0010]進一步，第一摩擦層和第二摩擦層之間形成的兩個摩擦表面中的至少一個表面上設置有微納結構。
[0011 ] 進一步，床上用品本體包括枕套本體和/或床單本體。
[0012]進一步，基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品還包括:監測電路，監測電路設置于床上用品本體的內部或外部。
[0013]進一步，監測電路包括:信號采集電路、信號調理電路、信號處理電路和報警電路；
[0014]信號采集電路與至少一個摩擦發電機連接，用于獲取呼吸、心跳和體動的初始波形；
[0015]信號調理電路與信號采集電路連接，用于從呼吸、心跳和體動的初始波形中分別提取呼吸、心跳和體動的波形，分析得到呼吸、心跳和體動的信號大小和頻率；
[0016]信號處理電路與信號調理電路連接，用于根據呼吸和心跳的信號大小和頻率判斷呼吸和心跳是否出現異常情況，在出現異常情況時輸出異常信號；
[0017]報警電路與信號處理電路連接，用于根據信號處理電路輸出的異常信號發出報警信號。
[0018]本實用新型還提供了一種睡眠監測設備，包括上述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，還包括:信號輸出裝置。
[0019]進一步，信號輸出裝置為顯示裝置或移動終端設備。
[0020]本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備通過將至少一個摩擦發電機設置于床上用品本體的內側表面，使在人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動能夠觸發至少一個摩擦發電機接觸摩擦，從而產生電信號，然后根據電信號計算并輸出睡眠數據信息。相比于氣流采集、血氧和新型睡眠監測等裝置，本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備具有結構簡單、操作方便、制作成本低、性能穩定以及靈敏度高的優勢。
【附圖說明】
[0021]圖1a為本實用新型提供的枕套本體的主視圖一；
[0022]圖1b為本實用新型提供的枕套本體的主視圖二；
[0023]圖2為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例一的截面結構示意圖；
[0024]圖3為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例二的截面結構示意圖；
[0025]圖4為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例三的截面結構示意圖；
[0026]圖5為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例四的截面結構示意圖；
[0027]圖6為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例五的截面結構示意圖；
[0028]圖7為本實用新型提供的睡眠監測設備實施例的功能結構框圖。
【具體實施方式】
[0029]為充分了解本實用新型之目的、特征及功效，借由下述具體的實施方式，對本實用新型做詳細說明，但本實用新型并不僅僅限于此。
[0030]本實用新型提供了一種基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，該基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括:至少一個摩擦發電機和床上用品本體，其中，至少一個摩擦發電機設置于床上用品本體的內側表面;摩擦發電機包括:第一摩擦層和第二摩擦層。人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發第一摩擦層和第二摩擦層接觸摩擦，產生電信號。其中，床上用品本體包括枕套本體和/或床單本體。可以理解的是，床上用品本體還可以包括其他的床上用品，本領域技術人員可根據實際需要進行具體設置。
[0031 ]下面以床上用品本體為枕套本體為例進行具體說明。
[0032]圖1a和圖1b分別為本實用新型提供的枕套本體的主視圖一和主視圖二，其中，圖Ia和圖1b分別示出了不帶花邊的枕套本體和帶有花邊的枕套本體。圖2為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例一的截面結構示意圖，如圖2所示，該基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括:一個摩擦發電機110和枕套本體100，其中，摩擦發電機110設置于枕套本體100的內側表面。摩擦發電機110包括:第一摩擦層和第二摩擦層。
[0033]圖2中所示的摩擦發電機110為三層結構的摩擦發電機，其中，第一摩擦層包括第一電極層111，第二摩擦層包括第一高分子聚合物絕緣層112和第二電極層113，第一電極層111和第一高分子聚合物絕緣層112之間形成兩個摩擦表面，人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發第一電極層111和第一高分子聚合物絕緣層112接觸摩擦，產生電信號。
[0034]圖3為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例二的截面結構示意圖，如圖3所示，該基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括:一個摩擦發電機210和枕套本體200，其中，摩擦發電機210設置于枕套本體200的內側表面。摩擦發電機210包括:第一摩擦層和第二摩擦層;第一摩擦層和第二摩擦層之間設置有墊片。
[0035]圖3中所示的摩擦發電機210為三層結構的摩擦發電機，其中，第一摩擦層包括第一電極層211，第二摩擦層包括第一高分子聚合物絕緣層212和第二電極層213，第一電極層211和第一高分子聚合物絕緣層212之間形成兩個摩擦表面，第一電極層211和第一高分子聚合物絕緣層212之間設置有墊片214，人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發第一電極層211和第一高分子聚合物絕緣層212接觸摩擦，產生電信號。
[0036]墊片214的設置使摩擦發電機210具有更好的彈性和柔韌性，從而使得基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品使用起來更加符合人體舒適要求，另外，墊片214的設置還可以使摩擦發電機210具有更好的接觸分離效果，從而產生更加準確的電信號。
[0037]圖4為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例三的截面結構示意圖，如圖4所示，該基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括:一個摩擦發電機310和枕套本體300，其中，摩擦發電機310設置于枕套本體300的內側表面。摩擦發電機310包括:第一摩擦層和第二摩擦層，第一摩擦層和第二摩擦層之間形成有拱形空腔314。
[0038]圖4中所示的摩擦發電機310為三層結構的摩擦發電機，其中，第一摩擦層包括第一電極層311，第二摩擦層包括第一高分子聚合物絕緣層312和第二電極層313，第一電極層311和第一高分子聚合物絕緣層312之間形成兩個摩擦表面，第一電極層311和第一高分子聚合物絕緣層312之間形成有拱形空腔314，人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發第一電極層311和第一高分子聚合物絕緣層312接觸摩擦，產生電信號。拱形空腔314的設置有助于第一摩擦層和第二摩擦層分離接觸，使摩擦發電機310具有更好的接觸分離效果，從而產生更加準確的電信號。
[0039]本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品中的摩擦發電機的個數還可以為多個。圖5和圖6分別為本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品實施例四和實施例五的截面結構示意圖。如圖5所示，實施例四與實施例一的區別在于:該基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括:三個摩擦發電機110和枕套本體100。如圖6所示，實施例五與實施例三的區別在于:該基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括:三個摩擦發電機310和枕套本體300。設置多個摩擦發電機可以保證被監測者和其中至少一個摩擦發電機具有更好的接觸分離，與設置一個摩擦發電機的情況相比，具有更好的接觸分離效果，所產生的電信號更能反映人體睡眠過程中的呼吸、心跳和體動的情況。圖5和圖6僅示出了包括三個摩擦發電機的情況，本領域技術人員可根據實際需要設置摩擦發電機的個數，此處不做限定。
[0040]在上述所有實施例中，第一摩擦層和第二摩擦層都包括了電極層(第一電極層或第二電極層)，另外，第一摩擦層和/或第二摩擦層還可包括至少一個高分子聚合物絕緣層，第一摩擦層和第二摩擦層之間形成兩個摩擦表面。當摩擦發電機為四層結構的摩擦發電機時，摩擦發電機的第一摩擦層可以包括第一電極層和第一高分子聚合物絕緣層，第二摩擦層可以包括第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層，第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間形成兩個摩擦表面。當摩擦發電機為五層結構的摩擦發電機時，摩擦發電機的第一摩擦層可以包括第一電極層和第一高分子聚合物絕緣層，第二摩擦層可以包括居間薄膜層、第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層。還有另外一種五層結構的摩擦發電機，該摩擦發電機的第一摩擦層可以包括第一電極層和第一高分子聚合物絕緣層，第二摩擦層可以包括居間電極層、第二高分子聚合物絕緣層和第二電極層。
[0041]為了減少外界對摩擦發電機的干擾，還可以在摩擦發電機的外側設置封裝層或屏蔽層。當摩擦發電機包含兩層高分子聚合物絕緣層時，其中的第一高分子聚合物絕緣層可以為電正性高分子聚合物絕緣層，第二高分子聚合物絕緣層可以是電負性高分子聚合物絕緣層。
[0042]在上述各實施例中，其中，第一摩擦層和第二摩擦層可以選自現有柔性發電機技術中的摩擦材料，即第一摩擦層和第二摩擦層均為柔性材料層。具體地，第一電極層、第二電極層和居間電極層的材料選自銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金。其中金屬是金、銀、鈾、鈀、招、鎳、銅、鈦、絡、錫、鐵、猛、鉬、媽或銀;合金是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、錦合金、祕合金、銦合金、鎵合金、媽合金、鉬合金、鈮合金或鉭合金。其中，第一高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層和居間薄膜層的材料分別選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽薄膜中的一種。
[0043]可選地，在上述所有實施例中，第一摩擦層和第二摩擦層之間形成的兩個摩擦表面中的至少一個表面上設置有微納結構。以四層結構的摩擦發電機為例，微納結構可設置在第一高分子聚合物絕緣層和/或第二高分子聚合物絕緣層的表面上。當有壓力作用于摩擦發電機上時，微納結構能夠使第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層的相對表面更好地接觸摩擦，并在第一電極層和第二電極層處感應出較多的電荷。其中，微納結構可以是微米級或納米級的非常小的凹凸結構或納米級孔狀結構。
[0044]當床上用品本體為床單本體時，本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品包括:至少一個摩擦發電機和床單本體，其中，至少一個摩擦發電機設置于床單本體的內側表面;摩擦發電機包括:第一摩擦層和第二摩擦層。人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發第一摩擦層和第二摩擦層接觸摩擦，產生電信號。其中，摩擦發電機的具體結構、設置、工作原理和材料與上述實施例中的摩擦發電機的具體結構、設置、工作原理和材料相同，此處不再贅述。
[0045]圖7為本實用新型提供的睡眠監測設備實施例的功能結構框圖，如圖7所示，該睡眠監測設備包括上述實施例所描述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品700，還包括:信號輸出裝置720。除此之外，基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品除了上面所描述的結構之夕卜，還包括監測電路710，監測電路710可設置于床上用品本體的內部或外部。本領域技術人員還可根據實際需要對監測電路710的位置進行具體設置，此處不做限定。
[0046]其中，監測電路710包括:信號采集電路711、信號調理電路712、信號處理電路713和報警電路714。
[0047]信號采集電路711與至少一個摩擦發電機701連接，用于獲取呼吸、心跳和體動的初始波形;信號調理電路712與信號采集電路711連接，用于從呼吸心跳和體動的初始波形中分別提取呼吸、心跳和體動的波形，分別分析得到呼吸、心跳和體動的信號大小和頻率；信號處理電路713與信號調理電路712連接，用于根據呼吸和心跳的信號大小和頻率判斷呼吸和心跳是否出現異常情況，在出現異常情況時輸出異常信號，其中，異常情況可包括呼吸或心跳停止、加速、減速或信號減弱等。報警電路714與信號處理電路713連接，用于根據信號處理電路713輸出的異常信號發出報警信號，報警信號可以是顯示異常、聲音提示、燈光報警和通過手機進行遠程呼救中的一種或多種。
[0048]信號輸出裝置720為顯示裝置(例如顯示器)或移動終端設備(例如手機、平板電腦或筆記本電腦等)，與信號處理電路713連接，顯示睡眠數據處理結果，并對一定時間段的睡眠數據進行分析，得出睡眠質量評估報告;睡眠質量評估報告可包括睡眠質量分析、改進建議、調整建議等。
[0049]本實用新型各實施例中，監測電路可以通過由各種分立器件組成的硬件電路來實現，而不依賴于軟件。例如，信號調理電路包括濾波電路、放大電路、A/D轉換器，信號處理電路可以為比較電路，報警電路可以為蜂鳴器報警。
[0050]本實用新型提供的上述基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備通過將至少一個摩擦發電機設置于床上用品本體的內側表面，使在人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動能夠觸發至少一個摩擦發電機接觸摩擦，從而產生電信號，然后根據電信號計算并輸出睡眠數據信息。相比于氣流采集、血氧和新型睡眠監測等裝置，本實用新型提供的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品以及睡眠監測設備具有結構簡單、操作方便、制作成本低、性能穩定以及靈敏度高的優勢。
[0051]本實用新型中所提到的各種模塊、電路均為由硬件實現的電路，雖然其中某些模塊、電路集成了軟件，但本實用新型所要保護的是集成軟件對應的功能的硬件電路，而不僅僅是軟件本身。
[0052]本領域技術人員應該理解，附圖或實施例中所示的裝置結構僅僅是示意性的，表示邏輯結構。其中作為分離部件顯示的模塊可能是或者可能不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可能是或者可能不是物理模塊。
[0053]最后，需要注意的是:以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例子，當然本領域的技術人員可以對本實用新型進行改動和變型，倘若這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，均應認為是本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，其特征在于，包括:至少一個摩擦發電機和床上用品本體;其中，所述床上用品本體包括枕套本體和/或床單本體;所述至少一個摩擦發電機設置于所述床上用品本體的內側表面； 所述摩擦發電機包括:第一摩擦層和第二摩擦層;人體睡眠過程中產生的呼吸、心跳和體動觸發所述第一摩擦層和所述第二摩擦層接觸摩擦，產生電信號。2.根據權利要求1所述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，其特征在于，所述第一摩擦層和所述第二摩擦層之間設置有墊片。3.根據權利要求1所述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，其特征在于，所述第一摩擦層和所述第二摩擦層之間形成有拱形空腔。4.根據權利要求1所述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，其特征在于，所述第一摩擦層和所述第二摩擦層都包括電極層，所述第一摩擦層和/或所述第二摩擦層還包括至少一個高分子聚合物絕緣層;所述第一摩擦層和所述第二摩擦層之間形成兩個摩擦表面。5.根據權利要求1所述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，其特征在于，所述第一摩擦層和所述第二摩擦層之間形成的兩個摩擦表面中的至少一個表面上設置有微納結構。6.根據權利要求1-5任一項所述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，其特征在于，還包括:監測電路，所述監測電路設置于所述床上用品本體的內部或外部。7.根據權利要求6所述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，所述監測電路包括:信號采集電路、信號調理電路、信號處理電路和報警電路； 所述信號采集電路與所述至少一個摩擦發電機連接，用于獲取呼吸、心跳和體動的初始波形； 所述信號調理電路與所述信號采集電路連接，用于從所述呼吸、心跳和體動的初始波形中分別提取呼吸、心跳和體動的波形，分析得到呼吸、心跳和體動的信號大小和頻率； 所述信號處理電路與所述信號調理電路連接，用于根據所述呼吸和心跳的信號大小和頻率判斷呼吸和心跳是否出現異常情況，在出現異常情況時輸出異常信號； 所述報警電路與所述信號處理電路連接，用于根據所述信號處理電路輸出的異常信號發出報警信號。8.一種睡眠監測設備，其特征在于，包括權利要求6或7所述的基于摩擦發電機的睡眠監測床上用品，還包括:信號輸出裝置。9.根據權利要求8所述的睡眠監測設備，其特征在于，所述信號輸出裝置為顯示裝置或移動終端設備。
【文檔編號】A61B5/11GK205433646SQ201521125187
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發明人】徐傳毅
【申請人】納智源科技（唐山）有限責任公司