一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头技术领域
本发明涉及智能枕头领域，特别是一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头。
背景技术
睡眠质量是影响人身心健康的重要部分，只有在掌握人体睡眠信息的前提下，才
能采取适当的改进措施提高睡眠质量。现有的睡眠监测产品分为三大类分别是专业多导睡
眠仪、睡眠监测手环和睡眠监测床垫枕头。多导睡眠仪通过测试脑电、眼动、心电、血氧、体
动等指标获取睡眠数据，结果精准，但是结构复杂，价格昂贵，只能在医院等专业检测机构
进行；睡眠监测手环通过加速度模块测试体动获取睡眠数据，价格便宜，但是结果不够准
确，而且需要用户佩戴，影响用户体验；睡眠监测床垫、枕头等非穿戴设备通过压电传感模
块获取用户体动、呼吸、心率等数据，进而根据算法得到用户睡眠数据，无需用户佩戴使用，
不影响用户睡眠习惯，简单方便。但是现有的睡眠监测枕头床垫等一般使用压电薄膜实现
压电传感，但压电薄膜面积较小且需要额外制作封装，实现人体睡眠监测所需压电薄膜面
积较大成本高昂。
发明内容
针对现有的睡眠监测采用压电薄膜实现压电传感，成本高昂的问题，本发明提供
了一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头，该智能枕头利用压电电缆在人体睡眠过程中发
生的形变感应信号，获得人体睡眠数据，监测数据准确，成本低廉。
本发明采用的技术方案为：
一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头，包括枕头本体，枕头本体内部设有压电电缆
传感器，压电电缆传感器连接有用于将压电电缆传感器产生的压电信号放大的放大滤波电
路，放大滤波电路连接有用于将压电信号转换为数字信号的模数转换电路，模数转换电路
连接有用于将数字信号进行算法分析处理的处理器芯片,处理器芯片上设有将数字信号进
行处理的数据处理模块和用于将处理过的数据传输至无线客户端的无线通信模块；压电电
缆传感器包括弹性圆柱筒以及缠绕于弹性圆柱筒表面的压电电缆。
优选地，弹性圆柱筒表面上的压电电缆的间隔为0～10cm。
优选地，弹性圆柱筒表面上的压电电缆的间隔为8cm。
优选地，枕头本体分为头枕部和颈枕部，压电电缆传感器设置在颈枕部内。
优选地，放大滤波电路、模数转换电路、数据处理模块、无线通信模块以及处理器
芯片都设置在一壳体内，壳体设置在枕头本体内或枕头本体外。
更优选地，无线通信模块为蓝牙模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种压电电缆圆筒缠绕结
构的智能枕头，该智能枕头利用弹性圆柱筒受压发生形变，带动压电电缆发生形变使其电
荷发生变化产生感应信号，获得人体生理特征信号，准确监测人体睡眠，让压电电缆达到了
接近压电薄膜的效果，结构简单，制造方便，成本低廉，适合大规模生产。
附图说明
图1为本发明提供的一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头的示意图；
图2为本发明提供的一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头的侧视图；
图3为本发明提供的一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头中压电电缆传感器的示意
图；
图4为本发明提供的一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头的原理示意图。
具体实施方式
根据附图对本发明提供的优选实施方式做具体说明。
图1至图4，为本发明提供的一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头的优选实施方
式。如图1至图4所示，该智能枕头包括枕头本体10，枕头本体10内部设有压电电缆传感器
20，压电电缆传感器20连接有用于将压电电缆传感器产生的压电信号放大的放大滤波电路
30，放大滤波电路30连接有用于将压电信号转换为数字信号的模数转换电路40，模数转换
电路40连接有用于将数字信号进行算法分析处理的处理器芯片50,处理器芯片50上设有将
数字信号进行处理的数据处理模块60和用于将处理过的数据传输至无线客户端的无线通
信模块70，压电电缆传感器20包括弹性圆柱筒21以及缠绕于弹性圆柱筒21表面的压电电缆
22，在人睡在枕头本体10上时，弹性圆柱筒21发生形变，变为扁平，弹性圆柱筒21表面的压
电电缆22受圆柱筒21带动发生形变，压电电缆22内的电荷发生变化，产生压电信号。
人体颈部宽度约为10～15cm，为实现采集人体呼吸、心率等生理体征信号，将压电
电缆22在弹性圆柱筒21表面上的缠绕间距设置为0～10cm，优选为8cm，以保证人体躺下时
至少有一段压电电缆22处于人体颈部正下方。压电电缆22采用360°缠绕设计，使得人体因
呼吸、心跳导致的压力变化传导至压电电缆22时，一部分转化为沿压电电缆22方向的拉伸
应力，提高压电电缆22对应力的灵敏度，从而提高压电电缆的探测范围，用低成本的压电电
缆22实现高成本的压电薄膜的监测效果。
如图2所示，枕头本体10分为头枕部11和颈枕部12，压电电缆传感器20设置在颈枕
部12内。放大滤波电路30、模数转换电路40、数据处理模块60、无线通信模块70以及处理器
芯片50都设置在一壳体80内，壳体80设置在枕头本体10内或枕头本体10外。具体来说，该壳
体60优选设置在枕头本体10的头枕部11内。若放置于枕头本体11外，需要使用电缆对压电
电缆和壳体80进行连接。壳体80内一般还设有为压电电缆传感器20、放大滤波电路30、模数
转换电路40、数据处理模块60以及无线通信模块70供电的电源以及电源管理模块。壳体80
上还设有接口81，便于数据联通和充电；无线通信模块70优选为蓝牙模块。
该智能枕头监测人体睡眠的过程为：人睡在枕头本体10上，人的颈部处于颈枕部
12，至少有一段压电电缆22处于人体颈部正下方；弹性圆柱筒21受颈部下压的重力发生形
变，变为扁平，弹性圆柱筒21表面的压电电缆22受圆柱筒21带动发生形变，压电电缆22通过
压电效应产生压电信号并输送至放大滤波电路30，放大滤波电路30对压电信号放大后，再
输送至模数转换电路40，模数转换电路40将压电信号转换为数字信号，数字信号经芯片处
理器50上的数据处理模块60进行处理，处理后的信号经无线通信模块70传输至无线客户
端，这样就可从无线客户端获得人体睡眠时生理特征信号，并通过软件算法处理，转换为完
整的睡眠图。该生理特征信号包括呼吸信号、心率信号和体动信号。
综上所述，本发明的技术方案可以充分有效的实现上述发明目的，且本发明的结
构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本
发明的原理和实质的前提下，可以对发明的实施例做出多种变更或修改。因此，本发明包括
一切在专利申请范围中所提到范围内的所有替换内容，任何在本发明申请专利范围内所作
的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。