技术领域
本发明涉及睡眠检测装置，尤其涉及一种睡眠检测系统、智能枕头和睡眠检测方法。
背景技术
现在失眠的人越来越多。失眠的人会累积对失眠的不安感和压力，因此失眠越来越严重。
现在有一些挂在手腕的睡眠检测产品已经推出，可因为接触到皮肤，所以给人一种不便的感觉。
也有一些是安装在床上的睡眠检测产品，但价格比较贵。
因此，如何设计一种能实现非接触式并且价格低廉的睡眠检测产品是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种睡眠检测系统、智能枕头和睡眠检测方法。
本发明提供了一种睡眠检测系统，包括分离设置的睡眠检测端和信号处理终端，所述睡眠检测端包括麦克风传感器和睡眠生理信号采集模块，所述麦克风传感器的输出端与所述睡眠生理信号采集模块的输入端连接，所述睡眠生理信号采集模块的输出端与所述信号处理终端无线连接。
作为本发明的进一步改进，所述睡眠生理信号采集模块包括信号过滤器、信号放大器、处理器、存储器和无线传输模块，所述麦克风传感器的输出端与所述信号过滤器的输入端连接，所述信号过滤器的输出端与所述信号放大器的输入端连接，所述信号过滤器的输出端与所述处理器连接，所述处理器分别与所述存储器、无线传输模块连接，所述处理器通过所述无线传输模块与所述信号处理终端连接。
作为本发明的进一步改进，所述信号过滤器包括脉搏信号过滤器、呼吸信号过滤器和位移信号过滤器，所述信号放大器包括第一放大器、第二放大器和第三放大器，所述麦克风传感器的输出端分别与所述脉搏信号过滤器、呼吸信号过滤器、位移信号过滤器的输入端连接，所述脉搏信号过滤器的输出端与所述第一放大器的输入端连接，所述第一放大器的输出端与所述处理器的输入端连接，所述呼吸信号过滤器的输出端与所述第二放大器的输入端连接，所述第二放大器的输出端与所述处理器的输入端连接，所述位移信号过滤器的输出端与所述第三放大器的输入端连接，所述第三放大器的输出端与所述处理器的输入端连接。
作为本发明的进一步改进，所述处理器连接有模数转换器，所述模数转换器的输出端与所述存储器连接。
作为本发明的进一步改进，所述无线传输模块为蓝牙模块。
本发明还提供了一种智能枕头，包括如上述中任一项所述的睡眠检测系统，所述睡眠检测端设置在所述智能枕头内。
作为本发明的进一步改进，所述智能枕头的底部设有液体管垫板，所述液体管垫板包括液体管和压力传递模块，所述液体管设置在所述压力传递模块上，所述液体管与所述麦克风传感器相对应。
本发明还提供了一种睡眠检测方法，包括以下步骤：
S1、通过麦克风传感器采集睡眠生理信号，并传输到信号过滤器；
S2、通过信号过滤器将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到信号放大器；
S3、通过信号放大器将睡眠生理信号进行放大，并传输到模数转换器；
S4、睡眠生理信号为模拟信号，通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，并保存到存储器；
S5、每隔一定时间，通过处理器从存储器中读取出数据并无线传输到远端的信号处理终端。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，通过液体管将音频信号传输到麦克风传感器，该音频信号为睡眠生理信号。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，通过脉搏信号过滤器将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到第一放大器；通过呼吸信号过滤器将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到第二放大器；通过位移信号过滤器将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到第三放大器；在步骤S3中，分别通过第一放大器、第二放大器和第三放大器放大睡眠生理信号，并传输到模数转换器。
本发明的有益效果是：通过上述方案，可通过成本较低的麦克风传感器来采集睡眠生理信号，并通过睡眠生理信号采集模块对睡眠生理信号进行过滤、放大并转换为数字信号进行存储，并通过该睡眠生理信号采集模块将存储的数字信号输送到远端的信号处理终端，一方面，降低了成本，另一方面，可以实现非接触式检测，舒适度较高。
附图说明
图1是本发明一种睡眠检测系统的硬件框图；
图2是本发明一种睡眠检测系统的采集流程图；
图3是本发明一种智能枕头的结构示意图；
图4是本发明一种智能枕头的使用示意图；
图5是本发明一种智能枕头的分解结构示意图；
图6是本发明一种睡眠检测系统通过麦克风传感器采集到的信号波形图；
图7是本发明一种睡眠检测系统从采集的信号分离睡眠相关信号的信号波形图；
图8是本发明一种睡眠检测系统的杂音过滤图表；
图9是本发明一种睡眠检测系统的最终图表。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
图1至图9中的附图标号为：智能枕头1；麦克风传感器2；睡眠生理信号采集模块3；信号处理终端4；液体管垫板5；液体管6。
如图1至图9所示，一种睡眠检测系统，包括分离设置的睡眠检测端和信号处理终端4，所述睡眠检测端包括麦克风传感器2和睡眠生理信号采集模块3，所述麦克风传感器2的输出端与所述睡眠生理信号采集模块3的输入端连接，所述睡眠生理信号采集模块3的输出端与所述信号处理终端4无线连接。
如图1至图9所示，所述睡眠生理信号采集模块3包括信号过滤器、信号放大器、处理器38、存储器39和无线传输模块，所述麦克风传感器2的输出端与所述信号过滤器的输入端连接，所述信号过滤器的输出端与所述信号放大器的输入端连接，所述信号过滤器的输出端与所述处理器38连接，所述处理器38分别与所述存储器39、无线传输模块连接，所述处理器38通过所述无线传输模块与所述信号处理终端4连接。
如图1至图9所示，信号过滤器优选为MV344的2次Butterworth低频滤波器。
如图1至图9所示，所述信号过滤器包括脉搏信号过滤器31、呼吸信号过滤器32和位移信号过滤器33，所述信号放大器包括第一放大器34、第二放大器35和第三放大器36，所述麦克风传感器2的输出端分别与所述脉搏信号过滤器31、呼吸信号过滤器32、位移信号过滤器33的输入端连接，所述脉搏信号过滤器31的输出端与所述第一放大器34的输入端连接，所述第一放大器34的输出端与所述处理器38的输入端连接，所述呼吸信号过滤器32的输出端与所述第二放大器35的输入端连接，所述第二放大器35的输出端与所述处理器38的输入端连接，所述位移信号过滤器33的输出端与所述第三放大器36的输入端连接，所述第三放大器36的输出端与所述处理器38的输入端连接。
如图1至图9所示，所述处理器38连接有模数转换器37，所述模数转换器37的输出端与所述存储器39连接。
如图1至图9所示，所述存储器39优选为TF卡。
如图1至图9所示，所述无线传输模块优选为蓝牙模块310或者wifi模块。
如图1至图9所示，所述处理器38每秒收集120个样本数据并进行模数变换，将转换好的数字信号写入到TF卡。每一个小时读取TF卡的数据并通过蓝牙模块310发送给信号处理终端4。所述处理器38从信号处理终端4收到蓝牙信号并根据信号控制睡眠检测端的开关。
如图1至图9所示，所述信号处理终端4优选为手机、平板电脑等便携移动智能终端。
如图1至图9所示，所述信号处理终端4是个蓝牙模块，利用RTL8723AS模块跟MCU控制模块进行UART通信。所述信号处理终端4安装有睡眠质量检测App，包括计算睡眠时间、REM及NREM睡眠时间、睡醒的时间，评估睡眠效率并显示给用户。
如图1至图9所示，本发明还提供了一种智能枕头1，包括如上述中任一项所述的睡眠检测系统，所述睡眠检测端设置在所述智能枕头1内。
如图1至图9所示，所述智能枕头1的底部设有液体管垫板5，所述液体管垫板5包括液体管6和压力传递模块，所述液体管6设置在所述压力传递模块上，所述液体管6与所述麦克风传感器2相对应。
如图1至图9所示，利用价格低廉的麦克风传感器2采集生理信号时会出现各种各样的杂音过滤问题，而且本发明采取的方法不是接触式的，而是非接触式的，所以采集正确信号需要采用信号传输效率很高的方案，为此，在智能枕头1的下面放液体管垫板5并让音频信号通过液体管6正确地到达安装在智能枕头1的旁边的麦克风传感器2。为了过滤不必要地信号频带，根据目的频率组成脉搏信号过滤器31、呼吸信号过滤器32和位移信号过滤器33，即脉搏信号、呼吸信号、位移信号分别采用0.1～1Hz、1～2Hz、11～16Hz的频带过滤段分离信号，信号放大分别由第一放大器34、第二放大器35和第三放大器36来实现，处理器38优选为dsPIC30f3014芯片。处理器38通过芯片的模数转换器37把模拟信号转换成数字信号并保存到临时的存储器39（例如TF卡），每小时通过蓝牙模块310将保存的生理信号发送给信号处理终端4。
如图1至图9所示，本发明还提供了一种睡眠检测方法，包括以下步骤：
S1、通过麦克风传感器2采集睡眠生理信号，并传输到信号过滤器；
S2、通过信号过滤器将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到信号放大器；
S3、通过信号放大器将睡眠生理信号进行放大，并传输到模数转换器37；
S4、睡眠生理信号为模拟信号，通过模数转换器37将模拟信号转换成数字信号，并保存到存储器39；
S5、每隔一小时，通过处理器38从存储器39中读取出数据并无线传输到远端的信号处理终端4。
如图1至图9所示，步骤S1中，通过液体管6将音频信号传输到麦克风传感器2，该音频信号为睡眠生理信号。
如图1至图9所示，在步骤S2中，通过脉搏信号过滤器31将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到第一放大器34；通过呼吸信号过滤器32将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到第二放大器35；通过位移信号过滤器33将睡眠生理信号的杂音过滤掉，并传输到第三放大器36；在步骤S3中，分别通过第一放大器34、第二放大器35和第三放大器36放大睡眠生理信号，并传输到模数转换器37。
如图1至图9所示，通过普通的麦克风传感器2采集心脉和呼吸信号的过程及睡眠信号变换过程，采集生理信号的睡眠检测端间接接触人的头部。一般的睡眠检测设备都通过手腕等皮肤的接触检测睡眠情况，本发明通过不接触皮肤的方式检测睡眠情况，而且利用成本低的电子元件实现了高品质、低成本的检测系统。
如图1至图9所示，生理信号的采集利用麦克风传感器2来实现，为了检测睡眠情况，脑波的检测是必须的。一般来说组成高品质检测模块就得用能够采集0.1Hz～200Hz信号的Infrasound Microphone，可这些高品质麦克风的售价一般都是3000欧元以上，所以普通人买不起利用这些麦克风的检测设备，很难进行产品化。
如图1至图9所示，为了用户能够在信号处理终端4上看睡眠情况，信号处理终端4上的App应用通过蓝牙、WiFi接收睡眠信号并将它显示给用户，可添加针对打呼噜、呼吸暂停等情况的模块。
本发明提供的一种睡眠检测系统、智能枕头1和睡眠检测方法，在智能枕头1里面安装睡眠信号检测的睡眠检测端，并通过睡眠检测端监控记录睡眠情况，以便提高睡眠质量并预防打呼噜等各种情况，本发明利用普通的麦克风传感器2来采集生理信号（心脉、呼吸等），实现非接触式检测、产品化和低成本化。
本发明提供的一种睡眠检测系统、智能枕头1和睡眠检测方法具有以下优点：
1、 提供一般人可购买的低廉的睡眠检测设备的实现方案，并通过手机、平板电脑等设备查看睡眠情况；
2、 因为是非接触式，检测设备不会影响人的睡眠而且不会给人不快的感觉；
3、 不用去医院也可以掌握自己和家庭成员的睡眠情况；
4、 通过检测到的睡眠情况了解自己的睡眠障碍，以便找到改善方法；
5、 识别并应付打呼噜，以便减少对他人睡眠的影响；
6、 识别呼吸停止以便预防生命危险。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。