[发明专利]一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法

权利要求书

1.一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于，包括如下步骤：

将生理信号采集前端布置在用户的休息处；

所述生理信号采集前端进行采集用户的BCG信号；

对所述BCG信号进行预处理；

通过算法模型对预处理后的BCG信号进行监测判别。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于：所述生理信号采集前端包括：内镶光纤传感器的睡垫、探测器、光发射器、光接收器、发射器驱动电路、信号放大电路、高精度AD采样模块、蓝牙和WIFI通信电路、外设控制和指示电路；

其中，所述探测器和发射器构成前端信号提取部分，将所述BCG信号转换成光信号，再将光信号转换成电信号；

所述发射器驱动电路用于光发射器；

所述信号放大电路用于微弱电流转换成电压；

所述高精度AD采集模块用于采集经信号放大电路后的电压信号并发送给MCU,所述MCU将采集到的电压信号进行算法分析；

所述蓝牙和WIFI通信电路用于MCU和外设进行通信，将计算好的生理信号通过串口透传发送；

所述外设控制与指示包括按键、蜂鸣器、LED指示灯，用于设备和外界的交互。

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于：所述内镶光纤传感器的睡垫包括：多模光纤、微弯曲器、上下两层覆盖材料；其中，所述多模光纤位于整个结构的中心位置，且紧贴所述微弯曲器，所述上下两层柔软的覆盖材料将多模光纤和微弯曲器夹在中间。

4.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于：所述BCG信号进行预处理包括：对于低噪声微弱信号放大和对于个体差异消除。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于：对于低噪声微弱信号放大时，通过在所述光发射器和所述光接收器外部覆盖金属屏蔽罩，所述发射器驱动电路和信号放大电路处设置屏蔽环；

对于个体差异消除时，根据用户对光纤垫子的压力大小自动调整发射器驱动电路的驱动电压和跨阻放大器电路的放大倍数，形成光纤采集控制反馈环，动态地消除个体差异性。

6.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于：所述算法模型中包括：呼吸率算法、心率算法及体动算法。

7.根据权利要求6所述的一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于：所述呼吸率算法，包括如下步骤：

(1)BCG信号通过梳状滤波器预处理；

(2)放入256点动态FIFO，进行256点FFT处理；

(3)查找0.16～0.50Hz范围内的频谱最大值点；

(4)用公式Rr＝60fmax即求对应的频率点的呼吸率，每隔128个点对数据进行一次刷新，返回步骤(1)进行下一次计算。

8.根据权利要求6所述的一种基于光纤传感的生理参数监测助睡方法，其特征在于：所述心率算法，包括如下步骤：

(1)提取32点DMA缓冲区中的采集数据并刷新动态256点FIFO缓冲区，采用0.50～20.00Hz的带通滤波器进行预处理；

(2)进行8点降采样，提高频率分辨率；

(3)对降采样后的数据进行快速傅氏变换，将时域信号转换成频域信号；

(4)根据信号的频率幅度求出频率最大幅值的频率点fmax，为下一步心率计算做准备；

(5)根据步骤(4)求得的最大频率点，运用公式Hr＝60fmax即求得心率值，每隔32个点对数据进行一次刷新，返回步骤(1)进行下一次计算。