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[活动] 【评论有礼!】Sleepace RestOn 智能睡眠监测仪拆解

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管理员

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发表于 2018-4-24 11:14:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
Sleepace RestOn 智能睡眠监测仪拆解 评论有礼活动开始啦~~~

【活动时间】
即日起——2018年6月23日

【活动说明】
Step1. 参加评论有礼活动必须填写表单才能参与,否则评论将不予评奖>>点击填写表单
Step2. 由 TE精彩专题 页面进入的网友填写表单后可直接评论;
Step3. 提交表单后在本帖观看拆解内容直接在下方进行跟帖回复即可。

【注意事项】
1.参与评论的单条评论不能少于20个文字,且有实质内容。我们会对评论内容进行审核,抄袭他人的评论或者与评论无关的不予评奖;
2.每人只有1次获奖机会,最多可评论3次。谢绝单纯顶贴、马甲等作弊行为,发现做拉黑处理。EEworld拥有活动最终解释权。

【活动奖品】
根据所评论的内容进入审核,活动结束后统一评选。
QQ图片20180424143004.png


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-4-24 11:14:59 | 显示全部楼层

Sleepace RestOn 智能睡眠监测仪拆解


Sleepace(中文名称“享睡”)是深圳迈迪加科技发展有限公司的品牌,其产品RestOn智能睡眠监测仪是全球首款便携式非穿戴睡眠监测器,于2014年推出。这款睡眠监测仪可以实时检测心率、呼吸、体动等生理体征,分析睡眠状况。它没有与人体皮肤接触的电极,也不需要佩带在身体任何部位,而是通过一条长80cm,宽6.4cm,厚度只有约2mm的传感带来采集数据。使用时只需将这条传感带铺放在床单与床垫之间就可以进行监测。

这条传感带与监测仪主体是一体的,不用时可以将带子卷起来收纳,旅行时也方便携带。传感带和床单床垫之间的摩擦力可以让监测仪主体部分悬挂在床边也不会滑落。

监测仪背面是一块有弧度的后盖,但后盖上没有螺丝孔。

监测仪正面有一块可随时取下的盖板,靠磁力吸附在主体上。将盖板分离,可以看到操作方法的图示,盖板朝向起到开机关机控制的作用。

将盖板按照开机的提示方向重新放置,其上的绿色指示灯会亮起并持续几秒钟表示正常开机。若随时取下盖板,监测仪将进入关机状态。

活动盖板下面是监测仪的前盖,也是无螺丝孔的设计。为了拆解,笔者尝试了从后盖边的缝隙下手,强行撬开后盖,但最后还是通过撬开前盖才成功拆开机器。实际上前盖和后盖以多处卡扣相互扣在一起,并非分别和边框相扣。

前盖里面嵌入了四块磁铁,这样可以与活动盖板中的磁铁相吸,起到定位的作用。机器内部空间是扁平的,锂电池和电路板各占了一半。

电路板除了与电池有连线之外,还有两条多股漆包线连接传感带。笔者从电路板上的测试点标记丝印推测这个监测仪使用ARM Cortex-m系列MCU作为主控,主要的元件都在电路板的另一面。除了双色LED,这一面还有一个SOT-23的元件,笔者推测它是一个霍尔(磁性)传感器,用来检测活动盖板的朝向。相应地,在活动盖板里面应该有五块磁铁,比前盖多一块,笔者推测其中四块磁铁与前盖实现对准定位,第五块磁铁当正向放置盖板时刚好位于霍尔传感器上方。

很容易再卸下两颗螺丝,将电路板拆卸下来。

在电路板的另一面的右边,有一个容易引人注目的PCB小模块,因为它使用了不同的颜色。笔者推测这是TI的CC2540低功耗蓝牙方案。在电路板中央位置是Freescale(已经合并入NXP)的器件,经查这是KL16Z128型号,ARM Cortex-m0+核心的MCU,具有128kB Flash, 16kB SRAM。 这个系列的MCU具有16-bit的SAR ADC,比一般MCU带的ADC转换位数要高。

电路板上尺寸比较大的几块芯片还有:TI的TLV2764:低功耗低电压四运放;Microchip的MCP41100:100kΩ数字电位器;Holtek的HT1381:实时钟,旁边还有一颗晶振;Winbond的W25Q64:串行Flash,64Mbit容量。这几个芯片的用途笔者分析是:TLV2764结合MCP41100用于传感器信号放大,增益可控,放大后的模拟信号供给KL16Z MCU的ADC输入。HT1381用来记录时间,在关机状态下也要保持运行(至于为什么没有用MCU内部的RTC,也许是为了更低的功耗)。W25Q64用来存放睡眠数据,因为监测仪采集时不能依赖手机或网络,必须有自己的存储。

电路板上还有不少小尺寸封装的芯片或者三极管,笔者没有查其型号,仅仅猜测它们主要用于电源管理,包括锂电池的保护和充电、数字系统和模拟前端的稳压电源。

为了大致了解这个睡眠监测仪采集的信号是什么样的,笔者将数字示波器连到TLV2764的一个输出引脚进行观察。当人躺在传感带上面时,可以观察到一个随着呼吸起伏的波形。然而人眼不能直观判定是否有心跳的信号,原因可能是笔者测试的这一路信号将其滤除了,或者可能是心跳信号相对比较弱,需要算法处理提取。此外,人体的明显动作比如抬胳膊引起的信号幅度就很大,运放输出直接饱和。

为了解传感带是怎样产生信号的,笔者继续对传感带进行拆解。这条传感带两侧边有严密的缝线,然而拆去了一段缝线后,带子还是无法从侧面撑开。看来非破坏性的拆解不大可能了。然后,笔者又试图从头部拆起。将传感带的引线焊点焊开,并将后盖卸下后可以把传感带与监测仪主体分离。

笔者由此推测,传感带是用胶粘合的,而且像是粘合后再切割成型的,使得拆解很难进行。传感带最外面部分看起来像是一种合成革,从分解上下两层的难度可以感受其用胶的粘性。从引线这一端拆解只能算方便一点,这里两层之间还夹了泡沫层。逐渐揭开表层后,笔者发现中间至少是三层结构,泡沫是一块一块排列的。如此拆解完全没有复原的可能了。

从监测仪过来的引线在传感带里还走了一段,另一端的焊接点夹在另外一块泡沫材料中间。不过从一块块条状的泡沫之间,已经可以看到露出来的传感器了。除去局部的覆盖材料,可断定传感器呈一长条薄膜状。

为了将传感器的接头从夹着它的泡沫材料中分离出来,笔者使用了电吹风进行局部加热,趁热再剥离就容易一些了。这种泡沫像是一种双面胶,单片厚度大约1mm,在传感带的头部和传感器引线端处都是用了两片对贴,其它地方是上下交错粘贴的。

剥离上层的泡沫材料之后可以看到传感器的引出线接头,不过在它上面还隔着一层半透明的薄膜。这层薄膜好象覆盖了整个传感带,不过由于与灰色的表层材料贴合太紧密,拆解过程中已经被撕破了多处。再将这里的薄膜去除掉,便可以清晰地观看传感器。

拆解到这个程度,再继续就可以逐步地把传感器从传感带其它材料剥离了。其实剥离一段就足以预计它的全貌。这是一条宽度13mm,很薄的一条薄膜带子,中间不透明的部分应该是导电层,宽度9mm. 从接头的地方看来,导电层分为上下两层,因为太薄了笔者没有条件测量中间的介质厚度。

据说这个传感器是TE Connectivity (TE) 公司的产品。从TE公司网站上,可以找到用于睡眠监测的传感器产品信息,并可以下载到传感器产品10184000-01的图纸。该图纸中结构示意如下:

虽然RestOn睡眠监测仪用的传感器尺寸与之有所差别,原理上应该是一致的。本次拆解对象所用的 TE 传感器,中间的PVDF(聚氟化乙烯)层厚度估计只有28微米,加上正负极的导电层和保护层,笔者用数显游标卡尺测量厚度读数为0.05mm. 这个5层结构的薄膜厚度竟然比普通A4打印纸还要薄,而且很软。

TE网站上对这种材料介绍说,压电薄膜是PVDF(聚氟化乙烯)的薄而透明的薄膜; 它是一种柔韧性好,密度低,质量轻,机械韧性好的材料。该薄膜可制成多种厚度和较大面积。它可以直接贴附在机件表面而不会影响机件的机械运动, 压电薄膜具有宽频带,宽动态范围,高电压灵敏度的优点。它的另外一个主要优点就是它有低的声阻抗,其声阻抗更接近水,人体组织和其他有机材料的声阻抗。一个接近的阻抗匹配便于更有效地在水和人体组织中转导声音信号(>>数据来源)。

笔者再将示波器探头和地线夹直接接在传感器两端,试试能否观察到信号输出。此时,传感器已经与监测仪电路脱离,不再有电路处理。

当传感器受到振动,以及产生形变的瞬间,都可以从示波器上观察到明显的电压信号。这表明此传感器并不需要加电,而是基于压电效应,本身就能输出变化的电压信号。另外由于输出阻抗高,在这个简单实验条件下示波器也接收到了明显的工频干扰,所以图线上有50Hz扰动。

那么RestOn睡眠监测仪为什么要把传感带做得那么复杂呢?笔者推测,原因一方面可能是为了更好地传导人体的压力和震动到传感器,另一方面可能是为了保护传感器,避免它承受拉力,也避免在局部出现极端的弯折、扭曲等形变。


总结,通过压电薄膜传感器,将人体心跳、呼吸等生理体征引起的微弱压力变化转换成电信号,再经过睡眠监测仪内部模拟电路放大等处理,送给主控MCU内部的ADC转换成数字信号之后,即可进行信号滤波、数据记录、数据分析等处理。再通过低功耗蓝牙与手机APP进行数据交互,便可以由手机软件生成图形化的睡眠报告。借助手机或者远程服务器更强大的数据处理能力,就有可能实现更丰富的健康管理应用。


本文所述内容为笔者个人见解,与深圳迈迪加科技发展有限公司或TE Connectivity 公司无关。
本文中提及的各项标识、产品和/或公司名称可能是各自所有者的商标。

点评

传感器、数字信号处理、数据记录、数据分析、数据处理。 麻雀虽小五脏俱全! 希望做精做细!  详情 回复 发表于 2018-4-24 19:51


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 15:26:38 | 显示全部楼层
传感器很牛啊,主要硬件成本应该就是传感器了吧,当然软件算法最终确定产品的检测数据的准确性,不知道我说的对不对,请大神批评指正。
产品的外观不错,实用性方面,主要对象应该还是老年人、中年人和身体不适群体,
京东上面价格还是不低,像我这种无产阶级,是用不上了,只能靠起床时的精神状态判断自己是否睡好没有了。


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-4-24 15:56:20 | 显示全部楼层
总的感觉还不错,虽然看起来不算特别精致,但好在功能很全面,各方面看起来也挺好,就是不知道睡觉会不会咯到


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 15:59:09 | 显示全部楼层
这产品只适合单身狗吧


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-4-24 16:12:38 | 显示全部楼层
产品不错,现在人都是亚健康,可以送一个这个还差不多。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 16:17:13 | 显示全部楼层
这个产品看着很不错啊,宽度6.4cm够用吗?这个漆包线连接的压电薄膜传感器,感觉核心还是数据处理,硬件电路到不难。微弱信号的采集。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 16:18:51 | 显示全部楼层
这个睡眠监测仪的数据准确度怎么样?一定程度上对改善睡眠有帮助作用。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 16:19:16 | 显示全部楼层
比小米手环2功能强大多了,可以监控呼吸、翻身方向等信号。是我们平时监控健康的一个号产品,外观设计巧妙。值得推广


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 16:20:04 | 显示全部楼层
8F。好楼层。这个睡眠监测有没有类似监测大脑睡眠程度的产品了?


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 16:23:48 | 显示全部楼层
看内部电路板感觉有点欠档次,但是不知道测量效果如何,内部是不是有什么算法呢?


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 16:50:19 | 显示全部楼层
看着还不错,不知道检测效果是不是准确。感觉目前市面上烟花缭乱的产品对睡眠监测都不准确,特别想买一款能够准确的监测并且有分析功能的睡眠监测仪,这个值得期待!!


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 16:56:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 24不可说 于 2018-4-25 14:09 编辑

1.RestOn智能睡眠监测仪我觉得对于睡眠不好的人真多很有帮助;
2.像智能手环也有睡眠监测,但是监测的并不准,而且功能也单一,TE在医疗领域的产品确实可圈可点;
3.这个睡眠监测神器就厉害了,不和身体接触,这是创新式飞尝试,同时这说明传感器和算法优化的好啊;
4.这个睡眠检测仪应该是用TI的低功耗MCU,不知道具体的续航能力怎么样,我戴的智能手环开启心跳检测只能用四五天就得充电了;
5.如果有温水度的检测会更利于婴儿和老年人对睡眠环境的了解;
6.不知道对于防水做的怎么样,还有漏电等安全因素的防护;
7.人体长期近距离接触,会有辐射或者其他队人体的伤害么,TE有没有做过相关的检测?毕竟是医疗产品。不能方便了生活损失了其他的健康内容。
8.希望能加入诸如报警、语言提示的智能体验。


补充内容 (2018-4-28 13:39):
突然想到个问题。
如果是铺在床上,夫妻两个人同时压住了检测仪,那怎么区分呢?
或者大人抱着小孩睡觉,也会出现上述情形。
这个问题有没有解决方案?


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 17:10:09 | 显示全部楼层
通过Sleepace RestOn 智能睡眠监测仪的这个拆解介绍,我们看到了产品的完整介绍,从内部到外观;从设计架构,到电子元器件的选用;从物理结构,到精细的线路板焊接;从产品功能,到软件展示。这些都是TE带给我们的全新体验,作为技术人员我们可以从中体会到技术的魅力,作为使用者将会感受到产品的良好特性和精准指标,让我们一起来感受吧。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 17:10:25 | 显示全部楼层
通过Sleepace RestOn 智能睡眠监测仪的这个拆解介绍,我们看到了产品的完整介绍,从内部到外观;从设计架构,到电子元器件的选用;从物理结构,到精细的线路板焊接;从产品功能,到软件展示。这些都是TE带给我们的全新体验,作为技术人员我们可以从中体会到技术的魅力,作为使用者将会感受到产品的良好特性和精准指标,让我们一起来感受吧。


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-4-24 17:16:12 | 显示全部楼层
挺不错的基于压电片的应用啊。非接触式的测量方法,用户体验好,心率和呼吸都可以测到,可以对睡眠状态进行分析判断了。不过心脏震动幅度比呼吸小,可能信号的放大和提取有点难度。这个产品恐怕只能用在单人床吧,双人床怎么办?

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心率传感器:https://shop108071095.taobao.com


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五彩晶圆(高级)

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测评达人

发表于 2018-4-24 17:20:25 | 显示全部楼层
1、首先颜色,这个智能睡眠监测仪偏中性;
2、检测仪背面有弧度的后盖,且没有螺丝孔,这个确实是很多产品中很少见到的。
   除非那种一次性成型的,或者通过密封圈胶水粘合的;
3、正面的盖板靠磁力吸附,这个磁力会不会随着打开正面盖板的次数而减弱磁力呢
4、从电路板看,出了CPU部分的电路外,应该是使用了TI的CC2540的BLE芯片作为数据传输。
   这个应该在可穿戴设备中比较常见了;当然TI的片子最大的亮点还是低功耗。
5、TE能做出这样的传感器,真的很牛了。看到传感器那种抽丝剥茧的情形就看得出,
   这个传感器的设计真的很用心了,包括泡沫材料;
6、不上电检测传感器两端会有50hz扰动,这个不知道是什么信号。笔者说是震动或者压力信号,有这可能,但是没上电,有这样的信号,有点奇怪啊

还有补充两点:
1、这里用了TI的CC2540,肯定是要做到低功耗,但是蓝牙的数据怎么传输到手机等等,笔者好像没有做太多的说明,也有可能制造厂商没有说明或者开放出来;
2、个人感觉,解决可穿戴设备的材料选型的问题比电路问题,更加困难



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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-4-24 17:38:33 | 显示全部楼层
这个产品外观看起来很不错,内部组装虽然感觉有点粗糙,但电路干净清爽,应该是不错的产品


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 17:59:38 | 显示全部楼层
看起来很不错,这是第一次见到TE在医疗领域的应用,以前看的大多数是在工业领域的应用。关注过TE的连接器以及传感器产品,感觉实用性很强。
关于TE传感器在医疗上的应用,很多人说核心还是处理器的处理能力,对信号的有效分析,但是传感器的特性已经性能也是不能忽视的,毕竟传感器是一切数据的源头。
有个建议就是希望TE能给出更多的应用案例,通过座谈性质什么的都可以,主要介绍一些设计要点,设计中需要注意哪些问题。这样也许比拆解一个产品更能让观众了解到更多内容。
祝TE越来越好。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-4-24 18:59:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 zxw1126 于 2018-4-24 19:03 编辑

智能睡眠监测仪可以实时检测心率、呼吸、体动等生理体征,分析睡眠状况,它不仅使用ARM Cortex-m系列MCU作为主控,还采用了TI的CC2540低功耗蓝牙方案,同时使用TE Connectivity (TE) 公司的10184000-01传感器,在配置方面已达到领先水准;并且通过制作多层粘合复杂的传感带,做到了既更好地传导人体的压力和震动到传感器,又保护传感器,避免它承受拉力,也避免在局部出现极端的弯折、扭曲等形变,这样帮助传感器极大地延长是使用寿命,同时长80cm,宽6.4cm,厚度只有约2mm的尺寸设计也方便了使用和携带。个人认为,这款智能睡眠监测仪在尤其重视个人医疗健康的今天,必将拥有非常广阔的前景和发展


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