Sleepace（中文名稱“享睡”）是深圳邁迪加科技發展有限公司的品牌，其產品RestOn智能睡眠監測儀是全球首款便攜式非穿戴睡眠監測器，于2014年推出。這款睡眠監測儀可以實時檢測心率、呼吸、體動等生理體征，分析睡眠狀況。它沒有與人體皮膚接觸的電極，也不需要佩帶在身體任何部位，而是通過一條長80cm，寬6.4cm，厚度只有約2mm的傳感帶來采集數據。使用時只需將這條傳感帶鋪放在床單與床墊之間就可以進行監測。

這條傳感帶與監測儀主體是一體的，不用時可以將帶子卷起來收納，旅行時也方便攜帶。傳感帶和床單床墊之間的摩擦力可以讓監測儀主體部分懸掛在床邊也不會滑落。

監測儀背面是一塊有弧度的后蓋，但后蓋上沒有螺絲孔。

監測儀正面有一塊可隨時取下的蓋板，靠磁力吸附在主體上。將蓋板分離，可以看到操作方法的圖示，蓋板朝向起到開機關機控制的作用。

將蓋板按照開機的提示方向重新放置，其上的綠色指示燈會亮起并持續幾秒鐘表示正常開機。若隨時取下蓋板，監測儀將進入關機狀態。

活動蓋板下面是監測儀的前蓋，也是無螺絲孔的設計。為了拆解，筆者嘗試了從后蓋邊的縫隙下手，強行撬開后蓋，但最后還是通過撬開前蓋才成功拆開機器。實際上前蓋和后蓋以多處卡扣相互扣在一起，并非分別和邊框相扣。

前蓋里面嵌入了四塊磁鐵，這樣可以與活動蓋板中的磁鐵相吸，起到定位的作用。機器內部空間是扁平的，鋰電池和電路板各占了一半。

電路板除了與電池有連線之外，還有兩條多股漆包線連接傳感帶。筆者從電路板上的測試點標記絲印推測這個監測儀使用ARM Cortex-m系列MCU作為主控，主要的元件都在電路板的另一面。除了雙色LED，這一面還有一個SOT-23的元件，筆者推測它是一個霍爾（磁性）傳感器，用來檢測活動蓋板的朝向。相應地，在活動蓋板里面應該有五塊磁鐵，比前蓋多一塊，筆者推測其中四塊磁鐵與前蓋實現對準定位，第五塊磁鐵當正向放置蓋板時剛好位于霍爾傳感器上方。

很容易再卸下兩顆螺絲，將電路板拆卸下來。

在電路板的另一面的右邊，有一個容易引人注目的PCB小模塊，因為它使用了不同的顏色。筆者推測這是TI的CC2540低功耗藍牙方案。在電路板中央位置是Freescale（已經合并入NXP）的器件，經查這是KL16Z128型號，ARM Cortex-m0+核心的MCU，具有128kB Flash, 16kB SRAM。 這個系列的MCU具有16-bit的SAR ADC，比一般MCU帶的ADC轉換位數要高。

電路板上尺寸比較大的幾塊芯片還有：TI的TLV2764：低功耗低電壓四運放；Microchip的MCP41100：100kΩ數字電位器；Holtek的HT1381：實時鐘，旁邊還有一顆晶振；Winbond的W25Q64：串行Flash，64Mbit容量。這幾個芯片的用途筆者分析是：TLV2764結合MCP41100用于傳感器信號放大，增益可控，放大后的模擬信號供給KL16Z MCU的ADC輸入。HT1381用來記錄時間，在關機狀態下也要保持運行（至于為什么沒有用MCU內部的RTC，也許是為了更低的功耗）。W25Q64用來存放睡眠數據，因為監測儀采集時不能依賴手機或網絡，必須有自己的存儲。

電路板上還有不少小尺寸封裝的芯片或者三極管，筆者沒有查其型號，僅僅猜測它們主要用于電源管理，包括鋰電池的保護和充電、數字系統和模擬前端的穩壓電源。

為了大致了解這個睡眠監測儀采集的信號是什么樣的，筆者將數字示波器連到TLV2764的一個輸出引腳進行觀察。當人躺在傳感帶上面時，可以觀察到一個隨著呼吸起伏的波形。然而人眼不能直觀判定是否有心跳的信號，原因可能是筆者測試的這一路信號將其濾除了，或者可能是心跳信號相對比較弱，需要算法處理提取。此外，人體的明顯動作比如抬胳膊引起的信號幅度就很大，運放輸出直接飽和。

為了解傳感帶是怎樣產生信號的，筆者繼續對傳感帶進行拆解。這條傳感帶兩側邊有嚴密的縫線，然而拆去了一段縫線后，帶子還是無法從側面撐開。看來非破壞性的拆解不大可能了。然后，筆者又試圖從頭部拆起。將傳感帶的引線焊點焊開，并將后蓋卸下后可以把傳感帶與監測儀主體分離。

筆者由此推測，傳感帶是用膠粘合的，而且像是粘合后再切割成型的，使得拆解很難進行。傳感帶最外面部分看起來像是一種合成革，從分解上下兩層的難度可以感受其用膠的粘性。從引線這一端拆解只能算方便一點，這里兩層之間還夾了泡沫層。逐漸揭開表層后，筆者發現中間至少是三層結構，泡沫是一塊一塊排列的。如此拆解完全沒有復原的可能了。

從監測儀過來的引線在傳感帶里還走了一段，另一端的焊接點夾在另外一塊泡沫材料中間。不過從一塊塊條狀的泡沫之間，已經可以看到露出來的傳感器了。除去局部的覆蓋材料，可斷定傳感器呈一長條薄膜狀。

為了將傳感器的接頭從夾著它的泡沫材料中分離出來，筆者使用了電吹風進行局部加熱，趁熱再剝離就容易一些了。這種泡沫像是一種雙面膠，單片厚度大約1mm，在傳感帶的頭部和傳感器引線端處都是用了兩片對貼，其它地方是上下交錯粘貼的。

剝離上層的泡沫材料之后可以看到傳感器的引出線接頭，不過在它上面還隔著一層半透明的薄膜。這層薄膜好象覆蓋了整個傳感帶，不過由于與灰色的表層材料貼合太緊密，拆解過程中已經被撕破了多處。再將這里的薄膜去除掉，便可以清晰地觀看傳感器。

拆解到這個程度，再繼續就可以逐步地把傳感器從傳感帶其它材料剝離了。其實剝離一段就足以預計它的全貌。這是一條寬度13mm，很薄的一條薄膜帶子，中間不透明的部分應該是導電層，寬度9mm. 從接頭的地方看來，導電層分為上下兩層，因為太薄了筆者沒有條件測量中間的介質厚度。

據說這個傳感器是TE Connectivity (TE) 公司的產品。從TE公司網站上，可以找到用于睡眠監測的傳感器產品信息，并可以下載到傳感器產品10184000-01的圖紙。該圖紙中結構示意如下：

雖然RestOn睡眠監測儀用的傳感器尺寸與之有所差別，原理上應該是一致的。本次拆解對象所用的 TE 傳感器，中間的PVDF（聚氟化乙烯）層厚度估計只有28微米，加上正負極的導電層和保護層，筆者用數顯游標卡尺測量厚度讀數為0.05mm. 這個5層結構的薄膜厚度竟然比普通A4打印紙還要薄，而且很軟。

TE網站上對這種材料介紹說，壓電薄膜是PVDF（聚氟化乙烯）的薄而透明的薄膜; 它是一種柔韌性好，密度低，質量輕，機械韌性好的材料。該薄膜可制成多種厚度和較大面積。它可以直接貼附在機件表面而不會影響機件的機械運動, 壓電薄膜具有寬頻帶，寬動態范圍，高電壓靈敏度的優點。它的另外一個主要優點就是它有低的聲阻抗,其聲阻抗更接近水，人體組織和其他有機材料的聲阻抗。一個接近的阻抗匹配便于更有效地在水和人體組織中轉導聲音信號（>>數據來源）。

筆者再將示波器探頭和地線夾直接接在傳感器兩端，試試能否觀察到信號輸出。此時，傳感器已經與監測儀電路脫離，不再有電路處理。

當傳感器受到振動，以及產生形變的瞬間，都可以從示波器上觀察到明顯的電壓信號。這表明此傳感器并不需要加電，而是基于壓電效應，本身就能輸出變化的電壓信號。另外由于輸出阻抗高，在這個簡單實驗條件下示波器也接收到了明顯的工頻干擾，所以圖線上有50Hz擾動。

那么RestOn睡眠監測儀為什么要把傳感帶做得那么復雜呢？筆者推測，原因一方面可能是為了更好地傳導人體的壓力和震動到傳感器，另一方面可能是為了保護傳感器，避免它承受拉力，也避免在局部出現極端的彎折、扭曲等形變。

總結，通過壓電薄膜傳感器，將人體心跳、呼吸等生理體征引起的微弱壓力變化轉換成電信號，再經過睡眠監測儀內部模擬電路放大等處理，送給主控MCU內部的ADC轉換成數字信號之后，即可進行信號濾波、數據記錄、數據分析等處理。再通過低功耗藍牙與手機APP進行數據交互，便可以由手機軟件生成圖形化的睡眠報告。借助手機或者遠程服務器更強大的數據處理能力，就有可能實現更豐富的健康管理應用。

本文所述內容為筆者個人見解，與深圳邁迪加科技發展有限公司或TE Connectivity 公司無關。本文中提及的各項標識、產品和/或公司名稱可能是各自所有者的商標。?