CN105534514A - 适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，包括有承载层，其特征在于：承载层上分布有混编层，混编层为金属丝和布质纤维混合编织构成，混编层为矩形混编层，矩形混编层的宽度为2厘米至3厘米，或是，混编层为圆形混编层，圆形混编层的直径为2厘米至3厘米。由此，拥有纤维的穿着/佩戴舒适感，适用于人体尤其是婴幼儿生命体征的监测。并且，外观与普通纤维无较大差异，且均有较佳的电极导电性能。同时，具有较佳的通用性，适于各种贴身可穿戴系统。

Description

适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器。
背景技术
婴幼儿在进入睡眠时先进入浅睡眠状态。在浅睡眠时，其不时会做出躯干和肢体运动以及轻声抽泣等动作，整个睡眠过程不安静，偶尔短暂的睁开眼睛，四肢和躯体有一些活动，有时出现吸吮或咀嚼动作，轻微的声响就可引发惊跳动作。浅睡眠后大概l～2小时后进入深睡眠，深睡眠婴幼儿比较安静，脸部和四肢呈放松状态，呼吸非常均匀。婴幼儿在睡觉时是否脚踢或滚动使被子掉落导致着凉，是否将被子捂住自己的脸导致窒息，父母或监护人像强迫症一样时不时会进行检查，这样既影响了婴幼儿的休息，也影响父母或看护人休息和做事。
同时，为了有利于进行婴幼儿的生命体征监测，往往需要用到粘性电极，容易产生较大的信号噪音。更为重要的是，其佩戴不舒适，尤其对婴幼儿稚嫩的皮肤来说，容易出现不适宜感。
再者，现有技术所提供的用于监测婴幼儿生命体征的传感器结构过于复杂，如专利201310146138.8提供的，其包括压力感应器、数据采集器、处理器；该压力感应器布设在床垫下，该数据采集器对该压力感应器进行数据采集，该处理器对该数据采集器获取的数据进行数据处理、报警与显示；该压力感应器感测婴幼儿的呼吸与动作而输出时域谱，该处理器对该时域谱转换为频域谱，并判断该频域谱是否满足一个预定阶梯规律，并在该频域谱满足该预定阶梯规律时判断并定义婴幼儿处于睡眠状态；该压力感应器包括压电驻极体薄膜、第一金属接地电极、金属正电极、第一绝缘隔离层、第二绝缘隔离层；该第一绝缘隔离层和该第二绝缘隔离层设置在该压电驻极体薄膜的相对两侧上，该第一金属接地电极设置在该压电驻极体薄膜与该第一绝缘隔离层之间，该金属正电极设置在该压电驻极体薄膜与该第二绝缘隔离层之间，该第一金属接地电极、该金属正电极分别与该数据采集器电性连接。更为重要的是，其只能监测睡眠，无法实现心电监控，使用范围过于狭隘。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器。
本发明的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，包括有承载层，其中：所述承载层上分布有混编层，所述混编层为金属丝和布质纤维混合编织构成，所述混编层为矩形混编层，所述矩形混编层的宽度为2厘米至3厘米，或是，所述混编层为圆形混编层，所述圆形混编层的直径为2厘米至3厘米。
进一步地，上述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其中，所述混编层上连接有导线，或是，所述混编层与承载层之间分布有导通层。
更进一步地，上述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其中，所述混合编织的构造为，
所述布质纤维构成经纱，所述金属丝构成纬纱，布质纤维、金属丝交替分布；
或是，所述布质纤维构成纬纱，所述金属丝构成经纱，布质纤维、金属丝交替分布；
或是，所述布质纤维构成主轴，金属丝缠绕分布在布质纤维上；
或是，所述金属丝构成主轴，布质纤维缠绕分布在金属丝上；
或是，所述金属丝、布质纤维按照棒针的编制结构分布。
更进一步地，上述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其中，所述棒针的编制结构包括低针、高针、左加针、右加针、挂针、滑针、扭转针、卷针、麻花针。
更进一步地，上述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其中，所述矩形混编层的宽度为2.5厘米。
更进一步地，上述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其中，所述圆形混编层的直径为2.5厘米。
更进一步地，上述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其中，所述混编层外侧包裹有导电泡棉层。
再进一步地，上述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其中，所述金属丝为银丝，或是为金丝。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、拥有纤维的穿着/佩戴舒适感，适用于人体尤其是婴幼儿生命体征的监测。
2、外观与普通纤维无较大差异，且均有较佳的电极导电性能。
3、具有较佳的通用性，适于各种贴身可穿戴系统。
4、信号采集稳定性高，噪音小。
5、整体构造简单，易于生产制造。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是矩形混编层的结构示意图。
图2是圆形混编层的结构示意图。
图3是1厘米规格的混编层ECG图像。
图4是1.5厘米规格的混编层ECG图像。
图5是2厘米规格的混编层ECG图像。
图6是2.5厘米规格的混编层ECG图像。
图7是3厘米规格的混编层ECG图像。
图8是3.5厘米规格的混编层ECG图像。
图中各附图标记的含义如下。
1承载层2金属丝
3布质纤维4导线
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至8的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，包括有承载层1，其与众不同之处在于：为了实现有效的信号传导，且便于穿戴，可有效适应婴幼儿的体型，在承载层1上分布有混编层。同时，考虑到能够更好的贴合皮肤采集有效的信号，混编层为金属丝2和布质纤维3混合编织构成。并且，为了能够实现更为精确的信号检测，令信号采集更为集中，采用的混编层为矩形混编层，矩形混编层的宽度为2厘米至3厘米。当然，考虑到实施方式的不同，亦可以采用圆形混编层的构造，其直径为2厘米至3厘米，就可以满足使用需求。
结合本发明一较佳的实施方式来看，考虑到与后续监控设备的数据传递需要，提高信号传输效率，可以在混编层上连接有导线4。当然，为了提升穿戴舒适程度，亦可以在混编层与承载层1之间分布有导通层。
进一步来看，混合编织的构造能够有多种，由此来满足不同的加工工艺需要，其可以是布质纤维3构成经纱，金属丝2构成纬纱，布质纤维3、金属丝2交替分布。或者，采用布质纤维3构成纬纱，金属丝2构成经纱，布质纤维3、金属丝2交替分布。或者，布质纤维3构成主轴，金属丝2缠绕分布在布质纤维3上。亦可以是金属丝2构成主轴，布质纤维3缠绕分布在金属丝2上。同时，对于某些特殊的编制布线要求，还可以让金属丝2、布质纤维3按照棒针的编制结构分布。具体来说，本发明所涉及的棒针编制结构包括低针、高针、左加针、右加针、挂针、滑针、扭转针、卷针、麻花针。
通过多次对比试验发现，若矩形混编层的宽度为2.5厘米，或是圆形混编层的直径为2.5厘米，可以起到较佳的效果。其原因如下：
如图3所示的ECG图像，采用矩形混编层的宽度为1厘米，或是圆形混编层的直径为1厘米时。其噪音较大，峰峰值均值为23mV。
如图4所示的ECG图像，采用矩形混编层的宽度为1.5厘米，或是圆形混编层的直径为1.5厘米时。其噪音大，峰峰值均值为23mV。
如图5所示的ECG图像，采用矩形混编层的宽度为2厘米，或是圆形混编层的直径为2厘米时。其噪音小，峰峰值均值为21.5mV。
如图6所示的ECG图像，采用矩形混编层的宽度为2.5厘米，或是圆形混编层的直径为2.5厘米时。其噪音非常小，峰峰值均值为21.5mV。
如图7所示的ECG图像，采用矩形混编层的宽度为3厘米，或是圆形混编层的直径为3厘米时。其噪音小，峰峰值均值为21.5mV。
如图8所示的ECG图像，采用矩形混编层的宽度为3.5厘米，或是圆形混编层的直径为3.5厘米时。其噪音大，峰峰值均值为23.5mV。
有上述数据可知，采用2.5厘米时，能够获取较为优化的数值。并且，其原因还在于如果混编层的尺寸过大，会导致整个传感器和皮肤的接触面积变大，容易受到人体的呼吸或者移动的影响，导致信号采集出现误差，还会导致噪声的产生。同时，通过多次对比试验，
直径在2.5cm左右对于婴幼儿体型来说得到信号质量为最佳。
再进一步来看，为了能够进一步提高穿戴的舒适程度，尤其能适应令婴幼儿的穿戴，不给其皮肤带来不舒适的感觉，在混编层外侧包裹有导电泡棉层。同时，从信号的传递效率来看，导电性能较佳的材质必然会备受推崇。为此，本发明的金属丝2采用银丝或是为金丝，可起到理想效果。当然，也可以混用银丝与金丝。
通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，拥有如下优点：
1、拥有纤维的穿着/佩戴舒适感，适用于人体尤其是婴幼儿生命体征的监测。
2、外观与普通纤维无较大差异，且均有较佳的电极导电性能。
3、具有较佳的通用性，适于各种贴身可穿戴系统。
4、信号采集稳定性高，噪音小。
5、整体构造简单，易于生产制造。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，包括有承载层(1)，其特征在于：所述承载层(1)上分布有混编层，所述混编层为金属丝(2)和布质纤维(3)混合编织构成，所述混编层为矩形混编层，所述矩形混编层的宽度为2厘米至3厘米，或是，所述混编层为圆形混编层，所述圆形混编层的直径为2厘米至3厘米。
2.根据权利要求1所述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其特征在于：所述混编层上连接有导线(4)，或是，所述混编层与承载层(1)之间分布有导通层。
3.根据权利要求1所述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其特征在于：所述混合编织的构造为，
所述布质纤维(3)构成经纱，所述金属丝(2)构成纬纱，布质纤维(3)、金属丝(2)交替分布；
或是，所述布质纤维(3)构成纬纱，所述金属丝(2)构成经纱，布质纤维(3)、金属丝(2)交替分布；
或是，所述布质纤维(3)构成主轴，金属丝(2)缠绕分布在布质纤维(3)上；
或是，所述金属丝(2)构成主轴，布质纤维(3)缠绕分布在金属丝(2)上；
或是，所述金属丝(2)、布质纤维(3)按照棒针的编制结构分布。
4.根据权利要求3所述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其特征在于：所述棒针的编制结构包括低针、高针、左加针、右加针、挂针、滑针、扭转针、卷针、麻花针。
5.根据权利要求1所述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其特征在于：所述矩形混编层的宽度为2.5厘米。
6.根据权利要求1所述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其特征在于：所述圆形混编层的直径为2.5厘米。
7.根据权利要求1所述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其特征在于：所述混编层外侧包裹有导电泡棉层。
8.根据权利要求1所述的适用于心电及呼吸信号检测的纤维传感器，其特征在于：所述金属丝(2)为银丝，或是为金丝。
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