CN106037647B - 一种生理信号采集装置及床垫 - Google Patents
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Abstract
本发明提供生理信号采集装置及床垫，其包括柔性带、张力传感器和信号处理单元，所述柔性带包括相对设置的上支撑面和下支撑面，在所述上支撑面和下支撑面之间设置有间隙粒子，所述间隙粒子之间填充有柔性体，所述上支撑面与下支撑面之间设置所述张力传感器用于根据所述张力产生电信号，所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。本发明具有方便生理信号的采集，采集体验好，采集效率高且采集便捷的优点。
Description
技术领域
本发明涉及生理信号采集领域，特别是一种生理信号采集装置及床垫。
背景技术
现有的生理信号采集通常需要与人体紧密贴合进行采集，这种采集装置使用不方便，且使用体验差，生理信号采集效率低。
因此，如何设计一种生理信号采集效率高且体验好的生理信号采集装置是业界亟需解决的课题。
发明内容
为了解决上述现有的技术问题，本发明提供一种生理信号采集装置及床垫，通过利用具有隙粒子之间填充有柔性体填充在张力传感器周围以提高生理信号检测的体验性和生理信号的采集效率。
本发明提供一种生理信号采集装置，其包括柔性带、张力传感器和信号处理单元，所述柔性带包括相对设置的上支撑面和下支撑面，在所述上支撑面和下支撑面之间设置有间隙粒子，所述间隙粒子之间填充有柔性体，所述上支撑面与下支撑面之间设置所述张力传感器用于根据所述张力产生电信号，所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。
优选地，所述张力传感器与上支撑面定义一第一区域，所述张力传感器与下支撑面定义一第二区域，所述所述第一区域和第二区域均填充设置所述间隙粒子。
优选地，所述间隙粒子的弹性模量与所述柔性体的弹性模量不同。
优选地，所述间隙粒子的弹性模量小于所述柔性体的弹性模量。
优选地，每一所述间隙粒子的体积相同。
优选地，每一所述间隙粒子的内部设置有空腔。
优选地，所述信号处理单元包括信号放大电路，将所述模拟电信号放大；滤波电路，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；A/D转换电路，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。
优选地，还包括无线透传电路，用于将所述数字信号通过无线透传输出。
本发明还提供一种生理信号采集床垫，所述生理信号采集床垫内设置有至少一条上述的生理信号采集装置，所述生理信号采集装置包括其包括柔性带、张力传感器和信号处理单元，所述柔性带包括相对设置的上支撑面和下支撑面，在所述上支撑面和下支撑面之间设置有间隙粒子，所述间隙粒子之间填充有柔性体，所述上支撑面与下支撑面之间设置所述张力传感器用于根据所述张力产生电信号，所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。
优选地，所述张力传感器与上支撑面定义一第一区域，所述张力传感器与下支撑面定义一第二区域，所述所述第一区域和第二区域均填充设置所述间隙粒子。。
相较于现有技术，本发明实施例的生理信号采集装置及床垫通过柔性带将人体压力转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式获取人体的生理信号，使生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集，采集的体验好，采集效率高且便捷。
附图说明
图1是本发明一优选实施例的生理信号采集装置的结构示意图；
图2是本发明一优选实施例的柔性带的结构示意图；
图3是本发明一优选实施例的信号处理单元的结构示意图；
图4是本发明另一实施例的生理信号采集装置的结构示意图。
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。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，提出本发明一种生理信号采集装置的一实施例。该生理信号采集装置包括柔性带11、张力传感器13和信号处理单元15。
再请参阅图2，柔性带11包括相对设置的上支撑面111和下支撑面113。
在所述上支撑面111和下支撑面113之间均匀分布有间隙粒子115，间隙粒子115之间填充有柔性体117，所述上支撑面111与下支撑面113之间设置有张力传感器13用于根据张力产生电信号；信号处理单元15对所述电信号进行处理获取人体的生理信号，所述生理信号包括咳嗽、呼吸、心跳、抽搐以及体动等信号。
在本实施例的实际制作中，上述柔性带11可为一整体结构，上述上支撑面111、下支撑面113、间隙粒子115、柔性体117以及张力传感器13可一体成型。所述上支撑面111、下支撑面113可以是压制所述柔性体117形成的上下表面，也可以是在压制柔性体117的上下表面分别覆盖的二个表面层。即该上支撑面111、下支撑面113可以均设置为柔软的介质层，也可以均设置为硬质的介质层，只要能够传导施加到该上支撑面111、下支撑面113的压力即可。
本发明实施例的生理信号采集装置可设置于床垫、座垫、靠垫以及脚垫等日常用具中，用于在使用者使用上述日常用具时获取使用者的人体压力。由于上支撑面111和下支撑面113受压后该张力传感器13可将压力转换为张力，因此通过该生理信号采集装置则可将人体压力转换为张力。使用者可在日常生活中随时随地即可使用，十分便利。
值得注意的是，在图2的柔性带11中只示出了张力传感器13位于上支撑面111与下支撑面113之间，且在上支撑面111与下支撑面113之间的区域填充设置间隙粒子115的结构。在一实施例中，张力传感器13与上支撑面11定义一第一区域，所述张力传感器13与下支撑面113定义一第二区域，该第一区域和第二区域均填充设置所述间隙粒子115。在间隙粒子115之间填充设置柔性体117。而间隙粒子115可以根据需要具体进行设计。
例如，根据需要，所述间隙粒子115可以设置为不规则形状的颗粒，可以是圆柱体、球体，椎体，长方体，以及圆柱体、球体，椎体，长方体的组合体，当然也可以是其它的不规则形状。所述间隙粒子的形状或体积可以大致相同，可以完全相同，也可以完全不同。优选的，所述间隙粒子的体积完全相同，形状也完全相同。根据柔性带11的整体体积设计需要，该间隙粒子115的直径可以设置为所述柔性带宽度的1/60至1/10，相邻间隙粒子115之间填充设置该柔性体117，间隙粒子115的弹性模量与该柔性体117的弹性模量不同，优选设置间隙粒子115的弹性模量小于所述柔性体117的弹性模量，当然，也可以设置间隙粒子115的弹性模量大于所述柔性体117的弹性模量。本实施例的设计使得柔性带11在受力时，能够产生较大的形变并且能够传导到张力传感器13以提高生理信号的采集精度。
在一实施例中，该间隙粒子115可以设置为内部设置有空腔，以提高受力形变的张力检测精度。
该间隙粒子115在柔性带11内的分布时，可以设置部分间隙粒子115的部分突出于柔性带11的表面，即有间隙粒子115的部分突出于上支撑面111或下支撑面113。
参照图3，信号处理单元15可包括信号放大电路151、滤波电路152以及A/D(A/D,analogue to-digital)转换电路153；该信号放大电路151，将所述模拟电信号放大；该滤波电路152，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；该A/D转换电路153，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。
信号放大电路151可与张力传感器13连接，对该张力传感器13产生的电信号进行放大，以便对该电信号进行滤波操作。该信号放大电路151对电信号的放大程度，可根据具体需要而定。
滤波电路152可与信号放大电路151连接，对该信号放大电路151放大后的电信号进行滤波。该滤波电路152可通过设置相应参数，滤掉不需要的信号频段，获取需要的电信号，比如可过滤掉0.5Hz～5Hz之外的信号，取得心跳信号(频率通常为0.5Hz～5Hz)。该滤波电路152可通过设置频率等参数，对电信号进行过滤从而获取所需要的生理信号。
A/D转换电路153可与滤波电路152连接，可将滤波后的电信号进行模拟信号到数字信号的转换。由于张力传感器13所产生的电信号通常为模拟电信号，则该滤波后的电信号也为模拟电信号。该A/D转换电路153可将该模拟电信号转换为数字信号，方便对信号的进一步处理以及传输等操作。
参照图4，在另一实施例中，生理信号采集装置还包括：无线透传电路17，将所述数字信号通过无线透传输出。
为增强人体的生理信号采集的便利性，可将生理信号的采集与生理信号的进一步分析或统一存储等进行分离。在采集到所需要的生理信号后，可通过无线透传电路17将该生理信号传输至远端设备，以进行进一步的分析或统一存储等。
生理信号采集装置还包括电源单元(未示出)以及电源管理单元(未示出)；该电源单元，提供电源；该电源管理单元，管理所述电源单元。
上述电源单元可为蓄电池，可为生理信号采集装置提供电源。该生理信号采集装置通过上述电源管理单元对该蓄电池进行管理。
上述电源单元还可为连接外部电源的连接部件，通过接入外部电源为上述生理信号采集装置提供电源。该生理信号采集装置通过上述电源管理单元对该连接部件进行管理。
生理信号采集装置通过柔性带11将人体压力转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式获取人体的生理信号，使生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集，采集的体验好，采集效率高且便捷。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是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。
Claims (8)
1.一种生理信号采集装置，其特征在于，其包括柔性带、张力传感器和信号处理单元，所述柔性带包括相对设置的上支撑面和下支撑面，在所述上支撑面和下支撑面之间设置有间隙粒子，所述间隙粒子之间填充有柔性体，所述上支撑面与下支撑面之间设置所述张力传感器用于根据所述张力产生电信号，所述张力传感器与上支撑面定义一第一区域，所述张力传感器与下支撑面定义一第二区域，所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；所述间隙粒子的弹性模量与所述柔性体的弹性模量不同。
2.根据权利要求1所述的生理信号采集装置，其特征在于，所述间隙粒子的弹性模量小于所述柔性体的弹性模量。
3.根据权利要求1所述的生理信号采集装置，其特征在于，每一所述间隙粒子的体积相同。
4.根据权利要求1所述的生理信号采集装置，其特征在于，每一所述间隙粒子的内部设置有空腔。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的生理信号采集装置，其特征在于，所述信号处理单元包括：
信号放大电路，将模拟电信号放大；
滤波电路，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；
A/D转换电路，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。
6.根据权利要求5所述的生理信号采集装置，其特征在于，还包括无线透传电路，用于将所述数字信号通过无线透传输出。
7.一种生理信号采集床垫，其特征在于，所述生理信号采集床垫内设置有至少一条生理信号采集装置，所述生理信号采集装置包括其包括柔性带、张力传感器和信号处理单元，所述柔性带包括相对设置的上支撑面和下支撑面，在所述上支撑面和下支撑面之间设置有间隙粒子，所述间隙粒子之间填充有柔性体，所述上支撑面与下支撑面之间设置所述张力传感器用于根据所述张力产生电信号，所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；所述间隙粒子的弹性模量与所述柔性体的弹性模量不同。
8.根据权利要求7所述的生理信号采集床垫，其特征在于，所述张力传感器与上支撑面定义一第一区域，所述张力传感器与下支撑面定义一第二区域，所述第一区域和第二区域均填充设置所述间隙粒子。
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