CN106859878A - 一种生理状况检测分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生理状况检测分析系统，它包括：压力感应坐垫，用于采集待测人员坐姿产生的压力；人体状态采集模块，用于采集待测人员的心率和呼吸频率；主控模块，用于根据待测人员的压力判断待测人员是否正在改变坐姿状态，并结合待测人员的心率和呼吸频率，判断待测人员是否有排便需求；报警模块，用于在待测人员有排便需求时发出报警信号。本发明通过结合待测人员的坐姿、心率和呼吸频率，来判断待测人员的排便需求，从而便于护理人员对行动不便者的护理。

Description

一种生理状况检测分析系统及方法

技术领域

本发明属于护理领域，具体涉及一种生理状况检测分析系统及方法。

背景技术

现在有很多行动不便人群一直坐在轮椅上，他们的生活起居也不是很方便，特别是在有排便需求的时候，很难及时得到护理人员的护理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种生理状况检测分析系统及方法，便于护理人员对行动不便者的护理。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种生理状况检测分析系统，其特征在于：它包括：

压力感应坐垫，用于采集待测人员坐姿产生的压力；

人体状态采集模块，用于采集待测人员的心率和呼吸频率；

主控模块，用于根据待测人员的压力判断待测人员是否正在改变坐姿状态，并结合待测人员的心率和呼吸频率，判断待测人员是否有排便需求；

报警模块，用于在待测人员有排便需求时发出报警信号。

按上述系统，所述的压力感应坐垫包括坐垫本体和分布在坐垫本体上的压力传感器组，压力传感器组包含n个压力传感器；

所述的主控模块根据以下公式获取压力参考值F_P：

其中，F_i表示第i个压力传感器实时采集到的压力值；P_i是标准体重的人在正常坐姿时第i个压力传感器的平均压力值；α为体重系数，根据待测人员的体重设置；

设置参考值阈值F_PS，当F_P在预设时间段内大于所设阈值的次数大于n₁次时，判断待测人员正在改变坐姿状态。

按上述系统，本系统还包括与所述的主控模块连接的无线通讯模块，用于将待测人员的排便需求远程发送给预设的远程监控端。

利用所述的生理状况检测分析系统实现的分析方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、实时采集待测人员坐姿产生的压力、待测人员的心率和呼吸频率；

S2、根据以下公式获取压力参考值F_P：

其中，F_i表示第i个压力传感器实时采集到的压力值；P_i是标准体重的人在正常坐姿时第i个压力传感器的平均压力值；α为体重系数，根据待测人员的体重设置；

设置参考值阈值F_PS，当F_P在预设时间段内大于所设阈值的次数大于n₁次时，判断待测人员正在改变坐姿状态；

S3、根据以下公式获取心率变化量ΔHR：

式中HR是实时采集的心率值，是人在平静状态下的平均心率值；

根据以下公式获取呼吸频率变化量ΔR：

式中R是实时采集的呼吸频率，是人在平静状态下的平均呼吸频率；

当待测人员正在改变坐姿状态，且满足ΔHR大于预设的心率变化阈值ΔHR_PS、ΔR大于预设的呼吸频率变化阈值ΔR_PS，则判断待测人员有排便需求；

S4、发出报警信号。

按上述方法，所述的S4还包括：将待测人员的排便需求远程发送给预设的远程监控端。

按上述方法，本方法还包括以下步骤：将实时采集的压力进行存储，分时段对压力进行分析：

当在预设的长时间段内有连续的、在一定范围内的压力，发出久坐提醒；

当压力传感器组采集到的压力从有变为0，发出离开提醒；

当压力传感器组采集到的压力从0变为有，发出就坐提醒。

按上述方法，本方法还包括以下步骤：将实时采集的压力、心率和呼吸频率进行存储，并与待测人员的排便需求和时间进行关联，形成日志。

本发明的有益效果为：通过结合待测人员的坐姿、心率和呼吸频率，来判断待测人员的排便需求，从而便于护理人员对行动不便者的护理。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为压力传感器的布置位置示意图。

图3为本发明一实施例的方法流程图。

图4为本发明一实施例的坐垫主控模块正面示意图。

图5为本发明一实施例的坐垫主控模块反面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

人非常紧急的状态是比较少的，一般的紧张状态可以表现为轻微坐立不安、心率稍微加快、呼吸稍微急促。但是当人有排便需求的时候，特别是在有强烈排便需求时，坐姿改变的频率会非常大，心率增加的程度、呼吸的急促的程度也会非常明显。本发明就是以此作为预警人是否有排便需求的依据。

本发明提供一种生理状况检测分析系统，如图1所示，它包括：压力感应坐垫，用于采集待测人员坐姿产生的压力；人体状态采集模块，用于采集待测人员的心率和呼吸频率，本实施例中包括心率采集模块和呼吸采集模块；主控模块，用于根据待测人员的压力判断待测人员是否正在改变坐姿状态，并结合待测人员的心率和呼吸频率，判断待测人员是否有排便需求；报警模块，用于在待测人员有排便需求时发出报警信号。

如图2所示，压力感应坐垫包括坐垫本体和分布在坐垫本体上的压力传感器组，压力传感器组包含n个压力传感器；本实施例中通过对正常座椅的尺寸的研究，将坐垫的尺寸设为长宽分别为45厘米。通过对人体坐姿的分析，找出了人体就坐时受力最大的4个点作为传感器布置点，即n＝4。

所述的主控模块根据以下公式获取压力参考值F_P：

其中，F_i表示第i个压力传感器实时采集到的压力值；P_i是标准体重的人在正常坐姿时第i个压力传感器的平均压力值；α为体重系数，根据待测人员的体重设置，本实施例中设置标准体重范围，体重低于标准体重时α＝0.01，体重在标准体重范围内时α＝0，体重大于标准体重时α＝-0.01。

当人的姿态发生改变时，每个传感器的数值都会改变，通过上述公式就可以算出每个传感器对应的差值，当总差值较大时就可以确定人的姿态发生了较大的改变。设置参考值阈值F_PS，当F_P在预设时间段内(本实施例取1分钟)大于所设阈值的次数大于n₁次时，判断待测人员正在改变坐姿状态。

本系统还包括与所述的主控模块连接的无线通讯模块，用于将待测人员的排便需求远程发送给预设的远程监控端。远程监控端可以为待测人员的监护人、护理人员或社区、医院监控中心等。

利用所述的生理状况检测分析系统实现的分析方法，如图3所示，它包括以下步骤：

S1、实时采集待测人员坐姿产生的压力、待测人员的心率和呼吸频率；

S2、根据以下公式获取压力参考值F_P：

其中，F_i表示第i个压力传感器实时采集到的压力值；P_i是标准体重的人在正常坐姿时第i个压力传感器的平均压力值；α为体重系数，根据待测人员的体重设置，本实施例中设置标准体重范围，体重低于标准体重时α＝0.01，体重在标准体重范围内时α＝0，体重大于标准体重时α＝-0.01。

当人的姿态发生改变时，每个传感器的数值都会改变，通过上述公式就可以算出每个传感器对应的差值，当总差值较大时就可以确定人的姿态发生了较大的改变。通过对大量的实验数据分析和处理，设置参考值阈值F_PS，当F_P在预设时间段内大于所设阈值的次数大于n₁次时，判断待测人员正在改变坐姿状态。

S3、人在平静的状态下心率会比较平稳，当人有强烈的排便需求时心率会急剧增加。根据以下公式获取心率变化量ΔHR：

式中HR是实时采集的心率值，是人在平静状态下的平均心率值；因为每个人平静状态下的心率值可能不尽相同，所以使用两者的差值来作为参考数据。

根据以下公式获取呼吸频率变化量ΔR：

式中R是实时采集的呼吸频率，是人在平静状态下的平均呼吸频率；在平静状态下人的呼吸频率会基本保持不便，当人有强烈排便需求的时候，人的呼吸会变的非常急促。

当待测人员正在改变坐姿状态，且满足ΔHR大于预设的心率变化阈值ΔHR_PS、ΔR大于预设的呼吸频率变化阈值ΔR_PS，则判断待测人员有排便需求。

S4、发出报警信号。可选的，S4还包括：将待测人员的排便需求远程发送给预设的远程监控端。

进一步优化的，压力感应坐垫也可以具有其他的辅助功能，比如就坐提醒、离开提醒和久坐提醒。

压力感应坐垫可以检测人是否坐在座椅上，当四个压力传感器在一分钟内有稳定持续的压力时，就说明使用者坐在座椅上；当四个压力传感器所受的压力几乎为零时，就说明使用者不在座椅上。这样，压力坐垫就具有就坐提醒和离开提醒的功能，可以提醒护理人员知晓使用者是否在座椅上，无线通讯模块6会把人是否在座椅上的状态通过网关发送到护理人员的移动终端，提醒护理人员。该压力感应坐垫还可以检测人是否久坐，当四个压力传感器在两个小时内有稳定持续的压力时，就说明使用者已经久坐，蜂鸣器就会发出另一种报警声音，提醒使用者进行一些活动。

因此本方法还包括以下步骤：将实时采集的压力进行存储，分时段对压力进行分析：当在预设的长时间段内有连续的、在一定范围内的压力，发出久坐提醒；当压力传感器组采集到的压力从有变为0，发出离开提醒；当压力传感器组采集到的压力从0变为有，发出就坐提醒。

本方法还包括以下步骤：将实时采集的压力、心率和呼吸频率进行存储，并与待测人员的排便需求和时间进行关联，形成日志，从而作为对待测人员的监控状态进行评价的数据支撑。

参见图4和图5，主控模块还包括充电接口以及供电电源，来为该系统供电，保证其正常运行。优选的，主控模块还包括开关，用于对于该系统的开与关的控制。报警模块、无线通讯模块、程序下载口、开关、数据处理单元、充电接口设置在主控模块的正面，供电电源设置于主控模块的背面，如此设置，可以充分的利用空间，让主控模块更加小巧，不占据很大空间。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生理状况检测分析系统，其特征在于：它包括：

压力感应坐垫，用于采集待测人员坐姿产生的压力；

人体状态采集模块，用于采集待测人员的心率和呼吸频率；

主控模块，用于根据待测人员的压力判断待测人员是否正在改变坐姿状态，并结合待测人员的心率和呼吸频率，判断待测人员是否有排便需求；

报警模块，用于在待测人员有排便需求时发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的生理状况检测分析系统，其特征在于：所述的压力感应坐垫包括坐垫本体和分布在坐垫本体上的压力传感器组，压力传感器组包含n个压力传感器；

所述的主控模块根据以下公式获取压力参考值F_P：

$F_p=\sqrt{\mathrm{\Σ}{\[F_i-{(1-\mathrm{\α})}^2{P}_i\]}^2},(i=1,2,\mathrm{3......},n)$

其中，F_i表示第i个压力传感器实时采集到的压力值；P_i是标准体重的人在正常坐姿时第i个压力传感器的平均压力值；α为体重系数，根据待测人员的体重设置；

设置参考值阈值F_PS，当F_P在预设时间段内大于所设阈值的次数大于n₁次时，判断待测人员正在改变坐姿状态。

3.根据权利要求1所述的生理状况检测分析系统，其特征在于：本系统还包括与所述的主控模块连接的无线通讯模块，用于将待测人员的排便需求远程发送给预设的远程监控端。

4.利用权利要求2所述的生理状况检测分析系统实现的分析方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、实时采集待测人员坐姿产生的压力、待测人员的心率和呼吸频率；

S2、根据以下公式获取压力参考值F_P：

$F_p=\sqrt{\mathrm{\Σ}{\[F_i-{(1-\mathrm{\α})}^2{P}_i\]}^2},(i=1,2,3,\mathrm{......},n)$

其中，F_i表示第i个压力传感器实时采集到的压力值；P_i是标准体重的人在正常坐姿时第i个压力传感器的平均压力值；α为体重系数，根据待测人员的体重设置；

设置参考值阈值F_PS，当F_P在预设时间段内大于所设阈值的次数大于n₁次时，判断待测人员正在改变坐姿状态；

S3、根据以下公式获取心率变化量ΔHR：

$\mathrm{\Δ}HR=HR-\stackrel{\‾}{HR}$

式中HR是实时采集的心率值，是人在平静状态下的平均心率值；

根据以下公式获取呼吸频率变化量ΔR：

$\mathrm{\Δ}R=R-\stackrel{\‾}{R}$

式中R是实时采集的呼吸频率，是人在平静状态下的平均呼吸频率；

当待测人员正在改变坐姿状态，且满足ΔHR大于预设的心率变化阈值ΔHR_PS、ΔR大于预设的呼吸频率变化阈值ΔR_PS，则判断待测人员有排便需求；

S4、发出报警信号。

5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于：所述的S4还包括：将待测人员的排便需求远程发送给预设的远程监控端。

6.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于：本方法还包括以下步骤：将实时采集的压力进行存储，分时段对压力进行分析：

当在预设的长时间段内有连续的、在一定范围内的压力，发出久坐提醒；

当压力传感器组采集到的压力从有变为0，发出离开提醒；

当压力传感器组采集到的压力从0变为有，发出就坐提醒。

7.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于：本方法还包括以下步骤：将实时采集的压力、心率和呼吸频率进行存储，并与待测人员的排便需求和时间进行关联，形成日志。