CN107088057A - 一种基于压电传感技术的生命特征监护椅带及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于压电传感技术的生命特征监护椅带及系统，设置于座椅靠背，包括定位组件、压电监测组件、控制组件和智能终端组件，定位组件可拆卸设置于座椅靠背，压电监测组件设置于定位组件，控制组件与压电监测组件进行连接，控制组件与智能终端组件经通信模块连接。监测时，使用者贴紧座椅靠背，调整压电监测组件的位置至适当区域即可实现实时监护使用者的各项生命体征指标，随时掌控生命体征信号和健康指标，异常时多方位报警；同时有任何疑问或问题一键咨询大数据平台在线医生，有助于及时发现身体异常，及时采取挽救措施，避免过劳死、猝死的发生；安全无辐射、灵敏度高、测量数据精确、结构简单、装拆携带方便，用户体验感好。
Description
技术领域
本发明属于智能监护技术领域，特别是涉及一种基于压电传感技术的生命特征监护椅带及系统。
背景技术
当前社会节奏快、工作压力大，很大一部分人的身体处于亚健康状态，特别是科研人员、白领等群体因长期久坐、缺乏锻炼，情况最为突出。因久坐、长时间面对电脑、手机会使得身心俱疲，甚至给身体带来各种健康隐患，轻微的如头晕、头痛、脑涨、耳鸣、失眠、眼睛干涩、视力下降、食欲不振、疲倦无力、记忆力减退或患有颈椎病、腰椎病、肥胖、高血压等疾病，严重的如气短、心悸、过劳死、猝死等等，威胁到人的生命。近年来，时常会报道某教授过劳死、IT行业员工过劳死、企业家过劳死等过劳死的新闻；其中，IT业“过劳死”的平均年龄最低，仅为37.9岁。而从IT业近年来发生的“过劳死”案例来看，低于30岁的人也占了不小的比例。但是，人们往往因缺乏自我调节意识而忽略掉身体自身发出的警报，因此，需要提供一种通过对身体的疲劳监测，给久坐的人发出直观及时警报的系统及装置。
目前，存在一款健康类智能座椅，这款智能座椅内置主控芯片以及MCU传感器等，通过手臂、后背、大腿对传感器接触，检测出人体的心率、体温、血压以及各项机能，得出员工的身体健康指数。但其感知模块采用是主动式原理，不适合长期使用，辐射有害健康、价格昂贵、感知灵敏度低、精度差、操作复杂等。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全无辐射、价格适宜、高感知灵敏度、高精度、健康舒适的基于被动式压电传感技术的生命特征监护椅带及系统，采用适合人体外形且内置的感知模块，可随时掌控生命体征信号和健康指标，有助于及时发现身体异常，及时采取挽救措施，避免过劳死、猝死的发生。
本发明的技术解决方案是：一种基于压电传感技术的生命特征监护椅带，设置于座椅靠背，包括定位组件、压电监测组件、控制组件和智能终端组件，所述定位组件可拆卸设置于所述座椅靠背，所述压电监测组件设置于所述定位组件，所述控制组件与所述压电监测组件进行连接，所述控制组件与智能终端组件经通信连接。
作为优选：所述压电监测组件包括压电薄膜传感器、压电电缆传感器或压电陶瓷传感器；所述压电监测组件固定于所述定位组件内表面或外表面、所述压电监测组件封存于所述定位组件内或所述压电监测组件放置于所述定位组件设置的置物袋内。
作为优选：所述压电监测组件还包括自屏蔽结构和封装的多层介质，所述自屏蔽结构屏蔽环境噪音信号。
作为优选：所述定位组件与座椅靠背可拆卸设置的方式为：所述定位组件设置有魔术贴粘面和绒面，所述定位组件围设于所述座椅靠背，并经所述魔术贴粘面和绒面粘贴固定；所述定位组件设置有魔术贴粘面或绒面，所述座椅靠背设置有与定位组件魔术贴相配合的绒面或粘面，所述定位组件围设于所述座椅靠背，并经魔术贴粘面与绒面粘贴固定；所述定位组件为预紧带，所述定位组件箍设于所述座椅靠背；或所述定位组件设置有定位扣和定位孔，所述定位组件围设于所述座椅靠背，并经所述定位扣和定位孔扣合固定。
作为优选：所述智能终端组件包含且不限于手机终端、平板电脑终端或计算机终端，所述控制组件与智能终端组件的通信连接方式为有线通信或无线通信。
一种基于压电传感技术的生命特征监护系统，包括压电类信号感知处理模块和信号接收显示模块；所述压电类信号感知处理模块用于感知使用者的生命体征信号，并将使用者的生命体征信号转化为电信号输出；所述信号接收显示模块用于接收所述压电类信号感知处理模块输出的电信号，并显示形成生命体征信号波动曲线图；所述压电类信号感知处理模块与信号接收显示模块之间经通信模块连接。
作为优选：所述压电类信号感知处理模块包括压电薄膜传感器、压电电缆传感器或压电陶瓷传感器。
作为优选：所述压电类信号感知处理模块包括微控制器，所述微控制器内存储有一算法，所述微控制器接收所述压电类信号感知处理模块感知到的生命体征信号，并根据存储的算法与生命体征信号比较判断使用者的生命体征信号是否处于正常范围内；所述信号接收显示模块与所述微控制器进行信息交互，显示使用者的生命体征信号曲线图。
作为优选：所述压电类信号感知处理模块包括预警单元和屏蔽单元，所述预警单元根据所述微控制器做出的不同判断，发出不同的警报提示，所述屏蔽单元屏蔽环境噪音信号。
作为优选：还包括远端数据平台，所述信号接收显示模块与远端数据平台之间经通信模块连接；所述信号接收显示模块与远端数据平台之间的通信模块连接方式为无线通信连接，所述压电类信号感知处理模块与信号接收显示模块之间的通信模块连接方式为有线通信或无线通信。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明基于压电传感技术的生命特征监护系统通过适合人体外形且内置的压电类信号被动感知处理模块感知使用者生命体征信号，对使用者生命体征信号进行分析并转化为电信号输出，信号接收显示模块接收电信号并显示使用者生命体征信号波动曲线，通过微控制器内算法将使用者生命体征信号与正常范围判断比较，实时监护使用者的生命体征，灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射，可随时掌控生命体征信号和健康指标，有助于及时发现使用者身体异常，及时采取挽救措施，避免过劳死、猝死的发生。
本发明基于压电传感技术的生命特征监护椅带通过将被动式压电监测组件设置于定位组件，再将定位组件固定于座椅靠背，监测时，使用者贴紧座椅靠背，调整压电监测组件的位置使其靠近适当区域，压电监测组件被动感知并分析处理使用者生命体征信号，智能终端显示使用者生命体征信号的波动曲线，实现实时监护使用者的生命体征，可随时掌控生命体征信号和健康指标，有助于及时发现使用者身体异常，及时采取挽救措施，避免过劳死、猝死的发生；实现全方位健康管理、灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射、结构简单、装拆携带方便，用户体验感良好。
附图说明
图1是本发明基于压电传感技术的生命特征监护椅带与座椅配合的结构示意图；
图2是本发明基于压电传感技术的生命特征监护椅带的结构示意图；
图3是本发明基于压电传感技术的生命特征监护系统的结构框图。
主要组件符号说明：
座椅10，定位组件20，压电监测组件30，控制组件40，通信模块60，电源模块70，压电类信号感知处理模块80，微控制器82，预警单元84，屏蔽单元86，信号接收显示模90。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详述：
图1、图2示出了本发明基于压电传感技术的生命特征监护椅带的实施例。
请参阅图1、图2所示，该基于压电传感技术的生命特征监护椅带，设置于座椅10靠背，包括定位组件20、压电监测组件30、控制组件40和智能终端组件，定位组件20可拆卸设置于座椅10靠背，压电监测组件30设置于定位组件20，控制组件40与压电监测组件30进行连接，控制组件40与智能终端组件经通信连接。
优选的，座椅10的靠背为弹性面料靠背，有利于监测时，使用者、压电监测组件30及弹性面料靠背紧密贴合。
本实施例中，压电监测组件30包括压电薄膜传感器；压电监测组件30固定于定位组件20内表面或外表面。其他实施例中，压电监测组件30还可包括压电电缆传感器或压电陶瓷传感器；压电监测组件30封存于定位组件20内，或压电监测组件30放置于定位组件20设置的置物袋内。柔性压电传感器的厚度约为1mm，小巧轻薄，重量轻，便于携带，且柔性压电传感器置于定位组件20内表面、外表面、封存于定位组件20中均无异物感，用户体验感好。柔性压电传感器极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动，具有良好的抗冲击性能。压电监测组件30还包括自屏蔽结构，自屏蔽结构与柔性压电传感器层叠设置。可屏蔽环境噪音信号，使得感知到的心率、体动等生命体征信号干净、准确、灵敏。
本实施例中，压电监测组件30还包括自屏蔽结构和封装的多层介质，自屏蔽结构、多层介质和压电薄膜传感器(或压电电缆传感器、压电陶瓷传感器)层叠设置，自屏蔽结构可屏蔽环境噪音信号，使压电类信号感知处理模块80感知到的生命体征信号干净、清晰、测量结果精确。
本实施例中，定位组件20外表面设置有放置控制组件40的置物袋。当然，其他实施例中，置物袋可置于定位组件20内表面；或是不设置置物袋，监测时直接用手握住控制组件40即可。
本实施例中，定位组件20与座椅10靠背可拆卸设置的方式为：定位组件20设置有魔术贴粘面和绒面，定位组件20围设于座椅10靠背，并经魔术贴粘面和绒面粘贴固定。撕开魔术贴即可将定位组件20从座椅10上取下；将定位组件20围设于座椅10靠背，再经魔术贴固定即可将定位组件20固定于座椅10靠背，装拆方便；同时，因每个使用者的身高不同，所以坐在座椅10上心脏在座椅10靠背的位置不同，可根据不同使用者的身高自行调整定位组件20在座椅10靠背的位置，能使监测结果更准确。其他实施例中，定位组件20设置有魔术贴粘面或绒面，座椅10靠背设置有与定位组件20魔术贴相配合的绒面或粘面，定位组件20围设于座椅10靠背，并经魔术贴粘面与绒面粘贴固定。或定位组件20为预紧带，定位组件20箍设于座椅10靠背。或定位组件20设置有定位扣和定位孔，定位组件20围设于座椅10靠背，并述定位扣和定位孔扣合固定。
本实施例中，智能终端组件包含且不限于手机终端、平板电脑终端或计算机终端，具体的讲，为手机APP、平板电脑APP或电脑APP，在智能设备上安装对应的APP后，使柔性压电传感器与APP配对通信连接，监测胎儿心率、体动等生命体征。控制组件40与智能终端组件的通信连接方式为有线通信或无线通信，用于数据信号的传输；有线通信方式可以是设置USB接口连线，优选无线通信，其无线通信方式可包括蓝牙、wifi、GPRS等。
本实施例中，还设置有电源，电源可以是电池，也可以是设置USB接口直接接电使用；优选为电池，可不受限于电源，随时随地进行监测；打开控制组件40的开关，生命监测装置即可通电监测，关闭即停止。
本发明基于压电传感技术的生命特征监护椅带通过将被动式压电监测组件30设置于定位组件20，再将定位组件20固定于座椅10靠背，监测时，使用者贴紧座椅10靠背，调整压电监测组件30的位置使其靠近适当区域，压电监测组件30被动感知并分析处理使用者生命体征信号，智能终端显示使用者生命体征信号的波动曲线，实现实时监护使用者的生命体征，可随时掌控生命体征信号和健康指标，有助于及时发现使用者身体异常，及时采取挽救措施，避免过劳死、猝死的发生；提高了使用者的生命健康保障。实现全方位健康管理、灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射、结构简单、装拆携带方便，用户体验感良好。
图3示出了本发明基于压电传感技术的生命特征监护系统的实施例。
请参阅图3所示，该基于压电传感技术的生命特征监护系统，包括压电类信号感知处理模块80、信号接收显示模块90和远端数据平台；压电类信号感知处理模块80用于感知使用者的生命体征信号，并将使用者的生命体征信号转化为电信号输出；信号接收显示模块90用于接收压电类信号感知处理模块80输出的电信号，并显示形成生命体征信号波动曲线图；压电类信号感知处理模块80与信号接收显示模块90之间经通信模块60连接。
本实施例中，压电类信号感知处理模块80包括压电薄膜传感器。压电薄膜传感器采用正压电效应原理：受到外力的作用而变形时会在两个电极表面上出现正负相反的电荷，当外力去掉之后，又会恢复到不带电的状态；当压电薄膜传感器被动无源感知到使用者心率、呼吸、体动等生命体征信号时，压电薄膜会根据使用者生命体征信号很小的波动引起较大的应力，从而引起压电薄膜的变形，出现正压电效应，实现高灵敏度和高精确度监测使用者生命体征信号。其中，压电薄膜为压电聚合物高分子膜，压电薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号，并且同拉伸或弯曲的形变成比例。其他实施例中，柔性压电传感器可以是压电电缆传感器，还可以是其他类型的柔性压电传感器。其他实施例中，压电类信号感知处理模块80还可以是压电电缆传感器或压电陶瓷传感器，当然还可以是其他类型的柔性传感器。
需指出的是，本实施例中的柔性压电传感器感知信号的方式为被动无源式，即被动接收使用者的心率、呼吸、体动等生命体征生成对应的信号。具体的，当柔性压电传感器置于使用者靠近心脏部位感应到使用者的心率、呼吸、体动等生命体征时开始监测；当柔性压电传感器移除后，柔性压电传感器停止监测。因此，柔性压电传感器功耗低，工作模式下约为18毫安、待机模式下约为8毫安，节省电能。
本实施例中，压电类信号感知处理模块80包括微控制器82，微控制器82内存储有一算法，微控制器82接收压电类信号感知处理模块80感知到的生命体征信号，并根据存储的算法与生命体征信号比较判断使用者的生命体征信号是否处于正常范围内；信号接收显示模块90与微控制器82进行信息交互，显示使用者的生命体征信号曲线图。健康成人的心率为60～100次/分，大多数为60～80次/分，女性稍快；3岁以下的小儿常在100次/分以上；老年人偏慢。成人每分钟心率超过100次(一般不超过160次/分)或婴幼儿超过150次/分者，称为窦性心动过速；如果心率在160～220次/分，常称为阵发性心动过速；心率低于60次/分者(一般在40次/分以上)，称为窦性心动过缓；如心率低于40次/分，应考虑有房室传导阻滞；心率过快超过160次/分，或低于40次/分，大多见于心脏病病人。正常成人安静时呼吸一次为6.4秒为最佳，每次吸入和呼出的气体量大约为500毫升。微控制器82将算法存储的正常范围与感知到的使用者生命体征信号相比较，智能判断使用者生命体征信号是否正常。信号接收显示模块90与微控制器82进行信息交互后，信号接收显示模块90显示使用者生命体征信号曲线图，能直观实时观察使用者生命体征信号，以及使用者生命体征信号与正常范围的对比。
信号接收显示模块90与远端数据平台之间经通信模块60连接；信号接收显示模块90与远端数据平台之间的通信模块60连接方式为无线通信连接，压电类信号感知处理模块80与信号接收显示模块90之间的通信模块60连接方式为有线通信或无线通信，用于数据信号的传输；有线通信方式可以是设置USB接口连线，优选无线通信，其无线通信方式可包括蓝牙、wifi、GPRS等。
本实施例中，柔性压电传感器采用的无线电频率为2.4GHz的蓝牙无线频率，2.4GHz蓝牙低能量符合专有的RF片上系统，支持250Kbps、500Kbps、1Mbps、2Mbps的数据传输速率；具有卓越的接收灵敏度、选择性和阻断性能；柔性压电传感器采用低频监测，甚至可小于20Hz，对使用者无辐射，环保。
压电类信号感知处理模块80包括预警单元84和屏蔽单元86，预警单元84根据微控制器82做出的不同的预警判断，发出不同的警报提示。根据柔性压电传感器感知到的使用者的生命体征信号，微控制器82判断使用者的状态，提示使用者闭眼休息几分钟、起立走动几分钟或去医院检查等；屏蔽单元屏蔽环境噪音信号，使压电类信号感知处理模块80感知到的生命体征信号干净、清晰、测量结果精确。
本实施例中，还包括电源模块70，电源模块70供电的方式可以是设置电池供电，也可以是设置USB接口直接接电供电，电源模块70可包括分别为压电类信号感知处理模块80和信号接收显示模块90连个模块供电的两部分。
基于监护椅带设置于座椅10靠背，可将多个监护椅带连接至远端的大数据平台，进行用户的生命体征数据对比分析，实现判断是否是预定使用者在使用、判断使用者的工作状态(是否认真投入工作、是否打瞌睡、是否频繁活动等)、判断使用者是否长时间离开座位等，将监护椅带与后台管理信息交互，实现后台监控使用者的状态，以确保使用者的安全；远端的大数据平台还可与医院建立通信，在使用者出现任何安全问题时自动根据具体异常状态发出相应的救助信号，缩短响应时间，争分夺秒确保用户生命安全。
本发明基于压电传感技术的生命特征监护系统通过适合人体外形且内置的压电类信号感知处理模块80被动感知使用者生命体征信号，对使用者生命体征信号进行分析并转化为电信号输出，信号接收显示模块90接收电信号并显示使用者生命体征信号波动曲线，通过微控制器82内算法将使用者生命体征信号与正常范围判断比较，实时监护使用者的生命体征，可随时掌控生命体征信号和健康指标，有助于及时发现使用者身体异常，及时采取挽救措施，避免过劳死、猝死的发生；提高了使用者的生命健康保障。灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种基于压电传感技术的生命特征监护椅带，设置于座椅靠背，其特征在于，包括定位组件、压电监测组件、控制组件和智能终端组件，所述定位组件可拆卸设置于所述座椅靠背，所述压电监测组件设置于所述定位组件，所述控制组件与所述压电监测组件进行连接，所述控制组件与智能终端组件经通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电传感技术的生命特征监护椅带，其特征在于，所述压电监测组件包括压电薄膜传感器、压电电缆传感器或压电陶瓷传感器；所述压电监测组件固定于所述定位组件内表面或外表面、所述压电监测组件封存于所述定位组件内或所述压电监测组件放置于所述定位组件设置的置物袋内。
3.根据权利要求2所述的基于压电传感技术的生命特征监护椅带，其特征在于，所述压电监测组件还包括自屏蔽结构和封装的多层介质，所述自屏蔽结构屏蔽环境噪音信号。
4.根据权利要求3所述的基于压电传感技术的生命特征监护椅带，其特征在于，所述定位组件与座椅靠背可拆卸设置的方式为：所述定位组件设置有魔术贴粘面和绒面，所述定位组件围设于所述座椅靠背，并经所述魔术贴粘面和绒面粘贴固定；所述定位组件设置有魔术贴粘面或绒面，所述座椅靠背设置有与定位组件魔术贴相配合的绒面或粘面，所述定位组件围设于所述座椅靠背，并经魔术贴粘面与绒面粘贴固定；所述定位组件为预紧带，所述定位组件箍设于所述座椅靠背；或所述定位组件设置有定位扣和定位孔，所述定位组件围设于所述座椅靠背，并经所述定位扣和定位孔扣合固定。
5.根据权利要求3所述的基于压电传感技术的生命特征监护椅带，其特征在于，所述智能终端组件包含且不限于手机终端、平板电脑终端或计算机终端，所述控制组件与智能终端组件的通信连接方式为有线通信或无线通信。
6.一种用于权利要求1-5任意一项所述基于压电传感技术的生命特征监护椅带的监护系统，其特征在于，包括压电类信号感知处理模块和信号接收显示模块；所述压电类信号感知处理模块用于感知使用者的生命体征信号，并将使用者的生命体征信号转化为电信号输出；所述信号接收显示模块用于接收所述压电类信号感知处理模块输出的电信号，并显示形成生命体征信号波动曲线图；所述压电类信号感知处理模块与信号接收显示模块之间经通信模块连接。
7.根据权利要求6所述的基于压电传感技术的生命特征监护系统，其特征在于，所述压电类信号感知处理模块包括压电薄膜传感器、压电电缆传感器或压电陶瓷传感器。
8.根据权利要求7所述的基于压电传感技术的生命特征监护系统，其特征在于，所述压电类信号感知处理模块包括微控制器，所述微控制器内存储有一算法，所述微控制器接收所述压电类信号感知处理模块感知到的生命体征信号，并根据存储的算法与生命体征信号比较判断使用者的生命体征信号是否处于正常范围内；所述信号接收显示模块与所述微控制器进行信息交互，显示使用者的生命体征信号曲线图。
9.根据权利要求8所述的基于压电传感技术的生命特征监护系统，其特征在于，所述压电类信号感知处理模块包括预警单元和屏蔽单元，所述预警单元根据所述微控制器做出的不同判断，发出不同的警报提示，所述屏蔽单元屏蔽环境噪音信号。
10.根据权利要求9所述的基于压电传感技术的生命特征监护系统，其特征在于，还包括远端数据平台，所述信号接收显示模块与远端数据平台之间经通信模块连接；所述信号接收显示模块与远端数据平台之间的通信模块连接方式为无线通信连接，所述压电类信号感知处理模块与信号接收显示模块之间的通信模块连接方式为有线通信或无线通信。
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