CN111603296A - 理疗床控制系统及其设备 - Google Patents

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许云初
王少锋
张龙平
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Abstract

本发明涉及一种理疗床控制系统，包括主控芯片、用于采集、处理和分析人体在静卧状态下呼吸时胸部运动产生振动信号的呼吸采集模块、通过对人体打鼾声进行采集、处理和分析的声音采集模块、将呼吸采集模块和声音采集模块数据通过蓝牙上传的信息传输模块和控制床状态的智能床控制模块；包括多个区域的模块化的床身，PVDF传感器带铺设在床身上；用于对床身进行长度调节的第一推杆电机；用于对人体头部进行角度调节的第二推杆电机；与多个区域的模块化床身连接，用于对床身多个区域进行高低调节的多个第三推杆电机。本发明有利于治疗睡眠呼吸暂停综合症，同时能够提前防范许多并发症产生。

Description

理疗床控制系统及其设备
技术领域
本发明涉及一种理疗床及其控制系统。
背景技术
睡眠呼吸暂停综合征，有诱发心肌梗塞、脑血管和其他疾病；即使在睡眠中也会危及生命，人体在仰卧睡眠时的重力因素引起的舌根和软鳄的后移或后坠，使呼吸道空间变小或关合造成呼吸暂停；治疗该症状的方式包括持续气道正压通气(CPAP)、口型纠正器和动手术等，这些方式都带有一定的局限性，使得治疗效果不尽如人意。
智能居家理疗床控制系统和方法是在现代时尚家具的基础上，将组合智能、电子智能、机械智能、物联智能巧妙的融入居家产品当中，使产品对睡眠呼吸暂停综合征用侧卧位的治疗法(通常称“侧睡”)能阻止舌根后坠，缓解上气道闭合的危险，使患者的睡眠呼吸顺畅，能够降低心脑血管病状的发生，是一种更实惠且方便有效的方式。不过很多成年人习惯了仰睡的姿姿，无法在发生酣睡时自主改变睡姿。
发明内容
本发明涉及一种基于PVDF压电薄膜传感器及打鼾声检测的智能居家理疗床控制系统，可以监控静卧者睡眠呼吸的实时状态，能够记录睡眠呼吸暂停综合征的时长和频度，并通过安装在床下的智能推杆控制装备，来调节床的斜度迫使酣睡者仰卧睡姿变换为侧卧睡姿，有利于治疗睡眠呼吸暂停综合征，同时能够提前防范许多并发症产生的理疗床控制系统及其设备。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种理疗床控制系统，包括主控芯片、用于采集、处理和分析人体在静卧状态下呼吸时胸部运动产生振动信号的呼吸采集模块、通过对人体打鼾声进行采集、处理和分析的声音采集模块、将呼吸采集模块和声音采集模块数据通过蓝牙上传的信息传输模块和控制床状态的智能床控制模块；
所述呼吸采集模块包括呼吸信号处理模块、呼吸信号放大滤波模块和PVDF传感带，所述呼吸信号处理模块和主控芯片电连接，所述呼吸信号放大滤波模块和呼吸信号处理模块电连接，所述PVDF传感带和呼吸信号放大滤波模块电连接；
所述声音采集模块包括拾音模块、声音信号放大滤波模块、声音处理模块；所述声音处理模块和主控芯片电连接，所述声音信号放大滤波模块与声音处理模块电连接，所述拾音模块和声音信号放大滤波模块电连接，
所述信息传输模块包括无线蓝牙和手机APP，所述无线蓝牙和主控芯片电连接；
所述智能床控制模块与主控芯片电连接。
所述PVDF传感器带采集的微弱呼吸信号通过呼吸信号放大滤波模块放大且滤波，带通滤波在0.1Hz—10Hz之间，信号放大在-5V--+5V之间，对上述滤波放大后的信号进行压缩到0-3V以内的单极性信号，经过呼吸信号处理模块的ADC转换成数字信号，由主控芯片分析出呼吸频率。
所述拾音模块对声音信号进行采集，采集到的微弱信号经过声音信号放大滤波模块处理后变成0-3V以内的单极性信号，经过声音处理模块的ADC转换成数字信号，由主控芯片分析出打鼾声的强弱。
本发明把PVDF压电薄膜做成传感带，PVDF传感器用于检测人在静卧状态下呼吸时胸部运动产生的振动信号，来判断睡眠者的呼吸频率；声音采集模块用于检测打鼾声的强弱，超过一定的阈值就控制智能床的状态。信息传输模块通过蓝牙把设备连接到手机上，通过手机APP可以显示睡眠者的呼吸频率，打鼾声的强弱、间隔时间。智能床控制模块：调节床的状态，通过各个单元间的数据传递，指令执行单元，根据个人身高、体重，控制床延长或缩短的移动，并根据呼吸频率、呼噜声间隔次数实现自动化控制，自我调整睡眠姿势。
采用上述控制系统的理疗床控制设备，包括多个区域的模块化的床身，PVDF传感器带铺设在床身上；用于对床身进行长度调节的第一推杆电机；用于对人体头部进行角度调节的第二推杆电机；与多个区域的模块化床身连接，用于对床身多个区域进行高低调节的多个第三推杆电机。
优选的，所述床身的头部设有铰接的头部板，第二推杆电机与头部板连接。
优选的，所述第一推杆电机、第二推杆电机和第三推杆电机上均设有压力传感器。
采用上述结构后，本发明床身采用模块化设计，每个模块可以通过第三推杆电机进行升降调节，并且采用第一推杆电机对床身长度进行调节，满足不同身高需求。还具有用于对人体头部进行角度调节的第二推杆电机。根据上述控制系统采集的数据，并通过安装在床下的智能推杆控制装备，来调节床的斜度把酣睡者仰卧睡姿变换为侧卧睡姿，有利于治疗睡眠呼吸暂停综合征，同时能够提前防范许多并发症的产生。
附图说明
图1是本发明理疗床控制系统的原理图；
图2是本发明理疗床控制设备的结构示意图；
图3是第三推杆分布示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
参见图1所示，一种理疗床控制系统，呼吸采集模块2包括用于对人体胸腔振动进行检测的PVDF传感器带1；PVDF传感器带1采用PVDF压电薄膜制成，PVDF传感器带1能采集到人在睡眠呼吸时胸部运动产生的微弱信号，通过呼吸信号放大滤波模块22对微弱信号进行放大，把不需要的高频、低频、工频信号过滤，然后通过呼吸信号处理模块21，把呼吸频率分析出来。
声音采集模块3，通过拾音模块33采集声音信号，通过信号放大滤波模块32把不需要的高频、低频、工频信号过滤，然后通过打鼾声音处理模块31，判断呼噜声的强弱。
信息传输模块4通过无线蓝牙41连接到手机上，通过手机APP软件42可以显示呼吸频率，呼噜声强弱。
智能床控制模块6：调节床的状态，通过各个单元间的数据传递，对指令执行单元，设计采用电控推杆伸缩装置，根据个人身高、体重，控制床延长或缩短的移动，并根据呼吸频率、呼噜声间隔次数实现自动化控制，迫使人体自我调整睡眠姿势。
所述PVDF传感带1用于采集睡眠者呼吸时的微弱电荷信号；所述呼吸信号放大滤波模块21：包括电荷放大电路和带通滤波电路；电荷放大电路能将高阻抗输入变为低阻抗输出，并将微弱的电荷信号变成具有较高信噪比和一定抗干扰的电压信号。所述带通滤波电路能将带通限制在0.1Hz—10Hz之间，保证了体征信号的提取，也滤掉了50Hz的工频干扰的影响；所述呼吸信号处理模块21：包括信号提升电路和AD转换电路；信号提升电路采用双电源运放来放大PVDF采集到的振动信号，该信号经过放大处理后在-5V至+5V之间摆动；ADC转换电路能对上述放大后的信号进行压缩到0-3V以内的单极性信号并进行ADC转换成数字信号，由主控芯片5对数字信号分析处理，计算出呼吸频率；
所述声音拾音模块33：通过微型拾音器采集声音，拾音器输出微弱电压信号；声音信号放大滤波模块32：包括放大电路和带通滤波电路；放大电路能对拾音器采集到的微弱声音信号进行放大；滤波电路能对放大的信号滤除高频信号、低频信号、50hz工频干扰。所述声音处理模块31：声音信号经过AD转换后由主控芯片5处理；主控芯片5对声音阈值进行判断，根据一定阈值来确定用户打鼾的强度；
主控芯片5通过无线蓝牙41把信号传输到手机APP 42上，在手机APP42上显示采集的呼吸频率及打鼾声强度；
参见图2和3所示，一种理疗床控制设备，包括多个区域的模块化的床身7，PVDF传感器带1铺设在床身7上；最好放置在床身7的床垫与床单之间，距离床头约50cm，人躺下刚好位于胸腔下面，呼吸时胸部震动，床身7采用采用模块化设计，比如头部设有铰接的头部板71，并通过第二推杆电机9进行调节角度，而其他部位的模块上具有第三推杆电机10，用于调整每个模块的高低。床身7进行长度调节采用横向设置的两个第一推杆电机8。根据个人身高、体重，控制床延长或缩短的移动，并根据呼吸频率、呼噜声间隔次数实现自动化控制，迫使人体自我调整睡眠姿势；每个推杆电机10上采用压力传感器11进行检测获得，并将数据反馈至主控芯片5，具有效率快、精度高的优点，保证了整个设计方法实施的稳定性。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种理疗床控制系统，其特征在于：包括主控芯片(5)、用于采集、处理和分析人体在静卧状态下呼吸时胸部运动产生振动信号的呼吸采集模块(2)、通过对人体打鼾声进行采集、处理和分析的声音采集模块(3)、将呼吸采集模块(2)和声音采集模块(3)数据通过蓝牙上传的信息传输模块(4)和控制床状态的智能床控制模块(6)；
所述呼吸采集模块(2)包括呼吸信号处理模块(21)、呼吸信号放大滤波模块(22)和PVDF传感带(1)，所述呼吸信号处理模块(21)和主控芯片(5)电连接，所述呼吸信号放大滤波模块(22)和呼吸信号处理模块(21)电连接，所述PVDF传感带(1)和呼吸信号放大滤波模块(22)电连接；
所述声音采集模块(3)包括拾音模块(33)、声音信号放大滤波模块(32)、声音处理模块(31)；所述声音处理模块(31)和主控芯片(5)电连接，所述声音信号放大滤波模块(32)与声音处理模块(31)电连接，所述拾音模块(33)和声音信号放大滤波模块(32)电连接，
所述信息传输模块(4)包括无线蓝牙(41)和手机APP(42)，所述无线蓝牙(41)和主控芯片(5)电连接；
所述智能床控制模块(6)与主控芯片(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的理疗床控制系统及其设备，其特征在于：所述PVDF传感器带(1)采集的微弱呼吸信号通过呼吸信号放大滤波模块(22)放大且滤波，带通滤波在0.1Hz—10Hz之间，信号放大在-5V--+5V之间，对上述滤波放大后的信号进行压缩到0-3V以内的单极性信号，经过呼吸信号处理模块(21)的ADC转换成数字信号，由主控芯片(5)分析出呼吸频率。
3.根据权利要求1所述的理疗床控制系统及其设备，其特征在于：所述拾音模块(33)对声音信号进行采集，采集到的微弱信号经过声音信号放大滤波模块(32)处理后变成0-3V以内的单极性信号，经过声音处理模块(31)的ADC转换成数字信号，由主控芯片(5)分析出打鼾声的强弱。
4.一种理疗床控制设备，其特征在于：包括多个区域的模块化的床身(7)，PVDF传感器带(1)铺设在床身(7)上；
用于对床身(7)进行长度调节的第一推杆电机(8)；
用于对人体头部进行角度调节的第二推杆电机(9)；
与多个区域的模块化床身(7)连接，用于对床身(7)多个区域进行高低调节的多个第三推杆电机(10)。
5.根据权利要求4所述的一种理疗床控制设备，其特征在于：所述床身(7)的头部设有铰接的头部板(71)，第二推杆电机(9)与头部板(71)连接。
6.根据权利要求4所述的一种理疗床控制设备，其特征在于：所述第一推杆电机(8)、第二推杆电机(9)和第三推杆电机(10)上均设有压力传感器(11)。
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