CN115633970B - 便携式生理信号监测装置及生理信号监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式生理信号监测装置及生理信号监测方法，所述装置包括壳体和两条柔性电极带；所述壳体的相对两侧壁上设有开口，所述壳体内设有可自转的卷轴，所述柔性电极带的一端连接在所述卷轴上、另一端穿过所述开口伸展至所述壳体外，当所述卷轴转动时，两条所述柔性电极带同步伸缩；所述柔性电极带的自由端朝向贴合的一侧安装有用于检测生理信号的传感器；所述壳体内还设有锁止机构，所述锁止机构用于限制所述卷轴的转动。与现有技术相比，通过在柔性电极带上安装与监测场景匹配的传感器，并调整传感器的检测位置，使得监测装置能够应用于多种场合，对不同的生理信号进行监测。

Description

便携式生理信号监测装置及生理信号监测方法

技术领域

本发明涉及生理信号监测技术领域，尤其涉及的是一种便携式生理信号监测装置及生理信号监测方法。

背景技术

随着社会的发展，人们广泛利用生理信号监测技术监测人体生理信号，判断人体健康情况，从而及时发现异常、及时做出处理。例如：睡眠时，由于大脑对外界刺激的反应减少，一些在清醒状态下不容易被发觉的潜在疾病，特别是大脑疾病，在睡眠时就会显露出来，而且在不同睡眠阶段显露的程度会有所不同。因此，可以在用户处于睡眠状态下采集脑电信号，对睡眠时的脑电信号进行一系列处理以发现与睡眠相关的病理现象，可对这类疾病的预防与治疗提供参考与借鉴。

目前用于采集睡眠脑电信号的监测设备有：佩戴在用户的头部的监测头盔以及安放在额头上的睡眠监测仪；用于监测心电信号的监测设备有心电监测仪；用于监测血氧的监测设备有血氧监测仪。上述设备携带不便，用途单一，只能针对某一种生理信号进行监测，无法应用在不同场合，对不同的生理信号进行监测。

因此，现有技术有待改进和提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种便携式生理信号监测装置，能够应用于多种场合，对不同的生理信号进行监测。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种便携式生理信号监测装置，包括：

壳体和两条柔性电极带；

所述壳体的相对两侧壁上设有开口，所述壳体内设有可自转的卷轴，所述柔性电极带的一端连接在所述卷轴上、另一端穿过所述开口伸展至所述壳体外，当所述卷轴转动时，两条所述柔性电极带同步伸缩；

所述柔性电极带的自由端朝向贴合的一侧安装有用于检测生理信号的传感器；

所述壳体内还设有锁止机构，所述锁止机构用于限制所述卷轴的转动。

可选的，所述壳体上朝向贴合的一侧安装有三个所述传感器，所述传感器包括用于检测生理信号的传感器和用于微电刺激的传感器。

可选的，所述壳体内间隔设有两个所述卷轴，所述卷轴的端部同轴安装有第一齿轮，所述壳体内还设有同时与两个所述第一齿轮啮合的第二齿轮。

可选的，所述壳体内还设有发条盒，所述第二齿轮与所述发条盒同轴安装。

可选的，所述锁止机构为活动安装于所述壳体内的锁止杆，所述锁止杆上固定有磁铁，所述壳体内还设有与所述磁铁耦合的电磁铁，所述电磁铁被配置为可改变极性以改变所述电磁铁与所述磁铁之间的磁力并推动所述锁止杆沿所述卷轴的排列方向往复移动。

可选的，所述壳体上背离贴合的一侧设有按钮，所述壳体内设有控制板，所述按钮用于驱动所述控制板以翻转所述电磁铁的极性。

可选的，所述锁止杆的端部设有可与所述第一齿轮啮合的第三齿轮，所述锁止杆移动时改变所述第三齿轮与所述第一齿轮的啮合状态。

可选的，所述柔性电极带的自由端上背离贴合的一侧设有牵拉部，所述牵拉部用于牵拉所述柔性电极带向所述壳体外伸展。

可选的，所述传感器为水凝胶电极，所述柔性电极带的自由端还设有用于密封水凝胶电极的弹性密封条。

由上可见，本发明的便携式生理信号监测装置，将传感器设置在柔性电极带的自由端上，可以通过卷轴调节柔性电极带的伸缩长度从而调整传感器的位置，位置调整到位后，通过锁止机构锁定传感器的检测位置。与现有技术相比，通过在柔性电极带上安装与监测场景匹配的传感器，并调整传感器的检测位置，使得监测装置能够应用于多种场合，对不同的生理信号进行监测。

为了实现上述目的，本发明第二方面提供一种生理信号监测方法，使用至少两个传感器检测生理信号，所述监测方法包括：

基于监测场景确定所述传感器以及所述传感器的目标位置；

以卷动伸缩方式移动所述传感器至所述目标位置；

实时获取所述传感器采集的检测数据；

基于所述检测数据，获得生理信号数据。

由上可见，本发明的生理信号监测方法首先基于监测场景确定传感器以及传感器的目标位置，再通过卷动伸缩方式移动传感器的位置至目标位置，能够简单方便地调整传感器的位置以适应各种监测场景的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的便携式生理信号监测装置的爆炸图；

图2为图1实施例仰视角度的立体图；

图3为图1实施例的柔性电极带与卷轴装配示意图；

图4为图1实施例的卷轴与齿轮、锁止机构装配示意图；

图5为图1实施例的便携式生理信号监测装置装配后的内部示意图；

图6为图1实施例的底盒第一侧视角度的立体图；

图7为图1实施例的底盒第二侧视角度的立体图；

图8为本发明实施例提供的生理信号监测方法流程示意图。

附图标记说明

100、壳体，110、底盒，120、上盖，130、按钮，140、开口，150、定位孔，160、盲孔，170、固定槽，200、柔性电极带，200a、主动电极带，200b被动电极带，210、牵拉槽，300、卷轴，310、第一齿轮，400、第二齿轮，500、锁止杆，510、第三齿轮，520、磁铁，530、电磁铁，600、发条盒，700、传感器，800、电池，900、控制板。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似的，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述的条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

目前的生理信号监测设备多种多样，如用于采集睡眠脑电信号的监测设备有：佩戴在用户的头部的监测头盔以及安放在额头上的睡眠监测仪；用于监测心电信号的监测设备有心电监测仪；用于监测血氧的监测设备有血氧监测仪等。但是，目前的生理信号监测设备存在携带不便，用途单一，只能针对某一种生理信号进行监测，无法应用在不同场合，对不同的生理信号进行监测的问题。

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供的便携式生理信号监测装置，通过在柔性电极带上安装与监测场景匹配的传感器，并调整传感器的检测位置，使得监测装置能够应用于多种场合，对不同的生理信号进行监测。

实施例

本实施例的便携式生理信号监测装置以用于睡眠脑电监测为例进行说明。如图1和图2所示，主要包括壳体100和两条柔性电极带200。壳体100包括盖合连接的上盖120和底盒110，本实施例在上盖120的边缘设计卡扣、底盒110的边缘设置凹槽从而实现上盖120与底盒110之间的盖合连接。底盒110的左右两侧均设有开口140，两条柔性电极带200分别从左右两侧的开口140伸出。壳体100内安装有电池800和控制板900，柔性电极带200的末端朝向贴合的一侧安装有用于检测生理信号的传感器700，该传感器700与设置在柔性电极带200内的导线电连接，由壳体100内的电池800供电，并将检测到的信号传输至控制板900，控制板900然后将接收到的信号无线传输至外部设备，如：移动终端或者生理信号分析仪。由于本实施例以睡眠脑电监测为例，上述传感器700可以为：具有黏性的水凝胶电极或普通脑电电极。当用于心电、血氧等其他生理信号监测时，只需要相应地更换上述传感器700为对应的传感器。在柔性电极带200上安装传感器700的方式不限，对于水凝胶传感器可以通过金属子母扣卡扣安装、对于普通脑电电极可以粘贴在柔性电极带上。

为了使得监测装置能够适用于不同的用户、不同的场合，本发明在壳体内设置可以绕自身转动的卷轴，将柔性电极带的首端缠绕在卷轴上，末端从底盒的开口伸出，通过转动卷轴就可以实现两条柔性电极带的同步伸展或收缩从而改变传感器的位置。在壳体内还设置了锁止机构，当柔性电极带伸缩到位后，通过锁止机构锁定卷轴，卷轴则不能转动；当卷轴需要转动时，将锁止机构与卷轴脱离。因此，本发明中两条柔性电极带各自末端安装的传感器之间的间距可以调整以满足不同场合的要求。

具体的，参考图3至图7，本实施例的壳体100近似于长方盒，在壳体100内沿壳体的长度方向间隔安装了两个卷轴300，卷轴300的轴向为壳体的宽度方向，壳体100内宽度方向的相对两侧壁上设有凸台，凸台上挖设有定位孔150，卷轴300的两端分别安装在上述定位孔150内。每条柔性电极带200各固定在一个卷轴300上，每个卷轴300的顶端同轴安装了第一齿轮310，在壳体100内的两个第一齿轮310之间还安装了第二齿轮400，第二齿轮400同时与两个第一齿轮310啮合。通过转动第二齿轮400，就可以实现两个第一齿轮310的同步转动，从而实现两条柔性电极带200的同步伸展或收缩。例如：可以在壳体100侧壁上设置开口，使得第二齿轮的部分区域从该开口处伸出以用手转动第二齿轮控制柔性电极带的伸缩，也可以将第二齿轮的轴从壳体100侧壁伸出以供用手转动。

本实施例中，如图2所示，在一根柔性电极带200的自由端上背离贴合的一侧挖设了用于牵拉柔性电极带的牵拉槽210，通过该牵拉槽210，可以用手或者其他工具牵拉柔性电极带200，使得柔性电极带200伸出壳体100外的长度变长。相应地，主动拉动的柔性电极带200为主动电极带200a，被动拉动的柔性电极带200则为被动电极带200b，通过拉动主动电极带200a实现主动电极带200a与被动电极带200b的同步伸展。当然，也可以在两条柔性电极带200上均设置牵拉槽210。

进一步的，还与第二齿轮400同轴安装了发条盒600。在壳体100的侧壁设置了固定槽170，发条盒600固定在该固定槽170内。柔性电极带200伸展时，卷轴300带动第二齿轮400转动，使得发条盒600内的发条被拧紧；当监测完毕时，在锁止机构与卷轴脱离后，发条在自动恢复的过程中，带动第二齿轮400转动，第二齿轮400带动第一齿轮310转动，第一齿轮310转动时同步带动卷轴300转动，使得柔性电极带200自动缩回。因此，监测完毕后，能够自动收缩，减小监测装置的尺寸，便于携带和收纳。

本实施例中，上述锁止机构为一根锁止杆500，壳体100内设有一个沿卷轴的排列方向（即长度方向）延伸的盲孔160，锁止杆500的一端伸入在该盲孔160中，锁止杆500可以在盲孔160中做往复移动以使得卷轴300的转动失能或使能。具体的，锁止杆500自由端的端部安装有扇形的第三齿轮510，该第三齿轮510能与第一齿轮310啮合。锁止杆500移动到位时，该第三齿轮510与第一齿轮310啮合以限制第一齿轮310转动，从而卷轴300也不能转动；当锁止杆500反向移动时，第三齿轮510与第一齿轮310脱离啮合状态，此时卷轴300又可以转动。

需要说明的是，锁止机构还可以采用其他结构实现，例如，在壳体壁上设置按钮，按钮的一端为插销，插销可以插入第一齿轮或第二齿轮的轮齿之间以限制齿轮的转动；或者也可以在锁止杆的端部设置插销来限制第一齿轮的转动；锁止杆也可以沿高度方向设置以限制第一齿轮或第二齿轮的转动。

进一步的，为了实现锁止机构的自动控制，本实施例的锁止杆500上还固定安装了磁铁520，如在锁止杆500伸入盲孔160的一端的底部挖设有安装孔，将磁铁520安装在该安装孔中并使用胶水固定。上述盲孔160内还安装了电磁铁530，通过改变电磁铁530的电流的流向来控制电磁铁530的极性，使得电磁铁530与磁铁520之间的磁力在吸力与斥力之间改变，从而推动锁止杆500向盲孔160的外部伸展或者向盲孔160内收缩。

本实施例中，在壳体100上背离贴合的一侧设置了按钮130，通过按压按钮130，发送信号至控制板900，控制板900改变流向电磁铁530的电流以翻转电磁铁530的极性，方便实现对锁止机构的自动控制。进一步的，还可以在壳体内设置微型电机，通过该按钮控制微型电机带动第二齿轮转动，传动至第一齿轮并带动卷轴转动。不用手工拉伸柔性电极带，实现柔性电极带的自动伸展。

进一步的，为了使得监测的信号更加准确，本监测装置可以安装多种电极和/或传感器，如还在壳体100上朝向贴合的一侧（即与额头贴合的一侧）也安装传感器700。例如：在壳体100上安装三个传感器，中间位置的传感器700用于实现检测生理信号的功能，左右位置的传感器700用于实现微电刺激的功能。可选的，也可以是壳体100上的传感器700用来实现检测生理信号的功能，两条柔性电极带200上的传感器700用来实现微电刺激功能，以改善用户的睡眠质量和睡眠效果。具体的组合方式不限，可以根据需要进行变更。

本实施例的监测装置初始状态下，柔性电极带200卷绕在卷轴300上，此时电磁铁530与磁铁520的极性相反，产生吸力，使得锁止杆500上的第三齿轮510脱离啮合状态。

使用时，借助于主动电极带200a上的牵拉槽210，拉动主动电极带200a，主动电极带200a带动卷轴300旋转，卷轴300上的第一齿轮310同步转动，通过第一齿轮310与第二齿轮400之间的啮合将运动传导至发条盒600和被动电极带200b所缠绕的卷轴300上的第一齿轮310上，使被动电极带200b的自由端也向外伸展，并且发条盒600内的发条被旋紧。将柔性电极带200拉出检测场景需要的长度后，按下底盒110上的按钮130，控制板900改变电磁铁53上0的电流方向，使电磁铁530极性改变，将锁止杆500从盲孔160中推出，使锁止杆500末端的第三齿轮510与第一齿轮310啮合，阻止第一齿轮310的旋转，实现锁止。此时可将监测装置贴于额头处进行生理信号监测。

使用结束时，按下底盒110上的按钮130，控制板900使电磁铁530内电流方向改变，电磁铁530的极性变化，通过吸力将锁止杆500拉回盲孔160中，锁止杆500末端的第三齿轮510与第一齿轮310不再啮合，结束锁止状态。此时，由于发条盒600内的发条此时处于旋紧状态，发条会自行恢复至未旋紧状态，并带动第二齿轮400旋转，将运动传导至两个第一齿轮310上，使得两个卷轴300旋转从而使两个柔性电极带200回缩。

在一个实施例中，当监测装置被取下时，控制板900自动控制第二齿轮400旋转，使得卷轴300旋转从而使两个柔性电极带200回缩。

在一个实施例中，还在柔性电极带200的自由端安装了弹性密封条，避免柔性电极带200的自由端安装了水凝胶电极时，水凝胶电极因长期裸露被风干或被污染。

示例性方法

本发明实施例还提供了一种生理信号监测方法，如图8所示，具体包括如下步骤：

步骤S100：基于监测场景确定传感器以及传感器的目标位置；

具体地，监测场景包括脑电监测、心电监测、血氧监测、血压监测等。根据不同的监测场景选用不同的传感器，并根据监测场景确定传感器的目标位置。例如心电监测时，电极的目标位置分别为：胸骨右缘第4-5肋间、胸骨左缘第4-5肋间；睡眠监测时，眼动电极的位置为：左眼外眦下 1cm 处、右眼外眦上 1cm 处。

步骤S200：以卷动伸缩方式移动传感器至目标位置；

具体地，本实施例的监测装置中，将传感器安装在柔性电极带的末端附近，柔性电极带的另一端卷绕在监测装置的卷轴上，拉动柔性电极带时，柔性电极带会发生卷动伸缩，改变传感器的位置，使之移动到目标位置。当然，还可以以自动控制方式使得柔性电极带卷动伸缩。

本实施例的监测装置包括两条柔性电极带，可以相对置地安装至少两个传感器，并还可以在监测装置的壳体上安装一个或多个传感器。能够满足各种监测场景的监测需求。

步骤S300：实时获取传感器采集的检测数据；

步骤S400：基于检测数据，获得生理信号数据。

具体地，将传感器移动至目标位置，并贴附在检测者的皮肤上，然后监测装置的控制板能够实时获取到传感器采集到的检测数据，将检测数据通过无线发送至外部设备进行分析处理，就可以获得生理信号数据。其中，外部设备可以为移动终端或者信号分析仪。分析处理检测数据获得生理信号数据为本领域的现有技术，在此不再赘述。

生理信号监测方法的具体内容还可以参照上述便携式生理信号监测装置中的对应描述，在此不再赘述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.便携式生理信号监测装置，其特征在于，包括：

壳体和两条柔性电极带；

所述壳体的相对两侧壁上设有开口，所述壳体内设有可自转的卷轴，所述柔性电极带的一端连接在所述卷轴上、另一端穿过所述开口伸展至所述壳体外，当所述卷轴转动时，两条所述柔性电极带同步伸缩；

所述柔性电极带的自由端朝向贴合的一侧安装有用于检测生理信号的传感器；

所述壳体内还设有锁止机构，所述锁止机构用于限制所述卷轴的转动；

所述锁止机构为活动安装于所述壳体内的锁止杆，所述锁止杆上固定有磁铁，所述壳体内还设有与所述磁铁耦合的电磁铁，所述电磁铁被配置为可改变极性以改变所述电磁铁与所述磁铁之间的磁力并推动所述锁止杆沿所述卷轴的排列方向往复移动。

2.如权利要求1所述的便携式生理信号监测装置，其特征在于，所述壳体上朝向贴合的一侧安装有三个所述传感器，所述传感器包括用于检测生理信号的传感器和用于微电刺激的传感器。

3.如权利要求1所述的便携式生理信号监测装置，其特征在于，所述壳体内间隔设有两个所述卷轴，所述卷轴的端部同轴安装有第一齿轮，所述壳体内还设有同时与两个所述第一齿轮啮合的第二齿轮。

4.如权利要求3所述的便携式生理信号监测装置，其特征在于，所述壳体内还设有发条盒，所述第二齿轮与所述发条盒同轴安装。

5.如权利要求1所述的便携式生理信号监测装置，其特征在于，所述壳体上背离贴合的一侧设有按钮，所述壳体内设有控制板，所述按钮用于驱动所述控制板以翻转所述电磁铁的极性。

6.如权利要求1所述的便携式生理信号监测装置，其特征在于，所述锁止杆的端部设有可与所述第一齿轮啮合的第三齿轮，所述锁止杆移动时改变所述第三齿轮与所述第一齿轮的啮合状态。

7.如权利要求1所述的便携式生理信号监测装置，其特征在于，所述柔性电极带的自由端上背离贴合的一侧设有牵拉部，所述牵拉部用于牵拉所述柔性电极带向所述壳体外伸展。

8.如权利要求1所述的便携式生理信号监测装置，其特征在于，所述传感器为水凝胶电极，所述柔性电极带的自由端还设有用于密封水凝胶电极的弹性密封条。

9.应用如权利要求1至8任一项所述的便携式生理信号监测装置的生理信号监测方法，其特征在于，使用至少两个传感器检测生理信号，所述监测方法包括：

基于监测场景确定所述传感器以及所述传感器的目标位置；

以卷动伸缩方式移动所述传感器至所述目标位置；

实时获取所述传感器采集的检测数据；

基于所述检测数据，获得生理信号数据。

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