CN205181338U - 压力信号采集装置和人体生理信号采集垫体 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种压力信号采集装置和人体生理信号采集垫体，其中压力信号采集装置包括柔性密闭腔体、压电薄膜和信号处理单元；所述柔性密闭腔体上设置通孔，所述压电薄膜遮封所述通孔；所述柔性密闭腔体受到外力挤压时，所述压电薄膜发生形变产生相应的电信号；所述信号处理单元接受所述电信号并进行相应的处理。本实用新型的压力信号采集装置，在柔性密闭腔体上设置通孔，然后将压电薄膜遮封所述通孔，柔性密闭腔体表面的大面积的压力的微弱变化，都会引起通孔处的压电薄膜所受压力的较大变化，从而实现高灵敏的传感。而装有上述压力信号采集装置的人体生理信号采集垫体，可以高灵敏度的采集柔性垫体上的人体的生理信号。

Description

压力信号采集装置和人体生理信号采集垫体

技术领域

本实用新型涉及到人体生理信号采集领域，特别是涉及到压力信号采集装置和人体生理信号采集垫体。

背景技术

现有技术中的人体生理信号采集装置，需要通过将信号电极与人体皮肤紧密接触，以采集肌肉产生的压力信号并转换为电信号进行处理，获取人体重要的生理信号，比如心跳、呼吸以及抽搐等生理信号。

目前还有一种非接触式的人体生理信号采集装置，在一个柔性囊体的外侧壁或内侧壁贴附压电薄膜膜，同样可以采集到人体的生理信号，但是，其存在压力信号采集灵敏度相对不高，当一个使用者的心跳偏弱，或呼吸偏弱时，会导致采集的对应信号较弱，可能会出现错误判断的情况发生。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种灵敏度高的压力信号采集装置和人体生理信号采集垫体。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供一种压力信号采集装置，包括柔性密闭腔体、压电薄膜和信号处理单元；

所述柔性密闭腔体上设置通孔，所述压电薄膜遮封所述通孔；

所述柔性密闭腔体受到外力挤压时，所述压电薄膜发生形变产生相应的电信号；

所述信号处理单元接受所述电信号并进行相应的处理。

进一步地，所述柔性密闭腔体内设置弹性支架支撑所述柔性密闭腔体；或者，所述柔性密闭腔体内填充透气的弹性物质支撑所述柔性密闭腔体。

进一步地，所述通孔的面积小于所述柔性密闭腔体表面积的十分之一。

进一步地，所述柔性密闭腔体为椭圆球体，所述通孔设置于椭圆球体的一长轴顶端。

本实用新型还提供一种人体生理信号采集垫体，包括柔性垫体、压力信号采集装置和传输模块；

所述压力信号采集装置包括柔性密闭腔体、压电薄膜和信号处理单元；所述柔性密闭腔体上设置通孔，所述压电薄膜遮封所述通孔；所述柔性密闭腔体受到外力挤压，压电薄膜产生相应的电信号；所述信号处理单元接受所述电信号并进行分析处理；

所述柔性垫体内设置至少一个所述压力信号采集装置；所述传输模块接收所述信号处理单元处理后的信息并传出至外部对应的接收装置。

进一步地，所述柔性密闭腔体内设置弹性支架支撑所述柔性密闭腔体；或者，所述柔性密闭腔体内填充透气的弹性物质支撑所述柔性密闭腔体。

进一步地，所述通孔的面积小于所述柔性密闭腔体表面积的十分之一。

进一步地，所述传输模块为无线传输模块。

进一步地，所述柔性密闭腔体的通孔朝向与所述柔性垫体的厚度方向垂直；所述柔性垫体内对应所述压电薄膜处设置凹槽。

进一步地，所述压力信号采集装置成网格状设置于所述柔性垫体内。

本实用新型的压力信号采集装置，在柔性密闭腔体上设置通孔，然后将压电薄膜遮封所述通孔，柔性密闭腔体表面的大面积的压力的微弱变化，都会引起通孔处的压电薄膜所受压力的较大变化，从而实现高灵敏的传感。而装有上述压力信号采集装置的人体生理信号采集垫体，可以高灵敏度的采集柔性垫体上的人体的生理信号。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的压力信号采集装置的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例的压力信号采集装置的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的人体生理信号采集垫体的结构框图；

图4是本实用新型一实施例的人体生理信号采集垫体的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，一种压力信号采集装置1，包括柔性密闭腔体10、压电薄膜20和信号处理单元；所述柔性密闭腔体10上设置通孔11，所述压电薄膜20遮封所述通孔11；所述柔性密闭腔体10受到外力挤压时，所述压电薄膜20发生形变产生相应的电信号；所述信号处理单元接受所述电信号并进行相应的处理。

上述柔性密闭腔体10是指一种受到压力发生形变的腔体。在柔性密闭腔体10内充满气体或液体，当压力作用于柔性密闭腔体10时，柔性密闭腔体10发生形变时，其内部的气体或液体会冲击柔性密闭腔体10的侧壁。

上述通孔11是指贯穿柔性密闭腔体10的侧壁的孔。当压力作用于柔性密闭腔体10时，柔性密闭腔体10发生形变时，其内部的气体或液体冲击柔性密闭腔体10的侧壁，如果通孔11没有被封堵，那么气体或液体会将通孔11作为发泄口，从柔性密闭腔体10内排出；当通孔11被封堵时，则柔性密闭腔体10内的气体或液体会冲击封堵物，使封堵物受到压力。

上述压电薄膜20一般为压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜，是一种受到外力干扰而变形后，会产生相应电信号的薄膜，同一个压电薄膜20具有形变越大，产生的电信号越大的特点。

上述信号处理单元是接收压电薄膜20产生的电信号，并对电信号进行处理的单元，其可以将电信号转换为数字信号，也可以对电信号进行相对应的处理，如简单将电信号进行放大、滤波等处理，如果有必要，还可以计算需要的数据，如在进行人体心脏复苏的工作时，可以通过电信号分析出被施救者的心率参数等。

本实施例的压力信号采集装置1，在柔性密闭腔体10上设置通孔11，然后将压电薄膜20遮封所述通孔11，柔性密闭腔体10表面的大面积的压力的微弱变化，都会引起通孔11处的压电薄膜20所受压力的较大变化，从而使压电薄膜20产生更大的电信号，提高压力采集的灵敏度，较大的电信号更加方便分析。

本实施例中，上述柔性密闭腔体10内设置弹性支架支撑所述柔性密闭腔体10；弹性支架可以保证柔性密闭腔体10保持形状，不会因为柔性密闭腔体10轻微漏气而失效。在一具体实施例中，柔性密闭腔体10可以看做一个侧壁为柔性的袋子或者瓶子，在袋子口或瓶口设置压电薄膜20，弹性支架设置于袋子或瓶子中，将袋子或瓶子支撑开，当袋子或瓶子受到挤压时，会克服弹性支架做功，使袋子或瓶子内的气体或液体作用于压电薄膜20，使压电薄膜20产生电信号，当挤压的力撤销后，弹性支架将柔性密闭腔体10恢复原状。

参照图2，在另一实施例中，本实施例中，上述柔性密闭腔体10内填充透气的弹性物质12支撑所述柔性密闭腔体10，弹性物质12同样可以保证柔性密闭腔体10保持形状，不会因为柔性密闭腔体10轻微漏气而失效。透气的弹性物质12还可以吸收高频信号，可以应用于一些低频信号的采集工作，比如采集人体的呼吸信号等。所述透气的弹性物质12可以为海绵、棉絮等挤压后可以尽量恢复原状的物质，当柔性密闭腔体10受到挤压后，柔性密闭腔体10内的气体会通过透气的弹性物质12挤压压电薄膜20，使压电薄膜20产生电信号。在一具体实施例中，柔性密闭腔体10可以认为是一个侧壁为柔性的袋子或者瓶子，在袋子口或瓶口设置压电薄膜20，透气的弹性物质12设置于袋子或瓶子中，将袋子或瓶子支撑开，当袋子或瓶子受到挤压时，会克服透气的弹性物质12做功，使袋子或瓶子内的空气作用于压电薄膜20，使压电薄膜20产生电信号，当挤压的力撤销后，透气的弹性物质12将容纳空间恢复原状。

本实施例中，上述通孔11的面积小于所述柔性密闭腔体10表面积的十分之一，柔性密闭腔体10的内壁面积与通孔11的面积之比越大，则当柔性密闭腔体10受到挤压时，压电薄膜20受力后形变越大。本实施例中，通孔11的面积小于所述柔性密闭腔体10表面积的十分之一，可以保证压力信号采集装置1的灵敏度。

本实施例中，上述柔性密闭腔体10为椭圆球体，所述通孔11设置于椭圆球体的一长轴顶端。椭圆球体在放置时，两个长轴端部会自然的悬空，防止压电薄膜20于放置面接触，在受力挤压时，椭圆球体的短轴端更容易受力。在其他实施例中，柔性密闭腔体10还可以是其它形状，如葡萄粒状，压电薄膜20设置于葡萄与葡萄藤的连接处等。

在一具体实施例中，柔性密闭腔体10为椭圆球形，在椭圆球体的一个长轴端设置一个通孔11，通孔11处遮封压电薄膜20，压电薄膜20的侧边可以贴附于柔性密闭腔体10的内侧壁上，这样压电薄膜20安装稳定，在受力时不容易脱落，也可以贴附于柔性密闭腔体10的外侧壁上，安装简单方便。在柔性密闭腔体10内填充透气的弹性物质12支撑所述柔性密闭腔体10，透气的弹性物质12的可以为海绵、棉花等物质，当柔性密闭腔体10受到挤压时，做功于透气的弹性物质12，同时柔性密闭腔体10内的控制会透过透气的弹性物质12挤压压电薄膜20，使压电薄膜20发生形变而产生相应的电信号，电信号会被信号处理单元接收并且处理。

在又一具体实施例中，压力信号采集装置1还会连接一个显示模块或者传输模块，可以显示压力信号采集装置1处理后的数据，或者通过传输模块将压力信号采集装置采集的数据发送至外部处理装置上，进行再处理分析和显示存储等，可以作为一个心脏复苏检测装置，当病人在户外进行急救而需要心脏复苏时，施救者可以手持压力信号采集装置1，然后通过压力信号采集装置1与病人的胸部接触，然后进行按压复苏心脏，在按压过程中，压力信号采集装置1会时刻的采集病人的心跳信号和其他压力信号，然后通过对应的算法对采集到的信号进行处理，得到病人的心率信号等，可以方便施救者了解病人的情况，进行对应的施救处理，提高施救的成功性。

本实施例的压力信号采集装置1，还可以将其设置于床垫中后床垫下，当人体躺卧于床垫上，可以检测人体的生理信号。

本实施例的压力信号采集装置1，充分利用柔性密闭腔体10的柔性，使其可以挤压内部空气，和通孔11处设置压电薄膜20，让大面积形变使小面积的通孔11处的压电薄膜20形变量更大，进而提高压力信号采集装置1的灵敏度。

参照图3和图4，本实用新型实施例还提供一种人体生理信号采集垫体，包括柔性垫体2、压力信号采集装置1和传输模块3；所述压力信号采集装置1包括柔性密闭腔体10、压电薄膜20和信号处理单元；所述柔性密闭腔体10上设置通孔11，所述压电薄膜20遮封所述通孔11；所述柔性密闭腔体10受到外力挤压，压电薄膜20产生相应的电信号；所述信号处理单元接受所述电信号并进行分析处理；所述柔性垫体2内设置至少一个所述压力信号采集装置1；所述传输模块3接收所述信号处理单元处理后的信息并传出至外部对应的接收装置。

上述柔性密闭腔体10是指一种受到压力发生形变的腔体。在柔性密闭腔体10内充满气体或液体，当压力作用于柔性密闭腔体10时，柔性密闭腔体10发生形变时，其内部的气体或液体会冲击柔性密闭腔体10的侧壁。

上述通孔11是指贯穿柔性密闭腔体10的侧壁的孔。当压力作用于柔性密闭腔体10时，柔性密闭腔体10发生形变时，其内部的气体或液体冲击柔性密闭腔体10的侧壁，如果通孔11没有被封堵，那么气体或液体会将通孔11作为发泄口，从柔性密闭腔体10内排出；当通孔11被封堵时，则柔性密闭腔体10内的气体或液体会冲击封堵物，使封堵物受到压力。

上述压电薄膜20一般为压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜，是一种受到外力干扰而变形后，会产生相应电信号的薄膜，同一个压电薄膜20具有形变越大，产生的电信号越大的特点。

上述信号处理单元是接收压电薄膜20产生的电信号，并对电信号进行处理的单元，其可以将电信号转换为数字信号，也可以对电信号进行相对应的处理，如简单将电信号进行放大、滤波等处理，如果有必要，还可以计算需要的数据，如在进行人体心脏复苏的工作时，可以通过电信号分析出被施救者的心率参数等。

上述柔性垫体2是一种受到压力会发生相对形变，当压力侧撤销后悔恢复原状的垫体，如常见的记忆海绵垫体、弹簧床垫等。

上述传输模块3是一种可以压力信号采集装置1采集到的数据传输到外部接收装置的模块，其可以为有线传输模块3，也可以是无线传输模块3。

本实施例中，上述柔性密闭腔体10内设置弹性支架支撑所述柔性密闭腔体10；弹性支架可以保证柔性密闭腔体10保持形状，不会因为柔性密闭腔体10轻微漏气而失效。在一具体实施例中，柔性密闭腔体10可以看做一个侧壁为柔性的袋子或者瓶子，在袋子口或瓶口设置压电薄膜20，弹性支架设置于袋子或瓶子中，将袋子或瓶子支撑开，当袋子或瓶子受到挤压时，会克服弹性支架做功，使袋子或瓶子内的气体或液体作用于压电薄膜20，使压电薄膜20产生电信号，当挤压的力撤销后，弹性支架将柔性密闭腔体10恢复原状。生理信号采集垫体长期使用时，当柔性密闭腔体10轻微漏气时，仍可以继续使用。

参照图2，在另一实施例中，本实施例中，上述柔性密闭腔体10内填充透气的弹性物质12支撑所述柔性密闭腔体10，弹性物质12同样可以保证柔性密闭腔体10保持形状，不会因为柔性密闭腔体10轻微漏气而失效。透气的弹性物质12还可以吸收高频信号，可以应用于一些低频信号的采集工作，比如采集人体的呼吸信号等。所述透气的弹性物质12可以为海绵、棉絮等挤压后可以尽量恢复原状的物质，当柔性密闭腔体10受到挤压后，柔性密闭腔体10内的气体会通过透气的弹性物质12挤压压电薄膜20，使压电薄膜20产生电信号。在一具体实施例中，柔性密闭腔体10可以认为是一个侧壁为柔性的袋子或者瓶子，在袋子口或瓶口设置压电薄膜20，透气的弹性物质12设置于袋子或瓶子中，将袋子或瓶子支撑开，当袋子或瓶子受到挤压时，会克服透气的弹性物质12做功，使袋子或瓶子内的空气作用于压电薄膜20，使压电薄膜20产生电信号，当挤压的力撤销后，透气的弹性物质12将容纳空间恢复原状。

本实施例中，上述通孔11的面积小于所述柔性密闭腔体10表面积的十分之一，柔性密闭腔体10的内壁面积与通孔11的面积之比越大，则当柔性密闭腔体10受到挤压时，压电薄膜20受力后形变越大。本实施例中，通孔11的面积小于所述柔性密闭腔体10表面积的十分之一，可以保证压力信号采集装置1的灵敏度。

本实施例中，上述传输模块3为无线传输模块3，无线传输模块3使用方便，无需大量布线，无线传输模块3可以将压力信号采集装置1采集的数据无线传输到外部接收装置。外部的接受装置可以对接收的信号进行存储，或者进一步进行分析处理、显示和存储等。

本实施例中，上述柔性密闭腔体10的通孔11朝向与所述柔性垫体2的厚度方向垂直；所述柔性垫体2内对应所述压电薄膜20处设置凹槽21。通孔11的朝向设置，可以避免柔性带体收到外力冲击时，直接冲击到压电薄膜20，提高压电薄膜20的使用寿命。在柔性垫体2内对应所述压电薄膜20处设置凹槽21，可以给压电薄膜20提供足够的形变空间，防止柔性垫体2阻碍压电薄膜20的扩张而影响采集信号的真实度和灵敏度。

本实施例中，上述柔性密闭腔体10为椭圆球体，所述通孔11设置于椭圆球体的一长轴顶端。椭圆球体的长轴平行所述柔性垫体2设置，当垫体上上躺卧人员时，椭圆球体的短轴端更容易受力。在其他实施例中，柔性密闭腔体10还可以是其它形状，如葡萄粒状，压电薄膜20设置于葡萄与葡萄藤的连接处等。

本实施例中，上述压力信号采集装置1成网格状设置于所述柔性垫体2内，网格状包括矩阵状的网格、根据人体躺卧姿势分布设置的网格等，可以获取到垫体上大部分位置的压力信号，减少检测盲区的存在。

本实用新型的人体生理信号采集垫体，在柔性垫体2内设置压力信号采集装置1，而压力信号采集装置1的柔性密闭腔体10上设置通孔11，然后将压电薄膜20遮封所述通孔11，柔性密闭腔体10表面的大面积的压力的微弱变化，都会引起通孔11处的压电薄膜20所受压力的较大变化，从而使压电薄膜20产生更大的电信号，提高压力采集的灵敏度，较大的电信号更加方便分析，从而提高人体生理信号采集垫体的采集灵敏度和精度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种压力信号采集装置，其特征在于，包括柔性密闭腔体、压电薄膜和信号处理单元；

所述柔性密闭腔体上设置通孔，所述压电薄膜遮封所述通孔；

所述柔性密闭腔体受到外力挤压时，所述压电薄膜发生形变产生相应的电信号；

所述信号处理单元接受所述电信号并进行相应的处理。

2.根据权利要求1所述的压力信号采集装置，其特征在于，所述柔性密闭腔体内设置弹性支架支撑所述柔性密闭腔体；或者，所述柔性密闭腔体内填充透气的弹性物质支撑所述柔性密闭腔体。

3.根据权利要求1或2所述的压力信号采集装置，其特征在于，所述通孔的面积小于所述柔性密闭腔体表面积的十分之一。

4.根据权利要求1或2所述的压力信号采集装置，其特征在于，所述柔性密闭腔体为椭圆球体，所述通孔设置于椭圆球体的一长轴顶端。

5.一种人体生理信号采集垫体，其特征在于，包括柔性垫体、压力信号采集装置和传输模块；

所述压力信号采集装置包括柔性密闭腔体、压电薄膜和信号处理单元；所述柔性密闭腔体上设置通孔，所述压电薄膜遮封所述通孔；所述柔性密闭腔体受到外力挤压，压电薄膜产生相应的电信号；所述信号处理单元接受所述电信号并进行分析处理；

所述柔性垫体内设置至少一个所述压力信号采集装置；所述传输模块接收所述信号处理单元处理后的信息并传出至外部对应的接收装置。

6.根据权利要求5所述的人体生理信号采集垫体，其特征在于，所述柔性密闭腔体内设置弹性支架支撑所述柔性密闭腔体；或者，所述柔性密闭腔体内填充透气的弹性物质支撑所述柔性密闭腔体。

7.根据权利要求5或6所述的人体生理信号采集垫体，其特征在于，所述通孔的面积小于所述柔性密闭腔体表面积的十分之一。

8.根据权利要求5或6所述的人体生理信号采集垫体，其特征在于，所述传输模块为无线传输模块。

9.根据权利要求5或6所述的人体生理信号采集垫体，其特征在于，所述柔性密闭腔体的通孔朝向与所述柔性垫体的厚度方向垂直；所述柔性垫体内对应所述压电薄膜处设置凹槽。

10.根据权利要求5或6所述的人体生理信号采集垫体，其特征在于，所述压力信号采集装置成网格状设置于所述柔性垫体内。