CN205379290U - 采集人体生理信号的枕头 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种采集人体生理信号的枕头，包括枕头本体和弹性的感应绳；所述感应绳设置于枕头的内部，且两端分别固定在枕头本体的侧壁上使感应绳成自然伸长状态或拉伸状态；当外力作用于感应绳时，感应绳发生对应的拉伸形变而产生电信号。本实用新型的采集人体生理信号的枕头，在枕头内设置拉伸状态的具有弹性的感应绳，当人体的头部枕在枕头上时，可以将人体产生的微动信号采集下来，然后通过指定的算法等计算出对应的人体生理参数；感应绳具有弹性，所以在使用过程中，不会对人体头部体验有明显的影响，也不会使感应绳因形变量过大而破坏其结构，提高了其使用寿命，还提高采集人体生理信号的枕头采集微动信号的准确性。

Description

采集人体生理信号的枕头

技术领域

本实用新型涉及到人体生理信号采集领域，特别是涉及到一种采集人体生理信号的枕头。

背景技术

通过检测人体的微动信号等，可以通过对应的算法得到人体相关的生理数据，比如得到人体的呼吸率、心率、体动等。

现有获取人体生理信号的方式有多种，比如专用的心率器测量心率等，还有一种被动检测装置，如生理信号采集垫等，当人体在生理信号采集垫上躺卧时，自动采集人体发出的震动信号，然后分析出人体的相关生理信号。

如果通过枕头来检测人体的生理信号，则需要在枕头内设置震动传感器，由于枕头的使用环境特殊，所以对震动传感器的形变量、应力变化等具有一定的要求，比如，震动传感器应力变化不佳，影响使用者的使用舒适度，形变量太小，当枕头受力大幅度变形时，震动传感器超量程使用而影响采集准确等。

所以提供一种可以准确采集人体生理信号且不影响使用舒适度的枕头，是需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种准确采集人体生理信号的枕头。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供一种采集人体生理信号的枕头，包括枕头本体和具有弹性的感应绳；

所述感应绳设置于枕头本体的内部，且两端分别固定在枕头本体相邻或相对的两侧壁上，当外力压迫枕头本体而作用于感应绳时，感应绳发生对应的拉伸形变而产生电信号。

进一步地，所述感应绳包括压电薄膜和弹性绳；所述压电薄膜设置于弹性绳的内部或贴附于弹性绳的外侧，且弹性绳的长度大于压电薄膜的长度；

所述弹性绳的劲度系数小于压电薄膜的劲度系数。

进一步地，所述压电薄膜居中设置于弹性绳的长度方向上。

进一步地，所述压电薄膜包括多段，多段压电薄膜串联或并联连接。

进一步地，所述感应绳包括压电薄膜和弹性绳；所述压电薄膜与弹性绳间隔设置，且通过相邻的端部相互连接；

所述弹性绳的劲度系数小于压电薄膜的劲度系数。

进一步地，所述感应绳的两端均为所述弹性绳。

进一步地，所述压电薄膜的总体长度小于或等于感应绳总体长度的90％。

进一步地，所述感应绳外侧壁上设置多个相互之间有间隔的突起柔性体。

进一步地，所述感应绳包括多根；

所述多根感应绳在枕头本体的顶面和底面之间的同一平面相互平行设置，或者多根感应绳在枕头本体的顶面和底面之间的同一平面成网格状设置，或者多根感应绳在枕头本体的顶面和底面之间分层设置。

进一步地，所述感应绳的两端通过超声波焊接、粘结、缝合、挂钩、磁吸连接的方式固定在枕头本体的内壁上。

本实用新型的采集人体生理信号的枕头，在枕头内设置拉伸状态的感应绳，当人体的头部枕在枕头上时，可以将人体产生的微动信号采集下来，然后通过指定的算法等计算出对应的人体生理参数；感应绳具有弹性，所以在使用过程中，使用者既能获得良好体验，又能获得合适的传感，也能耐受强烈冲击，还能在长期使用中保持居中而不致于传感灵敏度漂移，不会对人体头部体验有明显的影响，也不会使感应绳因形变量过大而破坏其结构，保证采集人体生理信号的枕头采集微动信号的准确性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的截面示意图；

图2为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的截面示意图；

图3为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的截面示意图；

图4为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的感应绳的分布示意图；

图5为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的感应绳的分布示意图；

图6为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的感应绳的分布示意图；

图7为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的感应绳的分布示意图；

图8为本实用新型一实施例的采集人体生理信号的枕头的感应绳的分布示意图。

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至图3，一种采集人体生理信号的枕头，包括枕头本体10和具有弹性的感应绳20；所述感应绳20设置于枕头本体10的内部，且两端分别固定在枕头本体10相邻或相对的两侧壁上；当外力压迫枕头本体10而作用于感应绳20时，感应绳20发生对应的拉伸形变而产生电信号。

上述枕头本体10是一种内部填充柔性物质或流沙状物质等受力会变形的物体，用于人体躺卧时垫于头部下方。上述枕头本体10的侧壁是指枕头本体10顶面和底面之间位置的壁体，感应绳两端分别固定在枕头本体相邻或相对的两侧壁上，是指感应绳的两端没有在同一侧壁上。本实施例中，上述枕头本体10的顶面、底面和侧壁均为柔性壁体组成；在另一具体实施中，枕头本体10包括一种两端为硬质结构的支撑体，支撑体之间的中部户通过硬性支杆连接，然后通过柔性物包裹形成枕头本体，该种枕头本体内一般不设填充物，此时可以将感应绳10沿枕头本体的顶面(顶面认为是朝向人体头部的一面)内壁设置，或者在枕头本体10的顶面和底面上各设置一条或多条感应绳，以便于枕头本体10无论底面朝向人体头部还是顶面朝向人体头部都可以采集震动信号。

上述弹性的感应绳20是一种具有弹性的条状物，该条状物上会设置相应的传感装置，使其在发生形变时产生相应的电信号，比如条状物上设置有多个电容传感器，电容传感器的两个相对的电极在条状物发生形变时，电极之间的距离发生变化而产生对应的电信号；又或者，条状物上设置有多个电感传感器，在条状物内设置永磁体，对应永磁体设置套接在绳体上感应线圈等，当条状物发生形变时，永磁体与感应线圈相对运动产生对应的电信号等。

本实施例中，上述感应绳20一般成自然伸长状态，即感应绳20没有波浪状弯折位置，其可以为直线状或劣弧状，其中，劣弧状时，劣弧线的圆心靠近枕头本体10的顶面，而枕头本体在使用时也是顶面朝上，当人体头部躺卧于枕头本体10上时，头部的压力如果传递到感应绳20上，那么感应绳会进行拉伸。或者上述感应绳20成拉伸状态，即感应绳20的两端向相反的方向施力于感应绳20，使其处紧张状态，当侧掉两端的力时，感应绳会进行相应的收缩。当感应绳20成自然伸长状态或拉伸状态时，当人体躺卧于枕头本体10时，感应绳基本都会发生拉伸形变，从而可以可靠的得到人体头部的震动信号，以便于得到人体的生理信号，在使用过程中，使用者既能获得良好体验，又能获得合适的传感，也能耐受强烈冲击，还能在长期使用中受到拉力影响保持居中而不致于传感灵敏度漂移等。

参照图1，本实施例中，上述感应绳20包括压电薄膜22和弹性绳21；所述压电薄膜22设置于弹性绳21的内部，且弹性绳21的长度大于压电薄膜22的长度；所述弹性绳21的劲度系数小于压电薄膜22的劲度系数。因为压电薄膜22受力拉伸会产生电荷，由此产生电信号用于压力变化的传感，但其尺寸变化在平面方向的极限一般是5％，也就是说，压电薄膜22受力产生的形变很小，当压电薄膜22固定在形变范围很大的填充物内时，大部分应力将集中在压电薄膜22上，有利的一面是传感效果更好，不利的一面是压电薄膜22难以延展破坏了睡卧的体验，压电薄膜22承受形变带来的几乎所有应力很容易破坏压电薄膜22的结构而导致压电薄膜22传感失灵。而枕头本体10内的填充物一般都是柔性的或流沙状，以便于给使用者良好的体验，在使用时会产生较大的形变量，所以完全使用压电薄膜22，会使压电薄膜22经常性的损坏，或者降低检测结果的准确性。将压电薄膜22设置于弹性绳21内，那么当枕头本体10发生较大的形变量时，会带动弹性绳21发生对应的形变，而弹性绳21会带动压电薄膜22发生相应的形变，由于压电薄膜22的劲度系数大于弹性绳21的劲度系数，所以在相同拉力下，同样长度的弹性绳21的伸长量要大于压电薄膜22，所以当压电薄膜22的伸长量达到最大值时，弹性绳21的伸长量会远大于压电薄膜22的伸长量，所以在实际使用过程中，弹性绳21可以有效地保护压电薄膜22，防止压电薄膜22达到最大的伸长量而损坏，即对应设置有压电薄膜22部分的弹性绳21的伸长量与压电薄膜22的伸长量相同，或者略长一些，而弹性绳21未对应设置压电薄膜22的部分的伸长量会远大于压电薄膜22的伸长量，从而应对使用者对枕头本体10产生的巨大形变量，即有效的保护压电薄膜22，又可以使压电薄膜22产生相应的电信号。在另一实施例中，压电薄膜22也可以贴附于弹性绳21的外侧壁上，产生的效果与设置于弹性绳21内部相同。

本实施例中，上述压电薄膜22居中设置于弹性绳21的长度方向上。压电薄膜22居中设置于弹性绳21，在常规使用中可以更均匀的感受人体产生的生理信号，因为使用者在常规使用枕头时，头部都是压迫在枕头本体10的中间部位，所以该处的感应绳20感应头部的微动信号更敏感。

参照图2，本实施例中，上述压电薄膜22包括多段，多段压电薄膜22串联或并联连接。压电薄膜22不需要是一整段，而是可以分段设置于弹性绳21的内部或外壁上，只需要将各段压电薄膜22产生的电信号收集到一起即可，所以各段压电薄膜22之间是串联、并联等情况均可以，不会影响人体生理信号的采集结果。

本实施例中，上述多段压电薄膜22均匀设置于弹性绳21的内部或贴附于压电薄膜22的外侧。均匀设置多段压电薄膜22，可以更加准确的采集到人体的生理信号。比如，当感应绳20上设置的压电薄膜22未均匀设置，而是全部设置于靠近一侧，在使用过程中，由于枕头本体10的内部出现问题而使设置压电薄膜22的一端被卡主，所以会出现感应失灵等情况发生；如果是均匀设置的压电薄膜22，则不会出现上述情况，当枕头本体10内部的某部分出现问题时，仍然可以准确的检测人体的生理信号。

参照图3，在另一实施例中，上述感应绳20包括压电薄膜22和弹性绳21；所述压电薄膜22与弹性绳21间隔设置，且通过相邻的端部相互连接；所述弹性绳21的劲度系数小于压电薄膜22的劲度系数。也就是说，感应绳20是由压电薄膜22和弹性绳21间隔依次串联连接形成的绳索，所以整条绳索的在受力时，各处的受力情况相同，当枕头本体10发生弹性形变时，感应绳20上各处的受力情况是相同的，由于弹性绳21的劲度系数小于压电薄膜22的劲度系数，所以同样长度的弹性绳21的伸长量会大于压电薄膜22的伸长量，所以带有弹性绳21的感应绳20的形变能力大于全部由压电薄膜22形成的感应绳20的形变能力，从而提高感应绳20的形变能力，进而降低感应绳20因形变量过大而破坏其结构的概率，提高压电薄膜22的使用寿命，提高检测人体生理数据的准确性。

本实施例中，上述感应绳20的两端均为所述弹性绳21，弹性绳21方便与枕头本体10的内壁连接，可以通过超声波焊接、粘结、缝合、挂钩、磁吸连接等多种方式固定在枕头本体10的内壁上，而使用压电薄膜22固定连接于枕头内壁则会受到多种限制。

本实施例中，上述压电薄膜22与弹性绳21间隔设置的形式包括多种，比如只有一段压电薄膜22时，弹性绳21可以为一根，压电薄膜22和弹性绳21相互连接，弹性绳21可以为两端，压电薄膜22的两端分别与弹性绳21连接；还可以只有一段弹性绳21，两端分别连接压电薄膜22；还可以弹性绳21和压电薄膜22均为多段。在一具体实施例中，当压电薄膜22为多段时，每一段的压电薄膜22的长度相同，可以产生均匀的电信号，方便信号的后期处理和分析。

本实施例中，上述压电薄膜22的总体长度小于或等于感应绳20总体长度的90％，可以保证压电薄膜22的正常使用，而不会因为形变量太大而损坏，可以根据具体的使用环境和枕头本体10内部填充物的情况进行选择压电薄膜22的总体长度与感应绳20总体长度的比值。

本实施例中，上述感应绳20外侧壁上设置有多个相互之间有间隔的突起柔性体30。枕头本体10内的填充物可能会导致感应绳20偏离原有的伸长方向，从而影响感应绳20的感应效果，此时在感应绳20的外侧套接多个柔性体30，如球形的柔性体30、放射状的柔性体30等，不但可以有效防止感应绳20偏离原有的伸长方向，还可以提高感应绳20的感应灵敏度，由于柔性体30之间填充物的惰性，当局部受压可以导致感应绳20对应承受更加明显的拉力，从而大大提高感应绳20对微动信号的传感，提高感应绳20的整体传感的效率。

在一具体实施例中，上述感应绳20包括松紧带和压电薄膜22，将压电薄膜22设置于松紧带内，压电薄膜22占感应绳20总体长度的一半，两端各有1/4的松紧带未包裹压电薄膜22，并将松紧带两端缝合固定在枕头本体10的中线与短边的交点上。还可以在松紧带的外侧串起若干个直径30-50毫的海绵球，或者，间隔20mm固定若干个20mm厚的十字架状的海绵材料，再把两端缝合固定在枕头本体10的中线与短边的交点上。

在其它实施例中，感应绳20在枕头本体10内的设置方式很多，如图5所述，感应绳20的两端分别设置于枕头本体10的两个对角处等。

本实施例中，上述感应绳包括多根，如图4和图7所示，多根感应绳20在枕头本体10的顶面和底面之间的同一平面相互平行设置；如图6所示，枕头本体10的内部设置多根感应绳20，多根感应绳20在枕头本体10的顶面和底面之间的同一平面成网格状设置，如多根感应绳20分两组，一组沿长度方向相互平行设置，另一组沿宽度方向设置，使两组感应绳20交错设置形成网格状等，网格状设置可以提高枕头的感应面积，当人体头部只有少部分搭载在枕头本体10时，仍然可以灵敏的采集到人体头部产生的震动信号。在另一实施例中，多根感应绳20在枕头本体10的顶面和底面之间分层设置，如图8所示，多根感应绳20分层设置，靠近枕头本体10顶面的一个平面上设置几根相互平行或成网格状的感应绳，靠近枕头本体10底面的一个平面上设置几根相互平行或成网格状的感应绳等，可以应对一些厚度大的枕头本体，提高枕头的感应灵敏度，提高采集信号的准确度。

本实施例的采集人体生理信号的枕头，在枕头内设置拉伸状态的具有弹性的感应绳20，当人体的头部枕在枕头上时，可以将人体产生的微动信号采集下来，然后通过指定的算法等计算出对应的人体生理参数；感应绳20具有弹性，所以在使用过程中，不会对人体头部体验有明显的影响，也不会使感应绳20因形变量过大而破坏其结构，提高了其使用寿命，还提高采集人体生理信号的枕头采集微动信号的准确性。

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)

1.一种采集人体生理信号的枕头，其特征在于，包括枕头本体和具有弹性的感应绳；

所述感应绳设置于枕头本体的内部，且两端分别固定在枕头本体相邻或相对的两侧壁上，当外力压迫枕头本体而作用于感应绳时，感应绳发生对应的拉伸形变而产生电信号。

2.根据权利要求1所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述感应绳包括压电薄膜和弹性绳；所述压电薄膜设置于弹性绳的内部或贴附于弹性绳的外侧，且弹性绳的长度大于压电薄膜的长度；

所述弹性绳的劲度系数小于压电薄膜的劲度系数。

3.根据权利要求2所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述压电薄膜居中设置于弹性绳的长度方向上。

4.根据权利要求2所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述压电薄膜包括多段，多段压电薄膜串联或并联连接。

5.根据权利要求1所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述感应绳包括压电薄膜和弹性绳；所述压电薄膜与弹性绳间隔设置，且通过相邻的端部相互连接；

所述弹性绳的劲度系数小于压电薄膜的劲度系数。

6.根据权利要求5所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述感应绳的两端均为所述弹性绳。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述压电薄膜的总体长度小于或等于感应绳总体长度的90％。

8.根据权利要求2-6中任一项所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述感应绳外侧壁上设置多个相互之间有间隔的突起柔性体。

9.根据权利要求2-6中任一项所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述感应绳包括多根；

所述多根感应绳在枕头本体的顶面和底面之间的同一平面相互平行设置，或者多根感应绳在枕头本体的顶面和底面之间的同一平面成网格状设置，或者多根感应绳在枕头本体的顶面和底面之间分层设置。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的采集人体生理信号的枕头，其特征在于，所述感应绳的两端通过超声波焊接、粘结、缝合、挂钩、磁吸连接的方式固定在枕头本体的内壁上。