CN208573728U - 一种生理信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗健康技术领域，提供一种生理信号采集装置。包括：柔性面板、传感器层、支撑面板和信号处理单元；所述传感器层设置于所述柔性面板和所述支撑面板之间，所述传感器层用于当所述柔性面板受压时产生形变，并产生与所述形变对应的电信号；所述支撑面板包括若干个支撑块，所述若干个支撑块间隔设置；信号处理单元，与所述传感器层连接，用于接收所述电信号，并且根据所述电信号识别出生理信号。所述生理信号采集装置厚度薄，柔软性好，采集信号灵敏度高，对人体进行睡眠监控时效果显著。

Description

一种生理信号采集装置

【技术领域】

本实用新型涉及医疗健康技术领域，特别是一种生理信号采集装置。

【背景技术】

睡眠检测中，人体的心率、呼吸率等生理指标常常用来诊断和评估人体的健康状态，但目前采集这些生理数据所使用的生理传感器大多数是金属传感器，其需要与人体皮肤紧密接触，使用不方便。因此，非直接接触方式的检测装置应运而生。

但是，在现有的采用人体躺、卧或坐等非直接接触方式进行检测的装置中，检测装置的生理传感器设立的厚度较大，采集时使人很不舒服，在受压后发生形变的幅度往往较小，导致采集的信号灵敏度较低。

【实用新型内容】

为了解决上述的技术问题，本实用新型实施例提供了一种生理信号采集装置，在用户通过躺或卧的方式处于生理信号采集装置上时，即可非接触地采集用户的生理信号，且其灵敏度高，舒适性好。

本实用新型实施例提供以下技术方案：

一种生理信号采集装置，包括:

柔性面板、传感器层、支撑面板和信号处理单元；

所述传感器层设置于所述柔性面板和所述支撑面板之间，所述传感器层用于当所述柔性面板受压时产生形变，并产生与所述形变对应的电信号；

所述支撑面板包括若干个支撑块，所述若干支撑块间隔设置；

所述信号处理单元与所述传感器层连接，用于接收所述电信号，并且根据所述电信号识别出施压对象的生理信号。

可选地，相邻两个支撑块间隔的距离相同。

可选地，所述支撑块截面的形状为半圆形或者方形。

可选地，所述支撑块为柔性材料或刚性材料。

可选地，所述柔性面板为超纤布面板或PU皮革面板。

可选地，所述柔性面板的厚度为0.3mm-0.5mm。

可选地，所述生理信号采集装置还包括引出线；

所述传感器层通过引出线与信号处理单元连接。

可选地，所述生理信号包括第一生理信号和第二生理信号；

所述信号处理单元包括电信号分离单元、第一识别单元和第二识别单元；

所述第一识别单元和第二识别单元分别与所述电信号分离单元连接，所述电信号分离单元与所述传感器层连接；

所述电信号分离单元用于将传感器层的电信号分离成第一电信号和第二电信号；

所述第一识别单元用于根据所述第一电信号识别得到所述第一生理信号；

所述第二识别单元用于根据所述第二电信号识别得到所述第二生理信号。

可选地，所述信号处理单元还包括第一信号放大单元、第二信号放大单元、第一信号滤波单元和第二信号滤波单元；

所述电信号分离单元、第一信号放大单元、第一信号滤波单元和第一识别单元依次连接，所述第一信号放大单元用于放大所述第一电信号，所述第一信号滤波单元用于对所述第一电信号进行去干扰处理；

所述电信号分离单元、第二信号放大单元、第二信号滤波单元和第二识别单元依次连接，所述第二信号放大单元用于放大所述第二电信号，所述第二信号滤波单元用于对所述第二电信号进行去干扰处理。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的生理信号采集装置包括柔性面板、传感器层、支撑面板和信号处理单元；其中，传感器层设置于柔性面板和支撑面板之间，传感器层用于当所述柔性面板受压时产生形变，并产生与所述形变对应的电信号；支撑面板包括若干个支撑块，所述若干支撑块间隔设置；信号处理单元与所述传感器层连接，用于接收电信号，并且根据电信号识别出施压对象的生理信号。由于传感器层设置于柔性面板和支撑面板之间，支撑面板包括若干个支撑块，所述若干支撑块间隔设置，因此，在受到外界压力时，传感器层所发生的形变将大于未设置有支撑块的生理信号采集装置的传感器所发生的形变，所以传感器层受压形变后产生的信号强度将更大，使得本生理信号采集装置的灵敏度更高；此外，用户在使用本生理信号采集装置时，人体无需直接接触传感器层，而是直接接触并施压于柔性面板，柔性面板可以为用户提供更加舒适的触感，所以本生理信号采集装置提供的舒适性也更好。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型一实施例中生理信号采集装置在受到人体压力后的示意图；

图2是本实用新型另一实施例中生理信号采集装置的结构示意图；

图3是本实用新型生理信号采集装置的信号处理单元一实施例的结构示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。

请参见图1，本实施例提供了一种生理信号采集装置，包括:柔性面板10、传感器层20、支撑面板30和信号处理单元40。

柔性面板10为与人直接接触的部位，支撑面板30用于对整个装置做一定支撑，在柔性面板10和支撑面板30之间设置有传感器层20，传感器层用于当柔性面板10受压时产生形变，并产生与形变对应的电信号，其中，所述传感器层20为张力传感器，支撑面板30包括若干个支撑块301，若干个支撑块301是间隔设置的。

信号处理单元40与所述传感器层20连接，用于接收所述电信号，并且根据所述电信号识别出施压对象的生理信号，可选的，施压对象为人体。

可选的，相邻两个支撑块301间隔的距离也相同，且相应的形成了等间距的间隔区域(两个支撑块301之间的区域)，支撑块301同时是弹性性能很好的柔性材料。间隔设置的优点在于：在间隔区域内，柔性面板10受压产生的形变张力将大于其在非间隔区域内产生的形变张力，由于间隔区域下方是中空的(没有支撑块301做一定支撑)，柔性面板10受到压力后在这个区域产生的形变必然大于非间隔区域，所形成的张力也必然大于非间隔区域形成的张力。

在受到外界压力时，本实施例中的传感器层20所发生的形变将大于未设置有支撑块301的生理信号采集装置的传感器所发生的形变。本实施例中的传感器层20受压形变后产生的信号强度将更大，使得本实施例的生理信号采集装置的灵敏度更高。

在一些实施例中，相邻两个支撑块301之间不一定是等间距设置的，只是等间距设置特点具体表现装置的外观对称以及美观适宜，只要有间隔区域的存在都能显著提高张力传感器的在此区域的信号强度。

另外，支撑块301的厚度可选设定在0.4mm-0.6mm,所以整个装置是非常薄的，支撑块301可以为柔性材料，也可以为刚性材料，用柔性材料制备时，其是富有弹性的，所以非常明显的提高了用户体验的舒适性以及采集信号的灵敏度。在本实用新型的一些其他实施例中，柔性体的厚度也可以为其它范围，只要其能体现舒适性以及提高信号灵敏度，都是可以接受的。

在一些实施例中，支撑块301截面的形状为半圆形，当然，支撑块301截面的形状也可以其它形状，例如：支撑块301的截面的形状是方形，如图2所示，当然，这两种截面没有功能上本质的区别，只是作为一种规范外形，看起来是非常美观的，而且，在其他实施例中完全还可以有不同的截面。

由于柔性面板10具有承压产生形变的特点，当人体躺、卧或者坐于柔性面板10上，柔性面板10承受人体的压力并产生形变，而当人体在呼吸或者心跳时，人体作用于柔性面板10的作用力会随呼吸的频率或/心跳的频率发生变化，相对应的柔性面板10的形变也会跟随作用力的变化而变化，则张力传感器所检测到的柔性面板10的张力也会跟随柔性面板10的形变的变化而变化，对应的张力传感器输出的电信号也随张力的变化而变化，当张力传感器将检测到的张力转换为电信号通过引出线50传递至信号处理单元404之后，信号处理单元404可以根据电信号检测出人体的生理信号。

对于前述柔性面板10，其厚度可以设立在0.3mm-0.5mm,厚度薄且柔软性很好，厚度薄的特点可以使柔性面板10对人体压力的变化更敏感，测得信号的灵敏度更高。本实施例中的柔性面板10还能显著提升用户采集过程的舒适性，当人躺在上面时，基本感觉不到平面柔性体的存在。而现有的一些相关产品，由于设立的厚度较高，使用时明显感觉到凸起，用户体验不好，同时，采集信号的强度也不稳定，本实施例中的柔性面板10性能优胜于真皮，具有耐撕裂，耐磨性，同时也具有抗菌、防霉、防蛀以及无有害物质的环保特征，价格较低廉，总的来说，性价比很高，可选的，柔性面板10为超纤布面板或者PU皮革面板等。

当然，在一些实施例中，柔性面板10的具体尺寸也可以时其他数值，只要能保证测得的信号有足够的灵敏度，都应在本实用新型技术方案的范围内。

本实施例中的生理信号采集装置具体可用于医院对病人的睡眠监控，将本装置置于病人床单下，病人只需安静的躺在柔性面板10上，则其心率、呼吸率等生理信号被本装置自动采集，且由于本装置极薄的特点，采集过程不会有不舒服的感觉。

由于人体不同生理信号有着不同的频率特性，例如，人体平静时心率所处频段为1-1.67Hz,呼吸率在人体平静时所处的频段为

0.27-0.34Hz等。信号处理单元可以筛选出各个选频段的生理信号，以下以筛选出两个生理信号为例进行说明，其中，该两个生理信号，分别为第一生理信号和第二生理信号，比如为心率信号和呼吸率信号，当然，信号处理单元可筛选出的生理信号的数量不限于两个，也可为一个或者大于两个。

具体的，请参见图3，信号处理单元40包括了电信号分离单元401、第一识别单元404和第二识别单元407，所述第一识别单元404和第二识别单元407分别与电信号分离单元401电性连接，电信号分离单元401与前述传感器层20连接。前述电信号分离单元401用于将传感器层20的电信号分离成第一电信号和第二电信号，接着第一识别单元404会根据第一电信号识别得到第一生理信号；第二识别单元407会根据第二电信号识别得到第二生理信号。

在一些实施例中，传感器层20所发出的电信号经过电信号分离单元401按频段特征分离后可直接被第一识别单元404和第二识别单元407接收，同时识别单元对电信号进行模数转换(张力传感器发出的电信号为模拟信号)，得到数字信号来，并且根据数字信号识别生理信号。

在一些实施例中，要测的生理信号可以不止两个，这时相应的会增加至少一个识别单元来判断识别相应的电信号。

在一些实施例中，信号处理单元40还可以包括第一信号放大单元402、第二信号放大单元405、第一信号滤波单元403和第二信号滤波单元406，前述电信号分离单元401、第一信号放大单元402、第一信号滤波单元403和第一识别单元404依次连接，第一信号放大单元402用于放大所述第一电信号，第一信号滤波单元403用于对第一电信号进行去干扰处理；前述电信号分离单元401、第二信号放大单元405、第二信号滤波单元406和第二识别单元407依次连接，第二信号放大单元405用于放大第二电信号，第二信号滤波单元406用于对第二电信号进行去干扰处理。本实施例中，如果电信号分离单元401分离所得的电信号的受干扰较强，则通过信号放大单元和信号滤波单元处理后的第一、第二电信号将明显易于判断识别。

可以理解的是：生理信号采集装置采集的生理信号可以在两个以上，则相应地在信号处理单元中可增加信号放大单元、信号滤波单元以及信号识别单元。

在一些实施例中，增加无线传输设备，将所获取的生理信号传输至远程设备，方便监护人员的统一管理。

上述生理信号采集装置，当人体平躺或卧在柔性面板10上时，人体会对柔性面板10产生一个作用力，传感器层20用于当柔性面板10受力产生形变时，将柔性面板10的张力转化为电信号,信号处理单元40再根据传感器层20所输出的电信号确定人体的生理信号，从而无需人体的皮肤直接与生理信号采集装置接触即可检测人体的生理信号，非常有利于对人体进行睡眠监控，且柔性面板10具有受力形变的特性，人体平躺于柔性面板10上，柔性面板10受力形变，人体能够得到舒适的感受。此外，由于上述生理信号采集装置中的传感器层20设置于柔性面板10和支撑面板30之间，且支撑面板30包括若干个间隔设置的支撑块301，因此，在生理信号采集装置受到外界压力时，生理信号采集装置中的传感器层20所发生的形变将大于现有技术中未设置有支撑块301的生理信号采集装置的传感器所发生的形变，所以，本申请中的生理信号采集装置的传感器层20受压形变后产生的信号强度将更大，使得本申请中的生理信号采集装置的灵敏度更高。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种生理信号采集装置，其特征在于，包括:

柔性面板、传感器层、支撑面板和信号处理单元；

所述传感器层设置于所述柔性面板和所述支撑面板之间，所述传感器层用于当所述柔性面板受压时产生形变，并产生与所述形变对应的电信号；

所述支撑面板包括若干个支撑块，所述若干个支撑块间隔设置；

所述信号处理单元与所述传感器层连接，用于接收所述电信号，并且根据所述电信号识别出施压对象的生理信号。

2.根据权利要求1所述的生理信号采集装置，其特征在于，

相邻两个所述支撑块间隔的距离相同。

3.根据权利要求2所述的生理信号采集装置，其特征在于，

所述支撑块截面的形状为半圆形。

4.根据权利要求2所述的生理信号采集装置，其特征在于，

所述支撑块截面的形状为方形。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的生理信号采集装置，其特征在于,

所述支撑块为柔性材料或刚性材料。

6.根据权利要求5所述的生理信号采集装置，其特征在于，所述柔性面板为超纤布面板或PU皮革面板。

7.根据权利要求1所述的生理信号采集装置，其特征在于，所述柔性面板的厚度为0.3mm-0.5mm。

8.根据权利要求1所述的生理信号采集装置，其特征在于，

所述生理信号采集装置还包括引出线；

所述传感器层通过所述引出线与所述信号处理单元连接。

9.根据权利要求1所述的生理信号采集装置，其特征在于，

所述生理信号包括第一生理信号和第二生理信号；

所述信号处理单元包括电信号分离单元、第一识别单元和第二识别单元；

所述第一识别单元和第二识别单元均与所述电信号分离单元连接，所述电信号分离单元与所述传感器层连接；

所述电信号分离单元用于将传感器层的电信号分离成第一电信号和第二电信号；

所述第一识别单元用于根据所述第一电信号识别得到所述第一生理信号；

所述第二识别单元用于根据所述第二电信号识别得到所述第二生理信号。

10.根据权利要求9所述的生理信号采集装置，其特征在于，

所述信号处理单元还包括第一信号放大单元、第二信号放大单元、第一信号滤波单元和第二信号滤波单元；

所述电信号分离单元、第一信号放大单元、第一信号滤波单元和第一识别单元依次连接，所述第一信号放大单元用于放大所述第一电信号，所述第一信号滤波单元用于对放大后的所述第一电信号进行去干扰处理；

所述电信号分离单元、第二信号放大单元、第二信号滤波单元和第二识别单元依次连接，所述第二信号放大单元用于放大所述第二电信号，所述第二信号滤波单元用于对放大后的所述第二电信号进行去干扰处理。