CN209172288U - 一种便携式生理参数监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式生理参数监测装置，包括光纤传感单元、监测单元和罩体，光纤传感单元设置于罩体内，光纤传感单元包括光纤和网格板，网格板沿中线折叠形成上层网格板和下层网格板，光纤被夹持在上层网格板、下层网格板之间，光纤的两端与检测单元连接；使用时，用户的背部躺靠在罩体上，上层网格板和下层网格板同时挤压光纤，使其产生微弯，该变化会带来原始光通量的改变，变化后的光被监测单元进行处理，从而分析得到生理参数检测结果。本实用新型一种便携式生理参数监测装置，便于携带、灵敏度高、稳定性强、使用便捷、结构简单。

Description

一种便携式生理参数监测装置

技术领域

本实用新型属于生理参数监测领域，尤其涉及一种便携式生理参数监测装置。

背景技术

目前，市场上用于测量心率、脉搏等生理参数的便携设备，多采用手表、手环等形式，这些设备都需要将其佩戴在人体上才能正常工作，给用户带来一定的不便。此外，这些设备无法测量呼吸频率，而呼吸频率往往能够反映人们的肺部健康情况，普通的呼吸频率测量需要密切观察被检者的胸部，使被测者容易神经紧张，产生焦虑的情绪，导致测量结果不准确。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种无需穿戴、基于光纤传感器的便携式生理参数监测装置。

为实现上述目的，本实用新型一种便携式生理参数监测装置，包括光纤传感单元、监测单元和罩体，光纤传感单元设置于罩体内，光纤传感单元包括光纤和网格板，网格板沿中线折叠形成上层网格板和下层网格板，光纤被夹持在上层网格板、下层网格板之间，光纤的两端与检测单元连接；使用时，用户的背部躺靠在罩体上，上层网格板和下层网格板同时挤压光纤，使其产生微弯形变，该变化会带来原始光通量的改变，变化后的光被监测单元进行处理，从而分析得到生理参数检测结果。

进一步，所述便携式生理参数监测装置还包括护颈枕，该护颈枕与罩体连接。

进一步，所述便携式生理参数监测装置还包括供电单元，该供电单元与所述监测单元连接。

进一步，所述罩体与所述护颈枕一体成型，所述光纤传感单元密封于罩体内，所述监测单元与所述供电单元密封在护颈枕内，罩体内的光纤传感单元和护颈枕内的监测单元通过导线纤维连接，该导线纤维密封在罩体和护颈枕内。

进一步，所述罩体包括凸起和本体，所述监测单元被密封在凸起部分，所述光纤传感单元被密封在本体部分，所述光纤传感单元与所述监测单元通过密封在罩体内的导线纤维连接在一起；所述护颈枕设置有与凸起相适配的凹槽；所述供电单元密封于所述护颈枕中，在所述罩体和所述护颈枕相对应的位置设置有若干固定件，该固定件为可拆卸连接结构，固定件的两端分别与所述供电单元、所述监测单元电连接，固定件内设置有若干可导电的金属丝，以使所述供电单元和所述监测单元电连接。

进一步，所述监测单元与所述供电单元密封在座椅内，或者安装在座椅上设置的安装槽内，所述光纤传感单元密封于所述罩体内；在椅背上设置有所述监测单元与所述光纤传感单元连接的连接槽，通过将设置在罩体上的连接件插入连接槽，将光纤传感单元与监测单元连接；该连接件内设有导线纤维。

进一步，所述上层网格板、所述下层网格板相对应的一面上分别设置有若干平行的上层网格线、下层网格线，相邻的两条上层网格线间距为a，相邻的两条下层网格线间距为a；所述上层网格板和下层网格板叠合后，上层网格线与下层网格线交叉设置，且相邻的两条上层网格线与下层网格线之间沿所述网格板的平面方向的间距为a/2。

进一步，所述网格板为一整块印刷层，该印刷层沿中线折叠形成相互叠合的所述上层网格板和所述下层网格板，所述上层网格板和所述下层网格板相对应的一面上由凸版印刷术印制上所需间距的所述上层网格线、所述下层网格线；所述上层网格板与下层网格板之间设置有粘贴剂。

进一步，所述监测单元包括光源、光源驱动器、光信号接收器、放大器、模数转换器及中央控制模块；所述光纤的一端依次与光源、光源驱动器、中央控制模块连接，所述光纤的另一端与光信号接收器连接，放大器与光信号接收器耦合，以放大光信号到足够用模数转换器进行处理，处理后的数据输入至中央控制模块；该中央控制模块负责启动或者停止所述光源驱动器以及对所述模数转换器送进来的原始信号进行处理，并利用快速傅里叶变换或小波变换从中分析出心跳和呼吸所对应的波形。

进一步，所述便携式生理参数监测装置还包括远程控制单元，提供用户界面给用户使用，以控制部分或全部设备的功能，所述模数转换器转换成的数据信号由所述中央控制模块选择性地进行处理，原始的或处理过的数据信号传输到远程控制单元以对信号进行显示或进一步处理。

本实用新型便于携带，能够用在家里、办公室、交通工具等，不受休息、办公、旅游等情况的限制，且不会影响用户的正常休息和办公，只需背部靠坐在椅子或躺靠在床上就可实现生理参数的监测，灵活方便；且因光纤传感单元采用双变形结构，除产生足够大的微弯响应从而可检测身体的微观运动、生理参数指标如心跳和呼吸等，因采用的网格板一体成型等结构，避免了上层网格板和下层网格板之间产生滑动，使得本装置有极高的灵敏度和准确度。

本实用新型一种便携式生理参数监测装置，灵敏度高、稳定性强、使用便捷、结构简单，在不影响用户休息、工作的情况下，使用光纤传感监测生理参数。本实用新型将人体心脏泵血时的震动和呼吸带来的节律性身体震动反映在光纤微弯传感器上，同时测量心率和呼吸频率，在测量过程中，不会给被测者带来任何困扰。

附图说明

图1是光纤传感器与监测单元的结构示意图；

图2是光纤传感单元截面示意图；

图3是本实用新型的结构框图；

图4是本实用新型的具体实施方式一的结构示意图；

图5是本实用新型的具体实施方式二的结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1-5所示，本实用新型一种便携式生理参数监测装置，包括光纤传感单元1、监测单元2和罩体3，光纤传感单元1与监测单元2连接，光纤传感单元1设置于罩体3内，光纤传感单元包括光纤11和网格板12，网格板12沿中线折叠形成上层网格板121和下层网格板122，光纤 11被夹持在上层网格板121、下层网格板122之间，光纤11的两端与检测单元2连接，将罩体3套在椅背或者床上，用户或靠或躺在罩体3上，即用户的背部或靠或躺在光纤传感单元1上，在体重、心跳或者其他生理参数产生的外力的作用下，上层网格板和下层网格板同时挤压光纤，使其产生微弯，该变化会带来原始光通量的改变，变化后的光被监测单元12进行处理，从而分析得到生理参数的检测结果。

本实用新型中，网格板12为一整块印刷层，该印刷层由中线123分为可折叠的两部分，即上层网格板121和下层网格板122，且每部分上由凸版印刷术印制上所需间距的若干平行网格线，即上层网格线1211和下层网格线1221，且两部分的平行网格线相差本部分网格想间距的一半，即若相邻的两条上层网格线1211之间的间距为a，则相邻的两条下层网格线1221之间的间距也为a；所述上层网格板121和下层网格板122叠合后，上层网格线1211与下层网格线1221交叉设置，且相邻的两条上层网格线1211与下层网格线1221之间沿所述网格板的平面方向的间距为a/2。印刷技术印制网格简捷方便，保证两边的平行网络线之间的间距，且使印刷层受力时光纤产生更大的光损耗，增加测量精度。带网格的印刷层沿中线折叠后，上层网格板121和下层网格板122之间形成不易错位的双层网格结构，且网格板12上的网格与印刷层一体成型，结构更为稳固，网格之间不易错位，而且不需要额外的支撑结构以保持上下网格层的正确对齐，节省了系统的成本、减低了系统的复杂性，使心冲击波形监控系统更贴近实际应用。所述印刷层为聚酯纤维、尼龙布等可折叠但不易产生拉伸变形的材料。

为进一步稳定折叠后的网格板12，在上层网格板121、下层网格板 122将光纤11夹持后，加入粘贴剂加以固定，保证光纤传感单元在使用过程中网格不会产生错位。更优选的是，在网格板12对折后，相对的边相对应的位置设置若干体积微小的卡扣结构，不仅可避免光纤传感单元在使用过程中网格错位，而且不会产生如加入粘贴剂影响光纤11微弯，进而影响最终的生理参数监测结果的精确度等现象，进一步，也便于光纤传感单元的清洁和维修。

监测单元2包括光源21、光源驱动器22、光信号接收器23、放大器 24、模数转换器25及中央控制模块26，光纤11的一端依次与光源21、光源驱动器22、中央控制模块26连接，光源21通过与中央控制模块26 连接的电源驱动器22操控，在本实施例中，光源21为LED光源，在实际应用中可选择其他合适的光源；光纤11的另一端与光信号接收器23 连接，放大器24与光信号接收器23耦合，以放大光信号到足够可以用模数转换器25进行处理，处理后的数据输入至中央控制模块26。中央控制模块26负责启动或者停止光源驱动器22以及对模数转换器25送进来的原始信号进行处理，并利用快速傅里叶变换或小波变换从中分析出心跳和呼吸所对应的波形。具体地，对从模数转换器25采集到的信号使用过采样技术，以增加计算精度。检测单元2整体集成于外壳内，外壳上设置有开关、调节按钮，与中央控制模块26连接，以开启、关闭装置，对装置进行调节控制等。

在体重、心跳或者其他生理参数产生的外力的作用下，这种力均匀地分布在光纤11和网格板12上，这些力使上层网格板121和下层网格板122同时挤压光纤11，使光纤11产生微弯，该变化会带来原始光通量的改变，即一些光由于微弯效应而泄露，光信号接收器23接收剩余光，光强度的变化量是由中央控制模块26处理和确定的。本实施例中，光纤 11为多模光纤，多模光纤比单模光纤芯径粗，数值孔径大，能从光源耦合更多的光功率，使用多模光纤使本实用新型的装置获得更高的灵敏度。

本实用新型还包括供电单元9，供电单元9与监测单元2连接，供电单元9为整个装置提供电能，供电单元9可以选择锂电池或者干电池，也可以选择通过交流电提供电能，根据实际使用情况选择合适的供电单元。

本实用新型还包括远程控制单元4，主要是为了用户更好的使用本实用新型，提供用户界面给用户使用，以控制部分或全部设备的功能，模数转换器25转换成的数据信号由中央控制模块26选择性地进行处理，原始的或处理过的数据信号传输到远程控制单元4以对信号进行显示或进一步处理。远程控制单元4可以是智能终端，例如智能手机、平板电脑等，智能终端与中央控制模块通过WiFi、蓝牙等无线方式连接，在该智能终端上安装有与本实用新型装置相适应的APP，通过APP控制装置的开启、关闭，并将监测结果存储，且可将某段时间的汇总分析成表，给客户以直观的结果分析，若发现有疑似病症，可及时联系主治医生，或直接将数据导出匿名请教网上名医，经医生进一步诊断后，判断是否需要前往医院进行下一步的治疗。此外，远程控制单元4也可以是专门与本装置相适配的智能控制设备，该设备上设置有按钮、触发器、开关、触摸屏、显示屏、存储卡等，用户通过智能控制设备启动和关闭装置，过往数据存储于存储卡中，存储卡中的数据可被计算机等设备读取。

如图4所示的具体实施例一，罩体3为垫巾，光纤传感单元1密封在垫巾内，监测单元2与供电单元9密封在护颈枕内，垫巾与护颈枕5 一体成型，垫巾内的光纤传感单元1和护颈枕内的监测单元2通过导线纤维6连接，该导线纤维6也密封在垫巾和护颈枕内，如此这样，将光纤传感单元1和监测单元2密封起来，不仅起到保护光纤传感单元1和监测单元2的作用，不易被破坏，便于携带，而且不影响用户正常休息和工作。此外，在罩体3、护颈枕5设置拉锁结构，方便放置、维修光纤传感单元1和监测单元2。

另一种方式，罩体3为靠垫，该靠垫包括凸起31和本体32，监测单元2被密封在凸起31部分，光纤传感单元1被密封在本体32部分，光纤传感单元1与监测单元2通过密封在靠垫内的导线纤维6连接在一起，凸起31和本体32上分别设置有拉锁结构，方便放置、维修光纤传感单元1和监测单元2。供电单元9密封在护颈枕5中，在靠垫和护颈枕5相对应的位置设置有若干固定件8，该固定件8为可拆卸连接结构，固定件 8的两端分别与供电单元9、监测单元2电连接，固定件8内设置有可导电的金属丝81，且金属丝81数量足够多，以使供电单元9和监测单元2 电连接，为监测单元2提供电能，在本实施例中连接件8为卡扣或者搭扣结构，使靠垫和护颈枕5可以灵活的连接、拆开。此外，护颈枕5底部设置有与凸起31相适配的凹槽51，即靠垫的凸起31刚好插入凹槽51 内，凹槽51对凸起31内的监测单元起到保护、固定作用。需要说明的是，本实施例中的，靠垫具有一定硬度，该硬度可以更为有效的保护光纤传感单元1和监测单元2，使其不易因外力而受到损坏，但该硬度也不会影响到用户休息，使用户因靠垫过硬而感到不舒服。

如图5所示的具体实施例二，罩体3为椅背套，椅背套套装在座椅背部，光纤传感单元1密封在椅背套与人接触的一面，而监测单元2与供电单元9直接密封在座椅内(图5中未表示监测单元2与供电单元9)，或者在座椅内设置安装槽，将监测单元2固定与该安装槽内，在椅背上设置有监测单元2与光纤传感单元1连接的连接槽，通过将设置在椅背套上的连接件7插入连接槽，实现光纤传感单元1与监测单元2连接，连接件7内设有导线纤维，光纤传感单元1和监测单元2通过导线纤维连接，连接件7可选择卡针、卡扣等。

以上虽只给出了本实用新型的三个实施例，但是关于罩体3在具体使用时的形式结构、监测单元安装位置等并不局限于以上几种方式，在实际应用中，可根据具体情况选择合适的罩体、监测单元的安装方式、及监测单元与光纤传感单元的连接方式等。

本实用新型一种便携式生理参数监测装置，将罩体放置在椅背上或床上等用户用来休息或工作的设备上，用户或靠在或躺在光纤传感单元上，与光纤单元连接的监测单元设置在椅背后、座椅下侧、床头柜等不影响用户正常使用座椅、床的地方，这样用户在床上休息或者靠坐在座椅上工作、休闲的时候，进行生理参数的检测，用户通过手机远程控制单元，开始检测、设置检测参数等，监测单元将监测数据发送到远程控制单元，用户通过远程控制单元查看监测结果。

本实用新型便于携带，能够用在家里、办公室、交通工具等，不受休息、办公、旅游等情况的限制，且不会影响用户的正常休息和办公，只需背部靠坐在椅子或躺靠在床上就可实现生理参数的监测，灵活方便；且因光纤传感单元采用双变形结构，除产生足够大的微弯响应从而可检测身体的微观运动、生理参数指标如心跳和呼吸等，因采用的网格板一体成型等结构，避免了上层网格板和下层网格板之间产生滑动，使得本装置有极高的灵敏度和准确度。

本实用新型一种便携式生理参数监测装置，便于携带、灵敏度高、稳定性强、使用便捷、结构简单，在不影响用户休息、工作的情况下，使用光纤传感监测生理参数。本实用新型将人体心脏泵血时的震动和呼吸带来的节律性身体震动反映在光纤微弯传感器上，同时测量心跳和呼吸频率，在测量过程中，不会给被测者带来任何困扰。

Claims (10)

1.一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，包括光纤传感单元、监测单元和罩体，光纤传感单元设置于罩体内，光纤传感单元包括光纤和网格板，网格板沿中线折叠形成上层网格板和下层网格板，光纤被夹持在上层网格板、下层网格板之间，光纤的两端与检测单元连接；使用时，用户的背部躺靠在罩体上，上层网格板和下层网格板同时挤压光纤，使其产生微弯，该变化会带来原始光通量的改变，变化后的光被监测单元进行处理，从而分析得到生理参数检测结果。

2.根据权利要求1所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，还包括护颈枕，该护颈枕与罩体连接。

3.根据权利要求2所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，还包括供电单元，该供电单元与所述监测单元连接。

4.根据权利要求3所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，所述罩体与所述护颈枕一体成型，所述光纤传感单元密封于罩体内，所述监测单元与所述供电单元密封在护颈枕内，罩体内的光纤传感单元和护颈枕内的监测单元通过导线纤维连接，该导线纤维密封在罩体和护颈枕内。

5.根据权利要求4所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，所述罩体包括凸起和本体，所述监测单元被密封在凸起部分，所述光纤传感单元被密封在本体部分，所述光纤传感单元与所述监测单元通过密封在罩体内的导线纤维连接在一起；所述护颈枕设置有与凸起相适配的凹槽；所述供电单元密封于所述护颈枕中，在所述罩体和所述护颈枕相对应的位置设置有若干固定件，该固定件为可拆卸连接结构，固定件的两端分别与所述供电单元、所述监测单元电连接，固定件内设置有若干可导电的金属丝，以使所述供电单元和所述监测单元电连接。

6.根据权利要求3所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，所述监测单元与所述供电单元密封在座椅内，或者安装在座椅上设置的安装槽内，所述光纤传感单元密封于所述罩体内；在椅背上设置有所述监测单元与所述光纤传感单元连接的连接槽，通过将设置在罩体上的连接件插入连接槽，将光纤传感单元与监测单元连接；该连接件内设有导线纤维。

7.根据权利要求1所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，所述上层网格板、所述下层网格板相对应的一面上分别设置有若干平行的上层网格线、下层网格线，相邻的两条上层网格线间距为a，相邻的两条下层网格线间距为a；所述上层网格板和下层网格板叠合后，上层网格线与下层网格线交叉设置，且相邻的两条上层网格线与下层网格线之间沿所述网格板的平面方向的间距为a/2。

8.根据权利要求7所述的一种便携式生理参数监测装置，所述网格板为一整块印刷层，该印刷层沿中线折叠形成相互叠合的所述上层网格板和所述下层网格板，所述上层网格板和所述下层网格板相对应的一面上由凸版印刷术印制上所需间距的所述上层网格线、所述下层网格线；所述上层网格板与下层网格板之间设置有粘贴剂。

9.根据权利要求1所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，所述监测单元包括光源、光源驱动器、光信号接收器、放大器、模数转换器及中央控制模块；所述光纤的一端依次与光源、光源驱动器、中央控制模块连接，所述光纤的另一端与光信号接收器连接，放大器与光信号接收器耦合，以放大光信号到足够用模数转换器进行处理，处理后的数据输入至中央控制模块；该中央控制模块负责启动或者停止所述光源驱动器以及对所述模数转换器送进来的原始信号进行处理，并利用快速傅里叶变换或小波变换从中分析出心跳和呼吸所对应的波形。

10.根据权利要求9所述的一种便携式生理参数监测装置，其特征在于，还包括远程控制单元，提供用户界面给用户使用，以控制部分或全部设备的功能，所述模数转换器转换成的数据信号由所述中央控制模块选择性地进行处理，原始的或处理过的数据信号传输到远程控制单元以对信号进行显示或进一步处理。