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CN102319057B - 波浪形生理信号采集装置及生理信号采集床垫 - Google Patents

波浪形生理信号采集装置及生理信号采集床垫 Download PDF

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CN102319057B CN2011102556418A CN201110255641A CN102319057B CN 102319057 B CN102319057 B CN 102319057B CN 2011102556418 A CN2011102556418 A CN 2011102556418A CN 201110255641 A CN201110255641 A CN 201110255641A CN 102319057 B CN102319057 B CN 102319057B
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Abstract

本发明揭示了一种波浪形生理信号采集装置及生理信号采集床垫。该装置可包括：波浪形柔性体、拉伸力传感器以及信号处理单元；所述波浪形柔性体包括柔性体面板以及凸柔性体，所述凸柔性体设置于柔性体面板上，将所承受的人体压力转换为拉伸力；所述拉伸力传感器设置于柔性体面板中，根据所述拉伸力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。本发明通过波浪形柔性体将人体压力转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式在日常生活中获取人体的生理信号，使生理信号的获取更加便捷。

Description

波浪形生理信号采集装置及生理信号采集床垫
技术领域
本发明涉及到生理信号采集领域，特别涉及到一种波浪形生理信号采集装置及生理信号采集床垫。
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。
上述人体生理信号采集装置，在进行生理信号的采集过程中需要与人体皮肤紧密接触，在使用过程中将会给使用者带来诸多不便；同时，采集时需将信号电极黏贴于人体皮肤表面，可能由于每次黏贴的人体皮肤位置不同等原因形成不同的阻抗，从而导致采集的信号的强度(振幅)不稳定，使得可能无法准确采集到所需要的生理信号，比如心跳的强度信息等。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种波浪形生理信号采集装置，提升生理信号采集的便利性。
本发明提出一种波浪形生理信号采集装置，包括：波浪形柔性体、拉伸力传感器以及信号处理单元；
所述波浪形柔性体包括柔性体面板以及凸柔性体，所述凸柔性体设置于柔性体面板上，将所承受的人体压力转换为拉伸力；所述拉伸力传感器设置于柔性体面板中，根据所述拉伸力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。
优选地，所述凸柔性体分别间隔设置于所述柔性体面板的上底面以及下底面，形成波浪形柔性体面板。
优选地，所述拉伸力传感器设置于两凸柔性体之间的间隔区域。
优选地，所述信号处理单元包括：
信号放大电路，将所述模拟电信号放大；
滤波电路，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；
A/D转换电路，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。
优选地，所述装置还包括：
无线透传电路，将所述数字信号通过无线透传输出。
优选地，所述装置还包括：
电源单元，提供电源；
电源管理单元，管理所述电源单元。
优选地，所述电源单元包括蓄电池。
本发明还提出一种生理信号采集床垫，包括：至少两个波浪形生理信号采集装置以及无线透传电路；
所述波浪形生理信号采集装置包括波浪形柔性体、拉伸力传感器以及信号处理单元；所述波浪形柔性体包括柔性体面板以及凸柔性体，所述凸柔性体设置于柔性体面板上，将所承受的人体压力转换为拉伸力；所述拉伸力传感器设置于柔性体面板中，根据所述拉伸力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；
所述无线透传电路，将所述数字信号通过无线透传输出。
优选地，所述凸柔性体分别间隔设置于所述柔性体面板的上底面以及下底面，形成波浪形柔性体面板。
优选地，所述拉伸力传感器设置于两凸柔性体之间的间隔区域。
本发明通过波浪形柔性体将人体压力转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式在日常生活中即可获取人体的生理信号，使生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集。
附图说明
图1是本发明波浪形生理信号采集装置一实施例的部件结构示意图；
图2是本发明波浪形生理信号采集装置一实施例的波浪形柔性体物理结构示意图；
图3是本发明波浪形生理信号采集装置一实施例的波浪形柔性体物理结构横截面示意图；
图4是本发明波浪形生理信号采集装置一实施例的信号处理单元结构示意图；
图5是本发明波浪形生理信号采集装置另一实施例的结构示意图；
图6是本发明生理信号采集床垫一实施例中的结构示意图。
本发明目的的实现、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发明，并不用于限定本发明。
参照图1，提出本发明一种波浪形生理信号采集装置的一实施例。该装置可包括：波浪形柔性体11、拉伸力传感器12以及信号处理单元13等；
上述波浪形柔性体11可包括柔性体面板111以及凸柔性体112，该凸柔性体112设置于柔性体面板111上(参照图3)，将所承受的人体压力转换为拉伸力；该拉伸力传感器12设置于柔性体面板111中，根据所述拉伸力产生电信号；该信号处理单元13对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。上述生理信号包括呼吸、心跳、抽搐以及运动等信号。
在本实施例的实际制作中，上述波浪形柔性体11可为一整体，上述柔性体面板111以及凸柔性体112可一体成型，上述是为方便描述而将两者分开说明。
参照图2，假设上述柔性体面板111为长条形，且该长条形的柔性体面板111至少包括了上底面和下底面，则上述凸柔性体112分别设置于该上底面和下底面上。该凸柔性体112可条状体，平行于该长条形的宽边，且两凸柔性体112之间设置有间隔，由于该两凸柔性体112而使得该间隔区域113成为相对的凹陷区域。该柔性体面板111的上底面和下底面都设置有凸柔性体112以及间隔区域113，且该上底面的间隔区域113对应在下底面设置为凸柔性体112，该上底面设置凸柔性体112的区域对应在下底面设置为间隔区域113，形成波浪形柔性体11面板。该凸柔性体112的横截面可设为曲面，由于凸柔性体112在柔性体面板111的上底面和下底面的设置方式，使得在上述柔性体面板111的横截面中，设置于该上底面和下底面的凸柔性体112曲面可形成以柔性体面板111为对称中心的类似“正弦曲线”图示。
如此，如果凸柔性体112上承受人体压力，由于该凸柔性体112对应设置为间隔区域113，则会对该间隔区域113的柔性体面板111产生拉伸力，即将凸柔性体112所承受的人体压力转换为拉伸力。上述拉伸力传感器12可设置于上述柔性体面板111的间隔区域113(参照图3)，根据转换后的拉伸力产生电信号。该电信号通常为模拟信号。
上述波浪形柔性体11可设置于床垫、座垫、靠垫以及脚垫等日常用具中，用于在使用者使用上述日常用具时获取使用者的人体压力。由于波浪形柔性体11受压后该波浪区域可将压力转换为拉伸力，因此通过该波浪形柔性体11则可将人体压力转换为拉伸力。使用者可在日常生活中随时随地即可使用，十分便利。
参照图4，上述信号处理单元13可包括：信号放大电路131、滤波电路132以及A/D转换电路133；该信号放大电路131，将所述模拟电信号放大；该滤波电路132，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；该A/D转换电路133，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。
上述信号放大电路131可与上述拉伸力传感器12连接，对该拉伸力传感器12产生的电信号进行放大，以便对该电信号进行滤波操作。该信号放大电路131对电信号的放大程度，可根据具体需要而定。
上述滤波电路132可与上述信号放大电路131连接，对该信号放大电路131放大后的电信号进行滤波。该滤波电路132可通过设置相应参数，滤掉不需要的信号频段，获取需要的电信号，比如可过滤掉0.7Hz～3Hz之外的信号，取得心跳信号(频率通常为0.7Hz～3Hz)。该滤波电路132可通过设置频率等参数，对电信号进行过滤从而获取所需要的生理信号。
上述A/D转换电路133可与上述滤波电路132连接，可将滤波后的电信号进行模拟信号到数字信号的转换。由于上述拉伸力传感器12所产生的电信号通常为模拟电信号，则该滤波后的电信号也为模拟电信号。该A/D转换电路133可将该模拟电信号转换为数字信号，方便对信号的进一步处理以及传输等操作。
参照图5，在另一实施例中，上述装置还包括：无线透传电路14，将所述数字信号通过无线透传输出。
为增强人体的生理信号采集的便利性，可将生理信号的采集与生理信号的进一步分析或统一存储等进行分离。在采集到所需要的生理信号后，可通过上述无线透传电路14将该生理信号传输至远端设备，以进行进一步的分析或统一存储等。
上述装置还包括：电源单元(图未示出)以及电源管理单元(图未示出)；该电源单元，提供电源；该电源管理单元，管理所述电源单元。
上述电源单元可为蓄电池，可为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该蓄电池进行管理。
上述电源单元还可为连接外部电源的连接部件，通过接入外部电源为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该连接部件进行管理。
上述波浪形生理信号采集装置，通过波浪形柔性体11将人体压力转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式获取人体的生理信号，使生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集。
参照图6，提出本发明一种生理信号采集床垫的一实施例。该装置可包括：至少两个波浪形生理信号采集装置以及无线透传电路14；
上述波浪形生理信号采集装置包括波浪形柔性体11、拉伸力传感器12以及信号处理单元13；该波浪形柔性体11包括柔性体面板111以及凸柔性体112，该凸柔性体112设置于柔性体面板111上(参照图3)，将所承受的人体压力转换为拉伸力；该拉伸力传感器12设置于柔性体面板111中，根据该拉伸力产生电信号；该信号处理单元13对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；上述无线透传电路14，将所述数字信号通过无线透传输出。上述生理信号包括呼吸、心跳、抽搐以及运动等信号。
为节约成本，上述两个或两个以上的波浪形生理信号采集装置可共用一个无线透传电路14，将数字信号输出。
上述至少两个波浪形生理信号采集装置中的信号处理单元13，可分别获取不同的生理信号，分别通过无线透传电路14输出。比如一个波浪形生理信号采集装置可获取呼吸信号，另一获取心跳信号等。
在本实施例的实际制作中，上述波浪形柔性体11可为一整体，上述柔性体面板111以及凸柔性体112可一体成型，上述是为方便描述而将两者分开说明。
参照图2，假设上述柔性体面板111为长条形，且该长条形的柔性体面板111至少包括了上底面和下底面，则上述凸柔性体112分别设置于该上底面和下底面上。该凸柔性体112可条状体，平行于该长条形的宽边，且两凸柔性体112之间设置有间隔，由于该两凸柔性体112而使得该间隔区域113成为相对的凹陷区域。该柔性体面板111的上底面和下底面都设置有凸柔性体112以及间隔区域113，且该上底面的间隔区域113对应在下底面设置为凸柔性体112，该上底面设置凸柔性体112的区域对应在下底面设置为间隔区域113，形成波浪形柔性体11面板。该凸柔性体112的横截面可设为曲面，由于凸柔性体112在柔性体面板111的上底面和下底面的设置方式，使得在上述柔性体面板111的横截面中，设置于该上底面和下底面的凸柔性体112曲面可形成以柔性体面板111为对称中心的类似“正弦曲线”图示。
如此，如果凸柔性体112上承受人体压力，由于该凸柔性体112对应设置为间隔区域113，则会对该间隔区域113的柔性体面板111产生拉伸力，即将凸柔性体112所承受的人体压力转换为拉伸力。上述拉伸力传感器12可设置于上述柔性体面板111的间隔区域113(参照图3)，根据转换后的拉伸力产生电信号。该电信号通常为模拟信号。
由于波浪形柔性体11受压后该波浪区域可将压力转换为拉伸力，因此通过该波浪形柔性体11则可将人体压力转换为拉伸力。使用者可在日常生活中即可使用，十分便利。
参照图4，上述信号处理单元13可包括：信号放大电路131、滤波电路132以及A/D转换电路133；该信号放大电路131，将所述模拟电信号放大；该滤波电路132，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；该A/D转换电路133，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。
上述信号放大电路131可与上述拉伸力传感器12连接，对该拉伸力传感器12产生的电信号进行放大，以便对该电信号进行滤波操作。该信号放大电路131对电信号的放大程度，可根据具体需要而定。
上述滤波电路132可与上述信号放大电路131连接，对该信号放大电路131放大后的电信号进行滤波。该滤波电路132可通过设置相应参数，滤掉不需要的信号频段，获取需要的电信号，比如可过滤掉0.7Hz～3Hz之外的信号，取得心跳信号(频率通常为0.7Hz～3Hz)。该滤波电路132可通过设置频率等参数，对电信号进行过滤从而获取所需要的生理信号。
上述A/D转换电路133可与上述滤波电路132连接，可将滤波后的电信号进行模拟信号到数字信号的转换。由于上述拉伸力传感器12所产生的电信号通常为模拟电信号，则该滤波后的电信号也为模拟电信号。该A/D转换电路133可将该模拟电信号转换为数字信号，方便对信号的进一步处理以及传输等操作。
为增强人体的生理信号采集的便利性，可将生理信号的采集与生理信号的进一步分析或统一存储等进行分离。在采集到所需要的生理信号后，可通过上述无线透传电路14将该生理信号传输至远端设备，以进行进一步的分析或统一存储等。
上述装置还包括：电源单元(图未示出)以及电源管理单元(图未示出)；该电源单元，提供电源；该电源管理单元，管理所述电源单元。
上述电源单元可为蓄电池，可为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该蓄电池进行管理。
上述电源单元还可为连接外部电源的连接部件，通过接入外部电源为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该连接部件进行管理。
上述生理信号采集床垫，通过波浪形柔性体11将人体压力转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式在日常生活中即可获取人体的生理信号，使生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种波浪形生理信号采集装置，其特征在于，包括：波浪形柔性体、拉伸力传感器以及信号处理单元；
所述波浪形柔性体包括柔性体面板以及凸柔性体，所述凸柔性体设置于柔性体面板上，将所承受的人体压力转换为拉伸力；所述拉伸力传感器设置于柔性体面板中，根据所述拉伸力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；
其中，所述凸柔性体设置于所述柔性体面板的上底面以及下底面，其中，形成在所述柔性体面板的上底面以及下底面同侧上的多个凸柔性体中的两个相邻凸柔性体之间的部分形成间隔区域，且形成在上底面的间隔区域所对应在下底面处设置凸柔性体，形成在下底面的间隔区域所对应在上底面处设置凸柔性体。
2.根据权利要求1所述的波浪形生理信号采集装置，其特征在于，所述拉伸力传感器设置于两凸柔性体之间的间隔区域。
3.根据权利要求1或2所述的波浪形生理信号采集装置，其特征在于，所述信号处理单元包括：
信号放大电路，将模拟电信号放大；
滤波电路，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；
A/D转换电路，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。
4.根据权利要求1或2所述的波浪形生理信号采集装置，其特征在于，所述装置还包括：
无线透传电路，将数字信号通过无线透传输出。
5.根据权利要求1或2所述的波浪形生理信号采集装置，其特征在于，所述装置还包括：
电源单元，提供电源；
电源管理单元，管理所述电源单元。
6.根据权利要求5所述的波浪形生理信号采集装置，其特征在于，所述电源单元包括蓄电池。
7.一种生理信号采集床垫，其特征在于，包括：至少两个波浪形生理信号采集装置以及无线透传电路；
所述波浪形生理信号采集装置包括波浪形柔性体、拉伸力传感器以及信号处理单元；所述波浪形柔性体包括柔性体面板以及凸柔性体，所述凸柔性体设置于柔性体面板上，将所承受的人体压力转换为拉伸力；所述拉伸力传感器设置于柔性体面板中，根据所述拉伸力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号并转换为数字信号；
所述无线透传电路，将数字信号通过无线透传输出；
其中，所述凸柔性体设置于所述柔性体面板的上底面以及下底面，其中，形成在所述柔性体面板的上底面以及下底面同侧上的多个凸柔性体中的两个相邻凸柔性体之间的部分形成间隔区域，且形成在上底面的间隔区域所对应在下底面处设置凸柔性体，形成在下底面的间隔区域所对应在上底面处设置凸柔性体。
8.根据权利要求7所述的生理信号采集床垫，其特征在于，所述拉伸力传感器设置于两凸柔性体之间的间隔区域。
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