CN104523253A - 生理参数采集装置及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种生理参数采集装置及监测系统，改善了现有技术中主要通过粘贴或夹子的方式测量生理参数，不利于推广应用的问题。所述生理参数监测系统应用于可容纳人体的载体，所述系统包括：采集装置，设置在所述载体上，用于获得位于所述载体内的人体的各项生理参数；处理装置，用于从所述采集装置获得所述人体的各项生理参数，对获得的所述人体的各项生理参数进行分析、存储；传输装置，用于在所述处理装置的控制下进行数据传输。使用该系统及装置，可以便捷、舒适地实现对人体生理参数的监测，实施方便，易于推广应用。

Description

生理参数采集装置及监测系统

技术领域

本发明涉及参数监测领域，具体而言，涉及生理参数采集装置及监测系统。

背景技术

现今，快速的生活节奏使得很多人都处于亚健康状态，长期的亚健康状态会使得人体产生一种或多种慢性疾病，比如职业病等。这样使得越来越多的人对自己的身体健康投来更多的关注。设计人经研究发现，传统的生理参数监测大都依赖于各种侵入式设备，通过粘贴或夹子的方式测量生理参数，这种监测方法会对受检者造成心理上和生理上的负担，不利于推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种生理参数采集装置及监测系统，以改善现有技术中的生理参数监测装置依赖于各种侵入式设备，通过粘贴或夹子的方式测量生理参数，不利于推广应用的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种生理参数采集装置，设置在可容纳人体的载体上，用于获得位于所述载体内的人体的生理参数；

所述采集装置包括：压电陶瓷片，与所述压电陶瓷片相连的驱动电路，以及用于固定所述压电陶瓷片和所述驱动电路的固定件。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括设于所述压电陶瓷片下方的保护片，设于所述压电陶瓷片上方的缓冲垫，所述固定件还用于固定所述保护片和缓冲垫。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述采集装置上方设有用于增大感应面积的压力尺。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述采集装置中包括的所述压电陶瓷片为多个，多个所述压电陶瓷片均与一选择电路相连，所述选择电路用于从多个所述压电陶瓷片获得的感应信号中选取信号最强的感应信号进行输出；

多个所述压电陶瓷片中的每一个压电陶瓷片上方分别设有一个压力尺。

结合第一方面，或第一方面的第一种～第三种任意一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述驱动电路集成在扇形结构的电路板上，所述压电陶瓷片为圆形结构，集成所述驱动电路的所述扇形结构的电路板贴合在圆形结构的所述压电陶瓷片边缘；或

所述驱动电路集成在扇形结构的电路板上，所述压电陶瓷片为圆形结构，集成所述驱动电路的所述扇形结构的电路板通过线缆与圆形结构的所述压电陶瓷片相连。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述选择电路包括用于获得多个所述压电陶瓷片的感应信号的接口电路，与所述接口电路相连的防静电保护电路，与所述防静电保护电路相连、用于从获得的多个所述压电陶瓷片的感应信号中选取信号最强的感应信号进行输出的选择输出电路，所述接口电路与多个所述压电陶瓷片相连。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述采集装置分布在所述载体容纳人体后，所述载体正对人体躯干位置处。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述采集装置外围设有封装膜，所述封装膜由柔性材料制造而成。

第二方面，本发明实施例提供了一种生理参数监测系统，应用于可容纳人体的载体，所述系统包括：

采集装置，设置在所述载体上，用于获得位于所述载体内的人体的各项生理参数；

处理装置，用于从所述采集装置获得所述人体的各项生理参数，对获得的所述人体的各项生理参数进行分析、存储；

传输装置，用于在所述处理装置的控制下进行数据传输。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集装置获得的所述人体的各项生理参数为模拟信号，所述处理装置包括将所述采集装置获得的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，将所述数字信号进行存储的存储器，对所述数字信号进行分析、控制所述传输装置将所述存储器中的数字信号进行发送的处理器。

本发明实施例提供的生理参数采集装置及监测系统，巧妙地将采集装置设在可容纳人体的载体上，待检测人只需位于该载体内，采集装置便可实现对人体各项生理参数的采集、处理分析和传输，与现有技术中通过粘贴或夹子的方式测量生理参数相比，人体各项生理参数的采集均在待检测人无负荷的情况下完成，所获得的信息更为符合人体实际情况，实施方便，易于推广应用。

进一步地，本发明实施例所提供的生理参数采集装置及监测系统中，对采集装置的结构进行了巧妙设计，采用压电陶瓷片作为传感装置，使得采集装置设置在载体上后，能够敏捷地感应到人体的心跳、呼吸等相关参数，确保了信息采集的可靠性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例所提供的一种生理参数采集装置的安装结构图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种生理参数采集装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种压电陶瓷片与驱动电路的连接结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的另一种生理参数采集装置的结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种基本单元与压力尺的结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的另一种基本单元与压力尺的结构示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的另一种基本单元与压力尺的结构示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的一种多短尺可卷曲形采集装置的结构示意图；

图9示出了本发明实施例所提供的一种选择电路的电路框图；

图10示出了本发明实施例所提供的一种生理参数监测系统的系统框图；

图11示出了本发明实施例所提供的一种生理参数监测系统的连接框图。

上述附图中，对应的附图标记为：

固定件100，压电陶瓷片101，驱动电路102，线缆103，保护片104，缓冲垫105；

压力尺200，基本单元201；

短压力尺单元300，选择电路301；

采集装置400，处理装置401，传输装置402；

接口电路500，防静电保护电路501，选择输出电路502；

电源600，主控单元盒601。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

传统的生理参数采集大都依赖于各种侵入式设备，通过粘贴或夹子的方式测量生理参数，设计人经研究发现，这种采集方式会对受检者造成心理上和生理上的负担，使得测量结果可能与被检测者的实际情况存在误差，且传统的生理参数采集需要待检测者到特定的环境，例如医院、体检中心等地进行，大大限制了人体生理参数采集频率，若能研发一种适用于家庭、公司用，且在不影响人们正常生活的情况下，能经常对人体生理参数进行采集的采集装置400，可以有效改善上述问题，且更利于推广应用。

基于此，如图1所示，本发明实施例公开了一种生理参数采集装置400，设置在载体上的采集装置400可为多种，设置方式、位置也有多种，只要能实现对位于载体内的人体生理参数的采集即可，载体可以单独使用，也可以嵌入到床、床垫、躺椅、座椅等物品中使用，只要能容纳人体即可，设置在载体上的采集装置400可为一个或多个，只要在人体进入载体后，能获得人体所需监测部位的生理参数即可，例如：当载体单独使用时，采集装置400只需正对人体胸部或者躯干即可；当载体嵌入床垫后使用时，为了实现对人体胸部参数的监测，将采集装置400分布在床垫容纳人体后，床垫正对人体胸部位置处，例如：为了实现监测的准确性，床垫正对人体胸部或者躯干位置处均可设置多个采集装置400，如图1所示。

通过上述可知，载体不仅可以单独使用，而且可以置于床垫下方、床垫内部等进行使用。

如此设置后，人体只需进入安装有采集装置400的载体，采集装置400便可对用户无负荷的状态下(如睡眠、休息时)的生理参数进行监测，十分适合家用，另，为了便于后续处理，优选将采集装置400与一处理装置相连。

为了确保采集装置400监测的准确性，本发明实施例中，对采集装置400的结构进行了巧妙设计，使之设置在载体上后，既能有效监测到人体的生理参数，又能不被轻易损坏。

其中，如图2所示，采集装置400包括压电传感器、固定件100和驱动电路102，压电传感器用于监测载体上的人的振动/位移，驱动电路102用于确保压电传感器感应到的振动/位移信号能够被后续处理装置有效接收、识别，固定件100用于固定压电传感器和驱动电路102，优选固定件100采用柔性材料制造而成。

本实施例中，设计人经验证发现，压电陶瓷片101具有较强的振动/位移感应力，因而，本实施例中优选压电陶瓷片101作为压电传感器，驱动电路102的设置，有效确保了压电陶瓷片101的感应信号能够被处理装置准确接收、识别，例如：驱动电路102可由电阻、电容和场效应管构成，用于滤除高频杂波、加强低频呼吸信号，由于压电陶瓷片101及驱动电路102的工作原理为本领域较为成熟的技术，因而在此不作更多说明。

压电陶瓷片101和驱动电路102的结构及连接方式有多种，基于结构稳定性和可靠性考虑，如图3所示，本实施例中，优选将驱动电路102集成在扇形结构的电路板上，将压电陶瓷片101设计为圆形结构，将集成驱动电路102的扇形结构的电路板贴合在圆形结构的压电陶瓷片101边缘，例如：将驱动电路102集成在呈90度半扇形结构的电路板上，将驱动电路102的电路板贴合在压电陶瓷片101边缘。这种结构设计，整体体积较小，结构稳定不易受损，且驱动电路102距压电陶瓷片101距离较近，充分确保了压电陶瓷片101监测到的振动/位移信号能够被处理装置准确识别。根据实际情况，集成驱动电路102的扇形结构的电路板亦可通过线缆103与圆形结构的压电陶瓷片101相连，例如：使用输入线缆103和输出线缆103将驱动电路102和压电陶瓷片101相连，将输入线缆103和输出线缆103均与处理装置相连。

在采集装置400的上述“基本结构”的基础上，为了进一步确保采集装置400结构的稳定性，使其不易受损，如图4所示，本实施例中，优选在压电陶瓷片101下方(载体容纳人体后，压电陶瓷片101远离人体一面)设保护片104，在压电陶瓷片101上方(载体容纳人体后，压电陶瓷片101靠近人体一面)设缓冲垫105，固定件100用于固定缓冲垫105、压电陶瓷片101、驱动电路102、保护片104，其中，缓冲垫105优选采用固体材料制造；保护片104优选采用刚性薄片制造；压电陶瓷片101位于缓冲垫105和保护片104之间，缓冲垫105和保护片104用于对压电陶瓷片101进行保护，使之不易受损，柔性固定件100设置在最外围，例如：可设上下两层柔性固定件100，缓冲垫105、压电陶瓷片101、驱动电路102和保护片104均位于两层固定件100之间，使得固定件100在固定它们的同时，还能进一步对它们进行保护。通过该种结构设计，可以显著提高采集装置400的稳定性和耐冲击性，延迟采集装置400的使用寿命。

根据验证，本实施例中，优选将保护片104的面积设计为大于压电陶瓷片101的面积，将压电陶瓷片101置于保护片104中间，将缓冲垫105设计为厚度大于压电陶瓷片101、面积小于压电陶瓷片101的结构，将缓冲垫105置于压电陶瓷片101中间。

为了最大限度提升采集装置400的可测量面积，设压电陶瓷片101、驱动电路102、保护片104、缓冲垫105构成了采集装置400的基本单元201，如图5所示，本实施例中，优选在基本单元201上方设用于增大感应面积的压力尺200，该压力尺200的宽度大于压电陶瓷片101的宽度。如图6所示，压力尺200亦可设置在基本单元201外围。压力尺200可选用钢尺、铁尺，可选用丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)材料、合金材料等具有弹性的材料制造而成。设压力尺200后，可通过压力尺200及缓冲垫105的相互作用将(人在载体内移动)产生的振动位移施加在压电传感器(压电陶瓷片101)上，从而输出相应的模拟信号，压力尺200的设计增加了测量振动位移的宽度。

其中，压力尺200为具有一定弹性和刚性的薄片，形状不定，可为矩形、方形、圆形、椭圆形、其它多边形等，也可在压力尺上打孔。

另，为了提高采集装置400的灵敏性及可卷曲性，设压电陶瓷片101、驱动电路102、保护片104、缓冲垫105构成了采集装置400的基本单元201，如图7所示，在实施时，可在基本单元201上方设短压力尺200，短压力尺200的宽度与压电陶瓷片101的宽度基本相等，压力尺200可选用钢尺、铁尺，可选用丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)材料、合金材料等具有弹性的材料制造而成。另，如图8所示，一个采集装置400中可设置多个基本单元201，每个基本单元201上方均设短压力尺200，构成短压力尺单元300，多个短压力尺单元300共同构成了多短尺可卷曲形采集装置400，其中，多个短压力尺单元300可以排成一列，通过柔性固定件100固定。这种结构的采集装置400可实现卷曲功能，且感应灵敏度更高，携带也较为方便。由于多短尺可卷曲形采集装置400包括多个基本单元201，会感应到多个传感信号，本实施例中，优选在多短尺可卷曲形采集装置400中设一个选择电路301，多个基本单元201感应到的信号，可采用可弯折线缆103并行输出到选择电路301中，选择电路301同时读取多路信号，通过比较向处理装置输出其中信号最强的一组。

其中，选择电路301的电路结构有多种，如图9所示，本发明实施例中，提供了其中一种，主要由传感器接口(接口电路500)、静电释放(Electro-Static discharge，ESD)防静电保护电路501及选择输出电路502，如八路选择器组成。传感器接口输入的是多路传感器的模拟信号，经排阻上拉至5V，以适合八路选择器的输入，在进入八路选择器之前，先进行ESD防静电保护，以减少静电对元器件的损坏。八路选择器选择其中一路信号最强的作为最终的压电模拟信号输出。

本发明实施例中，可以单独使用载体对人体生理参数进行测量，也可将载体装载至床垫、躺椅、坐垫、靠垫等内对人体生理参数进行测量。

在上述基础上，为了进一步提高采集装置400结构的稳定性，从而确保生理参数采集装置采集数据的可靠性，在实施时，可采用乳胶膜、橡胶膜、塑料膜等柔性物体对载体进行一次封装，在进行一次封装的基础上，可将一次封装后的载体二次封装到天然乳胶、棉花、化纤制品或者是棕榈等载体内使用，例如：二次封装至床垫、坐垫、靠垫、躺椅中等。

本发明实施例打破了传统生理参数监测对仪器的依赖性，不用粘贴电极，人进入本发明实施例中的载体上就可以无负荷的完成参数测量，整个检测过程可以在自己家中，在使用者不察觉、无负荷的情况下进行，使受检者在自然的状态下接受检测，显著提高了检测效率和准备性。

实施例2

传统的生理参数监测大都依赖于各种侵入式设备，通过粘贴或夹子的方式测量生理参数，设计人经研究发现，这种监测方式会对受检者造成心理上和生理上的负担，使得测量结果可能与被检测者的实际情况存在误差，且传统的生理参数监测需要待检测者到特定的环境，例如医院、体检中心等地进行，大大限制了人体生理参数监测频率，若能研发一种适用于家庭、公司用，且在不影响人们正常生活的情况下，能经常对人体生理参数进行监测的监测系统，可以有效改善上述问题，且更利于推广应用。

基于此，如图10所示，本发明实施例公开了一种生理参数监测系统，应用于可容纳人体的载体，所述系统包括采集装置400、处理装置401、传输装置402。各装置的结构功能如下：

采集装置400，设置在所述载体上，用于获得位于所述载体内的人体的各项生理参数；

其中，设置在载体上的采集装置400可为多种，设置方式、位置也有多种，只要能实现对位于载体内的人体生理参数的监测即可，根据实际情况，采集装置400亦可用于获取环境参数。例如：采集装置400可包括温湿度传感器、振动/位移传感器(压电传感器)等，温湿度传感器用于测量载体内的人体/环境的温湿度信号，优选采用数字接口与处理装置401相连，振动/位移传感器用于获得人体的振动/位移等。载体可以单独使用，也可以嵌入到床、床垫、躺椅、座椅等物品中使用，只要能容纳人体即可，设置在载体上的振动/位移传感器等可为一个或多个，只要在人体进入载体后，能获得人体所需监测部位的生理参数即可，例如：当载体单独使用时，传感器只需正对人体胸部或者躯干即可；当载体嵌入床垫后使用时，为了实现对人体胸部振动/位移参数的监测，将振动/位移传感器分布在床垫容纳人体后，床垫正对人体胸部位置处，例如：为了实现监测的准确性，床垫正对人体胸部或者躯干位置处均可设置多个振动/位移传感器，如图1所示。在此基础上，若还需对环境、人体温湿度进行监测，可在床垫上设一温湿度传感器。

通过上述可知，载体不仅可以单独使用，而且可以置于床垫下方、床垫内部等进行使用。

如此设置后，人体只需进入安装有生理参数监测系统的载体，采集装置400便可对用户无负荷的状态下(如睡眠、休息时)的生理参数进行监测，十分适合家用。

处理装置401，用于从所述采集装置400获得所述人体的各项生理参数，对获得的所述人体的各项生理参数进行分析、存储；

其中，处理装置401的结构可有多种，只要能实现对采集装置400获得的人体各项生理参数的存储、处理分析，控制传输装置402完成数据传输即可。考虑到采集装置400获得的人体各项生理参数一般为模拟信号，为了便于处理，需将模拟信号转换为数字信号，为了实现对采集装置400采集到的历史数据的方便查询，还需对采集到、处理后的数据进行存储，基于此，本发明实施例列举了其中一种处理装置401的结构：包括对信号进行分析、控制传输装置402进行数据交互的处理器，将采集装置400获得的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，将数字信号进行存储的存储器。考虑到实际需求，还可在处理装置401中集成显示系统工作状态的指示灯。其中，存储器可包含大容量的闪存FLASH和小容量的带电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)，FLASH和EEPROM分别用于存储数据和参数(人体标准健康参数值)；指示灯部分可通过不同颜色的发光二级管(Light Emitting Diode，LED)来标示系统状态，如：正常(绿灯亮)，正在采集数据(蓝灯亮)，通信故障或者配置错误(黄灯亮)、设备故障(红灯亮)等。为了获得数据传输的参考时间，还可在处理装置401中集成实时时钟。根据实际需求，还可在处理装置401中集成晶振、缓存、加密芯片等。其中，处理装置401亦可通过接口电路等从其他设备获取人体的各项生理参数、环境参数等，对采集装置400采集到的数据和通过接口电路等从其他设备获取的数据进行综合分析、存储，通过传输装置402进行数据传输，根据实际需求，可将全部的原始数据(未经处理的数据)、结论数据(经处理分析的数据)等通过传输装置402传输至上位机、手机、平板电脑、云端服务器等。

传输装置402，用于在所述处理装置401的控制下进行数据传输。

其中，传输装置402可为蓝牙、WIFI(Wireless-Fidelity，WI-FI)、网线、第二代2G、第三代3G、第四代4G移动通信等装置，只要能实现与服务器端，如云端服务器、主机，手持终端，如手机、平板电脑等设备的数据交互即可。

通过上述设计，本发明实施例中的生理参数监测系统，既可实现对载体内的人体生理参数的监测，还可通过传输装置402与手机、电脑等进行数据交互，使得用户可以实时、便捷、直接地得知自身的体动、呼吸、心率、温湿度等生理参数。同理，其他监测设备监测到的人体生理参数，如心电、血氧、血压、脉搏等信号亦可通过传输装置402传输至处理装置401进行存储。完成人体各项生理参数的集中存储、处理、显示。

设将载体嵌入到床内，人躺入载体内，本发明实施例中，提供了一种处理装置401进行数据分析处理的实现方案：

通过对振动/位移传感器检测到的信号进行分析，识别人在床、离床、体动、翻身、睡姿、周期性腿动等状态。从获得的原始振动/位移信号中，分析得到被测人的睡眠结构，包括觉醒、浅睡期S1/S2、深睡期S3/S4、快速眼动期等数据。分析得到被测人的心脏跳动数据，根据心脏跳动数据得到每小时平均心率、整夜平均心率、周平均心率、月平均心率、年平均心率等，统计分析出每日每小时平均心率趋势、每月日平均心率趋势、每年日平均心率趋势、每年月平均心率趋势、各阶段平均心率均方值，整夜大于100次/分钟或小于60次/分钟的心率，对上述数据进行日、周、月、季、年度等的统计。还可以根据识别出的心率得出心率变异性(heat rate variability，HRV)、呼吸率心率比、正常心动周期的标准差(Standard DeviationOf NN Intervals，SDNN)、短时程平均NN间期的标准差SADNN、相邻NN间期差值的均方根(RMSSD，aviation of NN intervals)、相邻正常窦性心搏间期差值超过50ms的个数占总窦性心搏数的百分率(percentage of differences exceeding50ms between adjacentnormal number of intervals，PNN50)等与心率变化有关的参数，给出每小时和整夜心率变异性趋势曲线，为心脏功能判断、睡眠结构图、睡眠报告等提供数据支持。

通过对振动/位移传感器检测到的信号进行分析，识别呼吸信号，通过对呼吸信号的分析，识别出阻塞性睡眠呼吸暂停、中枢性睡眠呼吸暂停、混合性睡眠呼吸暂停等睡眠呼吸暂停综合症，并给出预警。还可进行睡眠呼吸时间分析、心肺耦合功能等。

在上述基础上，还可分析心率和呼吸率的比值，分析心跳、呼吸发生过程相位差，统计小时平均比值、整夜平均比值、周平均比值、月平均比值、年平均比值、每日小时平均比值趋势、每月日平均比值趋势、每年日平均比值趋势、每年月平均比值、各阶段平均比值均方值、各阶段平均统计结果均方值，并给出每月日和年日的趋势曲线图等。从心跳、呼吸发生过程相位差的数据中，对人体的健康、疾病状态进行判别。

经分析后得出的结果，可通过传输装置402传输至电脑，手持终端上，使用户可在电脑或手持终端中查看，根据实际需求，还可预先在系统中存储各类健康调控方案，在将分析结果发送至用户的同时，系统可根据结论推送给使用者相应的生活习惯、饮食、运动、养生等健康调控手段和指导建议。

为了确保振动/位移传感器监测的准确性，本发明实施例中，对振动/位移传感器的结构进行了巧妙设计，使之设置在载体上后，既能有效监测到人体的生理参数，又能不被轻易损坏。

其中，如图2所示，振动/位移传感器包括压电传感器、固定件100和驱动电路102，压电传感器用于监测载体上的人的振动/位移，驱动电路102用于确保压电传感器感应到的振动/位移信号能够被处理装置401有效接收、识别，固定件100用于固定压电传感器和驱动电路102，优选固定件100采用柔性材料制造而成。

本实施例中，设计人经验证发现，压电陶瓷片101具有较强的振动/位移感应力，因而，本实施例中优选压电陶瓷片101作为压电传感器，驱动电路102的设置，有效确保了压电陶瓷片101的感应信号能够被处理装置401准确接收、识别，例如：驱动电路102可由电阻、电容和场效应管构成，用于滤除高频杂波、加强低频呼吸信号，由于压电陶瓷片101及驱动电路102的工作原理为本领域较为成熟的技术，因而在此不作更多说明。

压电陶瓷片101和驱动电路102的结构及连接方式有多种，基于结构稳定性和可靠性考虑，如图3所示，本实施例中，优选将驱动电路102集成在扇形结构的电路板上，将压电陶瓷片101设计为圆形结构，将集成驱动电路102的扇形结构的电路板贴合在圆形结构的压电陶瓷片101边缘，例如：将驱动电路102集成在呈90度半扇形结构的电路板上，将驱动电路102的电路板贴合在压电陶瓷片101边缘。这种结构设计，整体体积较小，结构稳定不易受损，且驱动电路102距压电陶瓷片101距离较近，充分确保了压电陶瓷片101监测到的振动/位移信号能够被处理装置401准确识别。根据实际情况，集成驱动电路102的扇形结构的电路板亦可通过线缆103与圆形结构的压电陶瓷片101相连，例如：使用输入线缆103和输出线缆103将驱动电路102和压电陶瓷片101相连，将输入线缆103和输出线缆103均与处理装置401相连。

在振动/位移传感器的上述“基本结构”的基础上，为了进一步确保振动/位移传感器结构的稳定性，使其不易受损，如图4所示，本实施例中，优选在压电陶瓷片101下方(载体容纳人体后，压电陶瓷片101远离人体一面)设保护片104，在压电陶瓷片101上方(载体容纳人体后，压电陶瓷片101靠近人体一面)设缓冲垫105，固定件100用于固定缓冲垫105、压电陶瓷片101、驱动电路102、保护片104，其中，缓冲垫105优选采用固体材料制造；保护片104优选采用刚性薄片制造；压电陶瓷片101位于缓冲垫105和保护片104之间，缓冲垫105和保护片104用于对压电陶瓷片101进行保护，使之不易受损，柔性固定件100设置在最外围，例如：可设上下两层柔性固定件100，缓冲垫105、压电陶瓷片101、驱动电路102和保护片104均位于两层固定件100之间，使得固定件100在固定它们的同时，还能进一步对它们进行保护。通过该种结构设计，可以显著提高振动/位移传感器的稳定性和耐冲击性，延迟振动/位移传感器的使用寿命。

根据验证，本实施例中，优选将保护片104的面积设计为大于压电陶瓷片101的面积，将压电陶瓷片101置于保护片104中间，将缓冲垫105设计为厚度大于压电陶瓷片101、面积小于压电陶瓷片101的结构，将缓冲垫105置于压电陶瓷片101中间。

为了最大限度提升振动/位移传感器的可测量面积，设压电陶瓷片101、驱动电路102、保护片104、缓冲垫105构成了振动/位移传感器的基本单元201，如图5所示，本实施例中，优选在基本单元201上方设用于增大感应面积的压力尺200，该压力尺200的宽度大于压电陶瓷片101的宽度。如图6所示，压力尺200亦可设置在基本单元201外围。压力尺200可选用钢尺、铁尺，可选用丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)材料、合金材料等具有弹性的材料制造而成。设压力尺200后，可通过压力尺200及缓冲垫105的相互作用将(人在载体内移动)产生的振动位移施加在压电传感器(压电陶瓷片101)上，从而输出相应的模拟信号，压力尺200的设计增加了测量振动位移的宽度。

其中，压力尺200为具有一定弹性和刚性的薄片，形状不定，可为矩形、方形、圆形、椭圆形、其它多边形等，也可在压力尺上打孔。

另，为了提高振动/位移传感器的灵敏性及可卷曲性，设压电陶瓷片101、驱动电路102、保护片104、缓冲垫105构成了振动/位移传感器的基本单元201，如图7所示，在实施时，可在基本单元201上方设短压力尺200，短压力尺200的宽度与压电陶瓷片101的宽度基本相等，压力尺200可选用钢尺、铁尺，可选用丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS)材料、合金材料等具有弹性的材料制造而成。另，如图8所示，一个振动/位移传感器中可设置多个基本单元201，每个基本单元201上方均设短压力尺200，构成短压力尺单元300，多个短压力尺单元300共同构成了多短尺可卷曲形振动/位移传感器，其中，多个短压力尺单元300可以排成一列，通过柔性固定件100固定。这种结构的振动/位移传感器可实现卷曲功能，且感应灵敏度更高，携带也较为方便。由于多短尺可卷曲形振动/位移传感器包括多个基本单元201，会感应到多个传感信号，本实施例中，优选在多短尺可卷曲形振动/位移传感器中设一个选择电路301，多个基本单元201感应到的信号，可采用可弯折线缆103并行输出到选择电路301中，选择电路301同时读取多路信号，通过比较(向处理装置401)输出其中信号最强的一组。

其中，选择电路301的电路结构有多种，如图9所示，本发明实施例中，提供了其中一种，主要由传感器接口(接口电路500)、静电释放(Electro-Static discharge，ESD)防静电保护电路501及选择输出电路502，如八路选择器组成。传感器接口输入的是多路传感器的模拟信号，经排阻上拉至5V，以适合八路选择器的输入，在进入八路选择器之前，先进行ESD防静电保护，以减少静电对元器件的损坏。八路选择器选择其中一路信号最强的作为最终的压电模拟信号输出。

本发明实施例中，可以单独使用载体对人体生理参数进行测量，也可将载体装载至床垫、躺椅、坐垫、靠垫等内对人体生理参数进行测量。

如图11所示，系统的整体结构主要包括三个部分，主控单元盒601、线缆103和采集装置400。主控单元盒601上有用于连接电源600的电源输入接口，同时包括处理装置401和传输装置402。线缆103连接主控单元盒601和采集装置600，主控单元盒601可以同时测量多个采集装置400的数据，各采集装置400集中在载体上。

在上述基础上，为了进一步提高振动/位移传感器结构的稳定性，从而确保生理参数监测系统监测数据的可靠性，在实施时，可采用乳胶膜、橡胶膜、塑料膜等柔性物体对载体进行一次封装，在进行一次封装的基础上，可将一次封装后的载体二次封装到天然乳胶、棉花、化纤制品或者是棕榈等载体内使用，例如：二次封装至床垫、坐垫、靠垫、躺椅中等。

本发明实施例打破了传统生理参数监测系统对仪器的依赖性，不用粘贴电极，人进入本发明实施例中的载体上就可以无负荷的完成参数测量，同时可监测环境参数。同时，系统还可作为一个数据平台，将其他设备监测到的血压、血氧、心电等数据传输到本系统中，或通过本系统传输至用户端。整个检测过程可以在自己家中，在使用者不察觉、无负荷的情况下进行，使受检者在自然的状态下接受检测。

基于本发明实施例，可实现对使用者的生理参数信号的分析，根据分析结果提供饮食推荐、疾病预防、健康知识、理疗引导、运动指导、专家指导、养生指导等服务，大幅提升了本系统的应用价值，可为人类健康提供有效服务。

本发明实施例主要采用压电陶瓷作为传感装置的核心，通过加工封装，人躺在载体上进入睡眠状态、休息状态时，其心跳、呼吸等生理参数会随着身体振动产生微弱的振动/位移信号，系统将这些弱信号转化为相应的电信号，通过处理装置401采集并存储，通过传输装置402将采集到的信号数据发送到用户端，使用户可通过手机等对这些信号进行分析，实现对使用者的身体状况的综合评估，得出针对使用者的健康调控指导。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种生理参数采集装置，其特征在于，设置在可容纳人体的载体上，用于获得位于所述载体内的人体的生理参数；

所述采集装置包括：压电陶瓷片，与所述压电陶瓷片相连的驱动电路，以及用于固定所述压电陶瓷片和所述驱动电路的固定件。

2.根据权利要求1所述的生理参数采集装置，其特征在于，还包括设于所述压电陶瓷片下方的保护片，设于所述压电陶瓷片上方的缓冲垫，所述固定件还用于固定所述保护片和缓冲垫。

3.根据权利要求2所述的生理参数采集装置，其特征在于，所述采集装置上方设有用于增大感应面积的压力尺。

4.根据权利要求2所述的生理参数采集装置，其特征在于，所述采集装置中包括的所述压电陶瓷片为多个，多个所述压电陶瓷片均与一选择电路相连，所述选择电路用于从多个所述压电陶瓷片获得的感应信号中选取信号最强的感应信号进行输出；

多个所述压电陶瓷片中的每一个压电陶瓷片上方分别设有一个压力尺。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的生理参数采集装置，其特征在于，所述驱动电路集成在扇形结构的电路板上，所述压电陶瓷片为圆形结构，集成所述驱动电路的所述扇形结构的电路板贴合在圆形结构的所述压电陶瓷片边缘；或

所述驱动电路集成在扇形结构的电路板上，所述压电陶瓷片为圆形结构，集成所述驱动电路的所述扇形结构的电路板通过线缆与圆形结构的所述压电陶瓷片相连。

6.根据权利要求4所述的生理参数采集装置，其特征在于，所述选择电路包括用于获得多个所述压电陶瓷片的感应信号的接口电路，与所述接口电路相连的防静电保护电路，与所述防静电保护电路相连、用于从获得的多个所述压电陶瓷片的感应信号中选取信号最强的感应信号进行输出的选择输出电路，所述接口电路与多个所述压电陶瓷片相连。

7.根据权利要求1所述的生理参数采集装置，其特征在于，所述采集装置分布在所述载体容纳人体后，所述载体正对人体躯干位置处。

8.根据权利要求7所述的生理参数采集装置，其特征在于，所述采集装置外围设有封装膜，所述封装膜由柔性材料制造而成。

9.一种生理参数监测系统，其特征在于，应用于可容纳人体的载体，所述系统包括：

权利要求1～8任意一项所述的采集装置，设置在所述载体上，用于获得位于所述载体内的人体的各项生理参数；

处理装置，用于从所述采集装置获得所述人体的各项生理参数，对获得的所述人体的各项生理参数进行分析、存储；

传输装置，用于在所述处理装置的控制下进行数据传输。

10.根据权利要求9所述的生理参数监测系统，其特征在于，所述采集装置获得的所述人体的各项生理参数为模拟信号，所述处理装置包括将所述采集装置获得的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，将所述数字信号进行存储的存储器，对所述数字信号进行分析、控制所述传输装置将所述存储器中的数字信号进行发送的处理器。