非接觸生理或周期性作用力信號采集裝置及墊子的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種非接觸生理或周期性作用力信號采集裝置及墊子。該裝置可包括：柔性體、張力傳感器以及信號處理單元；所述柔性體包括柔性體面板以及中空囊體，所述中空囊體設置于柔性體面板之中；所述柔性體面板承受的人體壓力通過中空囊體轉化為中空囊體壁的張力；所述張力傳感器也設置于柔性體面板中，根據所述囊體壁的張力產生電信號；所述信號處理單元對所述電信號進行處理獲取人體的生理信號或周期性作用力信號。本實用新型可使生理信號或周期性作用力信號的獲取更加便捷以及更準確。
【專利說明】非接觸生理或周期性作用力信號采集裝置及墊子
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到生理信號采集技術或對周期性作用力量化采集技術，特別是涉及到一種非接觸生理或周期性作用力信號采集裝置及墊子。
【背景技術】
[0002]現有技術中的人體生理信號采集裝置，需要通過將信號電極與人體皮膚緊密接觸，以采集肌肉產生的壓力信號并轉換為電信號進行處理，獲取人體重要的生理信號，比如心跳、呼吸以及抽搐等生理信號。
[0003]上述人體生理信號采集裝置，在進行生理信號的采集過程中需要與人體皮膚緊密接觸，在使用過程中將會給使用者帶來諸多不便；同時，采集時需將信號電極黏貼于人體皮膚表面，可能由于每次黏貼的人體皮膚位置不同等原因形成不同的阻抗，從而導致采集的信號的強度(振幅)不穩定，使得可能無法準確采集到所需要的生理信號，比如心跳的強度信息等。
實用新型內容
[0004]本實用新型的主要目的為提供一種非接觸生理信號采集裝置，提升生理信號采集的便利性。
[0005]本實用新型提出一種非接觸生理信號采集裝置，包括:柔性體、張力傳感器以及信號處理單兀；
[0006]所述柔性體包括柔性體面板以及中空囊體，所述中空囊體設置于柔性體面板之中；所述柔性體面板承受的人體壓力通過中空囊體轉化為中空囊體壁的張力；
[0007]所述張力傳感器也設置于柔性體面板中，根據所述囊體壁的張力產生電信號；
[0008]所述信號處理單元對所述電信號進行處理獲取人體的生理信號。
[0009]優選地，所述中空囊體由球體的頂端部分或扁平的空腔結構構成。
[0010]優選地，所述張力傳感器設置有壓電薄膜；所述壓電薄膜設置于中空囊體的內壁或外壁上。
[0011]本實用新型還提出一種非接觸生理信號采集墊子，在墊子中設置至少一個非接觸生理信號采集裝置以及無線透傳電路；
[0012]所述非接觸生理信號采集裝置包括:柔性體、張力傳感器以及信號處理單元；所述柔性體包括柔性體面板以及中空囊體,所述中空囊體設置于柔性體面板之中；所述柔性體面板承受的人體壓力通過中空囊體轉化為中空囊體壁的張力；所述張力傳感器也設置于柔性體面板中，根據所述囊體壁的張力產生電信號；所述信號處理單元對所述電信號進行處理獲取人體的生理信號，并將模擬電信號轉換為數字信號；
[0013]所述無線透傳電路，將所述數字信號通過無線透傳輸出。
[0014]優選地，所述中空囊體由球體的頂端部分或扁平的空腔結構構成。
[0015]優選地，所述張力傳感器設置有壓電薄膜；所述壓電薄膜設置于中空囊體的內壁或外壁上。
[0016]本實用新型還提出一種周期性作用力信號采集裝置，包括:柔性體、張力傳感器以及信號處理單元；
[0017]所述柔性體包括柔性體面板以及一個中空囊體，所述一個中空囊體設置于柔性體面板之中；所述柔性體面板承受的周期性作用力通過中空囊體轉化為中空囊體壁的張力；
[0018]所述張力傳感器也設置于柔性體面板中，根據所述囊體壁的張力產生電信號；
[0019]所述信號處理單元對所述電信號進行處理獲取周期性作用力大小。
[0020]優選地，所述裝置還包括:
[0021]判斷單元，根據設定的周期性作用力大小范圍，判斷所獲取的周期性作用力大小是否在范圍內；當超出設定的范圍時，產生告警信號。
[0022]優選地，所述中空囊體由球體的頂端部分或扁平的空腔結構構成。
[0023]優選地，所述張力傳感器設置有壓電薄膜；所述壓電薄膜設置于中空囊體的內壁或外壁上。
[0024]本實用新型可通過柔性體將人體壓力(的微弱變化)轉換為電信號并進行處理，從而以非直接與人體皮膚進行接觸的方式獲取人體的(心跳和呼吸等)生理信號，使該生理信號的獲取更加便捷；同時，使用無線技術將獲取的生理信號傳輸至遠端設備，將信號采集與進一步分析或統一存儲等操作進行分離，進一步方便生理信號的采集。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型非接觸生理信號采集裝置一實施例中的功能模塊示意圖；
[0026]圖2是本實用新型非接觸生理信號采集裝置一實施例中柔性體面板的結構示意圖；
[0027]圖3是本實用新型非接觸生理信號采集裝置一實施例中的中空囊體壁受力示意圖；
[0028]圖4是本實用新型非接觸生理信號采集裝置一實施例中的中空囊體壁受力分析示意圖；
[0029]圖5是本實用新型非接觸生理信號采集裝置一實施例中的中空囊體壁受力的曲率半徑比及張力系數變化示意圖；
[0030]圖6是本實用新型非接觸生理信號采集裝置另一實施例中信號處理單元的功能豐旲塊不意圖；
[0031]圖7是本實用新型非接觸生理信號采集裝置另一實施例中的功能模塊示意圖；
[0032]圖8是本實用新型非接觸生理信號采集墊子一實施例中的功能模塊示意圖；
[0033]圖9是本實用新型周期性作用力信號采集裝置一實施例中的功能模塊示意圖；
[0034]圖10是本實用新型周期性作用力信號采集裝置一實施例中柔性體面材的結構示意圖；
[0035]圖11是本實用新型周期性作用力信號采集裝置另一實施例中的功能模塊示意圖。
[0036]本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0037]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0038]參照圖1，提出本實用新型一種非接觸生理信號采集裝置的一實施例。該非接觸生理信號采集裝置可包括:柔性體11、張力傳感器12以及信號處理單元13 ;該柔性體11包括柔性體面板111以及中空囊體112，該中空囊體112設置于柔性體面板111之中；該柔性體面板111承受的人體壓力通過中空囊體112轉化為中空囊體112壁的張力；該張力傳感器12也設置于柔性體面板111中，根據所述囊體壁的張力產生電信號；該信號處理單元13對所述電信號進行處理獲取人體的生理信號。
[0039]在本實施例的非接觸生理信號采集裝置實際制作中，上述柔性體11可為一整體，上述柔性體面板111以及中空氣囊112可一體成型，上述是為方便描述而將兩者分開說明。
[0040]參照圖2，假設上述柔性體面板111為長條形，且該長條形的柔性體面板111至少包括上底面和下底面,在該上底面和下底面之間為具有一定厚度的柔性材料,在該一定厚度的柔性材料中設置有中空囊體112。該中空囊體112可設置于該上底面與下底面之間。該柔性體面板111之中可設置有多個中空囊體112，該多個中空囊體112的兩兩之間可設置有間隔區域113。
[0041]上述中空囊體112中置入有氣體或液體，將柔性體面板111承受的人體壓力轉換為中空囊體壁的張力。該密閉的中空囊體112內的氣體或液體體積恒定，當中空囊體112受壓，內部壓強隨之改變，構成囊壁的張力傳感器12可以高速感知壓強并連續輸出具體變化的值，在中空囊體112之上的人體伴隨呼吸與心跳產生的微動導致囊內的壓強隨這些微動發生有規律的變化，呼吸率、心率以及展轉運動等信息即可體現于該變化之中。
[0042]參照圖3,圖示為中空囊體112壁的受力示意圖；將中空囊體112所受到的人體壓力轉換為中空囊體112壁的張力。
[0043]參照圖4,圖示為中空囊體112壁的受力分析示意圖；在密閉中空囊體112外表包裹壓電薄膜，當中空囊體112受壓導致內部壓力輕微改變，中空囊體112表面的張力也隨之改變，而如果中空囊體112的曲率半徑越大，同樣氣壓造成的張力越大(張力系數越大)。
[0044]參照圖5,圖示為中空囊體112壁受力的曲率半徑比及張力系數變化示意圖；上述中空囊體112也可設計為一個較大球體的一小部分，比如截取球體頂部作為中空囊體112，形成有部分弧形面內壁的中空囊體112，從而可以獲得較大的張力系數，可以獲得比柔性橋梁結構等嵌入壓電薄膜性能優越得多的傳感器。該橋梁結構可為在柔性體面板111的兩端設置支撐結構，當該柔性體面板111受壓(人體壓力)時，由于兩端的支撐使得柔性體面板111中間部分自然形變(凹陷)，從而將人體壓力轉換成拉力被壓電薄膜等壓力傳感器轉換為電信號，通過濾波解析等處理后獲得人體的生理參數。
[0045]上述非接觸生理信號采集裝置，可利用壓電薄膜構成柔性密閉氣囊或液囊，在氣囊或液囊受擠壓時引起氣囊內壓強改變從而改變壓電薄膜所受的張力，從而獲得清晰的、與壓力的頻率與強度緊密相關的電信號，再將該電信號進行放大、帶通濾波，即可獲得諸如心跳、呼吸、抽搐和/或移動等相關信息。該電信號為模擬電信號。
[0046]比如心跳信號的取得，由于人體心跳信號頻率區間約為0.7Hz?3Hz，可通過設定數字濾波器的參數，即可慮掉0.7Hz?3Hz以外的信號，比如0.2Hz?0.7Hz的呼吸信號；通過鑒幅，可以慮掉抽搐以及移動等信號，從而獲得單純清晰的心跳信號，可將該心跳信號數字化后進行傅立葉變換，直接讀取頻譜最大值，即可取得準確的心率數據。同樣的方法，只需改變放大濾波的參數，即可獲得準確的呼吸率數據；通過鑒幅并對傳感器的移動信號的相位進行解析，就可以知曉使用該設備的人體對象是抽搐、起床，還是坐下、躺倒等。
[0047]上述柔性體11可設置于床墊、座墊、靠墊以及腳墊等日常用具中，用于在使用者使用上述日常用具時獲取使用者的人體壓力。使用者可在日常生活中隨時隨地即可使用，十分便利。
[0048]參照圖6，在另一實施例中，上述信號處理單元13可包括:信號放大電路131、濾波及解析電路132以及A/D轉換電路133 ;該信號放大電路131，將所述模擬電信號放大；該濾波及解析電路132，對放大后的模擬電信號進行濾波，獲取所需要的人體的生理信號；該A/D轉換電路133，將濾波后的模擬電信號轉換為數字信號。
[0049]上述信號放大電路131可與上述張力傳感器12連接，對該張力傳感器12產生的電信號進行放大，以便對該電信號進行濾波操作。該信號放大電路131對電信號的放大程度，可根據具體需要而定。
[0050]上述濾波及解析電路132可與上述信號放大電路131連接，對該信號放大電路131放大后的電信號進行濾波。該濾波及解析電路132可通過設置相應參數，濾掉不需要的信號頻段，獲取需要的電信號，比如可過濾掉0.7Hz?3Hz之外的信號，取得心跳信號(頻率通常為0.7Hz?3Hz)。該濾波及解析電路132可通過設置頻率等參數，對電信號進行過濾從而獲取所需要的生理信號。
[0051]上述A/D轉換電路133可與上述濾波及解析電路132連接，可將濾波后的電信號進行模擬信號到數字信號的轉換。由于上述張力傳感器12所產生的電信號通常為模擬電信號，則該濾波后的電信號也為模擬電信號。該A/D轉換電路133可將該模擬電信號轉換為數字信號，方便對信號的進一步處理以及傳輸等操作。
[0052]參照圖7，在另一實施例中，上述裝置還包括:無線透傳電路14，將所述數字信號通過無線透傳輸出。
[0053]為增強人體的生理信號采集的便利性，可將生理信號的采集與生理信號的進一步分析或統一存儲等進行分離。在采集到所需要的生理信號后，可通過上述無線透傳電路14將該生理信號傳輸至遠端設備，以進行進一步的分析或統一存儲等。
[0054]上述裝置還包括:電源單元(圖未示出)以及電源管理單元(圖未示出)；該電源單元，提供電源；該電源管理單元，管理所述電源單元。
[0055]上述電源單元可為蓄電池，可為上述裝置提供電源。該裝置通過上述電源管理單元對該蓄電池進行管理。
[0056]上述電源單元還可為連接外部電源的連接部件，通過接入外部電源為上述裝置提供電源。該裝置通過上述電源管理單元對該連接部件進行管理。
[0057]本實施例的一實例中，上述非接觸生理信號采集裝置可應用于床墊中，該床墊可包含至少I個壓電薄膜傳感器，按照間距10-15厘米分布10個左右直徑為20-25mm、高為l-2mm(截取直徑為20-25mm球體的頂端l_2mm高度的部分)的中空囊體112，壓電薄膜構成柔軟密閉中空囊體112的某一面，連續采集氣壓信號，通過不同參數的數字濾波器，清晰獲得表現心跳與呼吸情況的數字信號，通過信號解析電路計算，將結果送給無線透明傳輸模塊，通過路由器最終送到互聯網數據庫，上述數據不但有使用者睡覺時的心跳與呼吸信息，還可以從這些數據中獲得其睡下與起床的相關數據、夜晚睡眠時運動的數據、甚至能判斷其抽搐的發生、對睡眠質量進行粗略評估。上述中空囊體也可為扁平的空腔結構。
[0058]上述采集裝置包括壓力到壓強再到張力的轉換機構、模擬信號放大器、數字濾波器、信號解析電路、無線透傳電路、電池及電源管理電路。即可包括:張力傳感器12、模擬信號處理模塊、數字濾波器、信號解析電路以及無線透傳電路等。其能在不與人體皮膚直接接觸的前提下清晰獲取如心跳、呼吸和/或抽搐等重要生理信息，而且包括頻率、振幅等，也可以獲得人體在一定范圍運動的簡單信息。
[0059]上述非接觸生理信號采集裝置，通過柔性體11將人體壓力(的微弱變化)轉換為電信號并進行處理，從而以非直接與人體皮膚進行接觸的方式獲取人體的生理信號(比如心跳和呼吸等)，使生理信號的獲取更加便捷；同時，使用無線技術將獲取的生理信號傳輸至遠端設備，將信號采集與進一步分析或統一存儲等操作進行分離，進一步方便生理信號的米集。
[0060]參照圖8，提出本實用新型一種非接觸生理信號采集墊子的一實施例。該墊子中可設置至少I個非接觸生理信號采集裝置以及無線透傳電路；該非接觸生理信號采集裝置可包括:柔性體11、張力傳感器12以及信號處理單元13 ;該柔性體11包括柔性體面板111以及中空囊體112，該中空囊體112設置于柔性體面板111之中；該柔性體面板111承受的人體壓力通過中空囊體112轉化為中空囊體112壁的張力；該張力傳感器12也設置于柔性體面板111中，根據囊體112壁的張力產生電信號；該信號處理單元13對電信號進行處理獲取人體的生理信號；該無線透傳電路14，將數字信號通過無線透傳輸出。
[0061]在本實施例的非接觸生理信號采集裝置實際制作中，上述柔性體11可為一整體，上述柔性體面板111以及中空氣囊112可一體成型，上述是為方便描述而將兩者分開說明。
[0062]參照圖2，假設上述柔性體面板111為長條形，且該長條形的柔性體面板111至少包括上底面和下底面,在該上底面和下底面之間為具有一定厚度的柔性材料,在該一定厚度的柔性材料中設置有中空囊體112。該中空囊體112可設置于該上底面與下底面之間，或者突出于該面板的上底面和/或下底面。該柔性體面板111之中可設置有多個中空囊體112，該多個中空囊體112的兩兩之間可設置有間隔區域113。
[0063]上述中空囊體112中置入有氣體或液體，將柔性體面板111承受的人體壓力轉換為中空囊體壁的張力。該密閉的中空囊體112內的氣體或液體體積恒定，當中空囊體112受壓，內部壓強隨之改變，構成囊壁的張力傳感器12可以高速感知壓強并連續輸出具體變化的值，在中空囊體112之上的人體伴隨呼吸與心跳產生的微動導致囊內的壓強隨這些微動發生有規律的變化，呼吸率、心率以及展轉運動等信息即可體現于該變化之中。
[0064]參照圖3,圖示為中空囊體112壁的受力示意圖；將中空囊體112所受到的人體壓力轉換為中空囊體112壁的張力。
[0065]參照圖4,圖示為中空囊體112壁的受力分析示意圖；在密閉中空囊體112外表包裹壓電薄膜，當中空囊體112受壓導致內部壓力輕微改變，中空囊體112表面的張力也隨之改變，而如果中空囊體112的曲率半徑越大，同樣氣壓造成的張力越大(張力系數越大)。
[0066]參照圖5,圖示為中空囊體112壁受力的曲率半徑比及張力系數變化示意圖；上述中空囊體112也可設計為一個較大球體的一小部分，比如截取球體頂部作為中空囊體112，形成有部分弧形面內壁的中空囊體112，從而可以獲得較大的張力系數，可以獲得比柔性橋梁結構等嵌入壓電薄膜性能優越得多的傳感器。該橋梁結構可為在柔性體面板111的兩端設置支撐結構，當該柔性體面板111受壓(人體壓力)時，由于兩端的支撐使得柔性體面板111中間部分自然形變(凹陷)，從而將人體壓力轉換成拉力被壓電薄膜等壓力傳感器轉換為電信號，通過濾波解析等處理后獲得人體的生理參數。
[0067]上述非接觸生理信號采集裝置，可利用壓電薄膜構成柔性密閉氣囊或液囊，在氣囊或液囊受擠壓時引起氣囊內壓強改變從而改變壓電薄膜所受的張力，從而獲得清晰的、與壓力的頻率與強度緊密相關的電信號，再將該電信號進行放大、帶通濾波，即可獲得諸如心跳、呼吸、抽搐和/或移動等相關信息。該電信號為模擬電信號。
[0068]比如心跳信號的取得，由于人體心跳信號頻率區間約為0.7Hz?3Hz，可通過設定數字濾波器的參數，即可慮掉0.7Hz?3Hz以外的信號，比如0.2Hz?0.7Hz的呼吸信號；通過鑒幅，可以慮掉抽搐以及移動等信號，從而獲得單純清晰的心跳信號，可將該心跳信號數字化后進行傅立葉變換，直接讀取頻譜最大值，即可取得準確的心率數據。同樣的方法，只需改變放大濾波的參數，即可獲得準確的呼吸率數據；通過鑒幅并對傳感器的移動信號的相位進行解析，就可以知曉使用該設備的人體對象是抽搐、起床，還是坐下、躺倒等。
[0069]上述柔性體11可設置于床墊、座墊、靠墊以及腳墊等日常用具中，用于在使用者使用上述日常用具時獲取使用者的人體壓力。使用者可在日常生活中隨時隨地即可使用，十分便利。
[0070]參照圖6，在另一實施例中，上述信號處理單元13可包括:信號放大電路131、濾波及解析電路132以及A/D轉換電路133 ;該信號放大電路131，將所述模擬電信號放大；該濾波及解析電路132，對放大后的模擬電信號進行濾波，獲取所需要的人體的生理信號；該A/D轉換電路133，將濾波后的模擬電信號轉換為數字信號。
[0071]上述信號放大電路131可與上述張力傳感器12連接，對該張力傳感器12產生的電信號進行放大，以便對該電信號進行濾波操作。該信號放大電路131對電信號的放大程度，可根據具體需要而定。
[0072]上述濾波及解析電路132可與上述信號放大電路131連接，對該信號放大電路131放大后的電信號進行濾波。該濾波及解析電路132可通過設置相應參數，濾掉不需要的信號頻段，獲取需要的電信號，比如可過濾掉0.7Hz?3Hz之外的信號，取得心跳信號(頻率通常為0.7Hz?3Hz)。該濾波及解析電路132可通過設置頻率等參數，對電信號進行過濾從而獲取所需要的生理信號。
[0073]上述A/D轉換電路133可與上述濾波及解析電路132連接，可將濾波后的電信號進行模擬信號到數字信號的轉換。由于上述張力傳感器12所產生的電信號通常為模擬電信號，則該濾波后的電信號也為模擬電信號。該A/D轉換電路133可將該模擬電信號轉換為數字信號，方便對信號的進一步處理以及傳輸等操作。
[0074]上述無線透傳電路14，將所述數字信號通過無線透傳輸出。為增強人體的生理信號采集的便利性，可將生理信號的采集與生理信號的進一步分析或統一存儲等進行分離。在采集到所需要的生理信號后，可通過上述無線透傳電路14將該生理信號傳輸至遠端設備，以進行進一步的分析或統一存儲等。
[0075]上述非接觸生理信號采集裝置還包括:電源單元(圖未示出)以及電源管理單元(圖未示出)；該電源單元，提供電源；該電源管理單元，管理所述電源單元。
[0076]上述電源單元可為蓄電池，可為上述裝置提供電源。該裝置通過上述電源管理單元對該蓄電池進行管理。
[0077]上述電源單元還可為連接外部電源的連接部件，通過接入外部電源為上述裝置提供電源。該裝置通過上述電源管理單元對該連接部件進行管理。
[0078]本實施例的一實例中，上述非接觸生理信號采集裝置可應用于床墊中，該床墊可包含至少I個壓電薄膜傳感器，按照間距10-15厘米分布10個左右直徑為20-25mm、高為l-2mm(截取直徑為20-25mm球體的頂端l_2mm高度的部分)的中空囊體112，壓電薄膜構成柔軟密閉中空囊體112的某一面，連續采集氣壓信號，通過不同參數的數字濾波器，清晰獲得表現心跳與呼吸情況的數字信號，通過信號解析電路計算，將結果送給無線透明傳輸模塊，通過路由器最終送到互聯網數據庫，上述數據不但有使用者睡覺時的心跳與呼吸信息，還可以從這些數據中獲得其睡下與起床的相關數據、夜晚睡眠時運動的數據、甚至能判斷其抽搐的發生、對睡眠質量進行粗略評估。上述中空囊體也可為扁平的空腔結構。
[0079]上述墊子可包括壓力到壓強再到張力的轉換機構、模擬信號放大器、數字濾波器、信號解析電路、無線透傳電路、電池及電源管理電路。即可包括:張力傳感器12、模擬信號處理模塊、數字濾波器、信號解析電路以及無線透傳電路等。其能在不與人體皮膚直接接觸的前提下清晰獲取如心跳、呼吸和/或抽搐等重要生理信息，而且包括頻率、振幅等，也可以獲得人體在一定范圍運動的簡單信息。
[0080]上述非接觸生理信號采集墊子，通過柔性體11將人體壓力(的微弱變化)轉換為電信號并進行處理，從而以非直接與人體皮膚進行接觸的方式獲取人體的生理信號(比如心跳和呼吸等)，使生理信號的獲取更加便捷；同時，使用無線技術將獲取的生理信號傳輸至遠端設備，將信號采集與進一步分析或統一存儲等操作進行分離，進一步方便生理信號的米集。
[0081]參照圖9，提出本實用新型一種周期性作用力信號采集裝置的一實施例。該周期性作用力信號采集裝置可包括:柔性體21、張力傳感器22以及信號處理單元23 ;該柔性體21包括柔性體面材211以及一個中空囊體212，該一個中空囊體212設置于柔性體面材211之中；所述柔性體面材211承受的周期性作用力通過中空囊體212轉化為中空囊體212壁的張力；該張力傳感器22也設置于柔性體面材211中，根據該囊體壁的張力產生電信號；該信號處理單元23對該電信號進行處理獲取周期性作用力大小。
[0082]參照圖10，假設上述柔性體面材211為長條形，且該長條形的柔性體面材211至少包括上底面和下底面,在該上底面和下底面之間為具有一定厚度的柔性材料,在該一定厚度的柔性材料中設置有中空囊體212。該中空囊體212可設置于該上底面與下底面之間，或者突出于該柔性體面材211的上底面和/或下底面。該柔性體面材211之中可設置有多個中空囊體212，該多個中空囊體212的兩兩之間可設置有間隔區域113。
[0083]在本實施例中，在對周期性力作用測量中，可以簡化使用單個中空囊體212作為傳感體，可利用壓電薄膜構成柔性密閉氣囊或液囊，在氣囊或液囊受擠壓時引起氣囊內壓強改變從而改變壓電薄膜所受的張力，從而獲得清晰的、與壓力的頻率與強度緊密相關的電信號，再將該電信號進行放大、帶通濾波，即可獲得作用力的大小。
[0084]參照圖11，上述裝置還可包括:判斷單元24，根據設定的周期性作用力大小范圍，判斷所獲取的周期性作用力大小是否在范圍內；當超出設定的范圍時，產生告警信號。
[0085]在一具體實例中，上述中空囊體212可為一個3mm高(通常為2-4mm)的空心結構(截取直徑為603mm球體的頂端3mm高度的部分)，該截取的球體部分的底面直徑約為60mm ;該中空囊體212壁厚lmm\直徑大約603mm球體的3mm高的頂部作為傳感器載體,中空囊體212內壁安置壓電薄膜傳感器，將設有該中空囊體212的上述裝置置于被急救者的胸腔上實施心肺復蘇，間隔著中空囊體212周期性按壓胸腔，可以精確計量按壓力作用的變化大小及周期，根據急救經驗，儀器可以據此評估按壓的力量大小變化是否合適、快慢是否恰當，并為施救人員提供參考及提醒。上述中空囊體也可為扁平的空腔結構。
[0086]參照圖3,圖示為中空囊體212壁的受力示意圖；將中空囊體212所受到的人體壓力轉換為中空囊體212壁的張力。
[0087]參照圖4,圖示為中空囊體212壁的受力分析示意圖；在密閉中空囊體212外表包裹壓電薄膜，當中空囊體212受壓導致內部壓力輕微改變，中空囊體212表面的張力也隨之改變，而如果中空囊體212的曲率半徑越大，同樣氣壓造成的張力越大(張力系數越大)。
[0088]參照圖5,圖示為中空囊體212壁受力的曲率半徑比及張力系數變化示意圖；上述中空囊體212也可設計為一個較大球體的一小部分，比如截取球體頂部作為中空囊體212，形成有部分弧形面內壁的中空囊體212，從而可以獲得較大的張力系數，可以獲得比柔性橋梁結構等嵌入壓電薄膜性能優越得多的傳感器。該橋梁結構可為在柔性體面材211的兩端設置支撐結構，當該柔性體面材211受壓(人體壓力)時，由于兩端的支撐使得柔性體面材211中間部分自然形變(凹陷)，從而將人體壓力轉換成拉力被壓電薄膜等壓力傳感器轉換為電信號，處理后獲得作用力的大小。
[0089]上述周期性作用力信號采集裝置，可利用壓電薄膜構成柔性密閉氣囊或液囊，在氣囊或液囊受擠壓時引起氣囊內壓強改變從而改變壓電薄膜所受的張力，從而獲得清晰的、與壓力的大小緊密相關的電信號，再將該電信號進行處理后，即可獲得該周期性作用力的大小，供施力人員參考。
[0090]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種非接觸生理信號采集裝置，其特征在于，包括:柔性體、張力傳感器以及信號處理單元； 所述柔性體包括柔性體面板以及中空囊體，所述中空囊體設置于柔性體面板之中；所述柔性體面板承受的人體壓力通過中空囊體轉化為中空囊體壁的張力； 所述張力傳感器也設置于柔性體面板中，根據所述囊體壁的張力產生電信號； 所述信號處理單元對所述電信號進行處理獲取人體的生理信號。
2.根據權利要求1所述的非接觸生理信號采集裝置，其特征在于，所述中空囊體由球體的頂端部分或扁平的空腔結構構成。
3.根據權利要求1或2所述的非接觸生理信號采集裝置，其特征在于，所述張力傳感器設置有壓電薄膜；所述壓電薄膜設置于中空囊體的內壁或外壁上。
4.一種非接觸生理信號采集墊子，其特征在于，在墊子中設置至少一個非接觸生理信號采集裝置以及無線透傳電路； 所述非接觸生理信號采集裝置包括:柔性體、張力傳感器以及信號處理單元；所述柔性體包括柔性體面板以及中空囊體,所述中空囊體設置于柔性體面板之中；所述柔性體面板承受的人體壓力通過中空囊體轉化為中空囊體壁的張力；所述張力傳感器也設置于柔性體面板中，根據所述囊體壁的張力產生電信號；所述信號處理單元對所述電信號進行處理獲取人體的生理信號，并將模擬電信號轉換為數字信號； 所述無線透傳電路，將所述數字信號通過無線透傳輸出。
5.根據權利要求4所述的非接觸生理信號采集墊子，其特征在于，所述中空囊體由球體的頂端部分或扁平的空腔結構構成。
6.根據權利要求4或5所述的非接觸生理信號采集墊子，其特征在于，所述張力傳感器設置有壓電薄膜；所述壓電薄膜設置于中空囊體的內壁或外壁上。
7.一種周期性作用力信號采集裝置，其特征在于，包括:柔性體、張力傳感器以及信號處理單元； 所述柔性體包括柔性體面板以及一個中空囊體，所述一個中空囊體設置于柔性體面板之中；所述柔性體面板承受的周期性作用力通過中空囊體轉化為中空囊體壁的張力； 所述張力傳感器也設置于柔性體面板中，根據所述囊體壁的張力產生電信號； 所述信號處理單元對所述電信號進行處理獲取周期性作用力大小。
8.根據權利要求7所述的周期性作用力信號采集裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 判斷單元，根據設定的周期性作用力大小范圍，判斷所獲取的周期性作用力大小是否在范圍內；當超出設定的范圍時，產生告警信號。
9.根據權利要求8所述的周期性作用力信號采集裝置，其特征在于，所述中空囊體由球體的頂端部分或扁平的空腔結構構成。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的周期性作用力信號采集裝置，其特征在于，所述張力傳感器設置有壓電薄膜；所述壓電薄膜設置于中空囊體的內壁或外壁上。
【文檔編號】A61B5/00GK204033315SQ201320694196
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】楊松 申請人:深圳市視聆科技開發有限公司