一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，包括：第一垫层、第二垫层以及状态监测系统，所述状态监测系统包括光源、状态传感器、光电转换器、微处理器模块、显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块，所述状态传感器设置在第一垫层与第二垫层之间，所述光源与状态传感器的输入端之间设置有第一光纤，所述状态传感器的输出端与光电转换器之间设置有第二光纤，所述微处理器模块包含微处理器、模数转换模块和状态分析模块，所述模数转换模块连接在光电转换器的输出端与微处理器之间。通过上述方式，本发明专利技术多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，可以用于非接触式人体状态监测，包括离床检测、坐床检测、体动记录和睡姿监测，适用范围广泛。

A multifunctional non intrusive state monitoring thin pad with all optical fiber

The invention discloses a multifunctional all-fiber non-intrusive state monitoring pad, which comprises a first pad, a second pad and a state monitoring system. The state monitoring system comprises a light source, a state sensor, a photoelectric converter, a microprocessor module, a display module, an alarm module, a storage module and a data transmission module. The state sensor is arranged between the first and second cushions, and a first optical fiber is arranged between the light source and the input end of the state sensor. A second optical fiber is arranged between the output end of the state sensor and the photoelectric converter, and the microprocessor module comprises a microprocessor, an analog-to-digital conversion module and a state. The analog-to-digital conversion module is connected between the output end of the photoelectric converter and the microprocessor. Through the above method, the multi-functional all-fiber non-intrusive state monitoring pad can be used for non-contact human body state monitoring, including out-of-bed detection, bed-sitting detection, body motion recording and sleep posture monitoring, and has a wide range of application.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫
本专利技术涉及电子医疗器械领域，特别是涉及一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫。
技术介绍
状态监测在健康护理中起着至关重要的作用，特别是在医院病房看护中，为了确保住院病人的安全，院方需要时刻知晓他们在病床上的活动状态，状态监测装置可帮助院方对病人进行更好的管理。人口老龄化所带来的独居老年人看护问题也日渐严峻，状态监测装置可为独居老人提供强大的安全保障。针对儿童看护问题，家长可借助状态监测装置更加方便地照看孩子。对于有睡眠障碍人士，状态监测能帮助他们监测自己的身体状态。针对状态监测，目前有以下几种监测方法：1、专利文献CN107072550A公开了一种体动记录方法和装置，利用被配置为生成针的生理信号传感器接收生理信号，根据所接受的生理信号计算身体运动伪迹（BMA）信号，将线性变换和任选滤波应用于BMA信号，其结果作为时间的函数的体动记录信号。这类方法需要不止一个传感器用于监测生理信号（例如ECG传感器、光学体积描记传感器、感应体积描记传感器等等），身体移动所造成的生理信号的改变可能会被自身原因导致的生理信号变化（非移动所造成的）所干扰导致对体动的估计不准确。2、专利文献CN105513294A公开了一种基于压力传感器的离床智能预警系统及其预警方法。通过压力传感器实时采集压力信息发送至报警终端，当压力值小于所设定的阈值便报警。这类方法只能用于确定使用者是否离床，无法监测其体动和睡姿状态，适用范围较窄。3、专利文献CN105942776A公开了一种可以智能监测睡眠姿态的乳胶枕。将弯曲压力传感器内置于乳胶枕，通过弯曲压力传感器感知人体睡眠时对枕芯所造成的压力对人体睡眠姿态进行实时监测和记录。这类方法使用范围较窄（仅适用于乳胶枕，不适用于床垫）且不能实现体动监测。4、专利文献CN105930778A公开了一种基于红外图像的夜间人体睡姿监测方法及系统。通过利用红外图像对人体睡姿轮廓进行图像读取、预处理、分割等操作识别人体睡姿轮廓并进行特征提取与识别，对睡姿实现分类。这类方法可较好得实现状态监测，但涉及个人隐私问题且该装置功耗较大。5、专利文献CN106491137A公开了一种用于睡姿检测的传感片及睡姿检测方法。在基层上设置触电阵列并与控制器连接，根据出点或者传感区形成的图形、数量判定睡姿。这类方法所需传感器面积较大，较为不便，且无法感知微小体动变化。6、专利文献CN107832660A公开了一种基于电容材料的睡姿识别方法及装置。采集位于睡眠位置下方的电极阵列实时电容数据并将其转化为电容分布图像，通过图像特征提取实现特征识别。这类方法无法识别体动微小信号且所需传感器面积较大。7、专利文献201720153858.0公开了一种智能型防跌倒离床报警系统。该装置利用安装在床头正上方处的红外报警装置监测离床状态。这类方法无法实现睡姿和体动监测，且安装较为不便。8、专利文献201720741596.X公开了一种判断离床的设备及包括该设备的床。该装置利用三个薄膜传感器依次铺设在床上，实时采集床上的压力信息。信号处理后可得三个校正前的周期性生理特征信号。这类方法所需传感器面积较大且不能实现睡姿监测。由此可见，上述的几种监测方法都无法将离床、坐床、体动、睡姿监测合为一体，只能监测其中一至两个方面，且准确性和便携性均有待提升。因此，一种高准确度、高灵敏度、高舒适度、高实时性、高便携性、高舒适度、高抗电磁干扰性的非接触式状态监测（包括离床检测、坐床检测、体动记录和睡姿监测）装置具有很大的市场需求。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，可以进行离床检测、坐床检测、体动记录和睡姿监测，提高状态装置的准确性、便携性和抗电磁干扰能力，实现实时精确的非接触式状态监测。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，包括：第一垫层、第二垫层以及状态监测系统，所述状态监测系统包括光源、状态传感器、光电转换器、微处理器模块、显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块，所述第一垫层设置在第二垫层上方，所述状态传感器设置在第一垫层与第二垫层之间，所述光源与状态传感器的输入端之间设置有第一光纤，所述状态传感器的输出端与光电转换器之间设置有第二光纤，所述第一光纤部分或者全部排布在第一垫层和第二垫层之间，所述微处理器模块包含微处理器、模数转换模块和状态分析模块，所述模数转换模块连接在光电转换器的输出端与微处理器之间，所述微处理器模块分别与显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块线性或者无线连接。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第一垫层和第二垫层包括但不限于棉布垫、麻布垫和乳胶垫，所述第一垫层和第二垫层缝纫或者黏合固定。在本专利技术一个较佳实施例中，所述光源包括但不限于LED光源、FP激光器、DFB激光器和VCSEL激光器。在本专利技术一个较佳实施例中，所述状态传感器包括但不限于光纤微弯型传感器和光纤干涉型传感器。在本专利技术一个较佳实施例中，所述光纤微弯型传感器包含一个微弯调制器，所述微弯调制器的形状包括但不限于正弦型和锯齿型，所述光纤干涉型传感器包括但不限于Mach-Zehnder干涉、Michelson干涉、Fabry-Perot干涉、Sagnac干涉和模间干涉传感器。在本专利技术一个较佳实施例中，所述状态分析模块包括但不限于信号处理方法、传统机器学习方法和神经网络方法。在本专利技术一个较佳实施例中，所述信号处理方法包括但不限于傅里叶变换、FIR／IIR滤波器、基于AR／MA／ARMA模型的参数谱估计、小波变换和经验模式分解，所述传统机器学习方法包括但不限于支持向量机SVM、决策树／随机森林和聚类分析，所述神经网络方法包括但不限于全连接神经网络、循环神经网络RNN和卷积神经网络CNN。在本专利技术一个较佳实施例中，还包括远端监控中心，所述数据传输模块通过有线或者无线通信方式，将用户端数据传输到远端监控中心，所述用户端数据包括但不限于原始数据、状态数据和报警数据，所述远端监控中心包括云端服务器。在本专利技术一个较佳实施例中，所述显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块集成到智能终端。在本专利技术一个较佳实施例中，所述智能终端包括但不限于智能手机。本专利技术的有益效果是：本专利技术指出的一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，具有体积小、抗电磁干扰性能强、实时性强、灵敏度高、测量精度高和可移植性强等特点，可内置于床垫、床、枕头或婴儿车中，用于非接触式人体状态监测，包括离床检测、坐床检测、体动记录和睡姿监测，适用范围广泛。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫一较佳实施例的结构示意图；图2是图1中状态监测系统的结构示意图；图3是光纤干涉型传感器所用Michelson干涉传感器的结构示意图；图4是光纤微弯型状态传感器所用锯齿型微弯调制器的结构示意图；图5是状态分析模块所用支持向量机实现二分类的原理示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，其特征在于，包括：第一垫层、第二垫层以及状态监测系统，所述状态监测系统包括光源、状态传感器、光电转换器、微处理器模块、显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块，所述第一垫层设置在第二垫层上方，所述状态传感器设置在第一垫层与第二垫层之间，所述光源与状态传感器的输入端之间设置有第一光纤，所述状态传感器的输出端与光电转换器之间设置有第二光纤，所述第一光纤部分或者全部排布在第一垫层和第二垫层之间，所述微处理器模块包含微处理器、模数转换模块和状态分析模块，所述模数转换模块连接在光电转换器的输出端与微处理器之间，所述微处理器模块分别与显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块线性或者无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，其特征在于，包括：第一垫层、第二垫层以及状态监测系统，所述状态监测系统包括光源、状态传感器、光电转换器、微处理器模块、显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块，所述第一垫层设置在第二垫层上方，所述状态传感器设置在第一垫层与第二垫层之间，所述光源与状态传感器的输入端之间设置有第一光纤，所述状态传感器的输出端与光电转换器之间设置有第二光纤，所述第一光纤部分或者全部排布在第一垫层和第二垫层之间，所述微处理器模块包含微处理器、模数转换模块和状态分析模块，所述模数转换模块连接在光电转换器的输出端与微处理器之间，所述微处理器模块分别与显示模块、报警模块、存储模块和数据传输模块线性或者无线连接。2.根据权利要求1所述的多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，其特征在于，所述第一垫层和第二垫层包括但不限于棉布垫、麻布垫和乳胶垫，所述第一垫层和第二垫层缝纫或者黏合固定。3.根据权利要求1所述的多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，其特征在于，所述光源包括但不限于LED光源、FP激光器、DFB激光器和VCSEL激光器。4.根据权利要求1所述的多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，其特征在于，所述状态传感器包括但不限于光纤微弯型传感器和光纤干涉型传感器。5.根据权利要求4所述的多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫，其特征在于，所述光纤微弯型传感器包含一个微弯调制器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余长泉，曾琪杭，徐伟，张娜，
申请(专利权)人：苏州安莱光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32