基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法，通过设置多块光纤感应组件组成生命体征监测装置，能在有效地增加探测范围的基础上，光纤感应组件的规格更小，易于运输、存放与携带；能使有效探测范围扩大到用户睡觉休息时卧躺的整个区域，故用户在休息时可以选择任意方向和任意区域休息，使得用户使用时更加便利、无感；可以实时监测用户的睡姿、在床位置和是否有翻转，能更好地进行睡眠的质量分析；可以同时测得多路BCG信号，对多路信号进行处理，可以有效的降噪，便于算法计算，从而得到更加精准的生命体征数据；能够实现监测双人的生命体征数据，更加适用于普通家庭。家庭。家庭。

【技术实现步骤摘要】
基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法


[0001]本专利技术涉及人体生命体征监测领域，尤其涉及一种基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济技术的发展及人们对生活质量要求的提高，人们对自身健康进行检测的需求不断增大。从呼吸速率和心率上往往可以反映出来人体是否健康。此外，有专家指出，选择合理的睡姿，不但能休息好，还能保健身心，起到预防及治疗疾病的作用；对不同需求的人来说，不同睡姿对健康的好处也有所不同。有胃溃疡、各型胃炎及各种消化功能障碍等患者，最好朝右侧睡，但患反流性食管的病人适宜朝左侧睡；有肝炎、肝硬化的患者适宜仰卧或左侧卧，这种睡姿可避免对病变部位的压迫；鼻塞最好侧着睡；高血压患者宜采用仰卧的睡姿。因此，实现呼吸速率、心率和睡姿的日常实时监测对人体健康评估和疾病预防有着重要意义。
[0003]心冲击信号(Ballistocardiogram，BCG)源于心脏机械收缩以及大血管中的血液被突然加速而对身体产生的反作用力，因此，基于BCG信号可以提取心率和呼吸速率，经过算法处理还可以还原出用户的睡姿。
[0004]国内研究者主要基于微敏床垫、压电薄膜、电阻式应变传感器、压电陶瓷传感器和光纤传感器等设计BCG信号采集设备。目前基于光纤传感原理的BCG信号采集设备，大多由单块光纤感应组件构成，在单块光纤感应组件中采集BCG信号分区监测心率和呼吸速率，实现监测心率和呼吸速率的功能。
[0005]但当前的设备普遍存在噪声高，信噪比低，且用于监测生命体征的单块光纤感应组件范围有限的问题。用户使用时，很微弱的体动便会引出较大的噪声，造成监测的生命体征数据不太准确。此外，基于单块光纤感应组件的生命体征监测装置大多用于监测生命体征中的呼吸速率和心率，无法准确实时监测用户的睡姿和在床位置，并且通常用于单个用户，使用范围受限。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法，基于多块光纤感应组件，具有探测范围大、可以实时监测用户的睡姿和在床位置及实现监测双人生命体征的功能，并且提高了生命体征监测装置的信噪比，使得监测的生命体征数据更精准。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置，其包括若干激光光源、至少两块光纤感应组件、若干光电转换模块、生命体征信号提取与分析模块、通信模块、云平台和用户端，其中，光纤感应组件包括薄膜和传感光纤，传感光纤设置于薄膜表面；
[0009]激光光源，发射激光到光纤感应组件的传感光纤中；
[0010]各块光纤感应组件在水平面上矩阵式排列；
[0011]传感光纤，各块光纤感应组件内部的传感光纤分别与激光光源和光电转换模块一一对应并连接，传感光纤中传输的光信号受人体的振动和压力影响出现损耗而被调制；
[0012]光电转换模块，连接生命体征信号提取与分析模块，将光信号转换为电信号，方便生命体征信号提取与分析模块分析处理信号，所述电信号为BCG信号；
[0013]生命体征信号提取与分析模块，从BCG信号中提取出生命体征信息，并分析用户的睡姿和在床位置信息；
[0014]通信模块，连接生命体征信号提取与分析模块和云平台；
[0015]云平台，存储并分析生命体征信号提取与分析模块得到的生命体征信息、用户的睡姿和在床位置信息，并发送给用户端，当用户生命体征不正常或在床边缘时发送安全报警信息，当用户以不健康的睡姿休息时发送提醒警告信息。
[0016]在以上技术方案的基础上，优选的，所述光纤感应组件设置有12块以上，相互矩阵式排列在床垫上。
[0017]在以上技术方案的基础上，优选的，多块光纤感应组件分别固定在柔性编制材料上。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法，采用本专利技术第一方面所述的生命体征监测装置，包括以下步骤，
[0019]将多块光纤感应组件分别固定在床垫上，并建立床垫和光纤感应组件的平面布局图；
[0020]当人躺在床垫上时，会对床垫中对应光纤感应组件的传感光纤进行挤压，传感光纤中传输的光信号出现损耗而被调制，生命体征信号提取与分析模块检测每块光纤感应组件的出光功率，出光功率小于阈值P0的光纤感应组件在平面布局图上进行色差显示，通过观察平面布局图中的色差区域，即可获取到用户的睡姿和在床位置信息。
[0021]在以上技术方案的基础上，优选的，存储用户健康睡姿状态下的平面布局图色差区域，并与实时获取到的用户睡姿状态下的平面布局图色差区域进行比对，排查出不健康的睡姿休息的情形，并通过云平台发送提醒警告信息。
[0022]在以上技术方案的基础上，优选的，通过生命体征信号提取与分析模块检测每块光纤感应组件的出光功率，并通过出光功率计算用户在该睡姿下身体重心所对应的光纤感应组件，当身体重心所对应的光纤感应组件靠近床垫边缘时发送安全报警信息。
[0023]在以上技术方案的基础上，优选的，若用户体动，生命体征信号提取与分析模块检测每块光纤感应组件的短时能量，用户的翻转方向为短时能量由高于阈值P
h
降为低于阈值P
l
所对应的光纤感应组件翻转到短时能量由低于阈值P
l
升为高于阈值P
h
所对应的光纤感应组件。
[0024]在以上技术方案的基础上，优选的，对每块光纤感应组件输出的信号进行平滑滤波处理之后，再分别计算每块光纤感应组件输出的信号的能量E
i
和自相关系数R
i
，将同时满足能量E
i﹥
阈值E0和自相关系数R
i﹥
阈值R0的信号判断为信号质量相对较好的信号，反之判断为信号质量相对较差的信号；然后再选择信号质量相对较好的信号经过小波变换，再使用不同的加权系数进行加权平均分别得到主要包含心率的信号和主要包含呼吸速率的信号，
再对两路信号进行傅里叶变换分别得到心率和呼吸速率。
[0025]在以上技术方案的基础上，优选的，观察平面布局图中的色差区域，得到床垫上的用户人数；对每块光纤感应组件输出的信号进行平滑滤波处理之后，再分别计算每块光纤感应组件输出的信号的能量E
i
和自相关系数R
i
，将同时满足能量E
i﹥
阈值E0和自相关系数R
i﹥
阈值R0的信号判断为信号质量相对较好的信号，反之判断为信号质量相对较差的信号；然后再选择信号质量相对较好的信号经过小波变换，再采用互相关系数判断法对信号分组，区分床垫上各个用户对应的信号；最后使用不同的加权系数对各个用户对应的信号进行加权平均分别得到主要包含心率的信号和主要包含呼吸速率的信号，再对两路信号进行傅里叶变换分别得到心率和呼吸速率。
[0026]更进一步优选的，当第i路光纤感应组件信号和第j路光纤感应组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置，其包括若干激光光源(1)、至少两块光纤感应组件(2)、若干光电转换模块(3)、生命体征信号提取与分析模块(4)、通信模块(5)、云平台(6)和用户端(7)，其中，光纤感应组件(2)包括薄膜(21)和传感光纤(22)，传感光纤(22)设置于薄膜(21)表面；其特征在于：激光光源(1)，发射激光到光纤感应组件(2)的传感光纤(22)中；各块光纤感应组件(2)在水平面上矩阵式排列；传感光纤(22)，各块光纤感应组件(2)内部的传感光纤(22)分别与激光光源(1)和光电转换模块(3)一一对应并连接，传感光纤(22)中传输的光信号受人体的振动和压力影响出现损耗而被调制；光电转换模块(3)，连接生命体征信号提取与分析模块(4)，将光信号转换为电信号，方便生命体征信号提取与分析模块(4)分析处理信号，所述电信号为BCG信号；生命体征信号提取与分析模块(4)，从BCG信号中提取出生命体征信息，并分析用户的睡姿和在床位置信息；通信模块(5)，连接生命体征信号提取与分析模块(4)和云平台(6)；云平台(6)，存储并分析生命体征信号提取与分析模块(4)得到的生命体征信息、用户的睡姿和在床位置信息，并发送给用户端(7)，当用户生命体征不正常或在床边缘时发送安全报警信息，当用户以不健康的睡姿休息时发送提醒警告信息。2.如权利要求1所述的基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置，其特征在于：所述光纤感应组件(2)设置有12块以上，相互矩阵式排列在床垫上。3.如权利要求1所述的基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置，其特征在于：多块光纤感应组件(2)分别固定在柔性编制材料上。4.一种基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法，其特征在于：采用权利要求1所述的生命体征监测装置，包括以下步骤，将多块光纤感应组件(2)分别固定在床垫上，并建立床垫和光纤感应组件(2)的平面布局图；当人躺在床垫上时，会对床垫中对应光纤感应组件(2)的传感光纤(22)进行挤压，传感光纤(22)中传输的光信号出现损耗而被调制，生命体征信号提取与分析模块(4)检测每块光纤感应组件(2)的出光功率，出光功率小于阈值P0的光纤感应组件(2)在平面布局图上进行色差显示，通过观察平面布局图中的色差区域，即可获取到用户的睡姿和在床位置信息。5.如权利要求4所述的基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法，其特征在于：存储用户健康睡姿状态下的平面布局图色差区域，并与实时获取到的用户睡姿状态下的平面布局图色差区域进行比对，排查出不健康的睡姿休息的情形，并通过云平台(6)发送提醒警告信息。6.如权利要求4所述的基于多块光纤感应组件的生命体征监测装置与方法，其特征在于：通过生命体征信号提取与分析模块(4)检...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政颖，赵涛，程松林，黄国良，
申请(专利权)人：武汉凯锐普信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：