家具式体征监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种家具式体征监测系统，其至少包括：设置在用于休息的家具上的检测装置及与所述检测装置连接的监控装置。其中，所述检测装置包括：感应单元和处理单元，所述感应单元包括振动感应器用于将动物活体在所述家具上所产生的振动转换成振动电信号，并予以输出，其中，所述振动包括动物活体的器官所引起的振动；所述处理单元利用滤波器从所述振动电信号中提取动物活体的器官所产生的振动电信号，并根据所提取的各器官所产生的振动电信号确定用于反映各器官工作的运动信息，并将所述运动信息予以输出；所述监控装置用于在监测到所述处理单元所输出的各器官所对应的运动信息超出预设的正常范围时，输出所述动物活体的体征出现异常的警报。
【专利说明】家具式体征监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种人体监测系统，特别是涉及一种家具式体征监测系统。
【背景技术】
[0002]幸福养老系统的目标是通过信息化手段，为老年人提供更优质、更便捷、更完善的健康服务。随着老龄化日趋严重的现象，而我国的独生子女无暇分身的实际情况，许多老人选择的晚年生活为独居，或选择养老机构作为其晚年生活的地方。无论以哪种方式生活，老人在睡觉、休息时，通常无人看护。为了确保老人在发生意外时，能够及时被发现，很多厂商为老人提供了便于携带的体征监测设备，比如，监测心跳的腕式装置、夹在指尖的指尖式监测装置、挂在脖子上的胸带式装置等。这些装置都属于佩戴装置，而佩戴装置在睡眠时其舒适性较差，此外，佩带设备需要常换电池或充电等，其监测的持续性较差。因此，为了解决上述缺点，本领域技术人员需要提供一种新的无需佩戴的体征监测系统。
实用新型内容
[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种家具式体征监测系统，用于解决现有技术中体征监测系统对使用者的舒适性差、持续监测能力较差等问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种家具式体征监测系统，其至少包括:设置在用于休息的家具上的检测装置，包括:
[0005]感应单元,包括:振动感应器,用于将动物活体在所述家具上所产生的振动转换成振动电信号，并予以输出，其中，所述振动包括:所述动物活体的器官所引起的振动；及与所述感应单元连接且包含滤波器的处理单元，用于利用所述滤波器从所述振动电信号中提取动物活体的至少一个器官所产生的振动电信号，并根据所提取的器官所产生的振动电信号确定用于反映相应器官工作的运动信息，并将所述运动信息予以输出；
[0006]与所述检测装置连接的监控装置，用于在监测到所述处理单元所输出的反映所述器官的运动信息超出预设的正常范围时，输出所述动物活体的体征出现异常的警报。
[0007]优选地，所述处理单元包括:与所述振动感应器连接的模数转换器；与所述模数转换器连接的至少一个数字滤波器，用于按照预设的器官振动的频带对所述模数转换器所转换后的振动信号进行滤波；与每个所述数字滤波器连接的处理器，用于根据各所述数字滤波器所提取的相应器官所产生的振动电信号确定用于反映相应器官工作的运动信息，并将各所述运动信息予以输出。
[0008]优选地，在多个所述家具上分别设有所述检测装置，且每个检测装置通过网关与所述监控装置通信连接。
[0009]优选地，所述感应单元还包括:用于感应所述家具所处环境的环境信息的感应器。
[0010]优选地，所述监控装置还用于基于所述感应单元所提供的所述环境信息来选取各器官处于正常工作时所对应的正常范围，并在监测到所述监测单元所输出的各器官所对应的运动信息超出所选取的相应正常范围时，输出所述动物活体的体征出现异常的警报。[0011]如上所述，本实用新型的家具式体征监测系统，具有以下有益效果:在床上设置振动感应器，能够收集包括人体器官振动在内的各种振动，由于器官振动的频率与其他振动的频率完全不同，且有规律可循，则处理单元能够从所述振动感应器所提供的振动电信号中获得各器官所对应的振动电信号，利用上述规律来提取器官工作所引起的振动，能够在不对使用者造成束缚的情况下获得使用者在坐、卧等休息状态时器官的运动信息，并根据所获得的各运动信息来监测使用者的身体状况；另外，所述检测装置中所使用的各种感应器均为低功耗产品，其使用期限为3-5年，因此能够有效地持续监测人们在休息、睡眠时的体征，无需经常维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1显示为本实用新型的家具式体征监测系统的结构示意图。
[0013]图2显示为本实用新型的家具式体征监测系统的一种优选方案的结构示意图。
[0014]元件标号说明
[0015]I 家具式体征监测系统
[0016]11 检测装置
[0017]111 感应单元
[0018]112 振动感应器
[0019]113 处理单元
[0020]12 监控装置
[0021]13 网关
[0022]2 家具
【具体实施方式】
[0023]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0024]请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0025]如图1所示，本实用新型提供一种家具式体征监测系统。所述监测系统I包括:检测装置11和监控装置12。
[0026]所述检测装置设置11在用于休息的家具2上。其中，所述家具2包括但不限于:床、沙发、椅子等。例如，所述检测装置11可以安装在床脚下，也可以安装在床垫上。优选地，所述检测装置11的数量对应于家具的数量，每个家具2上设置一个所述检测装置11。所述检测装置11为金属外壳封装的检测装置11。所述检测装置11包括:感应单元111和处理单元113。
[0027]所述感应单元111包括:振动感应器112。
[0028]所述振动感应器112用于将动物活体在所述家具2上所产生的振动转换成振动电信号，并予以输出，其中，所述振动包括:所述动物活体的器官所引起的振动。所述器官可以是心脏、肺部等，所述器官所引起的振动可以是心脏跳动所引起的振动、呼吸时肺部扩张-收缩所引起的振动等。所述振动感应器112可以是压电陶瓷片等。
[0029]事实上，所述振动感应器112受所述家具所传来的压力而产生形变，并按照形变的幅度，将变化的压力(振动)转换成相应电压的振动电信号并予以输出。其中，人们在所述家具上产生的振动不仅是器官所引起的振动，还包括:坐在椅子上、在床上翻身、或在床上/沙发上走动等所引起的振动，所述振动感应器112将所感应到的所有振动转换成振动电信号并予以输出。
[0030]所述处理单元113与所述感应单元111连接且包含滤波器，用于利用所述滤波器从所述振动电信号中提取动物活体的至少一个器官所产生的振动电信号，并根据所提取的器官所产生的振动电信号确定用于反映相应器官工作的运动信息，并将各所述运动信息予以输出。
[0031 ] 具体地，所述处理单元113接收所述振动感应器112所输出的振动电信号，根据预设的各器官的振动频谱，将所述振动电信号分别对应的进行滤波，再按照各器官的振动特点对相应的滤波后的振动电信号进行测量，以从中取得对应各器官的运动信息，并予以输出。其中，所述运动信息包括但不限于:呼吸频率、呼吸幅度、心跳频率、心跳幅度等。所述处理单元113可以为一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备，且能与所述监控装置12进行通信，其硬件包括但不限于微处理器、FPGA、DSP、嵌入式设备等。优选地，所述处理单元113为包含模拟器件和数字器件的电路。
[0032]例如，所述处理单元113中的滤波器按照预设的肺部扩张-收缩的频谱范围将所接收的振动电信号进行滤波，并由电压检测电路对所滤出的振动电信号的波峰和波谷进行检测，接着，由运算电路根据所测得的相邻波峰/波谷之间的时间间隔来计算每秒钟呼吸的频率，并将所述频率予以输出。
[0033]优选地，所述处理单元包括:模数转换器、至少一个数字滤波器、及处理器(均未予图示)。
[0034]所述模数转换器与所述振动感应器112连接，用于实时地将所接收到的振动电信号进行模数转换。
[0035]所述数字滤波器与所述模数转换器连接，用于按照预设的器官振动的频带对所述模数转换器所转换后的振动信号进行滤波。例如，肺部的膨胀和收缩所引起的振动频率为
0.1-lHz，则相应的数字滤波器的滤波范围为0.1-lHz，经过该数字滤波器滤波的振动电信号的频率也在0.1-1Hz之间。
[0036]所述处理器与每个所述数字滤波器连接，用于根据各所述数字滤波器所提取的相应器官所产生的振动电信号确定用于反映相应器官工作的运动信息，并将各所述运动信息予以输出。其中，所述处理器可以为一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备，且能与所述监控装置12进行通信，其硬件包括但不限于单片机、FPGA、DSP、嵌入式设备等。
[0037]具体地，所述处理器从所述数字滤波器所输出的心脏的振动电信号中提取波峰和波谷的电压值、及相邻所述波峰/波谷的时间间隔等特征信息，同时，预设的心电特征为:一个心电周期中各波峰、波谷的电压值及相邻波峰/波谷之间的时间间隔，所述处理器再根据所述心电特征从所提取的特征信息中匹配符合所述心电特征的特征信息，接着，所述处理器基于单位时间内所确定的振动电信号的数量或相邻振动电信号之间的采样数量来确定心跳频率，并将所确定的包含心跳频率的心脏的运动信息予以输出。
[0038]优选地，所述心电特征为心电图中一个心电周期的特征信息，所述处理器利用心冲击技术提取所述数字滤波器所输出的心脏的振动电信号的特征信息，并将所提取的特征信息与所述心电特征进行匹配，所述处理器基于所匹配的特征信息所对应的振动电信号来确定心脏的运动信息，并予以输出。
[0039]例如，预设的心电图中一个心电周期为W形状，所述心电特征为所述W形状的特征信息，所述处理器利用心冲击技术实时地提取所述数字滤波器所输出的心跳的振动电信号的特征信息，并将所提取的特征信息与预设的心电特征进行匹配，当所提取的特征信息与预设的心电特征吻合，则根据相吻合的特征信息所对应的振动电信号在一秒钟内的数量来计算心跳频率，并将所得到的心跳频率予以输出，反之，则继续匹配。
[0040]另外，所述处理器还从所述数字滤波器所输出的肺部的振动电信号中确定肺部扩张-收缩周期所对应的波形，并基于每个波形的周期来确定肺部的运动信息，并予以输出。
[0041]具体地，所述处理器通过对所接收的呼吸的振动电信号进行趋势分析，得到所接收的呼吸的振动电信号的电压值逐渐升高为肺部在吸气时的扩张过程，电压值逐渐降低为肺部在呼气时的收缩过程，根据上述趋势分析，所述处理器得到肺部扩张至最大时的电压值和肺部收缩至最小时的电压值，再基于相邻的肺部扩张至最大时的电压值或肺部收缩至最小时的电压值之间的时间间隔来确定肺部的运动信息，并予以输出。
[0042]所述监控装置12与所述检测装置11相连接，用于在监测到所述检测装置11所输出的反映所述器官的运动信息超出预设的正常范围时，输出所述动物活体的体征出现异常的警报。其中，所述监控装置12可以为一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备，其硬件包括但不限于单片机、FPGA、DSP、嵌入式设备等。
[0043]具体地，所述监控装置12通过数据线与所述检测装置11相连，所述数据线可以为USB数据线。所述监控装置12接收到所述检测装置11所提供的心跳/呼吸的运动信息时，确定所接收的心跳/呼吸频率是否落于预设的正常的心跳/呼吸频率范围内，当所接收的心跳/呼吸频率在正常范围之内，则表示所监控的动物活体的体征正常，反之，当所接收的心跳和呼吸频率中的至少一个不在正常范围之内，则表示所监控的动物活体的体征异常，并输出相应的警报。其中，所述监控装置12发出警报的方式包括但不限于:声光报警、与急救中心连线等。
[0044]优选地，如图2所示，所述监控装置12通过网关13与多个检测装置11通信连接。具体地，每个检测装置11通过USB数据线与所述网关13相连，所述网关13通过有线网络/无线网络与所述监控装置12相连，所述监控装置12通过预设的每个检测装置11的地址来对应监控各检测装置11所输出的运动信息是否出现异常，当某个检测装置11所输出的运动信息出现异常时，为相应的检测装置11提供警报。
[0045]所述体征监测系统I的连接关系举例如下:
[0046]在每个卧室的床上安装所述检测装置11，每个所述检测装置11通过USB数据线连接至网关13，所述网关13通过有线网络与位于监控室的监控装置12相连。
[0047]所述体征监测系统I的工作过程如下:
[0048]在每个房间的床上安装一个所述检测装置11，当有人压迫某个床时，所述床将人所产生的振动传递给所述检测装置11中的振动感应器112，所述振动感应器112根据人对床的压力变化输出振动电信号，所述处理单元113中的模数转换器将所接收的振动电信号转换成数字信号，并分别输至预设的数字滤波器中进行滤波，其中，所述数字滤波器按照人体的肺部和心脏等器官的运动频率分别对所述振动电信号进行滤波，以得到对应肺部和心脏的振动电信号，接着，由处理器从肺部的振动电信号中提取出肺部的运动信息，以及从心脏的振动电信号中提取出心脏的运动信息，并将所提取的肺部的运动信息和心脏的运动信息进行封装后通过所述网关13发送至所述监控装置12，所述监控装置12根据封装的地址信息对每个检测装置11所提供的肺部和心脏的运动信息进行监测，当某个检测装置11所提供的运动信息异常时，根据相应的地址信息向医护人员或管理人员发出该房间中的人的体征出现异常的警报。
[0049]作为一种优选方案，所述检测装置11中的感应单元111还包括:用于感应所述家具所处环境的环境信息的感应器(未予图示)。所述感应器包括:温度感应器、环境光感应器、噪声感应器中的至少一种。
[0050]所述温度感应器用于感应所述家具所在环境温度，并予以输出。所述温度感应器可以是电阻式温度传感器。优选地，所述温度感应器为LM35芯片。
[0051]所述环境光感应器用于用于感应所述家具所处环境的光线强度，并予以输出。所述环境光感应器为光电二极管。
[0052]所述噪声感应器用于感应所述家具所处环境的噪声，并予以输出。所述噪声感应器为娃麦克风。
[0053]所述监控装置12还用于基于所述感应单元111所提供的环境信息来选取各器官处于正常工作时所对应的正常范围，并在监测到所述处理单元所输出的各器官所对应的运动信息超出所选取的相应正常范围时，输出所述动物活体的体征出现异常的警报。
[0054]具体地，预先将温度、光线强度及噪声划分出不同的范围，各器官的正常范围受温度、光线强度及噪声范围控制略有不同，所述监控装置12基于所接收到的温度、光线强度及噪声中的至少一种选取适当的各器官所对应的工作范围，并监测所接收的各器官所对应的运动信息是否处于所选取的相应器官的工作范围内，若均处于相应的工作范围，则确定所述动物活体的体征处于正常，反之，若有至少一个器官的运动信息超出相应的工作范围，则确定所述动物活体的体征处于异常，此时将发出警报。
[0055]综上所述，本实用新型的家具式体征监测系统，在床上设置振动感应器，能够收集包括人体器官振动在内的各种振动，由于器官振动的频率与其他振动的频率完全不同，且有规律可循，则处理单元能够从所述振动感应器所提供的振动电信号中获得各器官所对应的振动电信号，利用上述规律来提取器官工作所引起的振动，能够在不对使用者造成束缚的情况下获得使用者在坐、卧等休息状态时器官的运动信息，并根据所获得的各运动信息来监测使用者的身体状况；另外，所述检测装置中所使用的各种感应器均为低功耗产品，其使用期限为3-5年，因此能够有效地持续监测人们在休息、睡眠时的体征，无需经常维护；还有，通过对所采集的振动电信号进行滤波、平滑等预处理，能够准确的得到器官工作所对应的振动电信号，以便后续各器官的处理模块能够快速的获得器官的运动信息；此外，所述检测装置还获取所处环境的光线、温度等环境信息，能够针对白天、夜晚人们体征的变化，辅助监控装置更为准确的监控使用者的身体状况，提高报警的准确度。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0056]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种家具式体征监测系统，其特征在于，至少包括: 设置在用于休息的家具上的检测装置，包括: 感应单元,包括:振动感应器，用于将动物活体在所述家具上所产生的振动转换成振动电信号，并予以输出，其中，所述振动包括:所述动物活体的器官所引起的振动； 与所述感应单元连接且包含滤波器的处理单元，用于利用所述滤波器从所述振动电信号中提取动物活体的至少一个器官所产生的振动电信号，并根据所提取的器官所产生的振动电信号确定用于反映相应器官工作的运动信息，并将所述运动信息予以输出； 与所述检测装置连接的监控装置，用于在监测到所述处理单元所输出的反映所述器官的运动信息超出预设的正常范围时，输出所述动物活体的体征出现异常的警报。
2.根据权利要求1所述的家具式体征监测系统，其特征在于，所述处理单元包括: 与所述振动感应器连接的模数转换器； 与所述模数转换器连接的至少一个数字滤波器，用于按照预设的器官振动的频带对所述模数转换器所转换后的振动信号进行滤波； 与每个所述数字滤波器连接的处理器，用于根据各所述数字滤波器所提取的相应器官所产生的振动电信号确定用于反映相应器官工作的运动信息，并将各所述运动信息予以输出。
3.根据权利要求1所述的家具式体征监测系统，其特征在于，在多个所述家具上分别设有所述检测装置，且每个检测装置通过网关与所述监控装置通信连接。
4.根据权利要求1所述的家具式体征监测系统，其特征在于，所述感应单元还包括:用于感应所述家具所处环境的环境信息的感应器。
5.根据权利要求4所述的家具式体征监测系统，其特征在于，所述监控装置还用于基于所述感应单元所提供的所述环境信息来选取各器官处于正常工作时所对应的正常范围，并在监测到所述监测单元所输出的各器官所对应的运动信息超出所选取的相应正常范围时，输出所述动物活体的体征出现异常的警报。
【文档编号】A61B5/00GK203379119SQ201320409933
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】陆美珠 申请人:上海宽带技术及应用工程研究中心