CN103622671B - 非接触生理或周期性作用力信号采集装置及垫子 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种非接触生理或周期性作用力信号采集装置及垫子。该装置可包括：柔性体、张力传感器以及信号处理单元；所述柔性体包括柔性体面板以及中空囊体，所述中空囊体设置于柔性体面板之中；所述柔性体面板承受的人体压力通过中空囊体转化为中空囊体壁的张力；所述张力传感器也设置于柔性体面板中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号或周期性作用力信号。本发明可使生理信号或周期性作用力信号的获取更加便捷以及更准确。

Description

非接触生理或周期性作用力信号采集装置及垫子

技术领域

本发明涉及到生理信号采集技术或对周期性作用力量化采集技术，特别是涉及到一种非接触生理或周期性作用力信号采集装置及垫子。

背景技术

现有技术中的人体生理信号采集装置，需要通过将信号电极与人体皮肤紧密接触，以采集肌肉产生的压力信号并转换为电信号进行处理，获取人体重要的生理信号，比如心跳、呼吸以及抽搐等生理信号。

上述人体生理信号采集装置，在进行生理信号的采集过程中需要与人体皮肤紧密接触，在使用过程中将会给使用者带来诸多不便；同时，采集时需将信号电极黏贴于人体皮肤表面，可能由于每次黏贴的人体皮肤位置不同等原因形成不同的阻抗，从而导致采集的信号的强度（振幅）不稳定，使得可能无法准确采集到所需要的生理信号，比如心跳的强度信息等。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种非接触生理信号采集装置，提升生理信号采集的便利性。

本发明提出一种非接触生理信号采集装置，包括：柔性体、张力传感器以及信号处理单元；

所述柔性体包括柔性体面板以及中空囊体，所述中空囊体设置于柔性体面板之中；所述柔性体面板承受的人体压力通过中空囊体转化为中空囊体壁的张力；

所述张力传感器也设置于柔性体面板中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；

所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。

优选地，所述中空囊体由球体的顶端部分或扁平的空腔结构构成。

优选地，所述中空囊体中置入有气体或液体，将柔性体面板承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力。

优选地，所述张力传感器设置有压电薄膜；所述压电薄膜设置于中空囊体的内壁或外壁上。

本发明还提出一种非接触生理信号采集垫子，在垫子中设置至少一个非接触生理信号采集装置以及无线透传电路；

所述非接触生理信号采集装置包括：柔性体、张力传感器以及信号处理单元；所述柔性体包括柔性体面板以及中空囊体，所述中空囊体设置于柔性体面板之中；所述柔性体面板承受的人体压力通过中空囊体转化为中空囊体壁的张力；所述张力传感器也设置于柔性体面板中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；

所述无线透传电路，将所述数字信号通过无线透传输出。

优选地，所述中空囊体由球体的顶端部分或扁平的空腔结构构成。

优选地，所述中空囊体中置入有气体或液体，将柔性体面板承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力。

优选地，所述张力传感器设置有压电薄膜；所述压电薄膜设置于中空囊体的内壁或外壁上。

本发明还提出一种周期性作用力信号采集装置，包括：柔性体、张力传感器以及信号处理单元；

所述柔性体包括柔性体面板以及一个中空囊体，所述一个中空囊体设置于柔性体面板之中；所述柔性体面板承受的周期性作用力通过中空囊体转化为中空囊体壁的张力；

所述张力传感器也设置于柔性体面板中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；

所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取周期性作用力大小。

优选地，所述装置还包括：

判断单元，根据设定的周期性作用力大小范围，判断所获取的周期性作用力大小是否在范围内；当超出设定的范围时，产生告警信号。

优选地，所述中空囊体由球体的顶端部分或扁平的空腔结构构成。

优选地，所述中空囊体中置入有气体或液体，将柔性体面板承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力。

优选地，所述张力传感器设置有压电薄膜；所述压电薄膜设置于中空囊体的内壁或外壁上。

本发明可通过柔性体将人体压力（的微弱变化）转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式获取人体的（心跳和呼吸等）生理信号，使该生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集。

附图说明

图1 是本发明非接触生理信号采集装置一实施例中的功能模块示意图；

图2 是本发明非接触生理信号采集装置一实施例中柔性体面板的结构示意图；

图3 是本发明非接触生理信号采集装置一实施例中的中空囊体壁受力示意图；

图4 是本发明非接触生理信号采集装置一实施例中的中空囊体壁受力分析示意图；

图5 是本发明非接触生理信号采集装置一实施例中的中空囊体壁受力的曲率半径比及张力系数变化示意图；

图6 是本发明非接触生理信号采集装置另一实施例中信号处理单元的功能模块示意图；

图7 是本发明非接触生理信号采集装置另一实施例中的功能模块示意图；

图8 是本发明非接触生理信号采集垫子一实施例中的功能模块示意图；

图9 是本发明周期性作用力信号采集装置一实施例中的功能模块示意图；

图10 是本发明周期性作用力信号采集装置一实施例中柔性体面材的结构示意图；

图11 是本发明周期性作用力信号采集装置另一实施例中的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，提出本发明一种非接触生理信号采集装置的一实施例。该非接触生理信号采集装置可包括：柔性体11、张力传感器12以及信号处理单元13；该柔性体11包括柔性体面板111以及中空囊体112，该中空囊体112设置于柔性体面板111之中；该柔性体面板111承受的人体压力通过中空囊体112转化为中空囊体112壁的张力；该张力传感器12也设置于柔性体面板111中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；该信号处理单元13对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。

在本实施例的非接触生理信号采集装置实际制作中，上述柔性体11可为一整体，上述柔性体面板111以及中空气囊112可一体成型，上述是为方便描述而将两者分开说明。

参照图2，假设上述柔性体面板111为长条形，且该长条形的柔性体面板111至少包括上底面和下底面，在该上底面和下底面之间为具有一定厚度的柔性材料，在该一定厚度的柔性材料中设置有中空囊体112。该中空囊体112可设置于该上底面与下底面之间。该柔性体面板111之中可设置有多个中空囊体112，该多个中空囊体112的两两之间可设置有间隔区域113。

上述中空囊体112中置入有气体或液体，将柔性体面板111承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力。该密闭的中空囊体112内的气体或液体体积恒定，当中空囊体112受压，内部压强随之改变，构成囊壁的张力传感器12可以高速感知压强并连续输出具体变化的值，在中空囊体112之上的人体伴随呼吸与心跳产生的微动导致囊内的压强随这些微动发生有规律的变化，呼吸率、心率以及展转运动等信息即可体现于该变化之中。

参照图3，图示为中空囊体112壁的受力示意图；将中空囊体112所受到的人体压力转换为中空囊体112壁的张力。

参照图4，图示为中空囊体112壁的受力分析示意图；在密闭中空囊体112外表包裹压电薄膜，当中空囊体112受压导致内部压力轻微改变，中空囊体112表面的张力也随之改变，而如果中空囊体112的曲率半径越大，同样气压造成的张力越大（张力系数越大）。

参照图5，图示为中空囊体112壁受力的曲率半径比及张力系数变化示意图；上述中空囊体112也可设计为一个较大球体的一小部分，比如截取球体顶部作为中空囊体112，形成有部分弧形面内壁的中空囊体112，从而可以获得较大的张力系数，可以获得比柔性桥梁结构等嵌入压电薄膜性能优越得多的传感器。该桥梁结构可为在柔性体面板111的两端设置支撑结构，当该柔性体面板111受压（人体压力）时，由于两端的支撑使得柔性体面板111中间部分自然形变（凹陷），从而将人体压力转换成拉力被压电薄膜等压力传感器转换为电信号，通过滤波解析等处理后获得人体的生理参数。

上述非接触生理信号采集装置，可利用压电薄膜构成柔性密闭气囊或液囊，在气囊或液囊受挤压时引起气囊内压强改变从而改变压电薄膜所受的张力，从而获得清晰的、与压力的频率与强度紧密相关的电信号，再将该电信号进行放大、带通滤波，即可获得诸如心跳、呼吸、抽搐和/或移动等相关信息。该电信号为模拟电信号。

比如心跳信号的取得，由于人体心跳信号频率区间约为0.7Hz~3Hz，可通过设定数字滤波器的参数，即可虑掉0.7Hz~3Hz 以外的信号，比如0.2Hz~0.7Hz的呼吸信号；通过鉴幅，可以虑掉抽搐以及移动等信号，从而获得单纯清晰的心跳信号，可将该心跳信号数字化后进行傅立叶变换，直接读取频谱最大值，即可取得准确的心率数据。同样的方法，只需改变放大滤波的参数，即可获得准确的呼吸率数据；通过鉴幅并对传感器的移动信号的相位进行解析，就可以知晓使用该设备的人体对象是抽搐、起床，还是坐下、躺倒等。

上述柔性体11可设置于床垫、座垫、靠垫以及脚垫等日常用具中，用于在使用者使用上述日常用具时获取使用者的人体压力。使用者可在日常生活中随时随地即可使用，十分便利。

参照图6，在另一实施例中，上述信号处理单元13可包括：信号放大电路131、滤波及解析电路132以及A/D转换电路133；该信号放大电路131，将所述模拟电信号放大；该滤波及解析电路132，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；该A/D转换电路133，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。

上述信号放大电路131可与上述张力传感器12连接，对该张力传感器12产生的电信号进行放大，以便对该电信号进行滤波操作。该信号放大电路131对电信号的放大程度，可根据具体需要而定。

上述滤波及解析电路132可与上述信号放大电路131连接，对该信号放大电路131放大后的电信号进行滤波。该滤波及解析电路132可通过设置相应参数，滤掉不需要的信号频段，获取需要的电信号，比如可过滤掉0.7Hz~3Hz之外的信号，取得心跳信号（频率通常为0.7Hz~3Hz）。该滤波及解析电路132可通过设置频率等参数，对电信号进行过滤从而获取所需要的生理信号。

上述A/D转换电路133可与上述滤波及解析电路132连接，可将滤波后的电信号进行模拟信号到数字信号的转换。由于上述张力传感器12所产生的电信号通常为模拟电信号，则该滤波后的电信号也为模拟电信号。该A/D转换电路133可将该模拟电信号转换为数字信号，方便对信号的进一步处理以及传输等操作。

参照图7，在另一实施例中，上述装置还包括：无线透传电路14，将所述数字信号通过无线透传输出。

为增强人体的生理信号采集的便利性，可将生理信号的采集与生理信号的进一步分析或统一存储等进行分离。在采集到所需要的生理信号后，可通过上述无线透传电路14将该生理信号传输至远端设备，以进行进一步的分析或统一存储等。

上述装置还包括：电源单元（图未示出）以及电源管理单元（图未示出）；该电源单元，提供电源；该电源管理单元，管理所述电源单元。

上述电源单元可为蓄电池，可为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该蓄电池进行管理。

上述电源单元还可为连接外部电源的连接部件，通过接入外部电源为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该连接部件进行管理。

本实施例的一实例中，上述非接触生理信号采集装置可应用于床垫中，该床垫可包含至少1个压电薄膜传感器，按照间距10-15厘米分布10个左右直径为20-25mm、高为1-2mm（截取直径为20-25mm球体的顶端1-2mm高度的部分）的中空囊体112，压电薄膜构成柔软密闭中空囊体112的某一面，连续采集气压信号，通过不同参数的数字滤波器，清晰获得表现心跳与呼吸情况的数字信号，通过信号解析电路计算，将结果送给无线透明传输模块，通过路由器最终送到互联网数据库，上述数据不但有使用者睡觉时的心跳与呼吸信息，还可以从这些数据中获得其睡下与起床的相关数据、夜晚睡眠时运动的数据、甚至能判断其抽搐的发生、对睡眠质量进行粗略评估。上述中空囊体也可为扁平的空腔结构。

上述采集装置包括压力到压强再到张力的转换机构、模拟信号放大器、数字滤波器、信号解析电路、无线透传电路、电池及电源管理电路。即可包括：张力传感器12、模拟信号处理模块、数字滤波器、信号解析电路以及无线透传电路等。其能在不与人体皮肤直接接触的前提下清晰获取如心跳、呼吸和/或抽搐等重要生理信息，而且包括频率、振幅等，也可以获得人体在一定范围运动的简单信息。

上述非接触生理信号采集装置，通过柔性体11将人体压力（的微弱变化）转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式获取人体的生理信号（比如心跳和呼吸等），使生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集。

参照图8，提出本发明一种非接触生理信号采集垫子的一实施例。该垫子中可设置至少1个非接触生理信号采集装置以及无线透传电路；该非接触生理信号采集装置可包括：柔性体11、张力传感器12以及信号处理单元13；该柔性体11包括柔性体面板111以及中空囊体112，该中空囊体112设置于柔性体面板111之中；该柔性体面板111承受的人体压力通过中空囊体112转化为中空囊体112壁的张力；该张力传感器12也设置于柔性体面板111中，根据囊体112壁的张力产生电信号；该信号处理单元13对电信号进行处理获取人体的生理信号；该无线透传电路14，将数字信号通过无线透传输出。

在本实施例的非接触生理信号采集装置实际制作中，上述柔性体11可为一整体，上述柔性体面板111以及中空气囊112可一体成型，上述是为方便描述而将两者分开说明。

参照图2，假设上述柔性体面板111为长条形，且该长条形的柔性体面板111至少包括上底面和下底面，在该上底面和下底面之间为具有一定厚度的柔性材料，在该一定厚度的柔性材料中设置有中空囊体112。该中空囊体112可设置于该上底面与下底面之间，或者突出于该面板的上底面和/或下底面。该柔性体面板111之中可设置有多个中空囊体112，该多个中空囊体112的两两之间可设置有间隔区域113。

上述中空囊体112中置入有气体或液体，将柔性体面板111承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力。该密闭的中空囊体112内的气体或液体体积恒定，当中空囊体112受压，内部压强随之改变，构成囊壁的张力传感器12可以高速感知压强并连续输出具体变化的值，在中空囊体112之上的人体伴随呼吸与心跳产生的微动导致囊内的压强随这些微动发生有规律的变化，呼吸率、心率以及展转运动等信息即可体现于该变化之中。

参照图3，图示为中空囊体112壁的受力示意图；将中空囊体112所受到的人体压力转换为中空囊体112壁的张力。

参照图4，图示为中空囊体112壁的受力分析示意图；在密闭中空囊体112外表包裹压电薄膜，当中空囊体112受压导致内部压力轻微改变，中空囊体112表面的张力也随之改变，而如果中空囊体112的曲率半径越大，同样气压造成的张力越大（张力系数越大）。

参照图5，图示为中空囊体112壁受力的曲率半径比及张力系数变化示意图；上述中空囊体112也可设计为一个较大球体的一小部分，比如截取球体顶部作为中空囊体112，形成有部分弧形面内壁的中空囊体112，从而可以获得较大的张力系数，可以获得比柔性桥梁结构等嵌入压电薄膜性能优越得多的传感器。该桥梁结构可为在柔性体面板111的两端设置支撑结构，当该柔性体面板111受压（人体压力）时，由于两端的支撑使得柔性体面板111中间部分自然形变（凹陷），从而将人体压力转换成拉力被压电薄膜等压力传感器转换为电信号，通过滤波解析等处理后获得人体的生理参数。

上述非接触生理信号采集装置，可利用压电薄膜构成柔性密闭气囊或液囊，在气囊或液囊受挤压时引起气囊内压强改变从而改变压电薄膜所受的张力，从而获得清晰的、与压力的频率与强度紧密相关的电信号，再将该电信号进行放大、带通滤波，即可获得诸如心跳、呼吸、抽搐和/或移动等相关信息。该电信号为模拟电信号。

比如心跳信号的取得，由于人体心跳信号频率区间约为0.7Hz~3Hz，可通过设定数字滤波器的参数，即可虑掉0.7Hz~3Hz 以外的信号，比如0.2Hz~0.7Hz的呼吸信号；通过鉴幅，可以虑掉抽搐以及移动等信号，从而获得单纯清晰的心跳信号，可将该心跳信号数字化后进行傅立叶变换，直接读取频谱最大值，即可取得准确的心率数据。同样的方法，只需改变放大滤波的参数，即可获得准确的呼吸率数据；通过鉴幅并对传感器的移动信号的相位进行解析，就可以知晓使用该设备的人体对象是抽搐、起床，还是坐下、躺倒等。

上述柔性体11可设置于床垫、座垫、靠垫以及脚垫等日常用具中，用于在使用者使用上述日常用具时获取使用者的人体压力。使用者可在日常生活中随时随地即可使用，十分便利。

参照图6，在另一实施例中，上述信号处理单元13可包括：信号放大电路131、滤波及解析电路132以及A/D转换电路133；该信号放大电路131，将所述模拟电信号放大；该滤波及解析电路132，对放大后的模拟电信号进行滤波，获取所需要的人体的生理信号；该A/D转换电路133，将滤波后的模拟电信号转换为数字信号。

上述信号放大电路131可与上述张力传感器12连接，对该张力传感器12产生的电信号进行放大，以便对该电信号进行滤波操作。该信号放大电路131对电信号的放大程度，可根据具体需要而定。

上述滤波及解析电路132可与上述信号放大电路131连接，对该信号放大电路131放大后的电信号进行滤波。该滤波及解析电路132可通过设置相应参数，滤掉不需要的信号频段，获取需要的电信号，比如可过滤掉0.7Hz~3Hz之外的信号，取得心跳信号（频率通常为0.7Hz~3Hz）。该滤波及解析电路132可通过设置频率等参数，对电信号进行过滤从而获取所需要的生理信号。

上述A/D转换电路133可与上述滤波及解析电路132连接，可将滤波后的电信号进行模拟信号到数字信号的转换。由于上述张力传感器12所产生的电信号通常为模拟电信号，则该滤波后的电信号也为模拟电信号。该A/D转换电路133可将该模拟电信号转换为数字信号，方便对信号的进一步处理以及传输等操作。

上述无线透传电路14，将所述数字信号通过无线透传输出。为增强人体的生理信号采集的便利性，可将生理信号的采集与生理信号的进一步分析或统一存储等进行分离。在采集到所需要的生理信号后，可通过上述无线透传电路14将该生理信号传输至远端设备，以进行进一步的分析或统一存储等。

上述非接触生理信号采集装置还包括：电源单元（图未示出）以及电源管理单元（图未示出）；该电源单元，提供电源；该电源管理单元，管理所述电源单元。

上述电源单元可为蓄电池，可为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该蓄电池进行管理。

上述电源单元还可为连接外部电源的连接部件，通过接入外部电源为上述装置提供电源。该装置通过上述电源管理单元对该连接部件进行管理。

本实施例的一实例中，上述非接触生理信号采集装置可应用于床垫中，该床垫可包含至少1个压电薄膜传感器，按照间距10-15厘米分布10个左右直径为20-25mm、高为1-2mm（截取直径为20-25mm球体的顶端1-2mm高度的部分）的中空囊体112，压电薄膜构成柔软密闭中空囊体112的某一面，连续采集气压信号，通过不同参数的数字滤波器，清晰获得表现心跳与呼吸情况的数字信号，通过信号解析电路计算，将结果送给无线透明传输模块，通过路由器最终送到互联网数据库，上述数据不但有使用者睡觉时的心跳与呼吸信息，还可以从这些数据中获得其睡下与起床的相关数据、夜晚睡眠时运动的数据、甚至能判断其抽搐的发生、对睡眠质量进行粗略评估。上述中空囊体也可为扁平的空腔结构。

上述垫子可包括压力到压强再到张力的转换机构、模拟信号放大器、数字滤波器、信号解析电路、无线透传电路、电池及电源管理电路。即可包括：张力传感器12、模拟信号处理模块、数字滤波器、信号解析电路以及无线透传电路等。其能在不与人体皮肤直接接触的前提下清晰获取如心跳、呼吸和/或抽搐等重要生理信息，而且包括频率、振幅等，也可以获得人体在一定范围运动的简单信息。

上述非接触生理信号采集垫子，通过柔性体11将人体压力（的微弱变化）转换为电信号并进行处理，从而以非直接与人体皮肤进行接触的方式获取人体的生理信号（比如心跳和呼吸等），使生理信号的获取更加便捷；同时，使用无线技术将获取的生理信号传输至远端设备，将信号采集与进一步分析或统一存储等操作进行分离，进一步方便生理信号的采集。

参照图9，提出本发明一种周期性作用力信号采集装置的一实施例。该周期性作用力信号采集装置可包括：柔性体21、张力传感器22以及信号处理单元23；该柔性体21包括柔性体面材211以及一个中空囊体212，该一个中空囊体212设置于柔性体面材211之中；所述柔性体面材211承受的周期性作用力通过中空囊体212转化为中空囊体212壁的张力；该张力传感器22也设置于柔性体面材211中，根据该囊体壁的张力产生电信号；该信号处理单元23对该电信号进行处理获取周期性作用力大小。

参照图10，假设上述柔性体面材211为长条形，且该长条形的柔性体面材211至少包括上底面和下底面，在该上底面和下底面之间为具有一定厚度的柔性材料，在该一定厚度的柔性材料中设置有中空囊体212。该中空囊体212可设置于该上底面与下底面之间，或者突出于该柔性体面材211的上底面和/或下底面。该柔性体面材211之中可设置有多个中空囊体212，该多个中空囊体212的两两之间可设置有间隔区域113。

在本实施例中，在对周期性力作用测量中，可以简化使用单个中空囊体212作为传感体，可利用压电薄膜构成柔性密闭气囊或液囊，在气囊或液囊受挤压时引起气囊内压强改变从而改变压电薄膜所受的张力，从而获得清晰的、与压力的频率与强度紧密相关的电信号，再将该电信号进行放大、带通滤波，即可获得作用力的大小。

参照图11，上述装置还可包括：判断单元24，根据设定的周期性作用力大小范围，判断所获取的周期性作用力大小是否在范围内；当超出设定的范围时，产生告警信号。

在一具体实例中，上述中空囊体212可为一个3mm高（通常为2-4mm）的空心结构（截取直径为603mm球体的顶端3mm高度的部分），该截取的球体部分的底面直径约为60mm；该中空囊体212壁厚1mm\直径大约603mm球体的3mm高的顶部作为传感器载体，中空囊体212内壁安置压电薄膜传感器，将设有该中空囊体212的上述装置置于被急救者的胸腔上实施心肺复苏，间隔着中空囊体212周期性按压胸腔，可以精确计量按压力作用的变化大小及周期，根据急救经验，仪器可以据此评估按压的力量大小变化是否合适、快慢是否恰当，并为施救人员提供参考及提醒。上述中空囊体也可为扁平的空腔结构。

参照图3，图示为中空囊体212壁的受力示意图；将中空囊体212所受到的人体压力转换为中空囊体212壁的张力。

参照图4，图示为中空囊体212壁的受力分析示意图；在密闭中空囊体212外表包裹压电薄膜，当中空囊体212受压导致内部压力轻微改变，中空囊体212表面的张力也随之改变，而如果中空囊体212的曲率半径越大，同样气压造成的张力越大（张力系数越大）。

参照图5，图示为中空囊体212壁受力的曲率半径比及张力系数变化示意图；上述中空囊体212也可设计为一个较大球体的一小部分，比如截取球体顶部作为中空囊体212，形成有部分弧形面内壁的中空囊体212，从而可以获得较大的张力系数，可以获得比柔性桥梁结构等嵌入压电薄膜性能优越得多的传感器。该桥梁结构可为在柔性体面材211的两端设置支撑结构，当该柔性体面材211受压（人体压力）时，由于两端的支撑使得柔性体面材211中间部分自然形变（凹陷），从而将人体压力转换成拉力被压电薄膜等压力传感器转换为电信号，处理后获得作用力的大小。

上述周期性作用力信号采集装置，可利用压电薄膜构成柔性密闭气囊或液囊，在气囊或液囊受挤压时引起气囊内压强改变从而改变压电薄膜所受的张力，从而获得清晰的、与压力的大小紧密相关的电信号，再将该电信号进行处理后，即可获得该周期性作用力的大小，供施力人员参考。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种非接触生理信号采集装置，其特征在于，包括：柔性体、张力传感器以及信号处理单元；

所述柔性体包括柔性体面板以及中空囊体，所述中空囊体设置于柔性体面板之中；所述柔性体面板承受的人体压力通过中空囊体转化为中空囊体壁的张力；其中，所述中空囊体中置入有气体或液体，将柔性体面板承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力；

所述张力传感器也设置于柔性体面板中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；

所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号。

2.根据权利要求1所述的非接触生理信号采集装置，其特征在于，所述中空囊体由球体的顶端部分或扁平的空腔结构构成。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的非接触生理信号采集装置，其特征在于，所述张力传感器设置有压电薄膜；所述压电薄膜设置于中空囊体的内壁或外壁上。

4.一种非接触生理信号采集垫子，其特征在于，在垫子中设置至少一个非接触生理信号采集装置以及无线透传电路；

所述非接触生理信号采集装置包括：柔性体、张力传感器以及信号处理单元；所述柔性体包括柔性体面板以及中空囊体，所述中空囊体设置于柔性体面板之中；所述柔性体面板承受的人体压力通过中空囊体转化为中空囊体壁的张力；其中，所述中空囊体中置入有气体或液体，将柔性体面板承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力；所述张力传感器也设置于柔性体面板中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取人体的生理信号；

所述无线透传电路，将所述人体的生理信号通过无线透传输出。

5.根据权利要求4所述的非接触生理信号采集垫子，其特征在于，所述中空囊体由球体的顶端部分或扁平的空腔结构构成。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的非接触生理信号采集垫子，其特征在于，所述张力传感器设置有压电薄膜；所述压电薄膜设置于中空囊体的内壁或外壁上。

7.一种周期性作用力信号采集装置，其特征在于，包括：柔性体、张力传感器以及信号处理单元；

所述柔性体包括柔性体面板以及一个中空囊体，所述一个中空囊体设置于柔性体面板之中；所述柔性体面板承受的周期性作用力通过中空囊体转化为中空囊体壁的张力；其中，所述中空囊体中置入有气体或液体，将柔性体面板承受的人体压力转换为中空囊体壁的张力，所述人体压力包含人体呼吸和/或心跳动作产生的周期性作用力；

所述张力传感器也设置于柔性体面板中，根据所述囊体壁的张力产生电信号；

所述信号处理单元对所述电信号进行处理获取周期性作用力大小。

8.根据权利要求7所述的周期性作用力信号采集装置，其特征在于，所述装置还包括：

判断单元，根据设定的周期性作用力大小范围，判断所获取的周期性作用力大小是否在范围内；当超出设定的范围时，产生告警信号。

9.根据权利要求7所述的周期性作用力信号采集装置，其特征在于，所述中空囊体由球体的顶端部分或扁平的空腔结构构成。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的周期性作用力信号采集装置，其特征在于，所述张力传感器设置有压电薄膜；所述压电薄膜设置于中空囊体的内壁或外壁上。