监测生理信号的抱枕
技术领域
本实用新型涉及床上用品技术领域，特别涉及一种监测生理信号的抱枕。
背景技术
抱枕是家居生活中常见用品，类似枕头，常见的仅有一般枕头的一半大小，用户抱在怀中可以起到保暖和一定的保护作用，给人温馨的感觉，因此成为人们生活中的日常家居用品。但是，现有的抱枕结构简单，功能单一，无法满足消费者的多样化需求。
实用新型内容
本实用新型的主要目的为提供一种监测生理信号的抱枕，旨在解决现有抱枕结构简单、功能单一的弊端。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种监测生理信号的抱枕，所述抱枕包括抱枕本体、若干个介质传感器和若干个压力传感器，各所述介质传感器多点位部署在所述抱枕本体上，各所述压力传感器多点位设置在所述抱枕本体上，其中，所述介质传感器用于感测与所述抱枕本体接触的用户肢体，所述压力传感器用于感测作用于所述抱枕本体的压力。
进一步的，所述抱枕本体包括第一填充层、第二填充层和分隔层，所述分隔层设置在所述第一填充层和第二填充层之间，所述分隔层的桡性、硬度均大于所述第一填充层和所述第二填充层的桡性、硬度。
进一步的，所述抱枕本体还包括接触层，所述接触层铺设在所述第一填充层和第二填充层外表面，将所述第一填充层、所述第二填充层和所述分隔层包裹在内。
进一步的，各所述介质传感器分别均匀部署在所述接触层外表面，各所述压力传感器分别均匀嵌设在所述第一填充层和所述第二填充层内部。
进一步的，所述分隔层整体为分隔板，所述第一填充层和所述第二填充层均由柔性材料填充在所述接触层内形成。
进一步的，所述介质传感器通过粘合物固定在所述抱枕本体表面。
进一步的于，所述抱枕还包括处理器，所述处理器分别与各所述介质传感器、各所述压力传感器信号连接；所述处理器用于根据各所述介质传感器的监测信号，确定所述抱枕本体的表面接触的用户肢体部位；所述处理器还用于根据各所述压力传感器的监测信号，得到当前使用所述抱枕的用户的呼吸信号、心跳信号和环抱压力信号。
本实用新型中提供的一种监测生理信号的抱枕，抱枕上多点位部署有多个介质传感器，从而可以通过介质传感信号区分用户使用抱枕时的躯干面和臂膀面；并且，抱枕上多点位设置有多个压力传感器，通过差分法可以从分布在躯干面的多个压力传感信号中处理得到用户的呼吸信号和心跳信号，并在臂膀面通过相应处理得到用户的环抱压力信号。抱枕分别通过监测用户的呼吸信号、心跳信号以及环抱压力信号的时刻变化，从而对应得到用户使用抱枕时的呼吸率、呼吸强度、心率、心博强度、环抱力量等数据的变化，使得抱枕具有更多的功能性，能够满足消费者的多样化需求。
附图说明
图1是本实用新型一实施例中监测生理信号的抱枕的整体结构图。
本实用新型目的的实现、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
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1，本实用新型一实施例中提供了一种监测生理信号的抱枕，所述抱枕包括抱枕本体1、若干个介质传感器2和若干个压力传感器3，各所述介质传感器2多点位部署在所述抱枕本体1上，各所述压力传感器3多点位设置在所述抱枕本体1上，其中，所述介质传感器2用于感测与所述抱枕本体1接触的用户肢体，所述压力传感器 3用于感测作用于所述抱枕本体1的压力。
本实施例中，抱枕包括抱枕本体1、多个介质传感器2和多个压力传感器3。其中，各个介质传感器2多点位地部署在抱枕本体1上，即各个介质传感器2分散分布在抱枕本体上，可以部署在抱枕本体1 的内部，也可以部署在抱枕本体1表面，具体可根据介质传感器2的感测距离和抱枕本体1的厚度进行相应的设置；介质传感器2对含水的肢体极为敏感，可以在一定距离内监测到含水物体，因此用户在使用抱枕时，接近的肢体会被各个介质传感器2所感测，然后可以通过各个介质传感器2所感测到的介质传感信号得到用户环抱抱枕时，用户肢体在抱枕本体1上的覆盖面积。各个压力传感器3多点位设置在抱枕本体1上，即各压力传感器3分散设置在抱枕本体1上，具体可以设置在抱枕本体1表面或抱枕本体1内部，抱枕本体1内部填充有柔性材料，若设置在抱枕本体1内部，则压力传感器3设置在抱枕本体1内部的柔性材料之中。用户在使用抱枕时，用户的肢体对抱枕本体1形成环抱，因此抱枕本体1内部不同位置、不同方向的各个压力传感器3可以感测到用户肢体作用在抱枕本体1上的压力。抱枕首先通过各个介质传感器2所监测到的传感介质信号确定用户肢体覆盖在抱枕本体1表面的区域面积，然后根据用户肢体覆盖的区域面积的大小分辨出抱枕本体1当前的躯干面和臂膀面。具体地，如果用户肢体覆盖的第一区域面积大于第二区域面积，则第一区域面积所对应的抱枕本体1的一面当前正对用户躯干，抱枕将这一面标记为躯干面，并将第二区域面积所对应的抱枕本体1的另一面标记为臂膀面，该臂膀面正对用户臂膀。然后，抱枕将分布在躯干面的各个压力信号通过差分法处理后，得到用户的呼吸信号和心跳信号。接着，抱枕为了规避用户心跳和呼吸时产生的压力干扰，选择分布在臂膀面并且处于同一呼吸相位的各个压力传感器3所监测得到的整体压力信号，作为用户当前对抱枕本体1的环抱压力信号。抱枕实时监测用户的心跳信号、呼吸信号和环抱压力信号，并根据心跳信号、呼吸信号和环抱压力信号的实时变化得到用户当前的呼吸率、呼吸强度、心率、心搏强度和环抱力量等数据。其中，呼吸率、心率等数据的计算方法与现有的计算方法相同，在此不做详述。
进一步的，所述抱枕本体1包括第一填充层11、第二填充层12 和分隔层13，所述分隔层13设置在所述第一填充层11和第二填充层12之间，所述分隔层13的桡性、硬度均大于所述第一填充层11 和所述第二填充层12的桡性、硬度。
本实施例中，抱枕本体1包括第一填充层11、第二填充层12和分隔层13，分隔层13设置在第一填充层11和第二填充层12之间。第一填充层11和第二填充层12将分隔层13包裹在两者之间，组成抱枕本体1。其中，第一填充层11和第二填充层12内部填充有柔性材料，比如棉花等材料，第一填充层11和第二填充层12内部所填充的柔性材料可以相同，也可以不同。分隔层13整体的桡性、硬度均大于第一填充层11和第二填充层12的桡性和硬度，从而可以减小甚至避免用户在环抱抱枕时，抱枕臂膀面的手臂动作对躯干面的压力传感器3所监测到的心跳信号和呼吸信号的影响。进一步的，分隔层 13的表面面积与第一填充层11、第二填充层12的表面面积大小相同，以实现完全隔绝臂膀面用户的手臂动作对躯干面的压力监测的干扰。
进一步的，所述抱枕本体1还包括接触层，所述接触层铺设在所述第一填充层11和第二填充层12外表面，将所述第一填充层11、所述第二填充层12和所述分隔层13包裹在内。
本实施例中，抱枕本体1还包括接触层，接触层铺设在第一填充层11和第二填充层12外表面，将第一填充层11、第二填充层12和分隔层13整体包裹在内。接触层一方面可以保护第一填充层11、第二填充层12在用户的使用过程中，不容易被污渍沾染；另一方面，接触层还可以对第一填充层11、第二填充层12和分隔层13之间的相对位置进行固定，防止三者之间的相对位置产生偏移。
进一步的，各所述介质传感器2分别均匀部署在所述接触层外表面，各所述压力传感器3分别均匀嵌设在所述第一填充层11和所述第二填充层12内部。
本实施例中，各个介质传感器2分别均匀部署在抱枕本体1的接触层外表面，具体为抱枕本体1的两面区域，使得用户在环抱抱枕本体1时，每个介质传感器能够尽可能地贴近用户肢体，避免个别介质传感器因为距离过远监测不到用户肢体；而各个压力传感器3则分别均匀、不定向地嵌设在第一填充层11和第二填充层12内部，从而不需要限制用户使用抱枕时的环抱方式，可以监测到单个表面上各个方向的压力。同时，介质传感器2和压力传感器3均匀设置在抱枕本体 1上，能够更加精准地实现对用户的监测，不容易出现监测盲区以及信号重叠。
进一步的，所述分隔层13整体为分隔板，所述第一填充层11和所述第二填充层12均由柔性材料填充在所述接触层内形成。
本实施例中，分隔层13整体为分隔板，接触层内部填充有柔性材料，柔性材料被分隔板分隔为两部分，形成第一填充层11和第二填充层12。抱枕本体1采用三层结构，分隔层13设置在第一填充层 11和第二填充层12之间，并且分隔层13的桡性、硬度远大于第一填充层11和第二填充层12的桡性、硬度。具体地，分隔层13的桡性、硬度为第一填充层11和/或第二填充层12的桡性、硬度的2—100 倍，从而使得用户在使用抱枕时，用户在抱枕本体1臂膀面的手臂动作可以被分隔层13所减弱甚至完全隔绝，不会影响到抱枕本体1躯干面上心跳信号、呼吸信号的采集。
进一步的，所述介质传感器2通过粘合物固定在所述抱枕本体1 表面。
本实施例中，介质传感器2通过粘合物粘合在抱枕本体1表面，实现对介质传感器2的固定。介质传感器2对含水的肢体极为敏感，将其固定在抱枕本体1表面，可以在用户使用抱枕时，感测到接近抱枕本体1表面的用户肢体，进而了解覆盖抱枕本体1表面的用户肢体的面积大小，确定抱枕本体1的躯干面和臂膀面。
进一步的，所述抱枕还包括处理器，所述处理器分别与各所述介质传感器2、各所述压力传感器3信号连接；所述处理器用于根据各所述介质传感器2的监测信号，确定所述抱枕本体1的表面接触的用户肢体部位；所述处理器还用于根据各所述压力传感器3的监测信号，得到当前使用所述抱枕的用户的呼吸信号、心跳信号和环抱压力信号。
本实施例中，抱枕还包括处理器，处理器分别与各个介质传感器 2、各个压力传感器3信号连接，能够接收到各介质传感器2所监测的介质传感信号以及各个压力传感器3所监测的压力信号。处理器在接收到介质传感信号和压力信号后，不仅可以根据介质传感器2的监测信号，即介质传感信号，确定当前抱枕本体1的表面接触的用户肢体部位，还可以根据各个压力传感器3的监测信号，即压力信号，得到当前使用抱枕的用户的呼吸信号、心跳信号和环抱压力信号。具体地，处理器通过各个介质传感器2所监测到的传感介质信号确定用户肢体覆盖在抱枕本体1表面的区域面积，然后根据用户肢体覆盖的区域面积的大小分辨出抱枕本体1当前的躯干面和臂膀面。如果用户肢体覆盖的第一区域面积大与第二区域面积，则第一区域面积所对应的抱枕本体1的一面当前正对用户躯干，处理器将这一面标记为躯干面，并将第二区域面积所对应的抱枕本体1的另一面标记为臂膀面，该臂膀面正对用户臂膀。并且，处理器将分布在躯干面的各个压力信号通过差分法处理后，得到用户的呼吸信号和心跳信号。然后，处理器为了规避用户心跳和呼吸时产生的压力干扰，选择分布在臂膀面并且处于同一呼吸相位的的各个压力传感器3所监测得到的整体压力信号，作为用户当前对抱枕本体1的环抱压力信号。
本实施例提供的一种监测生理信号的抱枕，抱枕上多点位部署有多个介质传感器2，从而可以通过介质传感信号区分用户使用抱枕时的躯干面和臂膀面；并且，抱枕上多点位设置有多个压力传感器3，通过差分法可以从分布在躯干面的多个压力传感信号中处理得到用户的呼吸信号和心跳信号，并在臂膀面通过相应处理得到用户的环抱压力信号。抱枕分别通过监测用户的呼吸信号、心跳信号以及环抱压力信号的时刻变化，从而对应得到用户使用抱枕时的呼吸率、呼吸强度、心率、心博强度、环抱力量等数据的变化，使得抱枕具有更多的功能性，能够满足消费者的多样化需求。
上述实施例中一种监测生理信号的抱枕的使用方法，具体包括：
S1：实时获取多个介质传感信号和多个压力信号；
S2：根据各所述介质传感信号的分布区域面积，确定所述抱枕的躯干面和臂膀面，所述躯干面为所述抱枕正对所述用户躯干的一面，所述臂膀面为所述抱枕正对所述用户臂膀的一面；
S3：将分布在所述躯干面的若干个第一压力信号，通过差分法处理得到所述用户的心跳信号和呼吸信号，所述呼吸信号包括呼吸相位；
S4：根据处于同一呼吸相位的所有第二压力信号得到所述用户的环抱压力信号。
本实施例中，抱枕通过多点位部署在抱枕本体1上的若干个介质传感器2实时获取多个介质传感器2，并通过多点位部署在抱枕本体 1上的若干个压力传感器3获取多个压力信号。然后，抱枕根据各个介质传感信号的分布区域面积，确定抱枕的躯干面和臂膀面。其中，躯干面为抱枕正对用户躯干的一面，臂膀面为抱枕正对用户臂膀的一面。具体地，抱枕分别计算处于抱枕同一表面的各个介质传感信号的分布区域面积之和，得到第一分布面积和第二分布面积。然后，抱枕判断第一分布面积和第二分布面积之间的大小关系。若第一分布面积大于第二分布面积，则抱枕将第一分布面积对应的抱枕一表面标记为躯干面，第二分布面积对应的抱枕另一表面标记为臂膀面。如果第一分布面积小于第二分布面积，则将第一分布面积对应的抱枕一表面标记为臂膀面，第二分布面积对应的抱枕另一表面标记为躯干面。然后，抱枕将分布在躯干面的若干个压力信号，即第一压力信号，通过差分法处理得到用户的心跳信号和呼吸信号。其中，呼吸信号包含呼吸相位，呼吸相位包括呼吸相位和吸气相位。具体地，抱枕将各个第一压力分别按照各自对应的呼吸相位进行筛分，得到若干个第三压力信号和若干个第四压力信号，其中，第三压力信号与呼气相位相对应，第四压力信号与吸气相位相对应，同一压力传感器3在同一时刻监测得到的第三压力信号和第四压力信号相关联。抱枕计算各第三压力信号的平均值得到第一呼吸信号，并计算各第四压力信号的平均值得到第二呼吸信号。抱枕综合第一呼吸信号和第二呼吸信号综合得到用户的呼吸信号。抱枕将第一呼吸信号分别除以各第三压力信号，得到若干个第一比值；并将第二呼吸信号分别除以各第四压力信号，得到若干个第二比值，其中，所述第一比值和所述第三压力信号相对应，所述第二比值与所述第四压力信号相对应。抱枕分别将获取时刻相同的第一比值和第二比值进行一一比对，筛选出第一比值和第二比值之间的差值最大的一组比值作为第三比值和第四比值。抱枕根据第三压力信号和第四压力信号之间的关联关系，分别将相关联的第一比值和第二比值进行一一比对，筛选第一比值和第二比值之间的差值最大的一组比值，即第三比值和第四比值。抱枕从各第三压力信号中筛选第三比值对应对应的第五压力信号，并从第四压力信号中筛选第四比值对应对应的第六压力信号。至此，抱枕筛选得到的第五压力信号和第六压力信号即为用户的心跳信号。在确定用户的呼吸信号后，抱枕根据呼吸信号的相位变化，在呼吸信号的同一呼吸相位，比如呼吸信号的呼气相位在第一时刻，则抱枕获取同时在第一时刻监测到的臂膀面的整体压力信号，即臂膀面的所有第二压力信号之和，得到用户的环抱压力信号。抱枕实时监测用户的呼吸信号、心跳信号和环抱压力信号，并根据呼吸信号、心跳信号和环抱压力信号的时刻变化，计算得到用户使用抱枕时的呼吸率、呼吸强度、心率、心博强度、环抱力量等数据。其中，呼吸率、呼吸强度、心率、心博强度、环抱力量等数据的计算方式与现有技术相同，在此不做详述。
进一步的，所述呼吸相位包括呼气相位和吸气相位，所述将分布在所述躯干面的若干个第一压力信号，通过差分法处理得到所述用户的心跳信号和呼吸信号的步骤，包括：
S301：将各所述第一压力信号分别按照各自对应的所述呼吸相位进行筛分，得到若干个第三压力信号和若干个第四压力信号，其中，所述第三压力信号与所述呼气相位相对应，所述第四压力信号与所述吸气相位相对应，同一压力传感器3在同一时刻监测得到的所述第三压力信号和所述第四压力信号相关联；
S302：计算各所述第三压力信号的平均值得到第一呼吸信号，并计算各所述第四压力信号的平均值得到第二呼吸信号，所述第一呼吸信号和所述第二呼吸信号综合得到所述呼吸信号；
S303：将所述第一呼吸信号分别除以各所述第三压力信号，得到若干个第一比值，并将所述第二呼吸信号分别除以各所述第四压力信号，得到若干个第二比值，其中，所述第一比值和所述第三压力信号相对应，所述第二比值与所述第四压力信号相对应；
S304：根据所述第三压力信号和所述第四压力信号之间的关联关系，分别将相关联的所述第一比值和所述第二比值进行一一比对，筛选所述第一比值和所述第二比值之间的差值最大的一组第三比值和第四比值；
S305：从各所述第三压力信号中筛选所述第三比值对应的第五压力信号，并从所述第四压力信号中筛选所述第四比值对应的第六压力信号；
S306：根据所述第五压力信号和所述第六压力信号得到所述心跳信号。
本实施例中，呼吸相位包括呼吸相位和吸气相位，比如说用户呼吸时，躯干面的压力传感器3所感测到的压力信号与用户吸气时所感测到的压力信号具有差异。抱枕将分布在躯干面的各个第一压力信号按照各自对应的呼吸相位进行筛分，即压力信号的监测时刻相同则对应的呼吸相位相同，筛分后得到若干个第三压力信号和若干个第四压力信号。其中，第三压力信号与呼气相位相对应，第四压力信号与吸气相位相对应，同一压力传感器3在同一时刻监测得到的所述第三压力信号和所述第四压力信号相关联。抱枕将各个第三压力信号相加求和，然后除以第三压力信号的个数，得到第三压力信号的平均值，该平均值即为用户的第一呼吸信号。并且，抱枕将各个第四压力信号相加求和，然后除以第四压力信号的个数，得到第四压力信号的平均值，该平均值即为用户的第二呼吸信号。第一呼吸信号为用户呼气相位的呼吸信号，第二呼吸信号为用户吸气相位的呼吸信号，因此，抱枕综合第一呼吸信号和第二呼吸信号得到用户完整的呼吸信号。抱枕将第一呼吸信号分别除以各个第三压力信号，得到第一呼吸信号与各个第三压力信号之间的比值，即第一比值。并且，抱枕将第二呼吸信号分别除以各个第四压力信号，得到第二呼吸信号与各个第四压力信号之间的比值，即第二比值。其中，所述第一比值和所述第三压力信号相对应，所述第二比值与所述第四压力信号相对应，比如，第一呼吸信号和第三压力信号A之间的比值为第一比值A，则第一比值A与第三压力信号A相对应；第一呼吸信号和第三压力信号B之间的比值为第一比值B，则第一比值B与第三压力信号B相对应。抱枕根据第三压力信号和第四压力信号之间的关联关系，分别将相关联的第一比值和第二比值进行一一比对，从中筛选出第一比值和第二比值之间的差值最大的一组比值，作为第三比值和第四比值。比如第一比值A 对应第三压力信号A，第二比值A对应第四压力信号A，第三压力信号A与第四压力信号A为同一压力传感器3在同一时刻获取，两者相关联。因此在进行比值的筛选时，将第一比值A与第二比值A作为一组数据进行两者之间的差值计算，然后与其它组的差值进行比对，筛选出差值最大的一组比值作为第三比值和第四比值。抱枕根据比值与压力信号之间的对应关系，从各个第三压力信号中筛选与第三比值对应的第五压力信号，并从各个第四压力信号中筛选与第四比值对应的第六压力信号。最后，抱枕根据第五压力信号和第六压力信号得到用户的心跳信号。
进一步的，所述根据各所述介质传感信号的分布区域面积，确定所述抱枕的躯干面和臂膀面的步骤，包括：
S201：分别计算处于所述抱枕同一表面的各个所述介质传感信号的分布区域面积之和，得到第一分布面积和第二分布面积；
S202：判断所述第一分布面积和所述第二分布面积之间的大小关系；
S203：若所述第一分布面积大于所述第二分布面积，则将所述第一分布面积对应的所述抱枕一表面标记为所述躯干面，所述第二分布面积对应的所述抱枕另一表面标记为所述臂膀面；
S204若所述第一分布面积小于所述第二分布面积，则将所述第一分布面积对应的所述抱枕一表面标记为所述臂膀面，所述第二分布面积对应的所述抱枕另一表面标记为所述躯干面。
本实施例中，抱枕本体1两面的表面上均部署有介质传感器2，抱枕通过介质传感器2获取用户肢体接近抱枕本体1的介质传感器2 信号。抱枕分别计算处于同一表面的各个介质传感器2的分布区域面积之和，得到第一分布面积和第二分布面积。然后，抱枕判断第一分布面积和第二分布面积之间的大小关系。由于用户在使用抱枕时，抱枕正对用户躯干的面积会明显大于正对用户臂膀的面积。因此，如果第一分布面积大于第二分布面积，则抱枕可以确定第一分布面积对应的抱枕一表面当前正对用户躯干，自动将其标记为躯干面；并且，抱枕将第二分布面积对应的抱枕另一表面标记为臂膀面，该面正对用户臂膀。如果第一分布面积小于第二分布面积，则抱枕将第一分布面积对应的抱枕一表面标记为臂膀面，并将第二分布面积对应的抱枕另一表面标记为躯干面。
本实施例提供的一种监测生理信号的抱枕的使用方法，抱枕上多点位部署有多个介质传感器，从而可以通过介质传感信号区分用户使用抱枕时的躯干面和臂膀面；并且，抱枕上多点位设置有多个压力传感器，通过差分法可以从分布在躯干面的多个压力传感信号中处理得到用户的呼吸信号和心跳信号，并在臂膀面通过相应处理得到用户的环抱压力信号。抱枕分别通过监测用户的呼吸信号、心跳信号以及环抱压力信号的时刻变化，从而对应得到用户使用抱枕时的呼吸率、呼吸强度、心率、心博强度、环抱力量等数据的变化，使得抱枕具有更多的功能性，能够满足消费者的多样化需求。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
