纺织压阻式传感器以及心跳和/或呼吸速率的探测系统 |
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| 申请号 | CN201480050933.X | 申请日 | 2014-09-16 | 公开(公告)号 | CN105555186A | 公开(公告)日 | 2016-05-04 |
| 申请人 | 传感特克斯有限公司; | 发明人 | 米格尔·里道格拉纳多; 路易斯米格尔·戈麦斯安塔; | ||||
| 摘要 | 用于探测心跳和呼吸速率的纺织压阻式 传感器 ，包括：下部纺织层，该下部纺织层上放置有导体墨或导体浆料，从而限定出第一导体条，所述下部纺织层连接到第二压阻式纺织层，在所述第二压阻式纺织层上，上部纺织层最终被放置，第二导体条被放置在上部纺织层上，该上部纺织层能够接收放置的所述墨和/或所述导体浆料，在用于探测心跳和呼吸速率的系统中存在有所述纺织压阻式传感器。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于探测心率和呼吸的纺织压阻式传感器，其特征在于，包括：下部纺织层(1)，该下部纺织层(1)上放置有导体墨或导体浆料，从而限定出一定数量的第一导体条(2)，所述下部纺织层(1)连接到第二压阻式纺织层(3)，在所述第二压阻式纺织层(3)上，上部纺织层(5)最终被放置，第二导体条(4)被放置在上部纺织层(5)上，该上部纺织层(5)能够接收放置的所述墨和/或所述导体浆料。 |
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| 说明书全文 | 纺织压阻式传感器以及心跳和/或呼吸速率的探测系统[0001] 本发明的目的是纺织压阻式传感器，被特别设计用于探测心跳和/或呼吸速率，该纺织压阻式传感器的主要特点是它的纺织特性以及用于测量时它对人体是非侵入性的，(这只是意味着，通过很少的压力与表面的纺织传感器进行接触，该压力是人体躺在如座位、床垫、椅子等物体的接触表面上时所产生的通常的压力)。本发明的目的还包括适用于大的纺织区域的系统，从而为医疗原因、安全和其他应用来监控用户的心跳和/或呼吸速率。 背景技术[0002] 目前，为了探测用户的呼吸速率，必须使用直接放置在所述用户上的不同的装置或部件，该装置或部件依据每一个案子的特别需求设置用于呼吸和/或心跳的参数。 [0003] 对于压阻式材料比如用于测量呼吸速率和心跳的传感器系统，这意味着用户通常必须穿上具有压阻式元件的遮盖物，或者以某种方式被摆放(笨拙的姿势)从而使得导电性能够随着材料的变形而改变。另外，这些材料是纺织物和/或弹性的。 [0004] 用于测量心率的压阻式系统的一个使用的例子可以见美国专利US7689271B1，与本发明的目的不同，所述美国专利的目的不是依据纺织的且可变性的表面，该美国专利也要求被强迫的位置，在该位置上，至少底部必须与传感器表面相接触，但是本发明的传感器是依据信号的捕获，而且因为该传感器更加灵敏，因此只需要更为简单的处理。 [0005] 所有已知的系统和设备，比如具有同步操作机械或车辆，或者具有需要用户充分注意的任意其他危险活动的系统和设备，都是不可兼容的。用于监控司机的呼吸和/或心率的侵入式系统是个例子，从而能够获知司机的情况，以便避免由于疲乏或困倦导致的事故。 发明内容[0006] 本发明被提出，目的是提供纺织压阻式传感器，用于解决前述的缺点，本发明能够进一步提供的其他额外的优点将通过下述详细的描述变得明显。 [0007] 因此，本发明的目的是用于探测心率和呼吸的纺织压阻式传感器，包括：下部纺织层，该下部纺织层上放置有导体墨或导体浆料，从而限定出一定数量的第一导体条，所述下部纺织层连接到第二压阻式纺织层，在所述第二压阻式纺织层上，上部纺织层被最终放置，第二导体条被放置在上部纺织层上，该上部纺织层能够接收放置的所述墨和/或所述导体浆料。 [0008] 由于它的特别设计和功能，本发明提供的传感器可以探测到由于胸腔运动产生的小的压力变化，该胸腔与传感器通过身体与目标之间的小的压力接触。 [0009] 本发明提供的传感器的另一个主要优点是，假如它是纺织物，它是弹性的、可变性的、轻的、可洗涤的，并且因此可以被合成到覆盖物中，该覆盖物用于：床、椅子或类似物，车辆或危险机器的座位，并且通常，具有三维形状的物体，以及甚至在使用时可以变形的物体。 [0010] 相应地，假如它是纺织物的、非侵入式的传感器，例如，当用户躺在床垫和/或坐在椅子上时，并且，前述安装的传感器在床垫覆盖物中或者在椅子的衬垫中，那么，呼吸速率和/或心跳则可以被探测出来。车辆或危险机器的司机也可以被监控，从而可以避免疲乏或困倦的情况。由于最小限度的侵入性，本发明的目的不会改变用户执行的任何正常的操作。 [0011] 本发明公开的传感器具有在低压力面积上的高灵敏度，这使得施加在织物上的压力的小的变化能够被转换成电压增量，该电压增量能够被合适的电子设备捕获。这是用于探测压力变化所必须的，该压力变化是由胸部的运动所产生，对于呼吸速率大约是8g/cm2，对于心率少于1g/cm2。 [0012] 优选地，第一和第二导体条包括如下元素中的至少一个：银、氯化银、铜、镍、石墨、导电聚合物、碳纳米纤维。进一步地，所述第一导体条和所述第二导体条可以通过印刷被施加，该印刷或者是丝网印刷或者是喷墨，或者，也可以在特定的设计中通过编织、刺绣、缝合覆盖有或充满有上述材料的电线来施加。 [0014] 本发明的另一个目的还包括心跳和/或呼吸探测系统，该系统合并有至少一个模数转换器和信号放大电路，该系统包括至少一个根据本发明另一个目的的纺织压阻式传感器。如果在支撑物和/或椅子、沙发或车辆的座位上放置一排传感器，例如，用户可以自由地移动，而无论这些传感器被放置在哪里，因为在此处指定的情况下，使用的至少其中一个传感器能够测量心跳和/或呼吸速率。 [0015] 所述呼吸速率探测系统可以测量低于35g/cm2的压力变化，更优选的是可以测量低于28g/cm2的压力变化。该系统可以每分钟执行至少4次测量，更优选的是每分钟执行至少40次测量。该系统的供电电压可以是12V。 [0016] 说明书和权利要求的全文中，用语“包括”以及它的变形并不倾向于排除其他的技术特征、附加物、元件或步骤。对于本领域的技术人员来说，本发明的其他目的、优点和特征将会部分从说明书中体现，部分从本发明的实施中体现。下面的例子和附图通过实例说明的方式被提供，并不是用于限定本发明。而且，本发明覆盖了本文提出的特定和优选实施例的所有可能的组合。 附图说明[0017] 下面非常简要地描述了一系列的图，从而帮助更好地理解本发明，这些图明显是与所述发明的实施例相关，并作为非限制性例子呈现。 [0018] 图1示出了根据本发明的纺织压阻式传感器的示意图；以及 [0019] 图2示出了图1中传感器的截面示意图。 [0020] 本发明的优选实施方式 [0021] 本发明的优选实施例如附图中所示。更具体地，用于探测心率和呼吸的纺织压阻式传感器包括：示出的下部纺织层(1)，在该下部纺织层(1)上放置有导体墨或导体浆料，因而限定出一定数量的第一导体条(2)，而所述下部纺织层(1)连接到第二压阻式纺织层(3)，在该第二压阻式纺织层(3)上，上部纺织层(5)最终被放置，第二导体条(4)被放置在上部纺织层(5)上，该上部纺织层(5)能够接收放置的所述墨和/或导体浆料。 [0022] 包含三个纺织层(1，3，5)而不是具有单一层的事实意味着能够采取更可靠的心率测量，并且在导电性方面维持了最佳的灵敏度。 [0023] 所述第一导体条(2)和第二导体条(4)包括如下中的至少一个：银、氯化银、铜、镍、石墨、导电聚合物、碳纳米纤维，其中，可以应用这些中的一些或全部。关于所述第一导体条(2)和所述第二导体条(4)，它们可以通过印刷被施加，该印刷或者是丝网印刷或者是喷墨，或者，也可以在特定的设计中通过编织、刺绣、缝合覆盖有或充满有上述材料的电线来施加。 [0024] 优选地，第二压阻式纺织层(3)的织物具有34g/m2的导电颗粒浓度，特别是由铜制成，因为在实验中已经发现，它能够使用最少数量的导电材料来使得电信号从所述传感器被最优地传输到其他元件。尽管如此，很明显，此种数量和/或材料可以根据个别需要进行修改。 [0025] 心跳和/或呼吸探测系统也是本发明的目的，该心跳和/或呼吸探测系统合并有至少一个模数转换器(未示出)和信号放大电路(未示出)，该信号放大电路包括至少一个上述定义的压阻式纺织传感器。例如为了测量心跳和/或呼吸速率，可以在车辆的座位上提供多个所述传感器，这样，用户可以在座位上自由移动，因为至少一个所述传感器将获得正确的读数。 [0026] 在实验室中已经证明，为了测量心跳和/或呼吸速率，必须测量在身体和传感器元件之间的压力变化，该压力变化低于35g/cm2虽然更佳的是低于28g/cm2，所述传感器的例子是，优选的，能够测量1g/cm2的压力变化，并且，具有对电阻变化的灵敏度，该电阻变化涉及在12V电压下的超过26欧姆的电阻变化。关于测量周期，已经确定，所述系统应该每分钟执行一些40次测量。在此种方式下，用户的呼吸和心跳的数量可以最优地被监控到。 [0028] 导体条(2,4)连接到所述模拟/数字转换器或者信号增强器，以便从电信号中过滤噪声，并通过条(2,4)从传感器组件中增强信号。在车辆或机器的操作中进行噪声过滤是必要的，在该操作中可能有很多的污染信号，该污染信号将会使得系统获得的结果失真，因此造成不实用。 [0029] 通过使用本系统，除了其他方面，控制用户的困倦或者疲乏成为了可能，因为该系统也可以在沙发、床垫或者椅子上被使用以便监控病人。 [0030] 当在使用时，本系统将会被安装在例如车辆座位上，较佳地，该系统具有一排诸如在本发明中定义的传感器。用户在穿着他的衣服并不被注意到任何侵入式元件的情况下，可以坐下并可以正常地驾驶或者操作机器。传感器的柔韧性和弹性完全适用于所有类型的座位，且传感器的柔韧性和弹性进一步贡献如上所述的内容。如果该系统探测到心跳或者呼吸速率的参数根据困倦模式被修改，那么它可以通过任意的声音或视觉装置(未示出)发出信号，以便阻止用户发生事故。 [0031] 虽然座位的选项已经被提到了，但是将本发明合并进穿过胸膛的安全带中以便监控车辆的用户，这也可以是一选项。 [0032] 所以，可以避免其他系统的缺点，该其他系统是基于用户眼睛的视觉控制来确定后者的疲乏，比如缺点是，特点的宽范围和眼睛的不同形状、戴眼镜、不足的亮度以及许多使得这些系统的使用不合实际的其他事情。 |
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