技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种人体体征测量技术领域，具体地，涉及一种坐时人体体征测量系统。
背景技术
[0002] 随着互联网设备和数字医疗产业的到来，健康办公和健康监测已成为大众日益关注的领域，无论是在办公场合还是家庭场合，监控坐时人体生命体征诸如心率、呼吸率已成为市场的强烈需求；在医疗机构外，
跟踪生命体征能让个人将他们的健康状况量化和概念化，帮助个人时刻保持关注他们的健康和健康需要及进度、保持实现健康和健身目标所需的动
力。
[0003] 目前市场上存在一些通过不同类型的
传感器实现检测坐时人体体征的测量系统，但是此类系统仍存在较多
缺陷：首先，当个人坐时产生身体动作、座椅移动等常见情况时不能准确测量人体体征，其次，当座椅采用不同厚度、材质、软硬度时传感器检测到的
信号差异较大，此外，当人体体重较轻时难以通过单纯的压力式传感器准确测量到人体体征，人体压力传导到传感器上的压力较弱情况时无法准确的计算测量，进而导致难以准确地检测人体体征信息。
[0004] 为了有效解决上述技术问题，本实用新型提出一种能够适用多种不同情况(如人体身体动作、座椅移动、人体体重不同、座椅座部厚度等)并能准确、稳定、实时监测坐时人体体征的测量系统。实用新型内容
[0005] 本实用新型针对上述
现有技术中存在的不足，提供一种能够适用多种不同情况(如人体身体动作、座椅移动、人体体重不同、座椅座部厚度等)并能准确、稳定、实时监测坐时人体体征的测量系统；具体包括，体征和坐姿采集模
块(第一电容传感模块、第二电容传感模块、第三电容传感模块、电容采集模块、信号放大模块)、压力采集模块(光纤感应垫、光纤收发模块、滤波模块)、运动状态采集模块(三轴
加速度传感模块)、主控
制模块、电源模块、蓝牙无线通讯模块，其中，光纤感应垫置于座椅座部的中间
位置处，第一电容传感模块、第二电容传感模块置于光纤感应垫上方的左右两侧，第三电容传感模块置于座椅靠背处，其余的电容采集模块、信号放大模块、光纤收发模块、滤波模块、三轴加速度传感模块、电源装置、主
控制模块、蓝牙无线通讯模块集成在位于座椅上的
电路板上。
[0006] 本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0007] 一种坐时人体体征测量系统，包括：
[0008] 体征和坐姿采集模块，连接主控制模块，用以采集人体原始体征信号和原始坐姿信号；
[0009] 压力采集模块，连接主控制模块，用以采集人体就坐时对座椅产生的原始压力信号；
[0010] 运动状态采集模块，连接主控制模块，用以采集人体就坐时对座椅产生的原始运动状态信号；
[0011] 主控制模块，用以接收、处理各模块所采集的原始体征信号、原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号后，得到最终的心跳
频率、呼吸频率的体征数据和坐姿数据；
[0012] 电源模块，连接主控制模块，为各模块供电。
[0013] 本实用新型通过设置于座椅的体征和坐姿采集模块、压力采集模块、运动状态采集模块得到对应的人体原始体征信号和原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号，并经过主控制模块的处理和运行，获得最优的人体体征数据(心跳频率数据、呼吸频率数据)，同时该系统能够准确地获得人体的坐姿数据，包括左倾、右倾、前倾、后倾的坐姿情况。
[0014] 作为优选，所述体征和坐姿采集模块包括第一电容传感模块、第二电容传感模块、电容采集模块及信号放大模块，所述第一电容传感模块的、第二电容传感模块的输出端均依次连接电容采集模块的输入端、信号放大模块的输入端后连接至主控制模块的输入端。
[0015] 所述第一电容传感模块、第二电容传感模块均包括面积大小可调的呈平面状或类平面状的导电材料，进而可以灵活的根据实际应用中座椅坐垫、海绵的厚度、硬度、面积进行面积调节，在改变第一电容传感模块、第二电容传感模块面积后再进一步地进行灵敏度调节即可；第一电容传感模块、第二电容传感模块所产生对应的电容值为人体原始体征信号和原始坐姿信号的获取提供
基础；基于当人体与第一电容传感模块、第二电容传感模块在同等距离下，不同面积的导电材料与人体接近时所产生的电容值不同，当导电材料同等面积下，人体与第一电容传感模块、第二电容传感模块的距离不同所产生的电容值不同，
接触面积越大、距离越近所产生的电容值会越大的原理，当人体距离第一电容传感模块、第二电容传感模块有细微变化时便会产生细微的电容值变化，电容采集模块将连续的不同电容值转换为连续的
数字信号，经信号放大模块放大后采集到连续的原始体征信号，由此最终能够更准确、精确地获得体征数据。
[0016] 作为优选，当人体就坐时，人体坐部与第一电容传感模块之间的距离变化、与第二电容传感模块之间的距离变化会对应产生连续的不同电容值，所述电容采集模块将连续的不同电容值转化为连续的数字信号，经信号放大模块放大后采集到连续的原始体征信号。
[0017] 当人体就坐时，在人体心脏搏动、呼吸运动情况下，人体与第一电容传感模块之间、与第二电容传感模块之间会产生反作用力使得人体与第一电容传感模块之间的、第二电容传感模块之间的距离存在细微变化进而产生连续的不同电容值，高
精度的电容采集模块可将因心脏搏动、呼吸运动情况所产生的细微变化而产生连续的不同电容值并转换为连续的数字信号，由此最终能够更准确地获得体征数据。
[0018] 作为优选，当人体就坐时，第一电容传感模块和第二电容传感模块采集到各自的电容值，电容采集模块将其各自的电容值转化为数字信号，经信号放大模块放大后采集到原始坐姿信号，主控制模块分析处理后采集到人体左倾或右倾的最终坐姿数据。
[0019] 利用第一电容传感模块、第二电容传感模块各自所采集到的不同电容值在转换后进行对比，判断人体左倾或右倾的坐姿。
[0020] 作为优选，所述体征和坐姿采集模块还包括第三电容传感模块，第三电容传感模块的输出端依次连接电容采集模块的输入端、信号放大模块的输入端后连接至主控制模块的输入端，在人体靠背作用于第三电容传感模块时，其形成对应的电容值，电容采集模块将该电容值转化为数字信号，经信号放大模块放大后采集到原始坐姿信号，主控制模块分析处理后采集到人体前倾或后倾的最终坐姿数据。
[0021] 所述第三电容传感模块位于座椅靠背上，当人体倚靠靠背时，第三电容传感模块产生电容值，经电容采集模块和信号
放大器形成原始坐姿信号并传输至主控制模块，经过主控制模块的处理，从而能监测出人体前倾或者后倾的坐姿(即是否倚靠靠背的坐姿)；此外，将第一电容传感模块、第二电容传感模块置于座部处来采集因心脏搏动、呼吸运动所产生的电容值，原因在于人体坐于座部上时，垂直方向上的作用力会更容易采集到因心脏搏动、呼吸运动所产生的细微变化，而第三电容传感模块置于靠背部，而人体背部容易移动，容易受干扰，因此不适宜用以采集上述心脏搏动、呼吸运动的细微变化。
[0022] 作为优选，所述压力采集模块包括光纤感应垫、光纤收发模块、滤波模块，光纤感应垫与光纤收发模块双向连接，光纤收发模块的输出端连接滤波模块的输入端后连接至主控制模块的输入端，压力采集模块利用光纤感应垫的光纤形变所产生的光损耗来采集人体作用于光纤感应垫的原始压力信号。
[0023] 所述光纤感应垫利用光纤形变所产生的光损耗变化来采集到人体就坐于座椅上的压力及压力变化情况，光纤感应垫整体呈平面状或类平面状，实现低成本、稳定可靠且精
密度极高的面状压力采集；利用
硅胶
底板和硅胶密封盖板将光纤固定和包裹，避免因人体就坐时光纤出现移位或断裂的情况，确保了光纤感应垫的整体性，同时具备了在人体离开座椅后恢复至原始状态的回弹性能，且平面状或类平面状、厚度为4mm～10mm的光纤感应垫厚度很低，适用于座椅使用，且又不影响座椅的舒适性；同时，光纤呈螺旋状或者栅栏状地盘绕并粘胶固定在底板上，使得光纤之间的交叉点可以产生足够多的形变，从而达到能够分辨出压力区别的光损耗数值，同时根据不同的座椅厚度，可灵活改变光纤交叉点的多少进行调节采集灵敏度，此外，更加利于批量机械化生产，降低了光纤感应垫生产的难度和成本；关于第一电容传感模块、第二电容传感模块与光纤感应垫上下叠放的原因在于，因为光纤的感应太灵敏而常有
干扰信号，将光纤感应垫置于下方使得光纤相对于第一电容传感模块、第二电容传感模块离人体稍远一些，使得光纤的压力感应趋于正常、更为准确，再者，将第一电容传感模块、第二电容传感模块置于光纤感应垫上方，与人体更近一些，其灵敏性就不会受到下方硅胶密封盖板的影响，检测也更为精准。
[0024] 作为优选，所述光纤收发模块，其输入端连接主控制模块的输出端，具体包括发光单元和收光单元，主控制模块控制发光单元发光动作，所述发光单元、光纤感应垫、收光单元形成回路，通过发光和收光形成的光损耗采集到人体作用于光纤感应垫的原始压力信号。
[0025] 所述发光单元发出的光通过光纤感应垫后回到收光单元至此形成一个回路，当没有压力作用于光纤感应垫时，发光单元和收光单元没有光损耗，当人体坐于光纤感应垫上产生压力时会使光纤产生弯折从而影响光纤传输产生光强损耗，通过发光单元、收光单元得到光损耗进而判断出人体作用于光纤感应垫的压力值大小。
[0026] 作为优选，所述滤波模块，用以将光纤收发模块采集的原始压力信号进行杂波的滤除，并传输至主控制模块形成压力信号。
[0027] 作为优选，所述运动状态采集模块包括三轴加速度传感模块，与主控制模块双向连接，用以采集人体坐时作用于座椅所产生的横向、纵向方向上的原始运动状态信号，并传输至主控制模块处理形成运动状态信号。
[0028] 当人体就坐时，作用于座椅所产生的横向、纵向方向的运动(如移动、摇晃、升降等动作)会频繁发生，在这种情况下如果电容采集模块仍然按照原有方式进行采集和分析，容易导致体征数据错误，而三轴加速度传感模块可以将座椅横向、纵向方向的运动情况进行采集，在进行分析时可将此时的非正常运动(如移动、摇晃、升降等动作)进行信号弥补、抵消、丢弃等，避免输出错误的体征数据结果，始终得到准确的体征数据测量结果，主控制模块同时控制三轴加速度传感模块的检测参数。
[0029] 作为优选，所述主控制模块，与三轴加速度传感模块、电源模块双向连接，主控制模块输出端连接光纤收发模块的输入端，主控制模块的输入端连接滤波模块的输出端、信号放大模块的输出端，主控制模块用以接收和处理各模块传输的原始体征信号、原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号后得到最终的心跳频率、呼吸频率的体征数据和坐姿数据。
[0030] 将原始体征信号、原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号通过主控制模块处理，得到最终准确稳定的体征数据和坐姿数据；其中，主控制模块还可以控制电源模块充电速度等。
[0031] 作为优选，包括蓝牙无线通讯模块，所述蓝牙无线通讯模块与主控制模块双向连接。
[0032] 实现交互式连接，有利于体征数据和的发送和用户查看。
[0033] 作为优选，所述蓝牙无线通讯模块，用以将主控制模块得出的最终体征数据和坐姿数据实时或非实时传输至具备蓝牙传输设备的用户终端或用户终端APP。
[0034] 便于用户的查看和保存。
[0035] 作为优选，所述用户终端为智能手机或
平板电脑或
笔记本电脑。
[0036] 采用了上述技术方案的本实用新型的设计思想及有益效果是：
[0037] 本实用新型提供一种能够适用多种不同情况(如人体身体动作、座椅移动、人体体重不同、座椅座部厚度等)并能准确、实时监测坐时人体体征的测量系统。本实用新型通过内置于座椅的体征和坐姿采集模块、压力采集模块、运动状态采集模块得到对应的人体原始体征信号和原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号，并通过主控制模块处理分析得到人体左倾、右倾、前倾、后倾的坐姿数据和最优的体征数据(心跳频率数据和呼吸频率数据)。具体而言，本实用新型综合了第一电容传感模块、第二电容传感模块、第三电容传感模块产生电容值，利用光纤感应垫和三轴加速度传感模块进行辅助测量，大大降低电容采集模块的设计难度和精度要求，可以动态的根据实际的姿势、环境、体重等情况进行信号的筛选、处理，得到更加准确的心跳频率数据和呼吸频率数据体征参数和坐姿数据的体征测量结果，而当光纤感应垫和三轴加速度传感模块不作为体征测量的主要传感器时，光纤感应模垫的精度、加工工艺难度、材料要求都大大低于现有的光纤类传感器。
附图说明
[0038] 图1为本
实施例中系统各个模块间的连接示意图；
[0039] 图2为本实施例座椅
正面(上座部、下座部)、第一电容传感模块、第二电容传感模块、光纤感应坐垫之间剖面位置结构示意图；
[0040] 图3为本实施例座椅侧面(上座部、下座部)、第一电容传感模块、光纤感应坐垫、第三电容传感模块、靠背之间剖面的结构示意图；
[0041] 图4为本实施例工作流程的简易示意图。
具体实施方式
[0042] 本实用新型的具体实施方式如下：
[0043] 实施例：
[0044] 一种坐时人体体征测量系统，如图1～图3所示，包括
[0045] 体征和坐姿采集模块，连接主控制模块，用以采集人体原始体征信号和原始坐姿信号；
[0046] 压力采集模块，连接主控制模块，用以采集人体就坐时对座椅产生的原始压力信号；
[0047] 运动状态采集模块，连接主控制模块，用以采集人体就坐时对座椅产生的原始运动状态信号；
[0048] 主控制模块，用以接收、处理各模块所采集的原始体征信号、原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号后，得到最终的心跳频率、呼吸频率的体征数据和坐姿数据；
[0049] 电源模块，连接主控制模块，为各模块供电。
[0050] 从结构上来讲，系统具体包括，体征和坐姿采集模块(第一电容传感模块、第二电容传感模块、第三电容传感模块、电容采集模块、信号放大器)、压力采集模块(光纤感应垫、光纤收发模块、滤波模块)、运动状态采集模块(三轴加速度传感模块)、主控制模块、电源模块，其中，光纤感应垫4置于座椅座部(包括上座部5、下座部6)再横向方向上的中间位置处，第一电容传感模块1、第二电容传感模块2置于光纤感应垫4上方的左右两侧，第一电容传感模块1、第二电容传感模块2、光纤感应垫4均位于上座部5和下座部6之间，第三电容传感模3块置于座椅靠背7处，其余的电容采集模块、信号放大器、光纤收发模块、滤波模块、三轴加速度传感模块、电源装置、主控制模块集成于位于座椅上的
电路板上，其中光纤感应垫呈平面状或类平面状，厚度为6mm，其包括硅胶底板、固定设置在硅胶底板上的光纤、以及用以密封保护所述光纤的硅胶密封盖板，光纤螺旋状或者栅栏状地盘绕并粘胶固定在底板上；第一电容传感器、第二电容传感器、第三电容传感器均包括面积大小可调的呈平面状或类平面状的导电材料。
[0051] 具体而言，所述体征和坐姿采集模块包括第一电容传感模块、第二电容传感模块、电容采集模块及信号放大模块，所述第一电容传感模块的、第二电容传感模块的输出端均依次连接电容采集模块的输入端、信号放大模块的输入端后连接至主控制模块的输入端。
[0052] 当人体就坐时，人体坐部与第一电容传感模块之间的距离变化、与第二电容传感模块之间的距离变化会对应产生连续的不同电容值，所述电容采集模块将连续的不同电容值转化为连续的数字信号，经信号放大模块放大后采集到连续的原始体征信号；当人体就坐时，第一电容传感模块和第二电容传感模块采集到各自的电容值，电容采集模块将其各自的电容值转化为数字信号，经信号放大模块放大后采集到原始坐姿信号，主控制模块分析处理后采集到人体左倾或右倾的最终坐姿数据；所述体征和坐姿采集模块还包括第三电容传感模块，第三电容传感模块的输出端依次连接电容采集模块的输入端、信号放大模块的输入端后连接至主控制模块的输入端，在人体靠背作用于第三电容传感模块时，其形成对应的电容值，电容采集模块将该电容值转化为数字信号，经信号放大模块放大后采集到原始坐姿信号，主控制模块分析处理后采集到人体前倾或后倾的最终坐姿数据。
[0053] 所述压力采集模块包括光纤感应垫、光纤收发模块、滤波模块，光纤感应垫与光纤收发模块双向连接，光纤收发模块的输出端连接滤波模块的输入端后连接至主控制模块的输入端，压力采集模块利用光纤感应垫的光纤形变所产生的光损耗来采集人体作用于光纤感应垫的原始压力信号；所述光纤收发模块，其输入端连接主控制模块的输出端，具体包括发光单元和收光单元，主控制模块控制发光单元发光动作，所述发光单元、光纤感应垫、收光单元形成回路，通过发光和收光形成的光损耗采集到人体作用于光纤感应垫的原始压力信号；所述滤波模块，用以将光纤收发模块采集的原始压力信号进行杂波的滤除，并传输至主控制模块形成压力信号。
[0054] 所述运动状态采集模块包括三轴加速度传感模块，与主控制模块双向连接，用以采集人体坐时作用于座椅所产生的横向、纵向方向上的原始运动状态信号并传输至主控制模块处理形成运动状态信号，主控制模块内进行三轴加速度传感模块的检测参数调整。
[0055] 所述主控制模块，与三轴加速度传感模块、电源模块双向连接，主控制模块输出端连接光纤收发模块的输入端，主控制模块的输入端连接滤波模块的输出端、信号放大模块的输出端，主控制模块用以接收和处理各模块传输的原始体征信号、原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号后得到最终的心跳频率、呼吸频率的体征数据和坐姿数据。
[0056] 还包括蓝牙无线通讯模块，所述蓝牙无线通讯模块与主控制模块双向连接；所述蓝牙无线通讯模块，用以将主控制模块得出的最终体征数据和坐姿数据实时或非实时传输至具备蓝牙传输设备的用户终端为手机的APP。
[0057] 本实用新型运作的基本流程为：如图4所示，
[0058] S1：当人体坐在座椅座部时，人体同时作用于第一电容传感模块、第二电容传感模块、光纤感应垫、三轴加速度传感模块、第三电容传感模块；
[0059] S2：通过第一电容传感模块、第二电容传感模块，将采集到原始体征信号、左倾或右倾的原始坐姿信号；
[0060] 通过光纤感应垫，将采集到原始压力信号；
[0061] 通过三轴加速度传感模块采集到原始运动状态信号；
[0062] 通过靠背内的第三电容传感模块，将采集到前倾或后倾的原始坐姿信号；
[0063] S3：经过主控制模块来分析和处理S2中的原始体征信号、原始坐姿信号、原始压力信号、原始运动状态信号，得到坐姿数据和最优的体征数据；
[0064] S4：将主控制模块分析处理所得出的最终体征数据和坐姿数据传输至具备蓝牙传输设备的用户终端，供用户查看和保存。
[0065] 本
说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的
修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本
权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
