压电薄膜传感器在医疗监护床垫的应用

压电薄膜传感器与生命体征监测——尹思源一、特点压电薄膜拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。

一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。

本文将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。

当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF 高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。

一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。

因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF 的灵敏度典型值为10 ~ 15mV /微应变（长度的百万分率变化）。

如图：压电薄膜很薄，质轻，非常柔软，可以无源工作，因此可以广泛应用于医用传感器，尤其是需要探测细微的信号时。

显然，该材料的特点在供电受限的情况下尤为突出（在某些结构中，甚至还可以产生少量的能量）。

而且压电薄膜极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动。

二、应用1. 接触式传感器利用压电薄膜的动态应变片特性，可以轻松的将压电薄膜直接固定在人体皮肤上（例如手腕内侧）。

精量电子—美国MEAS传感器的产品型号是一款通用传感器，传感器的一侧涂有压力敏感胶。

但这款胶未经生物兼容性认证，在短期试验中可以将3M9842（聚亚安酯胶带）固定在皮肤上，再将压电薄膜传感器粘贴在3M 胶带上。

图2显示出重复握紧和松开物体时压电薄膜传感器的反应，输出振幅为3V左右（开路），或大约250με的动态应力。

压电薄膜之所以既能探测非常微小的物理信号又能感受到大幅度的活动，是因为PVDF膜的压电响应在相当大的动态范围内都是线性的（大约14个数量级）。

多数情况下，只要能明显区分目标信号和噪声的带宽，细小的目标信号都可以通过过滤器采集到。

类似的传感器已在睡眠紊乱研究中用于探测胸部、腿部、眼部肌肉和皮肤的运动。

压电薄膜传感器工作原理以及应用压电薄膜拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。

一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。

本文将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。

工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。

一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。

因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。

使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。

当需要探测不同水平的预应力时，这反而成为压电薄膜的优势所在。

薄膜只感受到应力的变化量，最低响应频率可达0.1Hz。

压电薄膜传感器简介压电薄膜传感器拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。

一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。

工采网将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。

压电薄膜传感器工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。

一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。

因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。

使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。

一种新型睡眠监控健康床垫谌凌3M中国有限公司上海 200233摘要：本文采用EMFi压电薄膜传感器制作的新型睡眠监控健康床垫，实现了在无负荷条件下对用户在睡眠中离床、翻身等睡眠质量相关的信号监测和评估。

利用现代信号处理方法，实现了对呼吸波、心率的实时监测。

通过两者信号的融合统计分析，该健康床垫有望实现在睡眠中健康相关数据分析，和紧急事件的响应。

关键词：压电薄膜传感器；无负荷；睡眠监测A kind of intelligent mattress to monitor the sleeping qualityCHEN Ling3M China Limited Company Shanghai 200233Abstract: In this paper, a novel EMFi piezoelectric thin film sensor based sleep monitoring health mattress was made to monitor and evaluate the sleep quality of users during sleep without load. With modern signal processing method, respiratory wave and heart rate can be real time monitored. Through the combination of the two signals statistical analysis, the health mattress is expected to achieve sleep related health data analysis, and emergency response.Keyword: EMFi piezoelectric thin film sensor; Load-less; Sleeping monitor中图分类号：TP212.6DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2020.99.0131 引言睡眠是关乎健康状况的一个重要因素，但睡眠质量一直是困扰现代人的通病。

pvdf压电薄膜传感带
PVDF压电薄膜传感带是一种利用聚偏氟乙烯（PVDF）材料制成的压电传感器。

PVDF是一种具有压电效应的聚合物材料，它可以将机械压力转换为电信号。

PVDF压电薄膜传感带通常用于测量和检测应变、压力、力和触摸等物理量，广泛应用于医疗设备、工业自动化、电子设备和触摸屏等领域。

从材料角度来看，PVDF压电薄膜传感带具有良好的压电性能，具有高灵敏度、快速响应和稳定的特点。

它的柔韧性和薄膜结构使其适合于嵌入式传感应用，能够适应复杂的曲面和结构。

从应用角度来看，PVDF压电薄膜传感带可以用于制作触摸传感器、压力传感器、力传感器等各种类型的传感器。

在医疗设备中，它可以用于制作生理信号采集传感器，如心电图贴片、血压测量仪等。

在工业领域，它可以应用于机械手臂的力控制、触摸屏的触摸控制等方面。

在电子产品中，它可以用于制作触摸开关、触摸笔等电子产品。

总的来说，PVDF压电薄膜传感带具有广泛的应用前景，其高灵敏度、快速响应和良好的适应性使其成为各种传感器领域的重要材
料之一。

随着科学技术的不断发展，PVDF压电薄膜传感带在传感技术领域的应用将会更加广泛，为人们的生活和工作带来更多便利和可能性。

传感器应用场景传感器在医疗行业中的应用场景近年来，随着人们对健康的关注度不断提高，医疗行业也得到了前所未有的发展。

传感器技术作为一项重要的技术，被广泛应用于医疗领域，为医疗行业的发展提供了强有力的支持。

本文将介绍传感器在医疗行业中的应用场景。

一、智能床垫智能床垫是一种能够通过传感器技术实现智能睡眠监测的床垫。

智能床垫内置多个传感器，能够监测睡眠者的呼吸、心跳、体温等生理指标，并将这些数据传输到云端。

通过分析这些数据，医生可以了解患者的睡眠情况，及时发现异常情况，为患者提供更好的医疗服务。

二、心率传感器心率传感器是一种能够实时监测人体心率的传感器。

它可以被安装在手表、手环、胸带等设备上。

当人进行运动时，心率传感器会通过光电传感器检测心跳的频率，并将数据传输到设备上。

通过这些数据，人们可以了解自己的身体状况，及时调整运动强度，避免因为运动过度而导致身体不适。

三、血糖传感器血糖传感器是一种能够实时监测人体血糖水平的传感器。

它可以被安装在血糖仪、手机等设备上。

当人需要测量血糖时，只需将血液滴在血糖传感器上即可。

通过血糖传感器检测血液中的葡萄糖浓度，人们可以了解自己的血糖水平。

对于糖尿病患者来说，血糖传感器能够帮助他们更好地管理自己的血糖，减少糖尿病的并发症发生。

四、体温传感器体温传感器是一种能够实时监测人体体温的传感器。

它可以被安装在耳朵、腋下等部位。

当人需要测量体温时，只需将体温传感器放在相应的部位即可。

通过体温传感器检测人体体温，医生可以了解患者的身体状况，及时发现异常情况，为患者提供更好的医疗服务。

五、智能手环智能手环是一种能够实时监测人体运动情况的设备。

它内置多个传感器，能够监测人体的步数、卡路里消耗等运动情况，并将这些数据传输到手机等设备上。

通过分析这些数据，人们可以了解自己的运动情况，及时调整运动计划，保持健康的生活方式。

六、睡眠传感器睡眠传感器是一种能够实时监测人体睡眠情况的传感器。

它可以被安装在床垫、枕头等部位。

浅谈压电膜传感器的应用【摘要】压电膜是一种柔软、质轻、高韧度塑料薄膜，可以根据需要制成各种形状，厚度的元件。

与微电子技术结合，能制成多功能传感元件。

压电传感器以其独特的性能在减振降噪、健康监测、形状自适应控制、损伤监测等方面发挥着重要作用。

【关键词】压电；传感器；应用压电膜具有较高的化学稳定性、低吸湿性、高热稳定性、高抗紫外线辐射能力、高耐冲击、耐疲劳能力，其化学稳定性高。

压电膜质地柔软、重量轻，与水的声阻抗相近，匹配状态好，应用灵敏度高；压电膜在厚度方向的伸缩振动的谐频率很高，可以得到较宽的平坦响应，频响宽度远优于普通压电陶瓷换能器；压电膜优点如下：（1）良好的工艺性。

可用现有设备进行加工；（2）能制作大面积的敏感元件；（3）频带响应宽（0～500MHz）；（4）声阻抗接近于人体组织和水，所以可用于医疗诊断的敏感装置结构中；（5）具有高冲击强度（可使用于冲击波的传感器中）；（6）耐腐蚀性（在活性介质中使用时这种性能是必需的）；（7）相对介电常数较低；（8）与压电陶瓷相比有更低的导热性；并能制得更薄的薄膜。

在机械工程领域用于。

（1）振动测试的压电薄膜传感器。

它的主要部分是以薄膜敏感元件（PFS）贴于片状不锈钢悬臂上，并附有匹配、放大电路。

这种开关可作为冲击/振动传感器或瞬态开关使用，可输出数字信号，有结构简单、响应平稳、无行程、厚度薄、可靠性高，且不需调整的特点，已经用于面板开关、装配线计数、齿轮计数器和弹子游戏机的碰撞检测计数等方面。

（2）加速度计。

它以薄膜为敏感元件，在直角相交的3个方向上分别安置了传感元件，可测量X，Y，Z 3个方向的加速度，外形与贴装式集成电路相当，频率响应范围为0.5Hz～5kHz，已经在动态信号测试、系统控制、振动开关、货运监控和计算机外设等方面得到大量的应用。

（3）压电电缆。

这种压电电缆外表与一般的同轴电缆相似，但它的芯线与屏蔽层之间的绝缘材料由薄膜制成，这样，既是电缆，又是传感器，灵活、结实、防水，且可做得很长。

压电薄膜传感器及其在心脏监测中的应用
一、引言心脏疾病是造成病残和死亡的常见疾病，在发达国家中，心血管系统疾病已成为最为常见的疾病和致死的重要原因，而随着我国人口老龄化，心血管疾病的比例也一年比一年高。

心血管诊断除了临床外，主要依靠医疗器械。

心电和心音是检测心血管疾病的两种不同的手段，心电主要应用于心率失常及心肌缺血的定性与定量分析诊断，心血管药物的疗效评价。

心音图能够有效的弥补心脏听诊的不足，将心脏听诊不能记录的心音信号或不容易分辨的信号用图形的形式记录下来，供医生分析使用[1]。

心音图结合心电图，能够大大提高心血管疾病的鉴别和诊断水平，对于了解心血管功能，选择治疗，判断病理以及研究某些疾病的机理都提供了很有价值的资料，应用日益广泛。

对人体微弱生理信号的有效采集和处理一直是医疗器械领域的研究热点。

目前有多种用于人体微弱信号采集的传感器，如压电陶瓷传感器、多普勒效应传感器等，但在结构和成本上都存在一定的问题。

目前有一种采用新型高分子压电材料聚偏氟乙烯研制的压电传感器，其结构简单，灵敏度高，能准确测量微弱的人体信号。

我们将其应用于对人体心音信号的采集，研制了两通道的综合微型记录仪，分别动态记录心音信号和心电信号。

实验表明，该薄膜传感器与整机之间结构、性能匹配，该心音心电监测系统能够比较准确地监测分析人体心音心电信号，为系统以后的产品化奠定了基础。

二、压电薄膜传感器的设计PVDF 压电薄膜是一种新型的高分子压电材料，在医用传感器中应用很普遍[2，3]。

它既具有压电性又有薄膜柔软的机械性能，用它制作压力传感器，具有设计精巧、使用方便、灵敏度高、频带宽、与人体接触安全舒适，能紧贴体壁，。

压电薄膜传感器在医疗监护床垫的应用传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。

一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏和呼吸心跳动作等关键生命特征。

本文着重介绍了压电薄膜传感器在医疗监护床垫的应用。

随着人口老龄化的加剧，越来越多的老年人和病患需要得到看护。

有关报告指出，到2015年，我国60岁以上的人口将达到亿，失能半失能的老年患者将达到2400万，其他各种疾病老年患者达6000万。

我国的医疗健康机构和家庭迫切需要有效的工具来满足庞大的护理需求。

基于压电薄膜PVDF原理开发的SSD-10非接触式医疗监护床垫用传感器诞生了。

利用SSD-10，看护人员在履行日常工作职责的同时可通过各种移动终端(智能手机，iPads,等)和非移动终端(计算机，工作站)全天候监控一群患者，实时查看病患的健康数据和接受警告信息。

通过云服务器，医护人员可通过对长期趋势数据的分析来判断病患的睡眠模式，安静时的心率和呼吸率以及睡眠质量来确认病患的不利变化并及早制定干预措施。

SSD-10非接触式医疗监护床垫用传感器的主要功能。

心率监视:监视安静时的心率，跟踪长期趋势，识别健康状况和新药的影响呼吸率监视:监视安静时呼吸率，与长期的平均值对比，识别健康状况和新药的影响。

压疮管理:根据设定的时间间隔和上次动作发生的时间，自动生成短消息提醒看护人员给患者再次移动。

跌倒照顾:跟踪患者的在床和不在床信息，给护理人员提供即时的报警信息，护理人员能够给患者提供即时的帮助，减少跌倒造成的伤害。

睡眠分析:通过与长期趋势和医护标准在睡眠时间、躁动、夜间心率和呼吸率的对比来监控夜间睡眠质量。

起床活动:护理人员可以通过追踪病患的在床时间来监视需要日常活动的康复疗程。

睡眠呼吸暂停监视:通过监视患者的呼吸率来判断呼吸暂停状况并即时向医护人员报警。

夜间离床监视:通过监视患者夜间离床的时间点和长短来确定患者的异常离床情况并即时向医护人员报警。

摘要基于压电薄膜传感器的可穿戴睡眠监测系统根据调查显示，世界范围内有38%的人有睡眠障碍性疾病。

在睡眠障碍性疾病中，以失眠类和睡眠呼吸障碍类最多。

其中睡眠呼吸暂停综合症会导致睡眠时呼吸的反复暂停，造成全身多器官多系统损害，使身体缺氧，诱发高血压、冠心病等多种心脑血管疾病，严重影响人体健康。

作为监测睡眠呼吸暂停综合症的有效手段，多导睡眠图仪除了费用昂贵，还要求患者在医院中长时间佩戴多种传感器，严重影响使用者的睡眠质量，监测效果不理想。

为了取得良好的睡眠监测和睡眠状况诊断效果，同时降低检测仪器的制作和使用成本，越来越多的方法和技术开始应用到睡眠监测仪器的设计中。

本研究通过分析睡眠呼吸暂停综合症致病机理和诊断该病症的常用方法后，决定利用聚偏氟乙烯压电薄膜材料设计传感器以获得脉搏、呼吸和鼾声信号来进行睡眠监测；通过对材料特性、结构特性的计算分析，以及有限元仿真验证等手段研制了采集脉搏和鼾声的三角形悬臂梁结构的压电薄膜传感器。

以记忆棉材料的枕型结构作为载体，进行生理信号采集，同时设计了信号处理电路，实现了电荷放大、电压放大、信号滤波、电压抬升、数据选择等功能的调理电路。

下位机以430单片机为控制核心，进行模数转换并通过蓝牙4.0进行传输。

上位机基于LabVIEW平台设计了脉搏呼吸显示程序和睡眠状态记录程序，实现了脉搏、呼吸显示，脉率、呼吸率计算和脉搏、呼吸状态异常显示；同时实现了鼾声检测、鼾声时长记录和鼾声状态异常显示。

满足了睡眠监测和睡眠呼吸暂停综合症前期检查监测的要求。

本研究目的旨在对睡眠障碍性疾病进行前期检查监测。

减低睡眠疾病患者的看病时间和医疗费用，减小医务人员工作负担，使患者能更加方便的掌握自身状况，积极配合治疗。

同时本研究是睡眠监测领域和压电式可穿戴医疗仪器领域中的重要创新探索。

关键字：压电薄膜；生理信号监测；可穿戴系统；睡眠监测系统AbstractAccording to the survey, 38% of people around the world have sleep disorders. The insomnia and sleep apnea are the most in the sleep disorders. The sleep apnea syndrome which can lead to sleep apnea repeatedly, causes multiple organ and multi-system damage, the body hypoxia-induced hypertension, coronary heart disease and other cardiovascular and cerebrovascular diseases. As an effective mean of monitoring sleep apnea syndrome, the cost of polysomnography is too expensive. And polysomnography requires patients to wear a variety of sensors a long time in the hospital, seriously affects their sleep quality and causes the monitoring results not ideal. In order to achieving good sleep monitoring and reducing costs, more and more methods and techniques began to apply to the design of sleep monitoring equipment.In this study, we designed the sensors to obtain the essential physiological parameters for the disease diagnosis by analyzing the pathogenesis of sleep apnea syndrome and the common method of diagnosing the disease and using PVDF piezoelectric film materials: pulse, respiration and snoring. A piezoelectric film sensor with triangular cantilever structure for collecting pulse and snoring was developed by means of calculation and analysis of material properties and structural characteristics, and finite element simulation. The signal processing circuit of the sensor is designed with the pillow structure of the memory cotton material as the carrier, and the signal processing circuit of the sensor is designed. The circuit of the function of charge amplification, voltage amplification, signal filtering, voltage lifting and data selection is realized. Analog-to-digital conversion through the MSP430F149 the physiological signals were transmitted by Bluetooth 4.0. Based on the LabVIEW platform, the pulse breathing program and the sleep state recording program were designed and realized. The pulse, respiratory display, pulse rate, respiratory rate calculation and pulse, respiratory abnormalities display were realized. At the same time, snoring detection, snoring duration record and snoring display were realized either. The system meets the requirements for sleep monitoring and sleep apnea syndrome judgment. Theprogram also has the corresponding alarm function. The purpose of this study is to prevent sleep disorders, reduce the time and medical expenses of patients with sleep disorders, reduce the burden of medical staff, so that patients can more easily grasp their own situation, and actively cooperate with the treatment. At the same time, this study is an important innovation in the field of sleep monitoring and piezoelectric wearable medical instruments.Keywords:Piezoelectric film; Physiological signal monitoring; Wearable system; Sleep monitoring system目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 睡眠监测的发展历史及研究现状 (2)1.2.1发展历史 (2)1.2.2 研究现状 (2)1.3 研究内容及论文构架 (10)1.3.1研究内容简介 (10)1.3.2 论文构架 (10)第2章整体方案设计 (12)2.1 睡眠呼吸暂停综合症的致病机理与分类 (12)2.2 睡眠呼吸暂停综合症的诊断方法 (13)2.3 系统整体方案设计 (13)2.3.1呼吸信号检测原理分析 (13)2.3.2脉搏信号检测原理分析 (14)2.3.3鼾声信号检测原理分析 (14)2.3.4整体方案设计 (15)2.4 本章小结 (16)第3章基于压电薄膜传感器的睡眠监测枕设计 (17)3.1 聚偏氟乙烯压电薄膜 (17)3.2 传感器模块设计 (18)3.3 传感器信号调理电路设计 (24)3.3.1 电荷放大电路 (24)3.3.2 电压放大电路 (26)3.3.3 滤波电路 (27)3.3.4 电压抬升电路 (28)3.4 数据处理和通讯模块设计 (28)3.4.1 控制系统选择 (28)3.4.2蓝牙通讯模块 (29)3.4.3下位机程序设计 (30)3.5 本章小结 (33)第4章LabVIEW监测显示软件设计 (34)4.1 人机交互界面显示 (34)4.2串口读取数据程序 (36)4.3 低通滤波程序 (37)4.4 识别程序 (38)4.5 本章小结 (39)第5章实验结果与分析 (40)5.1 传感器测试 (40)5.1.1 功能测试 (40)5.1.2 准确性测试 (41)5.2 枕型装置使用测试 (43)5.3 上位机系统测试 (46)5.4 本章小结 (50)第6章总结与展望 (51)6.1主要工作内容 (51)6.2 存在的不足及改进 (52)6.3 展望 (52)参考文献 (53)作者简介及科研成果 (58)第1章绪论1.1 研究背景人的一生大约有三分之一的时间被睡眠占据了，据世界卫生组织的数据统计，以失眠和睡眠呼吸暂停综合症为代表的睡眠问题困扰着全世界大约38%的人口，而睡眠质量直接影响着人们的身心健康[1]。

压力传感器在辅助床上的应用案例
压力传感器在辅助床上有多种应用案例。

首先，压力传感器可以用于监测床垫上的压力分布，以帮助护理人员或医生了解病人的睡姿和体态变化。

这有助于预防压疮和褥疮的发生，因为长时间的特定部位受压可能会导致这些问题。

通过实时监测压力分布，医护人员可以及时调整病人的体位，减少特定部位的压力，从而降低压疮的风险。

其次，压力传感器还可以用于检测病人的离床情况。

当病人试图离开床铺时，压力传感器可以触发警报，提醒护理人员及时给予帮助，以防止跌倒或其他意外事件发生。

这种应用可以提高病人的安全性，特别是对于需要额外关注的老年人或行动不便的病人而言尤为重要。

此外，压力传感器还可以与床的调节系统结合使用，根据病人的体重和姿势自动调整床垫的硬度和角度，以提供更舒适的睡眠体验和支持。

这种智能调节系统可以提高病人的舒适度，减少护理人员的工作负担，并有助于促进病人的康复。

最后，压力传感器还可以用于监测病人的呼吸和心率。

通过在
床垫或床上安装压力传感器阵列，可以实时监测病人的呼吸和心跳情况，及时发现异常情况并采取相应的护理措施。

总的来说，压力传感器在辅助床上的应用案例非常丰富，涵盖了预防压疮、监测离床情况、智能调节床垫和监测生命体征等多个方面，为病人提供更安全、舒适的护理环境，同时也减轻了护理人员的工作压力，提高了护理质量。

TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年7月下 91基于压电薄膜传感器的睡眠监测仪刘炳良沈阳中科奥维科技股份有限公司 辽宁 沈阳 110000摘 要 本设计提出了一款基于压电传感器的非接触睡眠监测仪。

其实现方法为通过高灵敏度的压电薄膜传感器检测人体心脏冲击扫描（BCG）信号，再通过电荷放大器、低通滤波器、电压放大器将信号转换为ADC可识别的模拟信号。

通过算法还原使用者的心率、呼吸率、体动、离床等生理信息，评估使用者的睡眠质量。

配合产品自带App 或合作机构信息平台，将检测结果呈现给使用者。

由于其非接触检测的特点，该仪器不会对使用者的日常生活造成任何影响。

关键词 BCG信号；压电传感器；非接触检测；睡眠监测Sleep Monitor Based on Piezoelectric Thin-Film Sensor Liu Bing-liangChinese Academy of Sciences-ALLWIN Technology Co., Ltd., Shenyang 110000, Liaoning Province, ChinaAbstract This design proposes a non-contact sleep monitor based on piezoelectric sensors. The implementation method is to detect the ballistocardiography (BCG) signal of the human body through a high-sensitivity piezoelectric thin-film sensor, and then convert the signal into an analog signal recognizable by the ADC through a charge amplifier, a low-pass filter, and a voltage amplifier. Through the algorithm, it can restore physiological information of the users such as heart rate, breathing rate, body movement, and ambulation, and evaluate the user’s sleep quality. The test results will be presented to the users on the product’s own app or cooperative institutional information platform. Due to non-contact detection characteristics, this device will have no impact on user’s daily life.Key words BCG signal; piezoelectric sensor; non-contact detection; sleep monitoring引言随着生活水平的提高，人们开始重视自己的健康状况。

电子血压计的智能床垫应用要求1. 引言随着科技的不断进步，电子血压计成为了现代人们关注健康的重要设备。

而为了进一步提升用户体验和监测精度，将电子血压计与智能床垫结合使用成为了一个新的趋势。

本文将讨论电子血压计的智能床垫应用要求。

2. 功能需求2.1 实时血压监测智能床垫应具备实时监测用户血压的功能。

通过床垫内置的传感器，可以准确测量床上用户的血压值，并将数据传输到手机或其他设备上。

2.2 数据记录与分析智能床垫需要能够记录用户的血压数据，并具备数据分析功能。

用户可以通过手机App或其他设备查看历史血压记录，并进行数据分析，以便了解自己的健康状况。

2.3 健康提醒与警报基于用户的血压数据，智能床垫应该能提供健康提醒与警报功能。

例如，当用户的血压超过正常范围时，床垫可以发送提醒给用户或其他紧急联系人，以便及时采取适当的措施。

2.4 睡眠质量分析除了血压监测，智能床垫还应具备分析用户睡眠质量的功能。

通过床垫内置的传感器，可以监测用户的睡眠时间、翻身次数和体动情况，并给出相关分析报告。

3. 技术要求3.1 传感器智能床垫需要内置血压传感器和睡眠监测传感器。

血压传感器应具备高精度、高灵敏度的特点，能够准确测量用户的血压值。

睡眠监测传感器应能够准确记录用户的睡眠情况。

3.2 数据传输与存储床垫应能够与用户的手机或其他设备进行数据传输。

数据传输可以通过蓝牙或Wi-Fi等无线方式实现，以确保数据的实时性和准确性。

此外，床垫还需要具备一定的数据存储容量，以便记录用户的历史血压数据。

3.3 安全与隐私保护智能床垫涉及用户的健康数据，因此安全与隐私保护是非常重要的。

床垫应采取合适的安全措施，确保用户的数据不被未经授权的人员获取或篡改。

4. 用户体验要求4.1 界面友好性智能床垫应具备简洁、直观的用户界面，以方便用户查看和操作。

界面布局应合理，图标和文字应清晰易懂，使用户能够轻松使用床垫的各项功能。

4.2 设备兼容性床垫应兼容不同型号的手机和其他设备，以满足用户的不同需求。

智能床垫中的健康传感器设计和开发随着科技的发展，智能家居产品也越来越普及。

而床垫作为家庭生活中不可缺少的一部分，也逐渐转变为智能床垫。

智能床垫中的健康传感器的设计和开发也成为了目前床垫领域中的一个热门话题。

本文将对智能床垫中健康传感器的设计和开发进行深入探讨，旨在帮助读者了解智能床垫中健康传感器的相关知识，以及开发智能床垫中健康传感器的一些关键技术。

一、智能床垫中的健康传感器传感器是智能床垫中最重要的部件。

智能床垫中的健康传感器可以监测睡眠和运动情况等身体健康状况，在人们睡眠的过程中起到重要的作用。

目前，智能床垫中的健康传感器主要可分为以下几类：1. 睡眠传感器睡眠传感器主要用于监测人们的睡眠质量。

通过传感器测量人们各种运动状态的强度、频率等，针对每个人的睡眠情况，生成相应的报告。

这种传感器适合人们对睡眠质量要求较高的场合，如需要进行睡眠监测的医疗机构、健身房、个人家庭等。

2. 健身追踪传感器健身追踪传感器主要用于监测人们的运动量和锻炼状况。

通过对人们的运动状态进行实时监测，生成相应的运动报告。

这种传感器适合运动员和需要进行常规运动的人们，可以帮助他们更好地了解自己的状况。

3. 健康追踪传感器健康追踪传感器主要用于监测人们的身体状况，如心率、体温等。

通过传感器测量人们的身体状况，生成相应的健康状况报告。

这种传感器适合人们对自身健康情况要求较高的场合，如患有某种疾病需要进行常规监测的人们。

二、智能床垫中健康传感器的设计和开发1. 硬件设计智能床垫中健康传感器的硬件设计是智能床垫开发的关键技术之一。

硬件设计主要包括传感器的集成、材质选择、电源管理等方面。

不同的传感器适合不同的材质和电源管理方式，因此该方面需要考虑传感器的性能需求，为其量身定制适合的硬件设计。

2. 通信协议智能床垫中健康传感器的通信协议也是智能床垫开发中的重要部分。

通信协议的选择需要考虑到功耗、数据传输速度以及传输距离等因素。

目前常见的通信协议有BLE、WIFI、NFC等。

生命体征监测床垫，生命体征监测设备，智康护智慧养老服务供应商生命体征床垫监测系统采用心电监测技术，通过高感度传感器对人体的生命体征实时检测，经数字电路处理，利用远程无线（或有线）把数据传输到护理管理部的客户端图形化显示体征信息，实现对监护对象的远程智能看护和主动预警。

采用高感度压敏传感器检测,有2条或2条以上传感带。

实现完全无拘束生命体征监测、实时监护。

可以广泛适用于0.9米--1.2米宽的床。

可以置于厚度大于20cm以上的床垫下面正常监测。

可取WIFI/有线/BLE 等多种传输方式，数据更新速度≤3s/次。

系统功能本产品是在非拘束的情况下测定人体的体征信息，适用于人体呼吸、心率等生命体征的辅助监测，及人体在床/离床状态的显示和报警等。

产品优势病症预警老人在床长时间没翻身容易生疮，智能床垫能监测老人是否按时翻身，如果没有会提示护理人员来为老人翻身，能有效预防病症情况发生。

生命体征监测监测心率、呼吸频率，探知连续体动、其他异常状态。

翻身记录、翻身提醒、睡眠质量分析。

行动追踪监测实时掌握老人在床/离床状态并可依据老人和看护情况设定看护标准参数。

风险及早预警，减少意外风险的发生，提升机构护理的安全性。

主动报警24小时实时检测人体生命体征(如呼吸、心跳)等信息，实时监护管理、生命体征异常主动报警功能。

应用场景规格参数SPECIFICATION床垫尺寸（半床）800/1000*600*15mm床垫尺寸（全床）1900*800/1000*15mm床垫通讯有线（RJ45）、无线（Wifi/BLE/LoRa）供电DC12-24V，可定制POE。