具体实施方式

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请实施例提供了一种集成非接触式心肺功能实时监测及评估的电动起立床，通过构建一个可从平躺状态转换为直立状态的基座机构1来帮助患者改变体位；并通过在第一床板13上设置带有压力传感器和非接触式心电传感器的感应板23来监测患者的身体状态，具体来说，非接触式心电传感器通过电容耦合的原理可以隔着床单与病号服获取患者心电信号，压力传感器可以有效获取人体呼吸波信号，通过心电信号与呼吸波信号可以获得患者的心肺功能评估指标。所有传感器无需与患者皮肤直接接触，没有导线与绑带的相互影响，为患者训练带来极大的方便。解决了现有技术中电动起立床无法对患者进行有效的监测，导致患者在康复锻炼的过程中存在风险隐患的技术问题；达到电动起立床对患者进行有效的监测，以保证患者的身体适宜康复锻炼的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一种集成非接触式心肺功能实时监测及评估的电动起立床，参考说明书附图1、6以及14；集成非接触式心肺功能实时监测及评估的电动起立床包括：基座机构1、监测机构2以及锻炼机构。其中，基座机构1用来支撑和限制患者的身体状态，以便于辅助患者5在平躺状态、坐立状态以及直立状态中进行切换；监测机构2设置在基座机构1上，通过非接触式监测的方式来监测患者身体机能中的心肺功能；而锻炼机构围绕基座机构1进行设置，在患者处于坐立状态或直立状态时为患者下肢的锻炼提供主动式或被动式帮助。

基座机构1，参考说明书附图2，基座机构1包括：固定床架11、活动床架12、推缸15以及床板。床板设置在活动床架12上，以便于活动床架12上可支撑一患者；固定床架11上铰接活动床架12，并在推缸15的作用下，使得活动床架12可以相对于固定床架11进行翻转，以达到帮助患者改变身体体位的目的。

固定床架11，固定床架11上设置有多个朝上设置的支撑柱112，且固定床架11的后侧设置有一固定铰接部111；另一方面为了监测机构2的正常工作，固定床架11设置在地面上，使得床板经过活动床架12、固定床架11与地面电接触。需要说明的是，为了增加固定床架11的固定铰接部111的结构强度，避免固定铰接部111在承受活动床架12翻转时作用力而断裂，固定床架11相对于固定铰接部111设置有加强件113，以使得固定铰接部111处构建一个三角或者四角的分力结构。

活动床架12，参考说明书附图4、6、7；活动床架12架设在支撑柱112上，且活动床架12的后端设置有一活动铰接部121，且活动铰接部121和固定铰接部111铰接连接；此外，活动床架12的中后端的底面还设置有推缸铰接部124。活动床架12为一包覆状的结构，且活动床架12的中部横向连接设置有若干根横杆122，通过横杆122保证活动床架12的结构强度；其中，活动铰接部121、推缸铰接部124以及处理组件21都设置在活动床架12的横杆122上。需要说明的是，活动床架12上横向穿设有一转轴123，转轴123的两端相对于活动床架12的两侧面外露；髋关节锻炼机构4设置有两个，两个髋关节锻炼机构4分别铰接连接在转轴123的两端。需要说明的是，转轴123由两部分构成，两部分的转轴123分设在活动床架12的两侧，且两侧的转轴123处于独立状态，利用齿轮组来使得一个动力源可以同时使得两侧的转轴123做相反的运动，以使得和两个转轴123的连接两个髋关节组件可以做不同方向的运动，以便于在转轴123连接一动力源的情况下对两个髋关节组件进行同步控制，达到一个动力源同步患者的左右大腿进行不同的动作。

推缸15，参考说明书附图13-14，推缸15为现有的普通气动推缸15或电动推缸15，推缸15固定设置在固定床架11上，且推缸15活动连接并作用在活动床架12的推缸铰接部124上，通过推缸15使得活动床架12相对于固定床架11翻转。

床板，床板铺设在活动床架12上，床板上可躺卧一患者。需要说明的是，床板分为第一床板13和第二床板14，第一床板13位于活动床架12的前中段，为支撑患者的主要床板；而第二床板14和第一床板13或活动床架12铰接连接，以使得第二床板14相对于活动床架12为可翻折型；参考说明书附图1-2，在患者需要平躺时，第二床板14相对于第一床板13可处于平行状态；参考说明书附图6-7，在患者需要以坐立状态进行锻炼时，第二床板14相对于第一床板13向前翻折以构成一个可容置患者坐立的容置座腔；参考说明书附图14-15，在患者需要以直立状态进行锻炼时，第二床板14相对于第一床板13向后翻折以构建一个可允许患者下肢大幅度活动的活动腔。此外，第二床板14的中部设置有内凹的床板槽141，以便于患者坐立，并加强患者锻炼时的通风效果。

监测机构2，参考说明书附图4-7；监测机构2包括：感应板23、数据线22、处理组件21以及显示组件；其中，感应板23设置在基座机构1上以近距离监测患者的心肺功能，处理组件21固定在活动床架12上，并接收来自感应板23的监测数据，在处理组件21对监测数据进行处理之后传递给显示组件进行对外显示，显示组件可以随处理组件21设置基座机构1上，也可以一个单独的显示器的方式基于有线/无线数据传输来进行显示。

感应板23，感应板23为一板体，且感应板23上设置有压力传感器和非接触式心电传感器；感应板23固定设置在床板相对于患者后背部的位置。需要说明的是，传统电容耦合式心电探测电路中的前端电容电阻值通常为固定值，而当检测条件变化时，例如床单或患者衣服的材质与厚度以及环境湿度变化时，传统电容耦合式心电探测电路难以实现稳定有效的心电信号检测。此外，患者在进行电动起立床辅助训练时产生的身体与传感器电极之间的相对运动也会引起等效电容的变化，导致传统技术难以获得有效的心电信号。

而本申请中通过非接触式心电信号与呼吸信号的检测，可以稳定有效地获取患者在进行电动起立床辅助训练过程中的定量化生理体征指标，例如：心率，呼吸率，RR间期等，根据这些指标可以了解患者训练过程中的心肺功能状况，一方面在指标出现异常时系统可以发出报警，及时对患者进行保护，另一方面可以根据以上指标优化调整训练策略，提升康复效果。

数据线22，数据线22的两端分别电连接处理组件21和感应板23；需要说明的是，数据线22从活动床架12的外侧面环绕设置。

处理组件21，参考说明书附图16，处理组件21固定设置在活动床架12上，处理组件21可对外传递信息。处理组件21包括前端电容电阻适应模块、高通滤波器、低通滤波器、微处理器以及数据发送模块；其中，前端电容电阻适应模块的输入端电连接数据线22，高通滤波器的输入端电连接前端电容电阻适应模块的输出端，低通滤波器的输入端电连接高通滤波器的输出端，微处理器的输入端电连接低通滤波器的输出端，以及数据发送模块电连接微处理器的输出端，通过处理组件21使得感应板23获得的数据经处理后对外传递。

为了便于监测数据的分析，对电压信号进行放大，前端电容电阻适应模块和高通滤波器之间电连接设置有一仪表放大器，高通滤波器和低通滤波器之间、低通滤波器和微处理器之间分别电连接设置有一运算放大器。

前端电容电阻适应模块，前端电容电阻适应模块包括两个正极端电连接有偏置电阻的运算放大器，且这两个运算放大器的输出端分别作为前端电容电阻适应模块的正极输出端和负极输出端。

在一个实施例中，前端电容电阻适应模块中的所电连接的偏置电阻具体为可调式电阻；通过操作可调整偏置电阻的阻值。如监测机构2上可以设置可调试旋钮，可调试旋钮的外围分布着各种对应不同电阻值的间隔件材质及厚度标识；操作者根据床单的材质和患者穿着衣物的主观判断，来将旋钮旋转到对应的位置。当然也可以取消旋钮，直接对处理组件21输入具体的间隔件的材质和厚度，利用微处理器自动来调整前端电容电阻适应模块中偏置电阻的阻值。

在另一个实施例中，监测机构2还设置有一主动探测组件，如短波探测组件，通过对患者方向发射一束短波，根据反射回的短波信息来预先构建出一个预设在微处理器内的间隔件数据调用库；在实际使用的过程中，通过短波探测组件发射短波并接收短波，将短波信息传递给微处理器，基于预设的间隔件数据调用库来对应调整前端电容电阻适应模块的电阻值。

在另另一个实施例中，取消对前端电容电阻适应模块的电阻值调整，微处理器基于操作者主动输入的数据或探测组件在探测后获到的探测信息来对感应板23获取的数据进行处理，以使得显示组件活动的最终数据和患者实际的心肺功能相匹配。

显示组件，显示组件除了对数据进行显示外，还可以对数据进行进一步的处理和存储，以动态的反应患者在锻炼过程中的心肺功能状态。显示组件和处理组件21之间可以有线连接，也可以为无线连接，在无线连接时，处理组件21上电连接有一无线数据发送模块，显示组件上设置有一无线数据接收模块。可以理解的是，显示组件可以是一显示屏，也可以是一手持式的图像播放设备，如平板电脑。

锻炼机构，锻炼机构连接设置在基座机构1的后侧，且锻炼机构可对患者的下肢进行被动式和/或主动式锻炼。锻炼机构包括脚底锻炼机构3和髋关节锻炼机构4，脚底锻炼机构3和髋关节锻炼机构4的结合来辅助和限定患者的大腿运动轨迹来帮助患者实现更加接近正常步行轨迹的下肢运动训练，更加有效的提升了下肢康复训练效果。

脚底锻炼机构3，用于带动患者的脚底和小腿运动，参考说明书附图6-7，脚底锻炼机构3包括：限位座31、活动组件32以及踏板33；限位座31固定设置在基座机构1上，活动组件32位于限位座31内，且活动组件32连接踏板33，以带动踏板33运动。其中，限位座31的高度低于活动床架12的高度，以便于在活动床架12翻转后患者的脚可以踩在脚底锻炼机构3的踏板33上。

限位座31，用于为限位座31上设置有第一限位槽311和第二限位槽312，第一限位槽311和第二限位槽312均为长槽，且第一限位槽311和第二限位槽312的中部交错设置。需要说明的是，为了使得活动组件32带动踏板33做椭圆运动，第一限位槽311和第二限位槽312为直槽，且第一限位槽311和第二限位槽312垂直交错设置。可以理解的是，优选第一限位槽311和第二限位槽312的宽度相同，以便于第一活动块321和第二活动块322在整个运动过程中都处于受限状态。

活动组件32，参考说明书附图7-12，活动组件32包括：第一活动块321、第二活动块322以及连板323；第一活动块321设置在第一限位槽311中，第一活动块321相对于第一限位槽311可往复运动；第二活动块322设置在第二限位槽312中，第二活动块322相对于第二限位槽312可往复运动；连板323位于第一限位槽311和第二限位槽312的外侧，连板323的两端分别活动连接在第一活动块321和第二活动块322上，且连板323对外还连接设置有一外连轴3231。其中，第一活动块321和第二活动块322中的至少一个和一动力源连接，以实现主动运动，并通过第一活动块321和/或第二活动块322使得踏板33带动患者的下肢相对于限位座31做往复循环运动。需要说明的是，带动第一活动块321和/或第二活动块322的动力源具体可以是一直线运动的电动缸，也可以是滑块和活动块连接的电动螺杆，且优选动力源设置在限位座31的外侧面，动力源和限位座31或固定床架11连接。此外，在脚底组件只需要进行主动式锻炼的情况下，可以不设置动力源，以患者自己脚踏的方式进行锻炼。

踏板33，踏板33的上端面可支撑一患者的脚底，且踏板33的下端面设置有一踏板铰接部331，踏板铰接部331铰接连接在活动组件32的外连轴3231上，以使得踏板33和活动组件32连动。可以理解的是，为了保证踏板33和患者脚掌之间的连动，可以在踏板33的上端面设置束带332以固定患者的脚掌。

髋关节锻炼机构4，用于带动患者的大腿运动，参考说明书附图4-7；髋关节锻炼机构4包括：摆动臂、连杆43以及固定件44。其中，摆动臂位于活动床架12的外侧，且摆动臂铰接连接在活动床架12上；固定件44为一半包覆结构，可容置并固定在患者的大腿上；连杆43的第一端和摆动臂之间铰接连接，且连杆43的第二端和固定件44连接。需要说明的是，髋关节锻炼机构4的摆动臂和活动床架12上的转轴123连接，可以是基于转轴123使得摆动臂带动患者的大腿环绕式上下摆动，也可以将转轴123视为安装支架，再为两侧的两个髋关节锻炼机构4分别设置一个转动电机，以使得两侧的髋关节锻炼机构4可以独立动作，以辅助患者两侧的大腿进行不同方向、不同幅度的运动。可以理解的是，摆动臂可以分为主摆动臂41和副摆动臂42，且主摆动臂41和副摆动臂42之间铰接连接，以使得摆动臂在整体上可以摆动不同的姿态，以使得固定件44可以固定在不同体态的患者的大腿上。此外，髋关节锻炼机构4也可以作为约束在患者腰部的约束件，通过改变摆动臂相对于活动床架12的方向，以使得连杆43位于患者的腰部上方，两侧的髋关节锻炼机构4的固定件44共同对患者进行限位作用，以使得基座机构1在翻转时保证患者能够稳定贴合在床板上。

在一个实施例中，髋关节锻炼机构4和脚底锻炼机构3配合使用，利用髋关节锻炼机构4抬动患者的大腿部，利用脚底锻炼机构3带动患者的小腿和脚部，以使得患者下肢可以按正常步行的姿态进行针对性锻炼。

工作原理：

通过推缸15的推动使得活动床板带动患者从平躺状态转变为坐立状态或直立状态，以使得患者的脚部可以作用在脚底锻炼机构3的踏板33上，使得活动组件32可以通过踏板33带动患者的脚部做椭圆运动；且髋关节锻炼机构4可以辅助推动和限定患者大腿的运动状态，以保证患者的运动姿态符合人体正常的下肢运动轨迹。

在患者锻炼的过程中，通过监测组件的感应板23对患者的心肺功能进行非接触式监测，以保证患者在锻炼的过程中身体处于适宜锻炼的状态。

技术效果：

1、本申请实施例中，通过构建一个可从平躺状态转换为直立状态的基座机构来帮助患者改变体位；并通过在第一床板上设置带有压力传感器和非接触式心电传感器的感应板来监测患者的身体状态，具体来说，非接触式心电传感器通过电容耦合的原理可以隔着床单与病号服获取患者心电信号，压力传感器可以有效获取人体呼吸波信号，通过心电信号与呼吸波信号可以获得患者的心肺功能评估指标。所有传感器无需与患者皮肤直接接触，没有导线与绑带的相互影响，为患者训练带来极大的方便。解决了现有技术中电动起立床无法对患者进行有效的监测，导致患者在康复锻炼的过程中存在风险隐患的技术问题；达到电动起立床对患者进行有效的监测，以保证患者的身体适宜康复锻炼的技术效果。

2、本申请实施例中，非接触式心电传感器采用自适应电容耦合心电探测技术，在处理组件的前段中增加了前端电容电阻适应模块，该模块的功能是保证电路中的前端电容电阻值可以匹配传感器电极与人体皮肤之间等效电容值，从而实现传感电极可以隔着床单和衣服最有效地获取人体心电信号。这与传统电容耦合式心电探测技术最大的区别在于前端电容电阻值的适应调整。具体来说，上述的适应调整的方式可以是基于操作者对床单、患者穿着衣物的材质和厚度的主观判断来控制和调整前端电容电阻适应模块中的电阻值；也可以是基于其他客观判断方式来控制和调整前端电容电阻适应模块中的电阻值，如通过一组短波的接发情况来自动控制和调整前端电容电阻适应模块中的电阻值。

3、本申请实施例中，通过对锻炼机构的重新设计以设计出脚底锻炼机构和髋关节锻炼机构。脚底锻炼机构基于第一活动块和第二活动块在限位座上的直线运动来使得踏板带着患者的脚底部做一个往复循环的椭圆运动，配合髋关节锻炼机构来辅助和限定患者的大腿运动轨迹来帮助患者实现更加接近正常步行轨迹的下肢运动训练，更加有效的提升了下肢康复训练效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。