CN103330553B - 腕带式传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种腕带式传感器；包括传感电路板、医用硅胶以及与医用硅胶连接的连接带，所述传感电路板封装于医用硅胶内，所述传感电路板设置有微处理控制器，所述微处理控制器连接设置有温度传感器、脉搏传感器、电源模块、蓝牙通信模块；本发明有益效果在于：通过温度传感器和脉搏传感器及水平移动传感器可以针对特殊人群的特定群体的健康状况实时的检测，在发生意外可及时施救。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种腕带式传感器。
背景技术
电子腕带一般用于标识特定范围内的对象，看守所、监狱、医院等，且现有的电子腕带一般功能简单，通常是将需要识别对象的情况写在标签上，或将有关电子标签中，将该电子腕带佩带在该对象手腕上，通过对标名签或电子标签的视读或机读；对某些特殊人群的特定群体，如老年特殊群体(痴呆症患者或残障患者)、幼年特殊群体(脑瘫患者或自闭症患者)等一些生活上自理能力差且常独居者的健康状况无法实时的检测，造成因发生意外而无法及时施救产生的安全隐患。
发明内容
本发明的目的为解决了上述问题，提供了一种腕带式传感器，其可实时监控使用者的健康状况，避免使用者因健康状况问题错过施救的时期。
为实现上述目的，本发明提供了腕带式传感器，包括传感电路板、医用硅胶以及与医用硅胶连接的连接带，所述传感电路板封装于医用硅胶内，所述传感电路板设置有微处理控制器，所述微处理控制器连接设置有温度传感器、脉搏传感器、电源模块、蓝牙通信模块。
具体的，所述医用硅胶的厚度为3-6mm；
同时，所述微处理控制器采用型号为SensiumTZ030的芯片。
在本发明中，所述微处理控制器还连接设置有调试端口、热敏电阻、水平移动传感器、GPS定位模块，所述水平移动传感器还连接设置有3D加速度计。
具体的，所述3D加速度计包括电压正极和电压负极，所述电压正极连接有电阻R1和可变电阻R2，所述电阻R1与可变电阻R2的另一端与输出端OUT连接，所述电阻R1与输出端OUT之间串联连接一可变电阻R3的一端,所述可变电阻R2与输出端OUT之间串联连接电阻R4的一端，所述可变电阻R3的另一端和电阻R4的另一端与电压负极连接。
进一步的，所述温度传感器包括体表温度传感器和环境温度传感器，该温度传感器包括多路转换器MUX，所述热敏电阻一端通过THERM_P端口与多路转换器MUX的一端连接，该热敏电阻另一端通过THERM_N端口接地，还包括恒流源，所述恒流源包括可编程恒流源及内置恒流源，所述THERM_P端口还分别和多路转换器MUX与可编程恒流源连接，所述内置恒流源还通过一二极管接地，所述多路转换器MUX一端连接于内置恒流源和二极管之间，所述多路转换器MUX一端与一放大器电路的负极连接，该放大器电路正极通过一温度控制器接地，该放大器电路一端还连接有模数转换器。
在本发明中，所述的脉搏传感器包括电压正极和电压负极，所述电压正极连接有电阻R20，电阻R20的一端分别连接有电容C40、电容C44以及第一仪表放大器的负极，该电容C40另一端与模拟地AGND连接，所述电容C44另一端与第一仪表放大器正极连接且通过电阻R25与电压负极连接，所述第一仪表放大器还分别与电阻R21、电容C41、电阻R22、模拟地AGND以及第二仪表放大器连接，所述电容C41与第一仪表放大器之间连接有3V电压，该3V电压与电容C42一端连接，所述电容C41另一端与电容C42另一端接模拟地AGND，所述第一仪表放大器与电阻R22之间还串联有电容C47和电阻R26，所述电容C47和电阻R26之间与第二仪表放大器的负极连接，所述电阻R22另一端与电阻R23、电容C45、电阻R19串联连接，所述第二仪表放大器的正极与电容C45的另一端及电阻R24串联，所述电阻R24另一端与第三仪表放大器的正极连接，电阻R24与第三仪表放大器之间连接有电阻R27，所述电阻R27另一端接模拟地AGND，所述电阻R23另一端与第三仪表放大器负极及电容C43串联，所述电阻R19另一端、电容C43另一端及第三仪表放大器与输出端HK_OUT连接。
进一步的，所述微处理控制器通过与脉搏传感器之间连接设置有减噪滤波器，该减噪滤波器采用卡尔曼滤波器。
进一步的，所述减噪滤波器与脉搏传感器之间连接设置有峰值检测器。
优选的，所述电源模块采用纽扣电池，所述蓝牙通信模块采用蓝牙4.0通信模块。
本发明具有以下有益效果：通过温度传感器和脉搏传感器及水平移动传感器可以针对特殊人群的特定群体，如老年特殊群体(痴呆症患者或残障患者)、幼年特殊群体(脑瘫患者或自闭症患者)等一些生活上自理能力差且常独占者的健康状况实时的检测，在发生意外可及时施救。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明传感器电路板结构框图；
图2为本发明腕带式传感器剖面示意图；
图3为3D加速计的电路图；
图4为温度传感器电路图；
图5为脉搏传感器电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1、图2、图3、图4及图5所示，为实现上述目的，本发明提供了一种腕带式传感器，包括传感电路板12、医用硅胶13以及与医用硅胶13连接的连接带14，所述传感电路板12封装于医用硅胶13内，所述传感电路板12设置有微处理控制器1，所述微处理控制器1连接设置有温度传感器、脉搏传感器9、电源模块2、蓝牙通信模块4。腕带式传感器通过设置的温度传感器、脉搏传感器9可以实时监测使用者的健康状况，并将检测到的所有数据通过蓝牙通信模块4传输至手机基站(未图示)，手机基站可以自动分析使用者当前健康状况，并在需要时直接和使用者交谈以确认他的状况，手机基站将分析使用者的回答，如果使用者答复说他需要帮助或使用者连续无回应，手机基站将呼叫预先指定的联络人，如远程监控中心、家庭成员，医生，医疗保健中心，这样确保使用者能够得到及时的救助。
作为本发明具体的一种实施例，所述医用硅胶13的厚度为3-6mm。优选的厚度可以为4mm。传感电路板12封装在医用硅胶13中，由于医用硅胶13的稳定性较好、不溶于水、可耐200度高温、可消毒、符合生物相容性、并且经过特殊工艺处理，不会对人体造成伤害。医用硅胶13有一定的硬度，可以保护传感电路板12不容易扭曲变形，而且硅胶是一种柔性材料，不容易对人体造成伤害。
在本发明中，所述微处理控制器1采用型号为SensiumTZ030的芯片，所述微处理控制器1还连接设置有调试端口3、热敏电阻5、水平移动传感器10、GPS定位模块13，所述水平移动传感器10还连接设置有3D加速度计11，3D加速度计11提供方向和加速度值，参见图3所示，该3D加速计采用的电路设计为：所述3D加速度计包括电压正极和电压负极，所述电压正极连接有电阻R1和可变电阻R2，所述电阻R1与可变电阻R2的另一端与输出端OUT连接，所述电阻R1与输出端OUT之间串联连接一可变电阻R3的一端,所述可变电阻R2与输出端OUT之间串联连接电阻R4的一端，所述可变电阻R3的另一端和电阻R4的另一端与电压负极连接。
而该腕带式传感器上设置的GPS定位模块13的目的是当手机基站丢失且使用者又无法及时知晓时，能准确定位使用者的位置，避免因产生意外而错过救助的时机。
温度传感器包括体表温度传感器6和环境温度传感器7；参见图4所示，该温度传感器的电路设计的方式为：该温度传感器包括多路转换器(MUX:Multiplexer)，所述热敏电阻5一端通过THERM_P端口与多路转换器64的一端连接，该热敏电阻5另一端通过THERM_N端口接地，还包括恒流源，所述恒流源包括可编程恒流源62及内置恒流源63，所述THERM_P端口和多路转换器64与可编程恒流源62连接，所述内置恒流源还通过一二极管接地，所述多路转换器MUX一端连接于内置恒流源和二极管之间，所述多路转换器MUX一端与一放大器电路的负极连接，该放大器电路正极通过一温度控制器66接地，该放大器电路一端还连接有模数转换器65。微处理控制器1的芯片上设置的热敏电阻5可提供环境温度，同时在医用硅胶13或连接带上设置的热敏电阻5可提取佩戴者的皮肤温度。
所述微处理控制器1通过与脉搏传感器9之间连接设置有减噪滤波器8，该减噪滤波器8采用卡尔曼滤波器；脉搏传感器9采用压电式压力传感器接触桡动脉提供脉搏值，作为优选的一种方式，所述减噪滤波器8与脉搏传感器9之间连接设置有自适应峰值检测器12，采用峰值检测器12可克服采样的压力信号产生偏移。采样的压力信号通常含有运动引起的噪声干扰，脉搏传感器9与微处理控制器1之间增加减噪滤波器8可降低脉搏传感器9受到外界杂讯的干扰，脉搏传感器9作为测量心率的一种方式，参见图5所示，其电路上设计采用的方式为：所述的脉搏传感器包括电压正极和电压负极，所述电压正极连接有电阻R20，电阻R20的一端分别连接有电容C40、电容C44以及第一仪表放大器71的负极，该电容C40另一端与模拟地AGND连接，所述电容C44另一端与第一仪表放大器正极连接且通过电阻R25与电压负极连接，所述第一仪表放大器还分别与电阻R21、电容C41、电阻R22、模拟地AGND以及第二仪表放大器72连接，所述电容C41与第一仪表放大器之间连接有3V电压，该3V电压与电容C42一端连接，所述电容C41另一端与电容C42另一端接模拟地AGND，所述第一仪表放大器与电阻R22之间还串联有电容C47和电阻R26，所述电容C47和电阻R26之间与第二仪表放大器的负极连接，所述电阻R22另一端与电阻R23、电容C46、电阻R19串联连接，所述第二仪表放大器的正极与电容C45的另一端及电阻R24串联，所述电阻R24另一端与第三仪表放大器73的正极连接，电阻R24与第三仪表放大器之间连接有电阻R27，所述电阻R27另一端接模拟地AGND，所述电阻R23另一端与第三仪表放大器负极及电容C43串联，所述电阻R19另一端、电容C43另一端及第三仪表放大器与输出端HK_OUT连接。
在脉搏传感器的电路中，各电阻的大小为：电阻R20的大小为：5.36KΩ；电阻R25的大小为：5.36KΩ；电阻R21的大小为：5.49KΩ；电阻R22的大小为：249KΩ；电阻R26的大小为：316KΩ；电阻R23的大小为：150KΩ；电阻R24的大小为：249KΩ；电阻R27的大小为：210KΩ；电阻R19的大小为：210KΩ。各电容的容量大小为：电容C40的大小为：1μF；电容C41的大小为：0.1μF；电容C42的大小为：10μF；电容C43的大小为：10μF；电容C44的大小为：10μF；电容C45的大小为：1μF；电容C46的大小为：68μF；电容C47的大小为：1μF。微处理控制器1将环境温度、皮肤温度、加速度值、脉博值通过蓝牙通信模块4发送给手机基站。
进一步的，电源模块2采用纽扣电池，采用纽扣电池体形较小可节省传感器电路板的空间。蓝牙通信模块4采用蓝牙4.0通信模块，可与手机基站上的蓝牙4.0通信模块相匹配，这样才能确保通讯的正常，蓝牙4.0通信模块最重要的特性是省电科技，极低的运行和待机功耗可以使一粒纽扣电池连续工作数年之久，使用在本发明的腕带式传感器上可使纽扣电池使用时间达到3年以上，并且蓝牙4.0通信模块对心脏起博器等医疗设备无干扰。
综上所述，通过温度传感器和脉搏传感器9及水平移动传感器10可以针对特殊人群的特定群体的健康状况实时的检测，在发生意外时可及时得到施救。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.腕带式传感器，其特征在于：包括传感电路板、医用硅胶以及与医用硅胶连接的连接带，所述传感电路板封装于医用硅胶内，所述传感电路板设置有微处理控制器，所述微处理控制器连接设置有温度传感器、脉搏传感器、电源模块、蓝牙通信模块，所述微处理控制器还连接设置有调试端口、热敏电阻、水平移动传感器、GPS定位模块，所述水平移动传感器还连接设置有3D加速度计，所述3D加速度计包括电压正极和电压负极，所述电压正极连接有电阻R1和可变电阻R2，所述电阻R1与可变电阻R2的另一端与输出端OUT连接，所述电阻R1与输出端OUT之间串联连接一可变电阻R3的一端,所述可变电阻R2与输出端OUT之间串联连接电阻R4的一端，所述可变电阻R3的另一端和电阻R4的另一端与电压负极连接。
2.根据权利要求1所述的腕带式传感器，其特征在于：所述医用硅胶的厚度为3-6mm。
3.根据权利要求1所述的腕带式传感器，其特征在于：所述微处理控制器采用型号为SensiumTZ030的芯片。
4.根据权利要求1所述的腕带式传感器，其特征在于：所述温度传感器包括体表温度传感器和环境温度传感器，该温度传感器包括多路转换器MUX，所述热敏电阻一端通过THERM_P端口与多路转换器MUX的一端连接，该热敏电阻另一端通过THERM_N端口接地，还包括恒流源，所述恒流源包括可编程恒流源及内置恒流源，所述THERM_P端口还分别和多路转换器MUX与可编程恒流源连接，所述内置恒流源还通过一二极管接地，所述多路转换器MUX一端连接于内置恒流源和二极管之间，所述多路转换器MUX一端与一放大器电路的负极连接，该放大器电路正极通过一温度控制器接地，该放大器电路一端还连接有模数转换器。
5.根据权利要求4所述的腕带式传感器，其特征在于：所述的脉搏传感器包括电压正极和电压负极，所述电压正极连接有电阻R20，电阻R20的一端分别连接有电容C40、电容C44以及第一仪表放大器的负极，该电容C40另一端与模拟地AGND连接，所述电容C44另一端与第一仪表放大器正极连接且通过电阻R25与电压负极连接，所述第一仪表放大器还分别与电阻R21、电容C41、电阻R22、模拟地AGND以及第二仪表放大器连接，所述电容C41与第一仪表放大器之间连接有3V电压，该3V电压与电容C42一端连接，所述电容C41另一端与电容C42另一端接模拟地AGND，所述第一仪表放大器与电阻R22之间还串联有电容C47和电阻R26，所述电容C47和电阻R26之间与第二仪表放大器的负极连接，所述电阻R22另一端与电阻R23、电容C45、电阻R19串联连接，所述第二仪表放大器的正极与电容C45的另一端及电阻R24串联，所述电阻R24另一端与第三仪表放大器的正极连接，电阻R24与第三仪表放大器之间连接有电阻R27，所述电阻R27另一端接模拟地AGND，所述电阻R23另一端与第三仪表放大器负极及电容C43串联，所述电阻R19另一端、电容C43另一端及第三仪表放大器与输出端HK_OUT连接。
6.根据权利要求1所述的腕带式传感器，其特征在于：所述微处理控制器通过与脉搏传感器之间连接设置有减噪滤波器，该减噪滤波器采用卡尔曼滤波器。
7.根据权利要求6所述的腕带式传感器，其特征在于：所述减噪滤波器与脉搏传感器之间连接设置有峰值检测器。
8.根据权利要求1所述的腕带式传感器，其特征在于：所述电源模块采用纽扣电池，所述蓝牙通信模块采用蓝牙4.0通信模块。
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