CN201847678U - 腰带式无线心率检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种腰带式无线心率检测装置，腰带内部固定设置有两电极、信号处理模块、单片机、蓝牙模块、报警器、显示器、开关键、确定键、两个输入键以及软连接线；两电极、信号处理模块、单片机、蓝牙模块、报警器和显示器之间分别以软连接线连接；两电极对称嵌于腰带两边；信号处理模块、单片机、蓝牙模块和报警器放置在后腰部分以及前面的腰带扣附近；信号处理模块的输出连接单片机，单片机的输出分别连接蓝牙模块、报警器，显示器、开关键、确定键和两个输入键；佩戴简单且方便长期携带和长期实时监控，能提取干扰较少的脉冲信号，简便、稳定地选取必要的信号处理。

Description

腰带式无线心率检测装置

技术领域

本实用新型涉及运动、医疗及保健等器具领域，尤其涉及一种佩戴在人体腰间并具有实时监控心率功能的腰带式无线心率检测装置。

背景技术

目前市场上生产的心率检测装置基本上有三大类：第一类是红外传感装置，这种装置受光的影响比较大，且测量部位一般为手指和耳垂。第二类是有线手握电极片心率测试仪，利用体表生物电原理采集两手的电位差，得到心率的变化，这种装置为有线连接，不方便随身携带，也不能实时测量。第三类是心率手表，利用体表生物电原理，通过戴在胸部的表带感受心肌电位的变化，然后通过无线的方式传到戴在手腕上的手表，处理模块集成在手表上，提供每分钟心率的变化，这种装置应用较为广泛，但胸带的佩戴使人体感觉不舒适，接收装置受到限制且不方便观测。

发明内容

本实用新型的目的是为克服现有技术中心率检测装置佩戴不舒适、心率检测信号不稳定、不能实时观测以及观察装置固定单一的缺陷，提供了一种腰带式无线心率检测装置，佩戴舒适且具有实时监测功能，接收装置选择灵活，可利用周边的内置蓝牙模块的装置观察心率变化。

本实用新型为解决以上技术问题所采用的技术方案为：具有腰带，腰带内部固定设置有两电极、信号处理模块、单片机、蓝牙模块、报警器、显示器、开关键、确定键、两个输入键以及软连接线；两电极、信号处理模块、单片机、蓝牙模块、报警器和显示器之间分别以软连接线连接；两电极对称嵌于腰带两边；信号处理模块、单片机、蓝牙模块和报警器放置在后腰部分以及前面的腰带扣附近；信号处理模块的输出连接单片机，单片机的输出分别连接蓝牙模块、报警器，显示器、开关键、确定键和两个输入键。

本实用新型的有益效果为：1、由于人体腰部承受能力比较大，本装置佩戴简单且方便长期携带和长期实时监控。2、将电路板分块，模块之间采用软连接线相连，采用低压软电极内嵌于腰带中，可提高佩带的舒适度。3、接收装置采用两部分，腰带上的显示器主要用于显示使用者的心率值范围，便于警报的发出，另设置无线蓝牙接收装置，增加了观测地点和观测装置的灵活性。4、能提取干扰较少的脉冲信号，提取微弱的心电信号，简便、稳定地选取必要的信号处理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中腰带12上各部件的电路连接图。

图3是图1中信号处理模块3的组成结构图。

图中：1、2.电极；3.信号处理模块；4.单片机；5.蓝牙模块；6.报警器；7.显示器；8.开关键；9.确定键；10、11.输入键；12.腰带；13.差分电路；14.低通滤波电路；15.前置放大电路；16.高通滤波电路；17.主放大电路；18.50Hz陷波电路；19.比较电路；20.触发电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的主体结构为腰带12，在腰带12的内部固定设置有采集电极1和2、信号处理模块3、单片机4、蓝牙模块5、报警器6、显示器7、开关键8、确定键9、输入键10和11以及软连接线。电极1和2对称地嵌于腰带12两边，与腰部皮肤紧密契合，通过软连接线将采集的体表信号送入信号处理模块3。为防止腰带12佩戴时折损各模块，将信号处理模块3、单片机4、蓝牙模块5和报警器6都集中放置在后腰部分以及前面的腰带扣附近。

如图2，电极1和2分别通过软连接与信号处理模块3相连接，电极1和2为Ag/AgCl电极，是一种柔性电极，适应体表外形的变化，可以减少运动伪迹。信号处理模块3的输出连接单片机4，单片机4的输出分别连接蓝牙模块5、报警器6，显示器7以及开关键8、确定键9、输入键10和11。信号处理模块3、单片机4、蓝牙模块5、报警器6和显示器7以软连接线连接在一起进行通信，软连接线分布在腰带12的内部，柔软的与腰部契合。

如图3，信号处理模块3包括差分电路13、低通滤波电路14、前置放大电路15、高通滤波电路16、主放大电路17、50Hz陷波电路18，信号比较电路19和触发电路20依次串连。差分电路13将输入端的两个电压信号处理得到差值，作为电路有效输入信号，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。低通滤波电路14去掉其中混入的各种干扰和噪声，噪声来源主要是各种电子设备辐射出的高频噪声，和市电的50Hz噪声。集成运算放大器选用高精度、低失调、高开环增益的运算放大器OP07a，并设定低通滤波器的截止频率为100Hz。前置放大电路15是心电信号处理的关键部分，其主要任务是抑制干扰信号，放大心电信号。由于心电信号属于高强噪声下的低频微弱信号，所以要求前置放大器应具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、具有一定的电压放大能力等特点。本实用新型选择AD公司的仪表放大器AD620作为心电的前置放大的运放，该运放可实现放大器1～1000变化范围的电压增益。由于体表液体与电极之间可能形成原电池，致使电极之间存在固定的电位差，因此，第一级差分放大的增益不能太高，选择电压放大倍数等于10倍。高通滤波电路16为了隔离人体中存在的极化电位，这些电信号是直流信号，而且经常会比较大，集成运算放大器同样选用运算放大器OP07a。50Hz工频信号陷波电路18采用应用广泛的双T型有源带阻滤波器，原理是自举式双T桥二阶有源带阻滤波器电路。这种滤波器的优点是品质因数可以调节，且与带阻滤波器的中心频率无关。主放大电路17应该具有低噪声、低漂移、足够大的电压放大能力和一定的频带宽度，同时输出具有比较大的动态范围。由于心电信号总的输出电压放大倍数要求1000倍，前置电压放大倍数为10，所以电压放大器的电压放大倍数为100即可满足要求。比较电路19将输入信号与一个值相比较，大于该值则触发一个脉冲信号，将触发的脉冲信号输出。这个值的选定主要由R波的幅值决定，使用示波器观察得到体表电位差，选取该值的最大值作为比较值。

佩戴腰带之后，使用者先打开开关键8，按运动或者安静等实际情况，操作确定键9、输入键10和11，输入键10和11为一个向上调节键和一个向下调节键，通过这三个键输入使用者的年龄，单片机4会根据算法得出该个体的心率上下限值，也可以通过这三个键直接输入正常人的心跳值，即50-100。心跳范围数值可由公式得出也可自行设置，具体由使用者用确定键9、输入键10和11设置。装置启动工作以后，会定时的采集体表电信号，通过信号处理模块3实现对采集信号的处理，输出与心脏搏动同步的脉冲信号。将脉冲信号输入单片机4，单片机4处理脉冲信号，将之转换为心跳值，送入显示器7显示，显示器7和输入键10和11嵌于腰扣附近，方便设置与观察；同时送入蓝牙模块5，蓝牙模块5将会把心跳值送到使用者的蓝牙接收装置进行显示，蓝牙接收装置可以是带蓝牙接收装置的手表，时常携带的内置蓝牙模块的手机，也可以是笔记本电脑，还可以是任意的运动器材。当心跳值超出设定范围，报警器6发出警报，提醒佩戴者注意运动强度，提醒病患注意自身的安全状况。

本实用新型采集体表电信号得到心跳数值的原理为：正常人体，由窦房结发出的一次兴奋，按一定的途径和进程，依次传向心房和心室，引起整个心脏的兴奋；因此，每一个心动周期中，心脏各部分兴奋过程中出现的电变化传播方向、途径、次序和时间等都有一定的规律。将测量电极1、2放置在人体表面的一定部位记录出来的心脏电变化曲线，就是临床上记录的心电图(ECG)。根据处理得到ECG的R-R周期，可以得知心动周期，经过换算最终得到心跳数值。

Claims (2)

1.一种腰带式无线心率检测装置，具有腰带(12)，其特征是：腰带(12)内部固定设置有两电极(1、2)、信号处理模块(3)、单片机(4)、蓝牙模块(5)、报警器(6)、显示器(7)、开关键(8)、确定键(9)、两个输入键(10、11)以及软连接线；两电极(1、2)、信号处理模块(3)、单片机(4)、蓝牙模块(5)、报警器(6)和显示器(7)之间分别以软连接线连接；两电极(1、2)对称嵌于腰带(12)两边；信号处理模块(3)、单片机(4)、蓝牙模块(5)和报警器(6)放置在后腰部分以及前面的腰带扣附近；信号处理模块(3)的输出连接单片机(4)，单片机(4)的输出分别连接蓝牙模块(5)、报警器(6)，显示器(7)、开关键(8)、确定键(9)和两个输入键(10、11)。

2.根据权利要求1所述的腰带式无线心率检测装置，其特征是：所述信号处理模块(3)包括差分电路(13)、低通滤波电路(14)、前置放大电路(15)、高通滤波电路(16)、主放大电路(17)、50Hz陷波电路(18)、信号比较电路(19)和触发电路(20)依次串接；所述差分电路(13)的电压放大倍数为10倍，所述50Hz陷波电路(18)为双T型有源带阻滤波器，所述主放大电路(17)的电压放大倍数为100倍。

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