CN202368769U - 多生理参数控制的自充气溺水自救装置 - Google Patents

Abstract

多生理参数控制的自充气溺水自救装置，涉及一种游泳自救护装置。设有微处理器、微型电机、压缩空气瓶、未充气救生气囊、求救信号发射电路、控制电路、呼吸传感器和心电传感器；2个传感器的信号输出端接微处理器，微处理器输出端口接控制电路输入端，控制电路控制信号输出端接微型电机和求救信号发射电路输入端，微型电机轴上设有钻头；气囊与压缩空气瓶连接；微处理器、微型电机、压缩空气瓶、处理电路和控制电路装在盒体内，盒体放在防水套中。能自动监测人的生理参数变化，在人溺水时能由微处理器发出控制信号，带动电机上的钻头打开压缩空气瓶的盖子，对救生气囊进行充气，同时向外界发出求救信号，使溺水者的头部浮出水面，获得及时救助。

Description

多生理参数控制的自充气溺水自救装置

技术领域

本实用新型涉及一种游泳自救护装置，尤其是涉及一种多生理参数控制的自充气溺水自救装置。

背景技术

人在正常游泳和发生溺水时，其生理参数会发生变化，利用该变化的生理参数信号可以触发执行装置工作，打开压缩空气瓶，对救生气囊进行充气，使人的头部浮出水面。该装置构成一个自动化系统，在人溺水时，无需人的干预就可以达到救生的目的。

现在市场上的许多产品是利用手动方式打开压缩空气瓶，这些装置需要人在溺水时有清醒的意识，由于人在溺水时的紧张和害怕，很难具有清醒的意识，在很多情况下，溺水的人无法打开压缩空气瓶。

中国专利CN200971161公开一种溺水自救工具，它是用塑料薄膜制作成可以充气的救生圈、救生衣或者其它的几何形体，使用时用嘴充气成形实现自救，不用时放气折叠收藏，它的成本轻，使用方便，又可随身携带。

中国专利CN201793005U公开一种溺水自救装置包括有气囊，通过导管与气囊相通的气体发生器，安装在导管上的压力开关。溺水自救装置在平时体积很小，系在人身上，不会分离，不会影响游泳和水上活动。遇险时，当游泳者下沉到水下2m的深度时，压力开关受到设定的压力就会自动打开，在很短时间内，气体发生器内的高压液态气体迅速由导管输送到气囊，使气囊迅速膨胀，增加浮力，帮助溺水者浮出水面，实现自救。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的溺水自救装置存在的上述不足，提供一种能自动监测人的生理参数变化，在人溺水时能由微处理器发出控制信号，带动电机上的钻头打开压缩空气瓶的盖子，对救生气囊进行充气，同时向外界发出求救信号，使溺水者的头部浮出水面，获得及时救助的多生理参数控制的自充气溺水自救装置。

本实用新型设有微处理器、微型电机、压缩空气瓶、未充气救生气囊、求救信号发射电路、控制电路、呼吸传感器和心电传感器；所述呼吸传感器的信号输出端和心电传感器的信号输出端分别接微处理器的输入端口，微处理器的输出端口接控制电路的输入端，控制电路的控制信号输出端分别接微型电机和求救信号发射电路的输入端，微型电机的轴上设有钻头；未充气救生气囊通过气管与压缩空气瓶连接；所述微处理器、微型电机、压缩空气瓶、处理电路和控制电路装在盒体内，所述盒体放在防水套中。

所述微型电机可设手动开关。

所述呼吸传感器和心电传感器用于监测人体生理参数的变化，呼吸传感器用于监测人体心脏的跳动，心电传感器用于监测人体的心电变化。

所述呼吸传感器和心电传感器的信号输出端与微处理器输入端之间可设传感器处理电路。所述求救信号发射电路可设在防水套内。

本实用新型设有多个传感器监测人体生理参数的变化，一个微处理器对多个传感器信号进行处理，并在人发生溺水时输出控制信号和发射求救信号，设在微型电机上的钻头可以钻通压缩空气瓶的盖子。压缩空气瓶用于存储压缩空气，在人溺水时可以对未充气救生气囊进行充气；在人溺水时求救信号发射电路可向外界发射求救信号。

本实用新型的工作过程如下：呼吸传感器和心电传感器监测人体的生理参数变化，并将传感信号经处理电路处理，传送给微处理器，当监测到溺水状况出现时，微处理器发出控制信号给控制电路，控制电路驱动微型电机旋转，同时向求救信号发射电路发送求救信号，微型电机上的钻头钻通压缩空气瓶上的盖子，压缩空气对未充气救生气囊充气。另外，设有手动开关，在人感觉到危险时，闭合手动开关，接通微型电机电源，微型电机上的钻头钻通压缩空气瓶上的盖子，同时微处理器向求救信号发射电路发射求救信号。

本实用新型克服了现有救生装置的缺点，它将自动和手动打开压缩空气瓶的功能集成在一起，保证人在溺水时及时对救生气囊进行充气。为了保证装置的可靠性，装置采用了多个传感器，并用微处理器对这些传感信息进行处理。另外，在救生气囊充气时，微处理器会向求救信号发射电路发出救生信号，使得救生人员能及时发现溺水者，及时进行救护。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构组成示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构组成示意图。

图3为本实用新型实施例的心电传感器信号处理流程。

图4为本实用新型实施例的心电传感器前置放大电路。

图5为本实用新型实施例的心电传感器低通和高通滤波器。

图6为本实用新型实施例的心电传感器主放大电路。

图7为本实用新型实施例的微处理器控制系统。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1

参见图1，本实用新型实施例设有微处理器1、微型电机2、压缩空气瓶(在图1中未画出)、未充气救生气囊4、求救信号发射电路5、控制电路7、呼吸传感器9和心电传感器10；所述呼吸传感器9的信号输出端和心电传感器10的信号输出端分别接微处理器1的输入端口，微处理器1的输出端口接控制电路7的输入端，控制电路7的控制信号输出端分别接微型电机2和求救信号发射电路5的输入端，微型电机2的轴上设有钻头11；未充气救生气囊4通过气管与压缩空气瓶3连接；所述微处理器1、微型电机2、压缩空气瓶3、处理电路6和控制电路7装在盒体内，所述盒体放在防水套中。

所述微型电机2可设手动开关8。

所述呼吸传感器9和心电传感器10用于监测人体生理参数的变化，呼吸传感器用于监测人体心脏的跳动，心电传感器用于监测人体的心电变化。

所述呼吸传感器和心电传感器的信号输出端与微处理器输入端之间可设传感器处理电路6。所述求救信号发射电路5可设在防水套内。

呼吸传感器9和心电传感器10的信号线被缝制在未充气救生气囊4腋下的带子中，求救信号发射电路5密封在一个防水套中，传感器处理电路6、微处理器1、微型电机2和压缩空气瓶3密封在另一个防水套中，未充气救生气囊4上设置有两个带有拉链的袋子，两个防水套放置在这两个袋子中，未充气救生气囊4和放置压缩空气瓶3的盒子由带有防水密封接头的管子连接。

呼吸传感器9是一个拉力传感器，该传感器被缝制在一个带子中，带子可以带在人的胸部，当人体呼吸时，呼吸传感器9被拉长，呼吸传感器9的电阻发生变化，若呼吸传感器9上接有电源，则该电阻变化会带来电源的电压变化。在人体正常呼吸时，呼吸传感器9可以输出3V左右的电压，所以呼吸传感器9不需要放大电路，可以直接接入微处理器1。心电传感器10是由压敏器件组成的传感器，由于心电信号非常微弱，需要多级放大电路对信号进行放大。

实施例2

参加图2，该装置由弹簧12、微型电机2、钻头11、压缩空气瓶3、支架13组成，当微处理器接通微型电机电源时，电机带动钻头11旋转，钻头11钻通压缩空气瓶3的盖子，释放出压缩空气，使救生气囊膨胀。

实施例3

参见图3，为心电信号的处理流程。标记14为心电信号，15为前置信号放大器，16为低通滤波器，17为高通滤波器，18为主放大器，19为50Hz陷波电路，20为电平提升电路，21为A/D转换电路。心电信号很微弱，幅值只有0～4mV，频带为0.05～100Hz。且在采集的过程中存在着诸如50Hz的工频、极化电压、热噪声以及其他噪声等多种干扰信号。特别是工频干扰，对后续特征波形的检出和分析影响很大，有时甚至会淹没心电信号，致使无法检出。因此，要求信号放大电路前置信号放大器15有足够高的共模抑制比。

实施例4

图4给出本实用新型实施例的心电传感器前置放大电路，从图中可以看出，前置信号放大电路由输入跟随电路、仪用放大器、右腿浮地驱动和屏蔽层驱动等4部分组成。输入跟随器用于提高输入阻抗、获取更强的心电信号，采用高精度运算放大器OPA4277。仪用放大器根据系统设计要求采用高精度仪用放大器AD620，该仪用放大器的增益范围为1～10000。右腿浮地驱动：把混杂于原始心电信号中的共模噪声提取出来，经过一级倒相放大后，再返回到人体，使它们相互叠加，从而减小人体共模干扰的绝对值，提高信噪比，采用高精度运算放大器OPA4277。屏蔽层驱动：尽管大部分噪声以共模形式存在于人体，但由于元器件不可能完全对称，电路板又存在一些分布参数，结果使少部分以共模形式存在的干扰噪声以差模信号的方式进入放大器，而放大器对差模信号的放大能力很强，最终导致信号发生畸变。因此，采用了屏蔽层驱动电路，用共模电压本身驱动屏蔽层给予中和，以便将跨接在其上的共模波动减小到零，放大器采用高精度运算放大器OPA4277。

实施例5

图5给出本实用新型实施例的心电传感器低通滤波器和高通滤波器的电路组成，由于心电信号属于低频信号，为了去掉高频的干扰，还须通过低通滤波。低通滤波器(LPF)采用归一化设计的四阶低通滤波，截止频率为100Hz，在频率转折处有足够的陡度，避免高频信号的干扰。考虑到元件的误差，设定截至频率110Hz。放大器的温漂、皮肤电阻的变化、呼吸和人体运动，都会造成心电信号出现所谓的“基线漂移”现象，也即输出端的心电信号会在某条水平线上缓慢地上下移动。从频谱上说，这些影响都可以归结为一个低频噪声干扰。这也就是使用高通滤波器(HPF)的原因。这些噪声主要集中于0.03～2Hz。但心电信号中的ST段和Q波频率分量集中于0.05～2Hz，与上述低频噪声分量很接近。因此，不可简单地把高通截止频率定为2Hz，否则将使心电信号的波形出现较大失真。根据美国心脏协会的建议，去除心电信号中的直流成分的带通滤波器截止频率不得超过0.05Hz。所以，把高通滤波器的截至频率定在0.035Hz，留有一定余量是为防止元器件因精度不够而造成较大误差。

实施例6

图6给出本实用新型实施例的心电传感器主放大电路，心电传感器主放大电路采用低功耗低噪声的运算放大器TLC2254。

实施例7

图7给出本实用新型实施例的微处理器控制系统，选用8051单片机来控制和处理整个系统的信号，38脚为输入的心电传感器和呼吸传感器的信号，晶振12MHz，单片机接收来自传感器的信号，经过程序的判断，若判断为溺水状况，则拉低21号管脚，这时继电器线圈通电，把继电器常开端吸合，电机开始旋转，进而打开氧气瓶的盖子。

Claims (4)

1.多生理参数控制的自充气溺水自救装置，其特征在于设有微处理器、微型电机、压缩空气瓶、未充气救生气囊、求救信号发射电路、控制电路、呼吸传感器和心电传感器；所述呼吸传感器的信号输出端和心电传感器的信号输出端分别接微处理器的输入端口，微处理器的输出端口接控制电路的输入端，控制电路的控制信号输出端分别接微型电机和求救信号发射电路的输入端，微型电机的轴上设有钻头；未充气救生气囊通过气管与压缩空气瓶连接；所述微处理器、微型电机、压缩空气瓶、处理电路和控制电路装在盒体内，所述盒体放在防水套中。

2.如权利要求1所述的多生理参数控制的自充气溺水自救装置，其特征在于所述微型电机设手动开关。

3.如权利要求1所述的多生理参数控制的自充气溺水自救装置，其特征在于所述呼吸传感器和心电传感器的信号输出端与微处理器输入端之间设传感器处理电路。

4.如权利要求1所述的多生理参数控制的自充气溺水自救装置，其特征在于所述求救信号发射电路设在防水套内。

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