CN211857716U - 人体异常状态预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人体异常状态预警装置，其包括红外检测电路模块、分贝检测电路模块以及报警电路；红外检测电路模块至少包括红外传感电路、第一信号放大电路、第一阈值配置电路、第一比较电路和计数电路。分贝检测电路模块至少包括声波采集电路、第二信号放大电路、半波整流电路、低通滤波电路、第二阈值配置电路和第二比较电路。计数电路的输入端和第二比较器的输出端通过或门电路或与门电路连接所述报警电路。本设计的预警装置结构小巧，适合家用，采用行为结合声音的方式对患者的异常状态进行检测和预警，预警及时、准确；同时，本设计的预警装置可对微弱信号进行准确的检测。

Description

人体异常状态预警装置

技术领域

本实用新型涉及一种患者状态检测装置，特别是一种针对精神分裂病患者是否发病进行状态预警的装置。

背景技术

精神分裂病患者在正常状态时，行为较为迟缓，在发病时，则常会处于暴躁的状态，在该状态下，患者会出现一些夸张、极端的行为，运动量会很大，同时可能伴随尖叫等行为。基于此类行为，患者在发病时，会在一个区域内来回走动，并时常尖叫，通过对这两种具有代表性的行为(中的一种或两种)进行监测，即可较为准确地了解到患者是否发病。目前市面上监测患者是否发病的设备多是床边设备，即在患者身体部位上安装多个传感器，通过监测患者的多项身体指标来对患者发病与否进行预警。该类设备存在一个较大的弊端，即体积较大，成本很高，患者只能被束缚在床上，对于家庭使用来讲，并不适用。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种人体异常状态预警装置，以提供一种结构小巧、低成本、可家用的监测设备，来监测精分患者是否发病，并及时预警。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种人体异常状态预警装置，其包括红外检测电路模块、分贝检测电路模块以及报警电路；红外检测电路模块至少包括红外传感电路、第一信号放大电路、第一阈值配置电路、第一比较电路和计数电路，红外传感电路连接第一信号放大电路，第一信号放大电路和第一阈值配置电路分别连接第一比较电路的两输入端，第一比较电路的输出端连接计数电路；分贝检测电路模块至少包括声波采集电路、第二信号放大电路、半波整流电路、低通滤波电路、第二阈值配置电路和第二比较电路，声波采集电路、第二信号放大电路、半波整流电路和低通滤波电路依次连接；低通滤波电路和第二阈值配置电路分别连接第二比较器的两输入端；计数电路的输入端和第二比较器的输出端通过或门电路或与门电路连接所述报警电路。

上述预警装置通常可放置或安装在室内的角落位置(以实现最大范围的监测)，其工作原理为：红外传感电路检测人体的红外能，在外界辐射变化时(证明有人经过)，发出一个电信号，该信号较为微弱；第一信号放大电路将该电信号放大后，传递到第一比较电路，第一阈值配置电路为第一比较电路设定有电压阈值，电信号传递到第一比较电路后，满足阈值，第一比较电路输出一个变化的电平到计数电路，计数电路响应该输出的电平进行计数。在患者发病时，会高频率来回走动，这样，就会使得计数电路在短时间内的计数值快速上升，达到报警条件。另一边，患者发病时，会发出尖叫等高分贝声音，经声波采集电路转换为电信号后，经第二信号放大电路放大，再经斑驳整流电路转换为直流脉冲信号，经低通滤波电路后得到声音信号的直流平均电压，第二阈值配置电路为第二比较电路设定有相应的阈值，在患者发病时，其直流平均电压会超出该阈值，第二比较电路则输出相应的电平信号，表示达到报警条件。报警电路在两模块电路之一或全部都达到报警条件时，发出报警信号，以提醒监护人，实现患者发病的预警。

进一步的，所述红外检测电路模块还包括显示电路，所述显示电路连接于所述比较电路的输出端。显示电路在患者来回走动时，会相应的闪烁，将该显示电路设置在监护人可视的范围内，可以对监护人起到提醒作用。

进一步的，所述红外检测电路模块还包括定时清零电路，所述定时清零电路连接所述计数电路的清零端。清零电路可定时对计数进行清零，以定时清理在非发病状态时对患者监测的计数。

进一步的，所述红外检测电路由SD02型热释电人体红外传感器及外围电路构成。

进一步的，所述第一信号放大电路为两级高倍放大电路。两级高倍放大电路即由两个单级放大电路串联而成的电路，以实现对红外检测的微弱信号进行高倍放大。

进一步的，所述第一比较电路为窗口比较电路。所谓的窗口比较电路即设置有一个窗口阈值(上限及下限)，在测试值位于上、下限之间时，输出一个电平，在位于上、下限之外时，输出相反的电平。

进一步的，所述计数电路为两位计数器电路。两位计数电路即计数达到两位数的电路，在超出两位数时，即发出溢出信号，该溢出信号可作为计数达到阈值的报警信号。

进一步的，所述声波采集电路由电容驻极式无指向性MIC及外围电路构成。

进一步的，所述报警电路为蜂鸣器报警电路。所谓的蜂鸣器报警电路即采用蜂鸣器作为报警元件的报警电路。蜂鸣器发声能够对周围环境的监护人起到很好的通知效果。

进一步的，人体异常状态预警装置还包括箱体，所述红外检测电路模块、分贝检测电路模块以及报警电路均安装于所述箱体内。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本设计的预警装置结构小巧，方便家庭使用。

2、本设计的预警装置结合了对患者行为的监测和患者发声的监测，符合患者发病的行为特征，预警结果准确、及时。

3、本设计的预警装置会定时清理对患者未发病时监测的计数，以免因长时间的积累产生误报。

4、本发明采用两级高倍放大电路，可以对微弱信号(患者离装置较远)进行放大，具备较高的检测精度。设计窗口比较器可以过滤掉行为噪声，提高监测的准确度。

附图说明

图1是人体异常状态预警装置构造图。

图2是红外检测电路模块电路的一个实施例。

图3是分贝检测电路模块电路的一个实施例。

图4是定时清零电路的一个实施例。

图5是计数电路的一个实施例。

图6是报警电路的一个实施例。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，人体异常状态预警装置包括红外检测电路模块、分贝检测电路模块以及报警电路；红外检测电路模块至少包括红外传感电路、第一信号放大电路、第一阈值配置电路、第一比较电路和计数电路，红外传感电路连接第一信号放大电路，第一信号放大电路和第一阈值配置电路分别连接第一比较电路的两输入端，第一比较电路的输出端连接计数电路；分贝检测电路模块至少包括声波采集电路、第二信号放大电路、半波整流电路、低通滤波电路、第二阈值配置电路和第二比较电路，声波采集电路、第二信号放大电路、半波整流电路和低通滤波电路依次连接；低通滤波电路和第二阈值配置电路分别连接第二比较器的两输入端；计数电路的输入端和第二比较器的输出端通过或门电路或与门电路连接所述报警电路。参见附图6，计数电路的输入端和第二比较器的输出端通过与门U2A连接报警电路。

上述预警装置在使用时需要进行封装，其通过一箱体将各部分的电路安装在其内部，其中，红外传感电路的探头暴露在外，报警电路的报警器部分设计有蜂窝孔洞。

为了便于监护人了解到患者行为(如走动频率)，在第一比较电路上还连接有显示电路。将该显示电路延伸安装到监护人可视之处，则在患者发病来回走动时，显示电路可以反映出患者走动的频率。

如图2所示，红外检测电路模块由SD02型热释电人体红外传感器及外围电路(如电容、电阻等元器件)构成，当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元件上，传感电路输出电压信号。

使用LM324四运放分别构成IC1、IC2两级高倍放大电路，对SD02型热释电人体红外传感器检测的微弱信号进行放大。电压信号通过C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率是16Hz，下限截止频率是0.16Hz，由于热释电红外传感器的输出探测信号电压十分微弱(通常仅仅1mV左右)而且是一个变化的信号，菲涅尔透镜的作用使输出信号电压呈脉冲形式，脉冲电压的频率由被测物移动的速度决定，通常为0.1～100Hz左右，所以应对热释红外传感器输出电压信号进行放大，本设计运用集成运放LM324进行两级放大，以便获得足够的增益。

使用两片LM324四运放构成窗口比较器，当IC2电压幅度在UA到UB之间(由第一阈值配置电路设置，例如窗口比较器的上下限电压为3.8V和1.2V)时，IC3，IC4输出低电平；当IC2输出电压大于UA时，IC3输出高电平；当IC2小于UB时，IC4输出高电平，经VD1，VD2隔离电压分别输出。R11可调节检测器的灵敏度。在放大器输出的信号幅度超出电压阈值范围时，输出高电平，其余情况(无异常)则输出低电平信号。在比较器中，R9，R10用作参考电压，两个运放(IC3、IC4)作比较器。当有人在热释电路的有效范围内走动时，比较器输出的高低电平来回变化，可引起LED1和LED2交替闪烁。将LED1和LED引出并安装到固定位置，则可反映出患者走动的频率。

运放LM324无论是用作放大器还是比较器，都采用了单电源。在传感电路无信号时，IC2的静态输出电压为0.4～1V左右；IC2在静态时，由于同相端电位为2.5V，故输出电平为2.5V；而两个比较器IC3和IC4的输出则由R11和R12的大小决定。对于两比较器设置的基准值(即阈值)，则由电源电压、电阻R10、R11、R12和电容C9共同决定。

如图3所示为分贝检测电路模块的电路图。声波采集电路采用电容驻极式无指向性MIC，其将声波信号转换为电压信号。采用运放NE5523作为第二信号放大电路的主要构成元件，经过电容驻极式无指向性MIC转换后的电压信号进入运放NE5523进行信号放大，运放使用12V直流电源,配合调节R3改变放大增益,使线性放大后的交流信号在-6～+6V之间。图3中的D1、R7组成半波整流电路，其从放大后的信号检出0～+6V的直流脉冲信号。信号经C4滤除高次谐波后得到相对平滑的直流波动电平。R7与C4组成的RC时间常数约为0.1s,能够较快的反映出声音信号的直流平均电压,保证了声音检测的实时性。最后，由LM393构成二值判决电路，作为第二比较电路，调节R8确定翻转电平(即第二阈值配置电路)。当LM393的“+”脚电位高于“-”脚电位时,LM393输出高电平；反之,输出低电平。即当测得声音分贝值超过阈值时，LM393输出高电平，反之，输出低电平。

如图4所示为定时清零电路的电路结构图。其输出端IO3连接计数电路的清零端，在定时清零电路的时间到达时，输出低电平，使计数电路计数清零，重新开始计数。如图4所示，定时清零电路中的计时模块选用555计时模块。如图5所示为计数电路的电路结构图。计数电路采用两片74LS192N实现计数电路。用开关的闭合与打开产生计数脉冲，将脉冲信号送到74LS192芯片的UP端，由于74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器，所以当计数器计到9时，当下一个脉冲信号到来时它就要产生一个进位信号。这个进位信号可以接在下一个74LS192芯片的UP端，这样就可以实现00到99之间的计数，当十位上的数字计到9时，当下一个脉冲信号到来时它也要产生一个进位信号，这个信号可以用来控制报警电路的工作(或作为其中一个报警信号)。

如图6所示为报警电路的结构图。其触发端连接有一个与门电路，与门电路的两输入端分别与计数电路的输出端和第二比较电路的输出端相连。报警电路采用蜂鸣器作为报警单元，利用了555定时器中的单稳态触发器，由10＝1.1RC来选择选择合适的电容、电阻，其单稳态控制报警电路如图6所示。在红外检测电路模块和分贝检测电路模块的输出同为高电平时，触发报警，计时器控制蜂鸣器XLV1持续报警10s或设置为其他值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人体异常状态预警装置，其特征在于，包括红外检测电路模块、分贝检测电路模块以及报警电路；红外检测电路模块至少包括红外传感电路、第一信号放大电路、第一阈值配置电路、第一比较电路和计数电路，红外传感电路连接第一信号放大电路，第一信号放大电路和第一阈值配置电路分别连接第一比较电路的两输入端，第一比较电路的输出端连接计数电路；分贝检测电路模块至少包括声波采集电路、第二信号放大电路、半波整流电路、低通滤波电路、第二阈值配置电路和第二比较电路，声波采集电路、第二信号放大电路、半波整流电路和低通滤波电路依次连接；低通滤波电路和第二阈值配置电路分别连接第二比较器的两输入端；计数电路的输入端和第二比较器的输出端通过或门电路或与门电路连接所述报警电路。

2.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述红外检测电路模块还包括显示电路，所述显示电路连接于所述比较电路的输出端。

3.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述红外检测电路模块还包括定时清零电路，所述定时清零电路连接所述计数电路的清零端。

4.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述红外检测电路由SD02型热释电人体红外传感器及外围电路构成。

5.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述第一信号放大电路为两级高倍放大电路。

6.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述第一比较电路为窗口比较电路。

7.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述计数电路为两位计数器电路。

8.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述声波采集电路由电容驻极式无指向性MIC及外围电路构成。

9.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，所述报警电路为蜂鸣器报警电路。

10.如权利要求1所述的人体异常状态预警装置，其特征在于，还包括箱体，所述红外检测电路模块、分贝检测电路模块以及报警电路均安装于所述箱体内。

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