CN213963342U - 生命体征检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种生命体征检测装置，包括BCG信号检测模块、体温检测模块、主控MCU、通信模块、大数据中心和智能终端，所述BCG信号检测模块用于检测胸廓运动、计算呼吸率，并将数据传输至主控MCU，所述体温检测模块与主控MCU连接，用于检测人体体温并将体温数据传输至主控MCU，所述通信模块与主控MCU连接，将检测数据传输至大数据中心，所述大数据中心分析检测数据，并将数据传输至智能终端进行显示。本实用新型的可实现小型化设计，检测精度高、寿命长、适应性好，可适用于各种场景下的应用。
Description
技术领域
本实用新型属于生命体征检测技术领域，具体涉及一种生命体征检测装置。
背景技术
生命体征检测包括各种身体数据，其中心率和体温是最常检测的数据，心率是指人体心脏每分钟搏动的次数。在人体参数检测中，心率是一个非常重要的生理指标，为医学诊断提供参考。同时，心率也可作为人体运动生理负荷的客观评定指标，已经广泛地用于健身运动、竞技体育训练的各个方面。目前，心率监测设备仍然存在很多限制，是通过复杂的监控仪器设备以及较为笨重的人体穿戴设备进行监控，通常只适合在医院使用，且使用方式会对病人的休息与病情恢复造成了较大影响，同时监测方式不及时，对病情造成延误，也为医生的工作增加了负担，也难以满足多种使用场合的要求，例如在家庭和旅途中使用。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题：现有的心率检测设备较为笨重，使用方式和场合受到限制，且检测不及时。
技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种生命体征检测装置，包括BCG信号检测模块、体温检测模块、主控MCU、通信模块、大数据中心和智能终端，所述BCG信号检测模块用于检测胸廓运动、计算呼吸率，并将数据传输至主控MCU，所述体温检测模块与主控MCU连接，用于检测人体体温并将体温数据传输至主控MCU，所述通信模块与主控MCU连接，将检测数据传输至大数据中心，所述大数据中心分析检测数据，并将数据传输至智能终端进行显示。
作为优选，所述BCG信号检测模块包括心率检测传感器和心率信号处理电路，所述心率检测传感器为SEMS传感器或者DARMA光纤传感器。
作为优选，所述心率信号处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述心率检测传感器、信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路、主控MCU依次连接。
作为优选，所述滤波电路包括并联的高通滤波电路和低通滤波电路，所述高通滤波电路和低通滤波电路分别与主控MCU连接，将处理后的信号传输至主控MCU。
作为优选，还包括胸廓运动检测电路和胸廓运动信号处理电路，所述胸廓运动检测电路包括压电传感器阵列和压阻传感器阵列，所述胸廓运动信号处理电路包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述压电传感器阵列和压阻传感器阵列分别设置各自对应的胸廓运动信号处理电路，将处理后的压电信号和压阻信号传输至主控MCU。
作为优选，所述体温检测模块为体温传感器，所述体温传感器与主控MCU连接，将体温数据实时传输至主控MCU。
作为优选，所述通信模块为无线通信模块，所述无线通信模块为WIFI模块、4G模块或者5G模块。
作为优选，所述智能终端为智能手机、PAD或者PC端，所述智能终端从大数据中心获取分析后的生命体征数据并进行显示。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的生命体征检测装置，可以检测心脏和体温数据，使用高精度的BCG信号采集传感器，通过信号处理电路，获取高精度和高准确性的心率等数据，并结合胸廓运动检测数据，正确计算呼吸率，识别呼吸衰竭等病态呼吸模式，大数据中心或者主控MCU通过自相关和模板匹配，实现高精度无负荷心率测量，并通过波形峰峰差值的量化处理评估心脏收缩力，及早识别心衰。且通过轻薄化、微型化、低功耗、高灵敏的体温传感器实时体温监测。本实用新型的可实现小型化设计，检测精度高、寿命长、适应性好，可适用于各种场景下的应用。
附图说明
图1是生命体征检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本申请的生命体征检测装置，主要包括BCG信号检测模块、体温检测模块、主控MCU、通信模块、大数据中心和智能终端，BCG信号检测模块用于检测胸廓运动、计算呼吸率，并将数据传输至主控MCU，体温检测模块与主控MCU连接，用于检测人体体温并将体温数据传输至主控MCU，通信模块与主控MCU连接，将检测数据传输至大数据中心，大数据中心分析检测数据，并将数据传输至智能终端进行显示。
BCG信号检测模块包括心率检测传感器和心率信号处理电路。本实用新型的心率检测传感器可以采用SEMS传感器，SEMS传感器即微机电系统(Microelectro MechanicalSystems)，SEMS传感器涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多个技术领域，本实用新型采用的SEMS传感器具体为加速度传感器，其采集到的信号经过心率信号通过放大、滤波去噪和数模转换后传输至主控MCU，心率信号处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，SEMS传感器、信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路、主控MCU依次连接。通过加速度传感器将心率转换成模拟电压信号，心率信号经前置放大用的信号放大电路实现差值放大，然后进行滤波等一系列中间信号处理，用A/D转换器将模拟电压信号转换成数字信号，通过光隔离器件输入到主控MCU进行分析处理，最后输出处理结果。
本实用新型还可以采用DARMA光纤传感器实现心冲击图(BCG，ballistocardiography)的检测，每当心脏跳动时，血液的t加速会产生机械冲击波，心脏射血时人体的重力会发生变化。达到医疗级别准确性的DARMA光纤传感器可以捕捉到射血时引起的重力变化信号，从而形成心冲击图，心冲击图可以应用在心率检测、心率变异性监测、心脏收缩性以及心输出量变化等方面；BCG在心脏疾病、心衰等方面也有潜在的应用价值。由于BCG信号及其微弱，属于微伏级的信号，需要经过心率信号处理电路一系列的放大、去噪等处理，心率信号处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，DARMA光纤传感器、信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路、主控MCU依次连接。
滤波电路包括并联的高通滤波电路和低通滤波电路，高通滤波电路和低通滤波电路分别与主控MCU连接，将处理后的信号传输至主控MCU。BCG信号经过低通滤波电路低通滤波平滑后，以及后续处理，在主控MCU或者数据中心通过模板匹配等技术进行胸腹运动准确测量，结合血液容积变化进行交叉验证，通过长短时间相关度来准确识别具有胸腹努力，但是呼吸困难的事件，尽量提高呼吸窘迫预警准确率，降低预警延迟时。BCG信号经过高通滤波电路高通滤波后，结合改进Pan-Tompkins(PT)算法和小波变换可以准确的找到BCG信号的峰值，评估心脏收缩力。通过J-J峰值时间差更准确的计算每次心跳间期，通过HRV计算模型可得到洛伦兹散点图、平铺图、时域频域等相关指标。
本实用新型还可以设置胸廓运动检测电路，检测胸廓的运动。胸廓运动检测电路包括压电传感器阵列和压阻传感器阵列和胸廓运动信号处理电路，胸廓运动信号处理电路包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，压电传感器阵列和压阻传感器阵列分别设置各自对应的胸廓运动信号处理电路，将处理后的压电信号和压阻信号传输至主控MCU。
体温检测模块为体温传感器，体温传感器与主控MCU连接，将体温数据实时传输至主控MCU。体温传感器采用非接触式的红外测温传感器或者接触式的热敏电阻，体温传感器依次连接信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，将体温信号采集、处理并传输至主控MCU。
主控MCU采用单片机、嵌入式处理器等，例如ARM Contex-A处理器，主控MCU通过I2C总线分别与体温检测模块、BCG信号检测模块和胸廓运动检测电路连接。
为了实现检测数据方便、快速的传输，同时不使仪器受到使用场景的限制，本实用新型设置通信模块，且为无线通信通信模块，无线通信模块为WIFI模块、4G模块或者5G模块。可以将数据快速的传输至大数据中心，大数据中心通过上述的前文所述的各种AI人工智能算法，实现对生命体征数据的处理和分析，得到监护数据，用户可以在智能终端上通过APP或小程序查看，医护人员也可以在集中看护端看到直观的实时数据和阶段分析数据和身体心肺系统的报告，大数据中心可实现体征检测周期报告、体征检测实时报告生成。智能终端可以采用智能手机、PAD或者PC机，智能终端从大数据中心获取分析后的生命体征数据并进行显示。
本实用新型采用先进的MEMS传感器或者DARMA光纤传感器检测BCG信号，加上其他压电、压阻传感阵列，配合精密的小信号放大、滤波电路、信号转换。通过多路压电传感器的智能耦联，获取有效胸廓运动，正确计算呼吸率，识别呼吸衰竭等病态呼吸模式。通过自相关和模板匹配，实现高精度无负荷心率测量，并通过波形峰峰差值的量化处理评估心脏收缩力，及早识别心衰。通过轻薄化、微型化、低功耗、高灵敏的体温传感器实时体温监测。本实用新型的生命体征检测装置精度高、寿命长、适应性好，可适用于各种场景下的应用。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种生命体征检测装置，其特征在于：包括BCG信号检测模块、体温检测模块、主控MCU、通信模块、大数据中心和智能终端，所述BCG信号检测模块用于检测胸廓运动、计算呼吸率，并将数据传输至主控MCU，所述体温检测模块与主控MCU连接，用于检测人体体温并将体温数据传输至主控MCU，所述通信模块与主控MCU连接，将检测数据传输至大数据中心，所述大数据中心分析检测数据，并将数据传输至智能终端进行显示。
2.根据权利要求1所述的生命体征检测装置，其特征在于：所述BCG信号检测模块包括心率检测传感器和心率信号处理电路。
3.根据权利要求2所述的生命体征检测装置，其特征在于：所述心率信号处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述心率检测传感器、信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路、主控MCU依次连接。
4.根据权利要求3所述的生命体征检测装置，其特征在于：所述滤波电路包括并联的高通滤波电路和低通滤波电路，所述高通滤波电路和低通滤波电路分别与主控MCU连接，将处理后的信号传输至主控MCU。
5.根据权利要求2所述的生命体征检测装置，其特征在于：还包括胸廓运动检测电路和胸廓运动信号处理电路，所述胸廓运动检测电路包括压电传感器阵列和压阻传感器阵列，所述胸廓运动信号处理电路包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述压电传感器阵列和压阻传感器阵列分别设置各自对应的胸廓运动信号处理电路，将处理后的压电信号和压阻信号传输至主控MCU。
6.根据权利要求1所述的生命体征检测装置，其特征在于：所述体温检测模块为体温传感器，所述体温传感器与主控MCU连接，将体温数据实时传输至主控MCU。
7.根据权利要求1所述的生命体征检测装置，其特征在于：所述通信模块为无线通信模块，所述无线通信模块为WIFI模块、4G模块或者5G模块。
8.根据权利要求1所述的生命体征检测装置，其特征在于：所述智能终端为智能手机、PAD或者PC端，所述智能终端从大数据中心获取分析后的生命体征数据并进行显示。
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