CN216167403U - 一种柔性心率血氧监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性心率血氧监测设备，所述心率血氧监测设备包括柔性电路板，所述柔性电路板包括柔性入耳部分以及与所述柔性入耳部分的连接端连接的核心贴片部分，所述柔性入耳部分设置有集成传感芯片，所述集成传感芯片用于获取血氧数据和心率数据。本发明所提供的柔性心率血氧监测设备，能够解决并完善现有设备不便携的技术问题。

Description

一种柔性心率血氧监测设备

技术领域

本发明涉及医疗监测技术领域，具体涉及一种柔性心率血氧监测设备。

背景技术

人体中血液负责将氧气输送至全身的各个部位，血氧饱和度是人体重要的生理指标。人体正常血氧饱和度为95％以上，血液中含氧量过低会造成机体供氧不足。对于相关疾病患者、高海拔地区的特殊作业人员等存在血氧过低风险的人员，需要对其血氧饱和度进行实时监测，在人员缺氧时及时实施供氧，提高供氧效率。

目前的血氧实时监测设备选取的检测部位多为手部或耳廓，前者对人员手部的正常活动造成影响，后者无法适应高海拔寒冷环境下耳廓血液流通不畅的情况。面向高海拔地区特殊作业人员的血氧实时监测方案鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性心率血氧监测设备，解决并完善现有设备不便携的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种柔性心率血氧监测设备，所述心率血氧监测设备包括柔性电路板，所述柔性电路板包括柔性入耳部分以及与所述柔性入耳部分的连接端连接的核心贴片部分，所述柔性入耳部分设置有集成传感芯片，所述集成传感芯片用于获取血氧数据和心率数据。

可选择地，所述集成传感芯片包括发射光源、光电探测器和模拟信号处理模块，所述发射光源用于发射光束，所述光电探测器用于接收并转换经人体反射后的所述光束为模拟信号，所述模拟信号处理模块用于将所述模拟信号转换为数字信号；所述光电探测器连接所述模拟信号处理模块。

可选择地，所述模拟信号处理模块包括依次连接的环境光消除子模块、模数转换子模块、和数字滤波器，所述数字滤波器同时连接有数据寄存器和I2C通信接口。

可选择地，所述柔性入耳部分还包括贴片电阻，所述贴片电阻连接所述I2C通信接口。

可选择地，所述核心贴片部分包括第一稳压芯片、第二稳压芯片、第一贴片电容、第二贴片电容和极性电容，所述第一稳压芯片的输入端连接直流电压，其输出端连接所述第二稳压芯片的输入端，并作为所述核心贴片部分的输出端连接所述集成传感芯片，所述第一稳压芯片的两个飞跨电容引脚之间通过第二贴片电容连接，所述第一稳压芯片的输入端、第二稳压芯片的输入端和输出端均通过并联的第一贴片电容和极性电容旁路连接到地，所述集成传感芯片的三个信号输出端均通过所述贴片电阻连接到所述第二稳压芯片的输出端。

可选择地，所述柔性入耳部分还包括与所述连接端相对设置的探测端，所述探测端上设置有柔性探头。

可选择地，所述第一稳压芯片为3.3v稳压芯片；和/或

所述第二稳压芯片为1.8v稳压芯片；和/或

所述第一贴片电容为1μF贴片电容；和/或

所述第二贴片电容为0.1μF贴片电容；和/或

所述极性电容为10μF极性电容。

可选择地，所述柔性电路板为双层柔性电路板。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明所提供的柔性入耳式血氧心率检测设备，小巧便携，解决并完善了现有设备的不便携性；

2.通过设置柔性探头，可与人耳生理结构良好匹配；

3.由于其通过伸入人耳中以获取血氧和心率，因此能够适应寒冷环境；

4.可在不影响人员手部活动的情况下实现对人体血氧及心率的无创实时监测。

附图说明

图1为本发明所提供的柔性心率血氧监测设备的结构示意图；

图2为本发明所提供的柔性心率血氧监测设备的集成传感芯片的内部结构示意图；

图3为本发明所提供的柔性心率血氧监测设备的电路连接图。

附图标记说明

1-柔性入耳部分；2-核心贴片部分；3-集成传感芯片；32-光电探测器；33-模拟信号处理模块；331-环境光消除子模块；332-模数转换子模块；333-数字滤波器；334-数据寄存器；335-I2C通信接口；4-贴片电阻；5-第一稳压芯片；6-第二稳压芯片；7-第一贴片电容；8-第二贴片电容；9-极性电容；10-柔性探头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种柔性心率血氧监测设备，参考图1所示，所述心率血氧监测设备包括柔性电路板，所述柔性电路板包括柔性入耳部分1以及与所述柔性入耳部分1的连接端连接的核心贴片部分2，所述柔性入耳部分1设置有集成传感芯片3，所述集成传感芯片3用于获取血氧数据和心率数据。

1.本发明所提供的柔性入耳式血氧心率检测设备，小巧便携，解决并完善了现有设备的不便携性；

2.通过设置柔性探头10，可与人耳生理结构良好匹配；

3.由于其通过伸入人耳中以获取血氧和心率，因此能够适应寒冷环境；

4.可在不影响人员手部活动的情况下实现对人体血氧及心率的无创实时监测。

这里，需要说明的是，本发明对于集成传感芯片3的集成结构不做具体限制，本领域技术人员可任意选择一种集成传感芯片3，以能够实现心率数据和血氧数据即可，本发明不做具体限定。当然，作为一种实施例，本发明采用PPG集成传感芯片，该PPG集成传感芯片集成了LED光源、光电探测器32和高性能模拟前端，利用光电容积脉搏波描记法，可同时实现心率和血氧的实时监测。芯片尺寸应能与人耳尺寸匹配，使用时需与体表接触。

进一步地，参考图2所示，在所述集成传感芯片3为PPG集成传感芯片的基础上，所述集成传感芯片3包括发射光源、光电探测器32和模拟信号处理模块33，所述发射光源用于发射光束，所述光电探测器32用于接收并转换经人体反射后的所述光束为模拟信号，所述模拟信号处理模块33用于将所述模拟信号转换为数字信号；所述光电探测器32连接所述模拟信号处理模块33。

可选择地，所述模拟信号处理模块33包括依次连接的环境光消除子模块331、模数转换子模块332、和数字滤波器333，所述数字滤波器333同时连接有数据寄存器334和I2C通信接口335。具体地，芯片的LED光源发出660nm和880nm两个波长的光束。光束经过人体组织后反射到芯片的光电探测器32转换为电信号。电信号先后经过芯片内集成的环境光消除模块、模数转换模块、数字滤波器333、数据寄存器334和I2C通信接口335，转换为心率、血氧的数字信号并输出。

可选择地，所述柔性入耳部分1还包括贴片电阻4，所述贴片电阻4连接所述I2C通信接口335。在这里，该贴片电阻4为PPG集成传感芯片的上拉电阻，其将数字信号通过一个电阻钳位在高电平，同时起限流作用。

可选择地，所述核心贴片部分2包括第一稳压芯片5、第二稳压芯片6、第一贴片电容7、第二贴片电容8和极性电容9，所述第一稳压芯片5的输入端连接直流电压，其输出端连接所述第二稳压芯片6的输入端，并作为所述核心贴片部分2的输出端连接所述集成传感芯片3，所述第一稳压芯片5的两个飞跨电容引脚之间通过第二贴片电容8连接，所述第一稳压芯片5的输入端、第二稳压芯片6的输入端和输出端均通过并联的第一贴片电容7和极性贴片电容旁路连接到地，所述集成传感芯片3的三个信号输出端均通过贴片电阻4连接到所述第二稳压芯片6的输出端。参考图3所示，第一稳压芯片5为图中RCWL_9183,其为3.3v稳压芯片，输出3.3V稳定的直流电压，PPG集成传感芯片为图中MAX30100，第二稳压芯片6为图中65K5，输出1.8v直流电压。

在本发明中，为了使得柔性传感设备佩戴的舒适性和安全性，可选择地，所述柔性入耳部分1还包括与所述连接端相对设置的探测端，所述探测端上设置有柔性探头10。进一步地，可将该柔性探头10的头部做成具有圆弧截面的形状吗，从而进一步增加其安全性和舒适性。

当然，由于本发明所提供的柔性心率血氧监测设备的使用环境在面部耳部等敏感部位，为了尽可能使得监测设备在确保使用性能的条件下小巧便携，可选择地，所述第一稳压芯片5为3.3v稳压芯片；和/或所述第二稳压芯片6为1.8v稳压芯片；和/或所述第一贴片电容7为1μF贴片电容；和/或所述第二贴片电容8为0.1μF贴片电容；和/或所述极性电容9为10μF极性电容9。当然，本领域技术人员也可以根据其实际情况选择合适规格的贴片电容和稳压芯片，这并不唯一。

作为具体实施例，为了能够使得具体的监测设备在被制造时整洁美观，可选择地，所述柔性电路板为双层柔性电路板。这样，作为监测设备的电路连接部分的连接线能够被隐藏在双层柔性电路板的夹层中，从而确保电路连接的整洁性。

可选择地，所述柔性电路板的基板材料至少为PI、PET、PDMS薄膜、PEN、纸基材料中的一种或多种的结合，以能够实现所述柔性电路板的可弯曲即可。此外，值得注意的是，本发明所提供的柔性探头由于需要伸入人耳中，因此需要确保柔性探头无毒且具有弹性，以确保安全性和舒适性，因此作为一种实施例，所述柔性探头的封装材料至少为PDMs、EcoFlex、硅胶、橡胶中的一种或多种的结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述心率血氧监测设备包括柔性电路板，所述柔性电路板包括柔性入耳部分(1)以及与所述柔性入耳部分(1)的连接端连接的核心贴片部分(2)，所述柔性入耳部分(1)设置有集成传感芯片(3)，所述集成传感芯片(3)用于获取血氧数据和心率数据。

2.根据权利要求1所述的柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述集成传感芯片(3)包括发射光源、光电探测器(32)和模拟信号处理模块(33)，所述发射光源用于发射光束，所述光电探测器(32)用于接收并转换经人体反射后的所述光束为模拟信号，所述模拟信号处理模块(33)用于将所述模拟信号转换为数字信号；

所述光电探测器(32)连接所述模拟信号处理模块(33)。

3.根据权利要求2所述的柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述模拟信号处理模块(33)包括依次连接的环境光消除子模块(331)、模数转换子模块(332)、和数字滤波器(333)，所述数字滤波器(333)同时连接有数据寄存器(334)和I2C通信接口(335)。

4.根据权利要求3所述的柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述柔性入耳部分(1)还包括贴片电阻(4)，所述贴片电阻(4)连接所述I2C通信接口(335)。

5.根据权利要求4所述的柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述核心贴片部分(2)包括第一稳压芯片(5)、第二稳压芯片(6)、第一贴片电容(7)、第二贴片电容(8)和极性电容(9)，所述第一稳压芯片(5)的输入端连接直流电压，其输出端连接所述第二稳压芯片(6)的输入端，并作为所述核心贴片部分(2)的输出端连接所述集成传感芯片(3)，所述第一稳压芯片(5)的两个飞跨电容引脚之间通过第二贴片电容(8)连接，所述第一稳压芯片(5)的输入端、第二稳压芯片(6)的输入端和输出端均通过并联的第一贴片电容(7)和极性电容(9)旁路连接到地，所述集成传感芯片(3)的三个信号输出端均通过所述贴片电阻(4)连接到所述第二稳压芯片(6)的输出端。

6.根据权利要求1所述的柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述柔性入耳部分(1)还包括与所述连接端相对设置的探测端，所述探测端上设置有柔性探头(10)。

7.根据权利要求5所述的柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述第一稳压芯片(5)为3.3v稳压芯片；和/或

所述第二稳压芯片(6)为1.8v稳压芯片；和/或

所述第一贴片电容(7)为1μF贴片电容；和/或

所述第二贴片电容(8)为0.1μF贴片电容；和/或

所述极性电容(9)为10μF极性电容。

8.根据权利要求1所述的柔性心率血氧监测设备，其特征在于，所述柔性电路板为双层柔性电路板。

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