本實(shí)用新型屬于智能監(jiān)護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)人體心率變化的監(jiān)護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

心率是指心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)，其能較可靠地反映出人體的機(jī)能狀況，可以為某些疾病的早期發(fā)現(xiàn)提供依據(jù)。因此，心率是一項(xiàng)應(yīng)當(dāng)長期檢測(cè)的項(xiàng)目，尤其是對(duì)于心臟病患者和老年人而言，心率檢測(cè)應(yīng)成為這類特殊人群日常監(jiān)護(hù)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

監(jiān)測(cè)心率的方法很多，目前較為常見的方法有：壓力法、紅外法、電阻法和心電位法。其中，較為專業(yè)并可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床的是壓力法和心電位法，但是這兩種方法都需要醫(yī)學(xué)專業(yè)設(shè)備和專業(yè)知識(shí)才能測(cè)量，不當(dāng)?shù)氖褂梅椒〞?huì)產(chǎn)生極大的測(cè)量誤差。紅外法和電阻法常見于家庭應(yīng)用的小型設(shè)備，基于這兩種方法設(shè)計(jì)的設(shè)備均屬于臨時(shí)測(cè)量設(shè)備，不能起到長期監(jiān)控的作用，并且個(gè)體之間的測(cè)量誤差差異較大。

臨床心率檢測(cè)方法較為繁雜，容易受到肌電干擾、運(yùn)動(dòng)干擾、電極接觸干擾和外電設(shè)備干擾，且需要在人身上貼電極，人在檢測(cè)過程中不能隨意活動(dòng)，靈活性較差。另外，一般的心率測(cè)量裝置通常采用電腦或其它大型機(jī)器作為終端，兼具顯示、分析處理和控制功能，需要較為繁瑣的安裝過程和較多的放置空間，而且監(jiān)測(cè)者監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的方式較為單一，不夠靈活便捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于壓電傳感器的心率監(jiān)測(cè)裝置，在保證心率檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性的前提下，可以提高檢測(cè)的靈活性和便捷性。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于壓電傳感器的心率監(jiān)測(cè)裝置，包括心率采集模塊、中繼模塊和監(jiān)護(hù)終端；所述心率采集模塊用于檢測(cè)人體的心率，包括殼體以及安裝在所述殼體內(nèi)的壓電傳感器、信號(hào)采集單元和第一通訊單元；所述壓電傳感器用于檢測(cè)人體的心跳產(chǎn)生的振動(dòng)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)輸出；所述信號(hào)采集單元接收所述壓電傳感器輸出的電信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成振動(dòng)數(shù)據(jù)輸出；所述第一通訊單元接收所述信號(hào)采集單元輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)；所述中繼模塊獨(dú)立于所述心率采集模塊單獨(dú)配置，包括第二通訊單元和處理器，所述第二通訊單元與所述的第一通訊單元進(jìn)行通信，接收所述的振動(dòng)數(shù)據(jù)；所述處理器接收所述第二通訊單元輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成心率數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的第二通訊單元；所述監(jiān)護(hù)終端與所述的第二通訊單元進(jìn)行通訊，接收第二通訊單元發(fā)出的心率數(shù)據(jù)。

為了使所述的心率采集模塊能夠根據(jù)實(shí)際使用需求靈活布置，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)所述第一通訊單元與第二通訊單元采用無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；其中，所述第一通訊單元接收所述信號(hào)采集單元輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)發(fā)送至所述的第二通訊單元，經(jīng)由第二通訊單元轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后發(fā)送至所述的處理器。

優(yōu)選的，所述的第一通訊單元可以是RF433射頻模塊、藍(lán)牙模塊或者WiFi模塊；在所述第二通訊單元中設(shè)置有與所述第一通訊單元匹配通信的RF433射頻模塊、藍(lán)牙模塊或者WiFi模塊；為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的目的，在所述第二通訊單元中還設(shè)置有移動(dòng)通信模塊，經(jīng)由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)護(hù)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

進(jìn)一步的，在所述心率采集模塊中還設(shè)置有第一供電單元，輸出工作電源為所述的壓電傳感器、信號(hào)采集單元和第一通訊單元供電；所述第一供電單元內(nèi)置于所述的殼體中。在所述中繼模塊中還設(shè)置有第二供電單元，輸出工作電源為所述的第二通訊單元和處理器供電；所述中繼模塊封裝在一獨(dú)立的殼體中。

為了起到防塵、防水的作用，所述心率采集模塊的殼體包括上下兩層防水外殼，在所述殼體中設(shè)置有易于傳導(dǎo)振動(dòng)信號(hào)的填充物，利用所述填充物將所述壓電傳感器與上層外殼相貼合，以提高心率檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，所述填充物為塑膠墊、乳膠墊或者海綿；所述上下兩層防水外殼為塑料外殼，相互扣合形成密閉腔室。

優(yōu)選的，所述心率采集模塊的殼體優(yōu)選設(shè)計(jì)成方形，所述壓電傳感器為長條形，貼合在所述心率采集模塊的所述上層外殼的中間位置，以提高振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的靈敏度。

為了對(duì)被監(jiān)護(hù)者的生活環(huán)境以及活動(dòng)情況進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，本實(shí)用新型在所述中繼模塊中還設(shè)置有紅外傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和噪聲傳感器中的一種或多種，連接所述的處理器，繼而通過處理器經(jīng)由所述的第二通訊單元將檢測(cè)到的人體活動(dòng)情況和環(huán)境參數(shù)發(fā)送至遠(yuǎn)程的監(jiān)護(hù)終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

優(yōu)選的，所述的監(jiān)護(hù)終端可以是護(hù)理人員日常使用的智能手機(jī)或者計(jì)算機(jī)等，在方便護(hù)理人員使用的同時(shí)，可以避免護(hù)理人員因需額外購置監(jiān)護(hù)終端而導(dǎo)致購置成本上升等問題。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

（1）本實(shí)用新型的心率檢測(cè)裝置基于壓電傳感器來感測(cè)被監(jiān)護(hù)者的心率變化和呼吸頻率，檢測(cè)靈敏度高，簡單易用，成本低，無需專業(yè)人員安裝，便于市場(chǎng)推廣；

（2）本實(shí)用新型將心率采集模塊和中繼模塊設(shè)計(jì)成分體式結(jié)構(gòu)，不僅易于安裝和維護(hù)，而且可以根據(jù)實(shí)際使用需求將心率采集模塊直接鋪設(shè)在床墊上方、被褥下方或者沙發(fā)、座椅的坐墊上使用，布置靈活，不需要隨身攜帶無束縛感，在多種場(chǎng)合都能完成心率監(jiān)測(cè)功能，而且無需被監(jiān)護(hù)者執(zhí)行任何操作，實(shí)現(xiàn)了被監(jiān)護(hù)者最少介入的目的，并且不會(huì)對(duì)被監(jiān)護(hù)者的日常生活產(chǎn)生任何影響；

（3）本實(shí)用新型通過將檢測(cè)到的心率數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳輸至遠(yuǎn)程的監(jiān)護(hù)終端，從而使護(hù)理人員可以隨時(shí)查看被監(jiān)護(hù)者的心率數(shù)據(jù)和呼吸頻率，以便在被監(jiān)護(hù)者出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)能夠及時(shí)采取救助措施，使用便捷靈活。

結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所提出的心率監(jiān)測(cè)裝置的一種實(shí)施例的電路原理框圖；

圖2是圖1中心率采集模塊的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中中繼模塊的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地描述。

參見圖1所示，本實(shí)施例的心率監(jiān)測(cè)裝置主要由心率采集模塊10、中繼模塊20和監(jiān)護(hù)終端30三部分組成。其中，心率采集模塊10和中繼模塊20采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以根據(jù)被監(jiān)護(hù)者的實(shí)際使用需求布置在不同的位置，以提高使用上的便捷性和靈活性。其中，心率采集模塊10用于檢測(cè)由于人體的心臟跳動(dòng)和呼吸而產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，使用時(shí)可以鋪設(shè)在床墊上方或者被褥下方或者沙發(fā)、座椅的坐墊上，以準(zhǔn)確地采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，并發(fā)送至中繼模塊20。所述中繼模塊20用于從接收到的振動(dòng)數(shù)據(jù)中提取并轉(zhuǎn)換生成心率數(shù)據(jù)，發(fā)送至遠(yuǎn)程的監(jiān)護(hù)終端30，以實(shí)現(xiàn)護(hù)理人員對(duì)被監(jiān)護(hù)者的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

下面結(jié)合圖1，對(duì)本實(shí)施例的心率監(jiān)測(cè)裝置的具體組建結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行詳細(xì)闡述。

在本實(shí)施例的心率采集模塊10中主要設(shè)置有壓電傳感器、信號(hào)采集單元、第一通訊單元和第一供電單元等電路模塊。其中，壓電傳感器是一種基于壓電材料的壓電效應(yīng)來將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的電子器件。為提高心率檢測(cè)的精度，本實(shí)施例優(yōu)選采用高靈敏度的MEMS傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)微小振動(dòng)信號(hào)的準(zhǔn)確感知，以完成對(duì)人體心率和呼吸頻率等生命體征數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確檢測(cè)。將通過壓電傳感器感應(yīng)輸出的振動(dòng)信號(hào)發(fā)送至信號(hào)采集單元，通過信號(hào)采集單元將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，傳送至第一通訊單元。所述第一通訊單元用于與中繼模塊20進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以將檢測(cè)到的振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的中繼模塊20。所述第一供電單元用于為所述的壓電傳感器、信號(hào)采集單元和第一通訊單元供電，提供其所需的工作電源。為了便于心率采集模塊可以根據(jù)實(shí)際使用需要隨意布放，本實(shí)施例優(yōu)選采用電池供電的方式來設(shè)計(jì)所述的第一供電單元，并在所述的第一供電單元中設(shè)置充放電電路，利用充放電電路對(duì)所述電池進(jìn)行充放電控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電池剩余電量的實(shí)時(shí)檢測(cè)。所述充放電電路將檢測(cè)到的電池剩余電量發(fā)送至所述的信號(hào)采集單元，當(dāng)信號(hào)采集單元檢測(cè)到電池電量過低時(shí)，生成低電告警信號(hào)，發(fā)送至所述的中繼模塊20，進(jìn)而經(jīng)由中繼模塊20發(fā)送至監(jiān)護(hù)終端30，以提醒護(hù)理人員及時(shí)充電，保證心率檢測(cè)的連續(xù)性。

在本實(shí)施例的中繼模塊20中主要設(shè)置有第二通訊單元、處理器CPU和第二供電單元等電路模塊。其中，第二通訊單元用于與心率采集模塊10中的第一通訊單元進(jìn)行通信，以接收心率采集模塊10檢測(cè)到的振動(dòng)數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，所述第一通訊單元和所述第二通訊單元可以采用有線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，也可以采用無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了便于被監(jiān)護(hù)者使用所述的心率監(jiān)測(cè)裝置，本實(shí)施例優(yōu)選采用無線通信方式設(shè)計(jì)所述的第一通訊單元和第二通訊單元。作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，本實(shí)施例優(yōu)選采用RF433射頻模塊、藍(lán)牙模塊或者WiFi模塊等支持近距離傳輸?shù)臒o線射頻模塊設(shè)計(jì)所述的第一通訊單元，以將信號(hào)采集單元輸出的振動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)，發(fā)送至所述的中繼模塊20。在所述中繼模塊20的第二通訊單元中設(shè)置與所述第一通訊單元匹配通信的無線射頻模塊，例如RF433射頻模塊、藍(lán)牙模塊或者WiFi模塊等，以實(shí)現(xiàn)與第一通訊單元的無線通信功能。

所述第二通訊單元將接收到的射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳輸至所述的處理器CPU。所述處理器CPU對(duì)接收到的電信號(hào)（振動(dòng)數(shù)據(jù)）進(jìn)行過濾、處理，以轉(zhuǎn)換成表示心率、呼吸頻率等生命體征的數(shù)據(jù)（以下稱心率數(shù)據(jù)）發(fā)送至所述的第二通訊單元，進(jìn)而經(jīng)由第二通訊單元發(fā)送至所述的監(jiān)護(hù)終端30。

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的目的，本實(shí)施例優(yōu)選在第二通訊單元中進(jìn)一步設(shè)置移動(dòng)通信模塊，例如GPRS模塊、GSM模塊、CDMA模塊等，進(jìn)而通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)中繼模塊20與監(jiān)護(hù)終端30的數(shù)據(jù)通信，以將被監(jiān)護(hù)者的心率及呼吸情況實(shí)時(shí)地發(fā)送給護(hù)理人員，以便于護(hù)理人員隨時(shí)、隨地的掌握被監(jiān)護(hù)者的身體狀況，在出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)可以及時(shí)施救。

在所述的中繼模塊20中，第二供電單元負(fù)責(zé)整個(gè)中繼模塊20的電源管理，可以為所述的第二通訊單元和處理器CPU提供其所需的工作電源。同樣的，為了便于使用者布放，所述第二供電單元也優(yōu)選采用電池供電的方式進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，同時(shí)在第二供電單元中設(shè)置充放電電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電池的充放電控制。利用所述充放電電路對(duì)所述第二供電單元中的電池的剩余電量進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)地傳輸至所述的處理器CPU。當(dāng)所述處理器CPU檢測(cè)到電池電量過低時(shí)，生成低電告警信號(hào)，經(jīng)由第二通訊單元發(fā)送至所述的監(jiān)護(hù)終端30，以提醒護(hù)理人員及時(shí)充電，確保心率監(jiān)測(cè)裝置能夠連續(xù)使用。

在本實(shí)施例中，所述監(jiān)護(hù)終端30可以是智能手機(jī)或者計(jì)算機(jī)等，將被監(jiān)護(hù)者的心率變化顯示在監(jiān)護(hù)終端30的顯示屏上，以便于護(hù)理人員實(shí)時(shí)觀測(cè)。

為了使本實(shí)施例的心率監(jiān)測(cè)裝置可以根據(jù)用戶的實(shí)際使用需要進(jìn)行合理布放，本實(shí)施例將所述心率采集模塊中的電路模塊密封布設(shè)在一個(gè)獨(dú)立的殼體11中，如圖2所示。所述殼體11優(yōu)選采用防水、耐壓且易傳導(dǎo)振動(dòng)信號(hào)的材料制成，例如可以設(shè)計(jì)成塑料殼體11，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述壓電傳感器、信號(hào)采集單元、第一通訊單元和第一供電單元等電路模塊的封裝和防水絕緣保護(hù)。

在本實(shí)施例中，可以將所述塑料殼體11設(shè)計(jì)成上、下兩層結(jié)構(gòu)，即上層塑料外殼和下層塑料外殼，將兩層塑料外殼相互扣合形成密閉腔室，以保護(hù)安裝在其內(nèi)部的電子部件和電子線路。

此外，在上、下兩層外殼之間設(shè)置易于傳導(dǎo)振動(dòng)信號(hào)的填充物，例如塑膠墊、乳膠墊或者海綿等，以起到密封、防塵、防水的作用。利用所述填充物將所述壓電傳感器與上層外殼緊密貼合，可以提高心率檢測(cè)的準(zhǔn)確性。如圖2所示，本實(shí)施例優(yōu)選將所述殼體11設(shè)計(jì)成方形結(jié)構(gòu)，例如8cm*8cm的橫截面形狀，殼體11的厚度應(yīng)控制在2cm以內(nèi)，越薄越好，以避免被監(jiān)護(hù)者壓在其上時(shí)產(chǎn)生不舒適的感覺。壓電傳感器12通常為長條形，例如5cm左右，優(yōu)選貼合在上層外殼的中間位置，例如正中位置處，以提高振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的靈敏度。

根據(jù)實(shí)際使用需求，可以將所述的心率采集模塊10鋪設(shè)在床上、沙發(fā)上或者座椅上使用，在不同場(chǎng)合下均可以完成心率監(jiān)測(cè)功能。并且，所述心率采集模塊10不需要隨身攜帶，無束縛感，使用過程中無需過多操作，不會(huì)影響到被監(jiān)護(hù)者的日常生活，達(dá)到了被監(jiān)護(hù)者最少介入的設(shè)計(jì)目的。

對(duì)于所述的中繼模塊20，同樣可以獨(dú)立地設(shè)置在一個(gè)單獨(dú)的殼體21中，例如與心率采集模塊10相同的塑料殼體中，以起到保護(hù)其內(nèi)部電路的作用。作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，所述殼體21也優(yōu)選設(shè)計(jì)成方形結(jié)構(gòu)，例如8cm*8cm的橫截面形狀，厚度上沒有過多要求。使用時(shí)，可以擺放在床頭或者距離心率采集模塊10不遠(yuǎn)的合適位置即可。

為了對(duì)被監(jiān)護(hù)者的生活環(huán)境以及活動(dòng)情況實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)測(cè)，本實(shí)施例在所述中繼模塊20中還可以進(jìn)一步設(shè)置紅外傳感器22、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器和噪聲傳感器等環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器件，如圖1所示。將這些環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器件安裝在中繼模塊20的殼體21上，并連接所述的處理器CPU，通過處理器CPU接收各個(gè)環(huán)境參數(shù)感應(yīng)器件感應(yīng)輸出的檢測(cè)信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)由第二通訊單元發(fā)送至遠(yuǎn)程的監(jiān)護(hù)終端30，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程綜合監(jiān)護(hù)的功能。

作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，可以將所述的紅外傳感器22設(shè)置在中繼模塊20的上層殼體上，如圖3所示，優(yōu)選位于上層殼體的正中位置，以便于對(duì)室內(nèi)的人體進(jìn)行有效掃描。紅外傳感器22通過檢測(cè)人體發(fā)出的紅外線判定是否有人體在其所在的室內(nèi)活動(dòng)，如果超過24小時(shí)沒有檢測(cè)到紅外信號(hào)，則判定被監(jiān)護(hù)者外出或者發(fā)生意外，進(jìn)而做出應(yīng)急處理，通過中繼模塊20向監(jiān)護(hù)終端30發(fā)出告警提醒。將所述中繼模塊20放置在床頭位置，因?yàn)榧t外傳感器22的檢測(cè)具有一定角度，因此可以過濾掉小貓、小狗等矮小動(dòng)物對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響。

在中繼模塊20的上層殼體上、位于紅外傳感器22的相對(duì)兩側(cè)的位置處還可以進(jìn)一步開設(shè)收音孔23，所述收音孔23與內(nèi)置于殼體21中噪聲傳感器正對(duì)，以準(zhǔn)確地感知環(huán)境噪聲。通過光照傳感器和噪聲傳感器采集光照、噪聲等數(shù)據(jù)，可以分析出被監(jiān)護(hù)者所處的睡眠環(huán)境是否對(duì)被監(jiān)護(hù)者的作息產(chǎn)生影響。利用溫度傳感器和濕度傳感器采集室內(nèi)的溫濕度情況，可以對(duì)被監(jiān)護(hù)者生活環(huán)境的舒適度實(shí)現(xiàn)綜合檢測(cè)。

本實(shí)施例為心臟病患者、老人等特殊群體提供了一種簡單易用的監(jiān)測(cè)手段，人體可以在完全無拘束的狀態(tài)下，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出呼吸、心跳等生命體征數(shù)據(jù)以及是否在床/離床、體動(dòng)或進(jìn)行其他異常狀態(tài)報(bào)警，并利用無線通信方式將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)護(hù)終端30（PC端或移動(dòng)手機(jī)終端）上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)心率的監(jiān)測(cè)、記錄與告警，為多種心臟病的診斷提供正確可靠的依據(jù)，可以為臨床分析病情、診斷確立、療效判斷等提供重要的客觀依據(jù)。

當(dāng)然，以上所述僅是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。