腕表式人體通信心電傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人體信息獲取系統(tǒng)，屬于傳感器應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電場(chǎng)耦合人體通信心電傳感器，采用腕表式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以人體作為信號(hào)的通信介質(zhì)，通過(guò)手與外部信號(hào)采集裝置接觸，即可對(duì)測(cè)量得到的心電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，具有實(shí)現(xiàn)抗電磁干擾能力強(qiáng)，傳感器功耗低，可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作等特點(diǎn)。
[0003]目前在進(jìn)行心電測(cè)量時(shí)其輸出信號(hào)主要采用Zigbee、藍(lán)牙等方式，這就不可避免的要向外福射電磁信號(hào)，對(duì)佩戴者所處環(huán)境中的電子設(shè)備產(chǎn)生一定的電磁干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決采用Zigbee、藍(lán)牙等方式進(jìn)行心電測(cè)量存在向外輻射電磁信號(hào)，對(duì)佩戴者所處環(huán)境中的電子設(shè)備產(chǎn)生一定的電磁干擾的問(wèn)題，提供了一種腕表式人體通信心電傳感器。該傳感器以人體作為傳輸信號(hào)的通信介質(zhì)，有效地避免了心電測(cè)量以無(wú)線形式進(jìn)行信號(hào)輸出時(shí)，其自身與周圍環(huán)境間的電磁干擾問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所述腕表式人體通信心電傳感器，它包括心電敏感芯體、耦合電極、控制電路、電源、按鍵和IXD顯示器；
[0006]腕表上蓋并列設(shè)置LCD顯示器和按鍵;腕表下蓋的近皮膚表面設(shè)置心電敏感芯體和親合電極，親合電極包括信號(hào)電極和信號(hào)地電極，信號(hào)電極和信號(hào)地電極設(shè)置在心電敏感芯體的兩側(cè);腕表內(nèi)部設(shè)置控制電路和電源；
[0007]心電敏感芯體通過(guò)與之接觸的人體表面采集人體的心電信號(hào)，心電敏感芯體的心電信號(hào)輸出端與控制電路的心電信號(hào)輸入端相連；
[0008]按鍵的外部指令輸出端與控制電路的外部指令輸入端相連；
[0009]控制電路的顯示信號(hào)輸出端與IXD顯示器的顯示信號(hào)輸入端相連；
[0010]控制電路的心電調(diào)制信號(hào)輸出端與耦合電極的信號(hào)輸入端相連;耦合電極將調(diào)制好的指定頻率的心電耦合信號(hào)通過(guò)人體表面與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
[0011]電源提供工作電源。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):被測(cè)人員可以通過(guò)傳感器LCD顯示屏上的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)確認(rèn)自身的身體狀況。而手臂上所佩戴的心電傳感器手表中的數(shù)據(jù)只需通過(guò)手掌與相關(guān)信號(hào)采集設(shè)備接觸，即可將手表中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)出來(lái)。人體通信心電傳感器采用人體表面作為信號(hào)傳輸介質(zhì)，即保證了信號(hào)的穩(wěn)定傳輸由避免了對(duì)外部設(shè)備儀器的電磁干擾。解決了傳統(tǒng)無(wú)線心電測(cè)量方式于外部電磁環(huán)境相互影響的特點(diǎn)。滿足在空間站等對(duì)電磁輻射又特殊要求的使用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)測(cè)量的要求并未其他人體生理信息參數(shù)的測(cè)量提供了相關(guān)技術(shù)保證。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是腕表的四層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是腕表的上蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是腕表的下蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明所述腕表式人體通信心電傳感器的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述腕表式人體通信心電傳感器，它包括心電敏感芯體1、耦合電極2、控制電路3、電源4、按鍵5和IXD顯示器6;
[0018]腕表上蓋并列設(shè)置LCD顯示器6和按鍵5;腕表下蓋的近皮膚表面設(shè)置心電敏感芯體I和親合電極2，親合電極2包括信號(hào)電極2-1和信號(hào)地電極2-2，信號(hào)電極2-1和信號(hào)地電極2-2設(shè)置在心電敏感芯體I的兩側(cè);腕表內(nèi)部設(shè)置控制電路3和電源4 ；
[0019]心電敏感芯體I通過(guò)與之接觸的人體表面采集人體的心電信號(hào)，心電敏感芯體I的心電信號(hào)輸出端與控制電路3的心電信號(hào)輸入端相連；
[0020]按鍵5的外部指令輸出端與控制電路3的外部指令輸入端相連；
[0021]控制電路3的顯示信號(hào)輸出端與IXD顯示器6的顯示信號(hào)輸入端相連；
[0022]控制電路3的心電調(diào)制信號(hào)輸出端與親合電極2的信號(hào)輸入端相連;親合電極2將調(diào)制好的指定頻率的心電耦合信號(hào)通過(guò)人體表面與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
[0023]電源4提供工作電源。
[0024]控制電路3包括微處理器3-1、放大電路3-2、帶通濾波電路3-3、A/D轉(zhuǎn)換電路3-4、BCH編碼電路3-5和FSK調(diào)制電路3-6;
[0025]放大電路3-2的輸入端作為控制電路3的心電信號(hào)輸入端，放大電路3-2的輸出端與帶通濾波電路3-3的輸入端相連，帶通濾波電路3-3的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路3-4的模擬信號(hào)輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換電路3-4的數(shù)字信號(hào)輸出端與微處理器3-1的心電信號(hào)輸入端相連；微處理器3-1的心電信號(hào)輸出端與BCH編碼電路3-5的輸入端相連，BCH編碼電路3-5的輸出端與FSK調(diào)制電路3-6的輸入端相連，F(xiàn)SK調(diào)制電路3-6的輸出端作為控制電路3的心電調(diào)制信號(hào)輸出端。
[0026]電源4選擇鋰電池。
[0027]本實(shí)施方式的腕表為四層結(jié)構(gòu)，如圖1所示，上蓋為第一層，設(shè)置了LCD顯示器6和按鍵5，下蓋為第四層，貼著皮膚設(shè)置了心電敏感芯體I和耦合電極2，上、下蓋之間設(shè)置了第二層和第三層，第二層為電源4，第三層為控制電路3。
[0028]心電敏感芯體I位于腕表殼體底部的中心位置;信號(hào)電極2-1和信號(hào)地電極2-2位于心電敏感元件I的外側(cè)成兩個(gè)條狀結(jié)構(gòu)；LCD顯示器6顯示測(cè)量結(jié)果，兩種顯示模式，一種用于顯示被測(cè)人員的心電監(jiān)測(cè)信號(hào)，一種用于顯示當(dāng)前的日期時(shí)間；通過(guò)按鍵5設(shè)置是否顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的心電輸出信號(hào)，心電信號(hào)以波形圖的方式顯示，同時(shí)對(duì)其關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行數(shù)字顯示，表帶采用可調(diào)節(jié)松緊的彈性纖維材料，保證可以符合不同人群的佩戴要求。
[0029]心電敏感芯體I采用光電耦合的方式、通過(guò)與人體接觸識(shí)別被測(cè)人員的心電信號(hào)，該心電信號(hào)為μν?mV的生物信號(hào)，是微弱級(jí)別的心電信號(hào);信號(hào)處理電路3將心電感應(yīng)芯體采集到的微弱心電信號(hào)轉(zhuǎn)化為適合在人體表面進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的電信號(hào);該微弱的心電信號(hào)由放大電路3-2放大、帶通濾波電路3-3濾波去噪聲、A/D轉(zhuǎn)換電路3-4處理后轉(zhuǎn)換為符合電場(chǎng)耦合輸出的電壓信號(hào)，發(fā)送給微處理器I，微處理器I將采集的信號(hào)存儲(chǔ)到自身內(nèi)部的存儲(chǔ)器、并在LCD顯示器6上顯示，當(dāng)需要傳輸至處部設(shè)備時(shí)，用手碰觸外部設(shè)備，該心電信號(hào)經(jīng)BCH編碼電路3-5編碼和FSK調(diào)制電路3-6調(diào)制，輸出指定載波頻率、適合人體通信的數(shù)字基帶信號(hào)，并通過(guò)耦合電極2傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備。
[0030]采用FSK信號(hào)調(diào)制方式，將BCH編碼電路3-5編碼后得到的二進(jìn)制0/1數(shù)字信號(hào)，分別調(diào)制到兩個(gè)適于在人體皮膚表面?zhèn)鬏數(shù)膬蓚€(gè)頻率，由于溫度信號(hào)屬于緩變信號(hào)，考慮溫度信號(hào)時(shí)緩變信號(hào)，信息量較低、信號(hào)趨膚深度與信號(hào)頻率之間的反比關(guān)系等因素，設(shè)計(jì)200kHz和250kHz作為以二進(jìn)制0/1數(shù)字信號(hào)模式輸出的溫度信號(hào)的調(diào)制頻率。當(dāng)采用兩個(gè)以上的生理信息采集端與數(shù)據(jù)接收端進(jìn)行通信時(shí)，可采用頻分復(fù)用的方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)在人體體表進(jìn)行通信時(shí)的調(diào)制解調(diào)。
[0031 ]以兩個(gè)電極實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)親合完成傳感器輸出信號(hào)在人體上的親合，兩個(gè)電極一個(gè)電極為信號(hào)電極2-1，另一個(gè)為信號(hào)地電極2-2。兩個(gè)電極之間形成的電場(chǎng)，比向其他方向形成的電場(chǎng)強(qiáng)度高，使流入人體的傳輸信號(hào)主要沿此方向進(jìn)行傳輸。另外，由于所選信號(hào)傳輸頻率較低，信號(hào)的趨膚效應(yīng)良好，所以耦合電極的尺寸可以控制在較小的水平。以人體作為傳輸信號(hào)的通信介質(zhì)，有效地避免了心電測(cè)量以無(wú)線形式進(jìn)行信號(hào)輸出時(shí)，其自身與周圍環(huán)境間的電磁干擾問(wèn)題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.腕表式人體通信心電傳感器，其特征在于，它包括心電敏感芯體(I)、耦合電極(2)、控制電路(3)、電源(4)、按鍵(5)和LCD顯示器(6); 腕表上蓋設(shè)置LCD顯示器(6)和按鍵(5);腕表下蓋的近皮膚表面設(shè)置心電敏感芯體(I)和耦合電極(2)，耦合電極(2)包括信號(hào)電極(2-1)和信號(hào)地電極(2-2)，信號(hào)電極(2-1)和信號(hào)地電極(2-2)設(shè)置在心電敏感芯體(I)的兩側(cè);腕表內(nèi)部設(shè)置控制電路(3)和電源(4); 心電敏感芯體(I)通過(guò)與之接觸的人體表面采集人體的心電信號(hào)，心電敏感芯體(I)的心電信號(hào)輸出端與控制電路(3)的心電信號(hào)輸入端相連； 按鍵(5)的外部指令輸出端與控制電路(3)的外部指令輸入端相連； 控制電路(3)的顯示信號(hào)輸出端與LCD顯示器(6)的顯示信號(hào)輸入端相連； 控制電路(3)的心電調(diào)制信號(hào)輸出端與耦合電極(2)的信號(hào)輸入端相連;耦合電極(2)將調(diào)制好的指定頻率的心電耦合信號(hào)通過(guò)人體表面與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸； 電源(4)提供工作電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述腕表式人體通信心電傳感器，其特征在于，控制電路(3)包括微處理器(3-1)、放大電路(3-2)、帶通濾波電路(3-3)、A/D轉(zhuǎn)換電路(3-4)、BCH編碼電路(3-5)和FSK調(diào)制電路(3-6); 放大電路(3-2)的輸入端作為控制電路(3)的心電信號(hào)輸入端，放大電路(3-2)的輸出端與帶通濾波電路(3-3)的輸入端相連，帶通濾波電路(3-3)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路(3-4)的模擬信號(hào)輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換電路(3-4)的數(shù)字信號(hào)輸出端與微處理器(3-1)的心電信號(hào)輸入端相連;微處理器(3-1)的心電信號(hào)輸出端與BCH編碼電路(3-5)的輸入端相連，BCH編碼電路(3-5)的輸出端與FSK調(diào)制電路(3-6)的輸入端相連，F(xiàn)SK調(diào)制電路(3_6)的輸出端作為控制電路(3)的心電調(diào)制信號(hào)輸出端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述腕表式人體通信心電傳感器，其特征在于，電源(4)選擇鋰電池。
【專利摘要】腕表式人體通信心電傳感器，屬于傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，本發(fā)明為解決采用Zigbee、藍(lán)牙等方式進(jìn)行心電測(cè)量存在向外輻射電磁信號(hào)，對(duì)佩戴者所處環(huán)境中的電子設(shè)備產(chǎn)生一定的電磁干擾的問(wèn)題。本發(fā)明包括心電敏感芯體、耦合電極、控制電路、電源、按鍵和LCD顯示器；腕表上蓋并列設(shè)置LCD顯示器和按鍵；腕表下蓋的近皮膚表面設(shè)置心電敏感芯體和耦合電極，心電敏感芯體光電耦合的方式采集心電信號(hào)，信號(hào)處理電路將微弱心電信號(hào)轉(zhuǎn)化為適合在人體表面進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的電信號(hào)；該心電信號(hào)經(jīng)BCH編碼電路3-5編碼和FSK調(diào)制電路3-6調(diào)制，輸出指定載波頻率、適合人體通信的數(shù)字基帶信號(hào)，并通過(guò)耦合電極2傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備。
【IPC分類】A61B5/0402
【公開(kāi)號(hào)】CN105615868
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510962607
【發(fā)明人】劉慧 , 劉志遠(yuǎn), 劉柏青, 王旭, 王惠玲, 武曉棟
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日