基于雷達波的心率與呼吸檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療電子領域，特別涉及一種基于雷達波的心率與呼吸檢測裝置。
【背景技術】
[0002]醫(yī)療電子是一個非常實用的領域，主要通過一些電子設備完成對人體部分生理參數(shù)的檢測，以判定身體是否處于健康狀態(tài)。相對來說，美國、日本等發(fā)達國家在醫(yī)療電子行業(yè)方面要超過國內很多，一些國內的醫(yī)療電子設備穩(wěn)定性差、不精確，而最大的問題是國內對設備的內部算法還處于模糊狀態(tài)，這也是造成國內醫(yī)療設備處于一個不穩(wěn)定狀態(tài)的首要原因。在國內，對人體心率進行檢測的方法不外乎超聲波、紅光等手段，采用這些手段的產品在功能穩(wěn)定性、靈敏度和方便度上均有所缺點。雷達波是一種電磁波，它不隨溫度、光線等環(huán)境因素的影響而變化，這在很大程度上提升了產品的抗干擾能力和穩(wěn)定性，通過雷達波射頻收發(fā)模塊來完成對心率與呼吸信號的檢測，可以實現(xiàn)非接觸式檢測，方便操作，可靠性較高。雷達波可以很好地穿過衣服和皮膚完成對心率與呼吸頻率的檢測。雖然心率與呼吸信號的幅度小，但是雷達射頻收發(fā)模塊實現(xiàn)了可調靈敏度，可以有效地完成心率與呼吸信號的檢測。
[0003]隨著人們生活水平的不斷提升，人們對身體健康的關注度也是越來越高，實時快捷方便地檢測心率與呼吸頻率成為一種必然的趨勢，傳統(tǒng)檢測設備不易攜帶、實時操作性較差。鑒于提升醫(yī)療電子技術的需要，提供一種能實時地、方便地完成對心率與呼吸頻率信號的檢測裝置成為大家最迫切的愿望。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于雷達波的心率與呼吸檢測裝置，實時操作方便，且有更高的靈敏度。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:
[0006]一種基于雷達波的心率與呼吸檢測裝置，包括以下模塊:
[0007]雷達波收發(fā)模塊:包括發(fā)射天線和接收天線，用于檢測心率與呼吸信號；
[0008]振蕩信號模塊:包括內部振蕩器和硬件濾波器，用于產生振蕩信號；
[0009]混頻模塊:采用混頻器Mixer對心率與呼吸信號和振蕩信號進行混頻，產生中頻信號;
[0010]中頻信號幅值調理模塊:對混頻模塊輸出的中頻信號進行幅值的提升；
[0011]Bessel帶通濾波器:對中頻信號幅值調理模塊的輸出信號進行濾波處理，去除干擾信號；
[0012]ADC采集與數(shù)據(jù)傳輸模塊:接收Bessel帶通濾波器的輸出信號，并將此信號傳輸給Android平臺。
[0013]作為一種改進，還包括中頻信號幅值再調理模塊，用于對Bessel帶通濾波器的輸出信號進行幅值的提升，并將提升后的信號作為ADC采集與數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸入。
[0014]所述Android平臺為經(jīng)過裁剪的嵌入式Android平臺或者支持WIFI/藍牙的Android 平臺。
[0015]所述中頻信號幅值調理模塊及Bessel帶通濾波器的具體電路結構為:電壓跟隨器Ul同相輸入端接有電容Cl并通過電阻Rl連接到電壓跟隨器U2的反相輸入端，所述電壓跟隨器Ul的反相輸入端與輸出端相連，且電壓跟隨器Ul與高通濾波器U3之間依次串聯(lián)電容C2、C3 ;所述電壓跟隨器U2的同相輸入端通過電容C4接地，電壓跟隨器U2的反相輸入端與輸出端相連，所述電壓跟隨器U2的輸出端通過電阻R2連接到高通濾波器U3的同相輸入端，也依次通過電阻R3與電阻R4連到高通濾波器U3的輸出端；電容C2與電容C3之間通過電阻R5連到高通濾波器U3的輸出端，所述高通濾波器U3的反相輸入端連到電阻R3與電阻R4之間；所述高通濾波器U3依次通過電阻R6、電阻R7連到低通濾波器U4的同相輸入端，所述低通濾波器U4的同相輸入端還通過電容C6接地，所述低通濾波器U4的反相輸入端與輸出端相連，并且通過電容C5連到電阻R6和電阻R7之間。
[0016]所述雷達波收發(fā)模塊的發(fā)射天線和接收天線都為微帶線。
[0017]所述雷達波的頻率為10.525GHz,Bessel帶通濾波器的頻率范圍設置為10mHz到40Hzo
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:采用雷達波射頻收發(fā)器完成對心率與呼吸頻率信號的檢測，解決了傳統(tǒng)方案中超聲波受外界環(huán)境因素的影響、靈敏度差等問題。中頻信號幅值調理與帶通濾波電路解決了傳統(tǒng)方案中電路結構復雜，多組電源結構等問題。最終的數(shù)據(jù)顯示采用Android硬件平臺，只要使用Android手機或其它Android硬件平臺安裝一個app，就可以實時查看當前的心率與呼吸頻率。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明，其中:
[0020]圖1是本實用新型裝置整體結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型裝置的中頻信號幅值調理和Bessel帶通濾波器電路結構圖。
[0022]圖3是本實用新型裝置的中頻信號幅值調理仿真圖形。
[0023]圖4是本實用新型裝置的Bessel帶通濾波器中的高通濾波器增益示圖。
[0024]圖5是本實用新型裝置的Bessel帶通濾波器中的低通濾波器增益示圖。
[0025]圖6是本實用新型裝置的ADC采集與數(shù)據(jù)傳輸前端部分結構示意圖。
[0026]圖2中:1_第一高通濾波器(無源高通濾波器);2_第二電壓跟隨器部分，包括電壓跟隨器U2 ;3_第二高通濾波器(即是Bessel帶通濾波器中的高通濾波器)；4_低通濾波器(Bessel帶通濾波器中的一部分)。
[0027]圖3中:a_中頻信號幅值調理后的信號；b-第二高通濾波器的輸出信號；c-Bessel帶通濾波器的輸出信號。
【具體實施方式】
[0028]為解決傳統(tǒng)醫(yī)療設備對心率與呼吸頻率檢測出現(xiàn)的精度差、穩(wěn)定性差、靈敏度差和不易操作與使用等問題，本實用新型提供一種由雷達波收發(fā)模塊(例如多普勒雷達射頻前端收發(fā)機)、中頻信號幅值調理模塊、帶通濾波器模塊以及數(shù)字后端處理與相關算法，包括峰值尋找算法、FFT(Fast Fourier Transformat1n，快速傅氏變換變換)、Android UI應用等組成檢測裝置，實現(xiàn)了一體化，整個裝置從根本上解決了傳統(tǒng)方案精度差、穩(wěn)定性差、靈敏度差等缺點。同時，傳統(tǒng)方案需要各種設備配合使用，比如需要復雜的連接線(探頭)、PC機等，而本方案采用雷達電磁波非接觸檢測心率與呼吸信號，一體化裝置，無均額外設備，整個系統(tǒng)可操作性強，方便攜帶。
[0029]本實用新型基于雷達波的心率與呼吸檢測裝置，包括以下模塊:
[0030]雷達波收發(fā)模塊:包括發(fā)射天線和接收天線，用于檢測心率與呼吸信號；
[0031]振蕩信號模塊:包括內部振蕩器和硬件濾波器，用于產生振蕩信號；
[0032]混頻模塊:采用混頻器Mixer對心率與呼吸信號和振蕩信號進行混頻，產生中頻信號;
[0033]中頻信號幅值調理模塊:對混頻模塊輸出的中頻信號進行幅值的提升；
[0034]Bessel帶通濾波器:對中頻信號幅值調理模塊的輸出信號進行濾波處理，去除干擾信號；
[0035]ADC采集與數(shù)據(jù)傳輸模塊:接收Bessel帶通濾波器的輸出信號，并將此信號傳輸給Android平臺。所述Android平臺為經(jīng)過裁剪的嵌入式Android平臺或者支持WIFI/藍牙的Android平臺。
[0036]如圖1所示，雷達波收發(fā)模塊包括發(fā)射天線與接收天線，所述雷達波收發(fā)模塊的發(fā)射天線和接收天線都為微帶線。這種微帶天線的效率高，剖面低，厚度很薄，重量輕，尺寸小，頻帶一般較窄，增益不高，功率容量低。用于單人個體心肺檢測的生物雷達，要求有一定的指