腕表式人體通信心電傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人體信息獲取系統(tǒng)，屬于傳感器應用領域。
【背景技術】
[0002]電場耦合人體通信心電傳感器，采用腕表式的設計結構，以人體作為信號的通信介質(zhì)，通過手與外部信號采集裝置接觸，即可對測量得到的心電信號進行實時傳輸，具有實現(xiàn)抗電磁干擾能力強，傳感器功耗低，可長期穩(wěn)定工作等特點。
[0003]目前在進行心電測量時其輸出信號主要采用Zigbee、藍牙等方式，這就不可避免的要向外福射電磁信號，對佩戴者所處環(huán)境中的電子設備產(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、藍牙等方式進行心電測量存在向外輻射電磁信號，對佩戴者所處環(huán)境中的電子設備產(chǎn)生一定的電磁干擾的問題，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的通信介質(zhì)，有效地避免了心電測量以無線形式進行信號輸出時，其自身與周圍環(huán)境間的電磁干擾問題。
[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]腕表上蓋并列設置LCD顯示器和按鍵;腕表下蓋的近皮膚表面設置心電敏感芯體和親合電極，親合電極包括信號電極和信號地電極，信號電極和信號地電極設置在心電敏感芯體的兩側;腕表內(nèi)部設置控制電路和電源；
[0007]心電敏感芯體通過與之接觸的人體表面采集人體的心電信號，心電敏感芯體的心電信號輸出端與控制電路的心電信號輸入端相連；
[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輸出端與IXD顯示器的顯示信號輸入端相連；
[0010]控制電路的心電調(diào)制信號輸出端與耦合電極的信號輸入端相連;耦合電極將調(diào)制好的指定頻率的心電耦合信號通過人體表面與外部設備進行數(shù)據(jù)傳輸；
[0011]電源提供工作電源。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點:被測人員可以通過傳感器LCD顯示屏上的數(shù)據(jù)實時確認自身的身體狀況。而手臂上所佩戴的心電傳感器手表中的數(shù)據(jù)只需通過手掌與相關信號采集設備接觸，即可將手表中存儲的數(shù)據(jù)出來。人體通信心電傳感器采用人體表面作為信號傳輸介質(zhì)，即保證了信號的穩(wěn)定傳輸由避免了對外部設備儀器的電磁干擾。解決了傳統(tǒng)無線心電測量方式于外部電磁環(huán)境相互影響的特點。滿足在空間站等對電磁輻射又特殊要求的使用環(huán)境下實現(xiàn)心電信號測量的要求并未其他人體生理信息參數(shù)的測量提供了相關技術保證。
【附圖說明】
[0013]圖1是腕表的四層結構示意圖；
[0014]圖2是腕表的上蓋結構示意圖；
[0015]圖3是腕表的下蓋結構示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一:下面結合圖1至圖4說明本實施方式，本實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]腕表上蓋并列設置LCD顯示器6和按鍵5;腕表下蓋的近皮膚表面設置心電敏感芯體I和親合電極2，親合電極2包括信號電極2-1和信號地電極2-2，信號電極2-1和信號地電極2-2設置在心電敏感芯體I的兩側;腕表內(nèi)部設置控制電路3和電源4 ；
[0019]心電敏感芯體I通過與之接觸的人體表面采集人體的心電信號，心電敏感芯體I的心電信號輸出端與控制電路3的心電信號輸入端相連；
[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的顯示信號輸出端與IXD顯示器6的顯示信號輸入端相連；
[0022]控制電路3的心電調(diào)制信號輸出端與親合電極2的信號輸入端相連;親合電極2將調(diào)制好的指定頻率的心電耦合信號通過人體表面與外部設備進行數(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轉換電路3-4的模擬信號輸入端相連，A/D轉換電路3-4的數(shù)字信號輸出端與微處理器3-1的心電信號輸入端相連；微處理器3-1的心電信號輸出端與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)制信號輸出端。
[0026]電源4選擇鋰電池。
[0027]本實施方式的腕表為四層結構，如圖1所示，上蓋為第一層，設置了LCD顯示器6和按鍵5，下蓋為第四層，貼著皮膚設置了心電敏感芯體I和耦合電極2，上、下蓋之間設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;信號電極2-1和信號地電極2-2位于心電敏感元件I的外側成兩個條狀結構；LCD顯示器6顯示測量結果，兩種顯示模式，一種用于顯示被測人員的心電監(jiān)測信號，一種用于顯示當前的日期時間；通過按鍵5設置是否顯示實時監(jiān)測的心電輸出信號，心電信號以波形圖的方式顯示，同時對其關鍵指標進行數(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、通過與人體接觸識別被測人員的心電信號，該心電信號為μν?mV的生物信號，是微弱級別的心電信號;信號處理電路3將心電感應芯體采集到的微弱心電信號轉化為適合在人體表面進行調(diào)制解調(diào)的電信號;該微弱的心電信號由放大電路3-2放大、帶通濾波電路3-3濾波去噪聲、A/D轉換電路3-4處理后轉換為符合電場耦合輸出的電壓信號，發(fā)送給微處理器I，微處理器I將采集的信號存儲到自身內(nèi)部的存儲器、并在LCD顯示器6上顯示，當需要傳輸至處部設備時，用手碰觸外部設備，該心電信號經(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，并通過耦合電極2傳輸?shù)酵獠吭O備。
[0030]采用FSK信號調(diào)制方式，將BCH編碼電路3-5編碼后得到的二進制0/1數(shù)字信號，分別調(diào)制到兩個適于在人體皮膚表面?zhèn)鬏數(shù)膬蓚€頻率，由于溫度信號屬于緩變信號，考慮溫度信號時緩變信號，信息量較低、信號趨膚深度與信號頻率之間的反比關系等因素，設計200kHz和250kHz作為以二進制0/1數(shù)字信號模式輸出的溫度信號的調(diào)制頻率。當采用兩個以上的生理信息采集端與數(shù)據(jù)接收端進行通信時，可采用頻分復用的方式實現(xiàn)多個信號在人體體表進行通信時的調(diào)制解調(diào)。
[0031 ]以兩個電極實現(xiàn)電場親合完成傳感器輸出信號在人體上的親合，兩個電極一個電極為信號電極2-1，另一個為信號地電極2-2。兩個電極之間形成的電場，比向其他方向形成的電場強度高，使流入人體的傳輸信號主要沿此方向進行傳輸。另外，由于所選信號傳輸頻率較低，信號的趨膚效應良好，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的通信介質(zhì)，有效地避免了心電測量以無線形式進行信號輸出時，其自身與周圍環(huán)境間的電磁干擾問題。
【主權項】
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); 腕表上蓋設置LCD顯示器(6)和按鍵(5);腕表下蓋的近皮膚表面設置心電敏感芯體(I)和耦合電極(2)，耦合電極(2)包括信號電極(2-1)和信號地電極(2-2)，信號電極(2-1)和信號地電極(2-2)設置在心電敏感芯體(I)的兩側;腕表內(nèi)部設置控制電路(3)和電源(4); 心電敏感芯體(I)通過與之接觸的人體表面采集人體的心電信號，心電敏感芯體(I)的心電信號輸出端與控制電路(3)的心電信號輸入端相連； 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)的顯示信號輸出端與LCD顯示器(6)的顯示信號輸入端相連； 控制電路(3)的心電調(diào)制信號輸出端與耦合電極(2)的信號輸入端相連;耦合電極(2)將調(diào)制好的指定頻率的心電耦合信號通過人體表面與外部設備進行數(shù)據(jù)傳輸； 電源(4)提供工作電源。2.根據(jù)權利要求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轉換電路(3-4)的模擬信號輸入端相連，A/D轉換電路(3-4)的數(shù)字信號輸出端與微處理器(3-1)的心電信號輸入端相連;微處理器(3-1)的心電信號輸出端與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)制信號輸出端。3.根據(jù)權利要求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，屬于傳感器應用領域，本發(fā)明為解決采用Zigbee、藍牙等方式進行心電測量存在向外輻射電磁信號，對佩戴者所處環(huán)境中的電子設備產(chǎn)生一定的電磁干擾的問題。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；腕表上蓋并列設置LCD顯示器和按鍵；腕表下蓋的近皮膚表面設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，信號處理電路將微弱心電信號轉化為適合在人體表面進行調(diào)制解調(diào)的電信號；該心電信號經(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，并通過耦合電極2傳輸?shù)酵獠吭O備。
【IPC分類】A61B5/0402
【公開號】CN105615868
【申請?zhí)枴緾N201510962607
【發(fā)明人】劉慧 , 劉志遠, 劉柏青, 王旭, 王惠玲, 武曉棟
【申請人】中國電子科技集團公司第四十九研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月18日