监护仪、驾驶室和监控系统的制作方法

本发明涉及人体生物信号监测技术领域，具体涉及监护仪、驾驶室和监控系统。

背景技术：

心跳和呼吸监护仪是用于监测人体心跳和呼吸的设备，目前心跳和呼吸监护仪通常只在医院有所应用，如心电图仪，其体积较大，不便于移动，不能用于人们日常生活中心跳和呼吸的实时监测。

发明专利(公布号：cn109381220a)公开了一种车载非接触式心跳及呼吸感测系统，本专利仅公开了通过生物雷达传感器监测心跳和呼吸的设想，但具体使用什么结构的设备完成监测驾驶员心跳和呼吸的监测，本专利未公开。

鉴于此，特提出此发明。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种非接触小型监护仪，用于完成人体心跳和呼吸的实时监测，具有体积小巧、便于携带、便于使用的有益效果，解决了医院大型设备不便于移动的不足，可广泛推广使用，进一步，本发明还提供了驾驶室和驾驶员心跳呼吸监控系统，其中驾驶室可实时监测驾驶员的心跳和呼吸，驾驶员心跳呼吸监控系统可集中监控驾驶员的心跳和呼吸，防止驾驶员驾驶途中突发心脏疾病，或驾驶员驾驶途中突发心脏疾病时能够及时发现，进而及时应对。

本发明提供的非接触小型监护仪包括：

外壳；

设置于外壳内的毫米波传感器；

与毫米波传感器电连接的液晶显示屏或通信模块，液晶显示屏设置于外壳表面，通信模块设置于外壳内。

进一步，还包括：

支架，设置于外壳表面。

进一步，

外壳内安装有多层印刷线路板；

多层印刷线路板顶层印制毫米波传感器，毫米波传感器包括相互连接的毫米波雷达芯片和毫米波雷达天线阵列；

毫米波雷达芯片在多层印刷线路板顶层水平印制或倾斜印制；

多层印刷线路板其余各层印制电子线路。

进一步，

毫米波雷达天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列；

发射天线阵列和接收天线阵列印制于毫米波雷达芯片同一侧或左右两侧；

发射天线阵列通过发射信号射频功率分配器和发射信号传输线与毫米波雷达芯片发射端口连接，或通过发射信号传输线与毫米波雷达芯片发射端口连接；接收天线阵列通过发射信号传输线与毫米波雷达芯片接收端口连接；发射天线阵列和接收天线阵列中串馈微带天线的结构相同；发射天线阵列中串各反馈微带天线高度相同或不同，接收天线阵列中各串馈微带天线高度相同。

进一步，

发射天线阵列通过发射信号射频功率分配器和发射信号传输线与毫米波雷达芯片发射端口连接时，发射天线阵列、发射信号传输线和发射信号射频功率分配器的数量与毫米波雷达芯片发射端口数量相同；

发射天线阵列通过发射信号传输线与毫米波雷达芯片发射端口连接时，发射天线阵列中串馈微带天线和发射信号传输线的数量与毫米波雷达芯片发射端口数量相同；

接收天线阵列中串馈微带天线和接收信号传输线的数量与毫米波雷达芯片接收端口数量相同。

进一步，

发射天线阵列各串馈微带天线之间的间距以及接收天线阵列各串馈微带天线之间的间距大于0.1个波长且小于1个波长，发射天线阵列和接收天线阵列之间的间距不小于0.5个波长。

进一步，

发射信号传输线和接收信号传输线两侧设有与多层印刷线路板底层地相连接的盲孔。

进一步，

多层印刷线路板顶层还印制有接地保护层，接地保护层位于发射天线阵列和接收天线阵列周围，接地保护层上设有若干均匀排列的通孔；

多层印刷线路板顶层接收天线阵列中串馈微带天线的位置还印制有接收信号保护线，接收信号保护线与接地保护层连接。

本发明提供的驾驶室包括：

驾驶室内设有本发明提供的非接触小型监护仪。

本发明提供的驾驶员心跳呼吸监控系统包括：

监控平台；

本发明提供的驾驶室，非接触小型监护仪的外壳内设置有与毫米波传感器电连接的通信模块，通信模块和监控平台通信连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的非接触小型监护仪，毫米波传感器用于探测人体心跳和呼吸，毫米波传感器发射的信号是一种高频电磁波检测信号，频率在30～300ghz，发射功率不高于0.016w，远小于手机发射功率0.75-1.00w，对人体无害，其体积小巧，便于操作，因此使得本发明的非接触小型监护仪具有整体体积小、便于携带、便于使用的有益效果，进而解决了医院大型设备不便于移动的不足，使用者在日常生活中可随身携带并实时监测心跳和呼吸，再一方面舒适自由度良好，不影响使用者正常的生活，综上，本发明监护仪可广泛推广使用，防患于未然，大大降低心脏疾病的发病率。

(2)本发明的非接触小型监护仪，当设置液晶显示屏时，可用于人们的日常的场景，毫米波传感器监测的人体心跳和呼吸的数据通过液晶显示屏直接显示，当设置通信模块时，可用于人们的日常或医院等场景，用于人们的日常场景时毫米波传感器检测的人体心跳和呼吸的数据，通过通信模块发送给手机app通过手机进行显示，或发送至互联网，实现远程监控，用于医院场景时毫米波传感器检测的人体心跳和呼吸的数据，通过通信模块发送给护士站，护士站对病人的心跳和呼吸进行集中的监控。

(3)本发明的驾驶室和驾驶员心跳呼吸监控系统，可用于出租车、公交车、长途车、火车、军用车等场景，在驾驶室内设置本发明的非接触小型监护仪，非接触小型监护仪对驾驶员的心跳和呼吸进行实时的监测，并通过通信模块将数据传输给监控平台，监控平台对驾驶员的心跳和呼吸进行持续的集中的监控，防止驾驶员驾驶途中突发心脏疾病，或驾驶员驾驶途中突发心脏疾病时能够及时发现，进而及时应对。

附图说明

图1为实施例一便携式非接触小型监护仪的结构图；

图2为实施例二集成式非接触小型监护仪的结构图；

图3为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图4为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图5为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图6为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图7为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图8为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图9为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图10为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图11为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图12为实施例三非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图13为实施例四非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图14为实施例五非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图15为实施例五非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图16为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图17为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图18为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图19为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图20为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图21为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图22为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图23为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图24为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图25为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图26为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图27为实施例六非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图28为实施例七非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图29为实施例七非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图30为实施例八非接触小型监护仪外壳内布置结构；

图31为实施例八非接触小型监护仪外壳内布置结构。

图中：1-外壳，2-液晶显示屏，3-支架，4-多层印刷线路板顶层，5-毫米波雷达芯片，6-安装孔，7-盲孔，8-接地保护层，9-通孔。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

如图1所示，一种便携式非接触小型监护仪，用于人们的日常的场景，其包括：

外壳1；

设置于外壳1内的毫米波传感器；

与毫米波传感器电连接的液晶显示屏2，液晶显示屏2设置于外壳1表面，毫米波传感器可设于外壳1内液晶显示屏2左侧、右侧、上侧或下侧的位置。

本实施例的便携式非接触小型监护仪监测原理如下，毫米波传感器的发射天线发射低功率对人体无害的毫米波电磁波信号，该信号探测到人体心跳和呼吸的数据，反射信号由毫米波传感器的接受天线接收，然后毫米波传感器的毫米波雷达芯片中的处理器对数据进行加工处理，然后通过液晶显示屏2进行实时的显示。

本实施例优选的，还包括：

真空吸盘式支架3，设置于外壳1表面，便于固定便携式非接触小型监护仪。

实施例二：

如图3所示，一种集成式非接触小型监护仪，可用于人们的日常或医院等场景，其包括：

外壳1；

设置于外壳1内的毫米波传感器；

与毫米波传感器电连接的通信模块，通信模块设置于外壳1内。

本实施例的集成式非接触小型监护仪监测原理与实施例一相同，这里不再赘述。

本实施例的集成式非接触小型监护仪用于人们的日常场景时，毫米波传感器的毫米波雷达芯片将加工处理好的心跳和呼吸数据通过通信模块发送给手机app，通过手机进行显示，这里的通信模块可以是bluetooth或wifi等无线通信模块，手机可以是使用者的手机，也可以是使用者家属的手机。

本实施例的集成式非接触小型监护仪用于医院场景时，在需要心跳和呼吸监控的病人的病房里安装本实施例的监护仪，毫米波传感器的毫米波雷达芯片将加工处理好的心跳和呼吸数据通过通信模块发送给护士站，护士站对病人的心跳和呼吸进行持续的集中的监控。

本实施例优选的，还包括：

真空吸盘式支架3，设置于外壳表面，便于固定集成式非接触小型监护仪。

实施例三：

非接触小型监护仪外壳内布置结构，本实施例是实施例一非接触小型监护仪外壳内毫米波传感器相关器件的布置结构的实施例。本实施例中的根据需要还可以用于不同的设计当中，如毫米波汽车测距仪、毫米波液位测量仪等。

外壳内安装有多层印刷线路板。

毫米波传感器的工作频率在30～300ghz之间，其波长极小，如60ghz、76～81ghz的毫米波的波长分别为5mm、3.7～3.95mm，使用多层印刷线路板能有效发挥毫米波的特性。

多层印刷线路板可通过安装孔6或夹具安装在外壳内，如图3所示，本实施例中，在多层印刷线路板上开设安装孔6，通过安装孔6将多层印刷线路板上。

多层印刷线路板顶层4印制毫米波传感器，毫米波传感器包括相互连接的毫米波雷达芯片5和毫米波雷达天线阵列；毫米波雷达芯片5包括两个发射端口out四个接收端口in、三个发射端口out四个接收端口in、四个发射端口out六个接收端口in、四个发射端口out八个接收端口in等形式，再一方面，毫米波雷达芯片在多层印刷线路板顶层4水平印制或倾斜印制，再一方面，毫米波雷达芯片5包括包括接收端口in位于发射端口out左边相邻的边缘、接收端口in位于发射端口out右边相邻的边缘、接收端口in和发射端口out位于相对的边缘等形式。多层印刷线路板其余各层印制电子线路及其余电子器件，这一部分设计可采用现有技术完成，故不再展开赘述。

毫米波雷达天线阵列包括发射天线tx阵列和接收天线rx阵列；当接收端口in位于发射端口out左边相邻的边缘，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片同一侧，其中接收天线rx阵列位于左侧，当接收端口in位于发射端口out右边相邻的边缘，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片同一侧，其中接收天线rx阵列位于右侧，当毫米波雷达芯片上发射端口out和接收端口in位于相对的边缘时，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片相对的两侧。

发射天线tx阵列通过发射信号射频功率分配器pd和发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口out连接，或通过发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口out连接，发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口out阻抗匹配，发射信号射频功率分配器pd可以为t结功率分配器或威尔逊森功率分配。

接收天线rx阵列通过接收信号传输线rt与毫米波雷达芯片5接收端口in口in连接，接收信号传输线rt与毫米波雷达芯片5接收端口in口in阻抗匹配。发射信号传输线tt和接收信号传输线rt可以为微带线信号传输线或接地共勉波导信号传输线。

发射天线tx阵列和接收天线rx阵列中串馈微带天线的结构相同，可由1～30个单元微带天线组成，串馈微带天线上的单元微带天线通过微带线串联而成；发射天线tx阵列中串各反馈微带天线高度相同或不同，接收天线rx阵列中各串馈微带天线高度相同。

发射天线tx阵列通过发射信号射频功率分配器pd和发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口out连接时，发射天线tx阵列、发射信号传输线tt和发射信号射频功率分配器pd的数量与毫米波雷达芯片5发射端口out数量相同；发射天线tx阵列通过发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口out连接时，发射天线tx阵列中串馈微带天线和发射信号传输线tt的数量与毫米波雷达芯片5发射端口out数量相同；接收天线rx阵列中串馈微带天线和接收信号传输线rt的数量与毫米波雷达芯片5接收端口in口in数量相同。

发射天线tx阵列各串馈微带天线之间的间距td以及接收天线rx阵列各串馈微带天线之间的间距rd大于0.1个波长且小于1个波长，随着串馈微带天线间距的增加，天线阵列信号主瓣会变窄，增益也会随着变化，天线阵列方向性会增强，但所付出的代价是天线信号旁瓣也会随着增大，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列之间的间距rtd不小于0.5个波长。

如图3～12所示，本实施例中，毫米波雷达芯片5包括三个发射端口out四个接收端口in，且水平印制，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片同一侧，且接收天线rx阵列位于左侧，其中图3～11所示的实施例中，发射天线tx阵列通过发射信号射频功率分配器pd和发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口out连接，图12所示的实施例中，发射天线tx阵列通过发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口out连接，且发射天线tx阵列中的串馈微带天线高度不同，其中tx1和tx2高度相同，tx3高于二者。

本实施例优选的，如图3所示，发射信号传输线tt和接收信号传输线rt两侧设有与多层印刷线路板底层地相连接的盲孔7；多层印刷线路板顶层4还印制有接地保护层8，接地保护层8为铜皮，接地保护层8位于发射天线tx阵列和接收天线rx阵列周围，接地保护层上设有若干均匀排列的通孔9；多层印刷线路板顶层4接收天线rx阵列中串馈微带天线的位置还印制有接收信号保护线，接收信号保护线与接地保护层连接。

实施例四：

非接触小型监护仪外壳内布置结构，本实施例是非接触小型监护仪外壳内毫米波传感器相关器件布置结构的实施例，如图13所示，本实施例中，毫米波雷达芯片包括三个发射端四个接收端，且倾斜印制，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片同一侧，且接收天线rx阵列位于左侧，发射天线tx阵列通过发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片发射端口连接。

实施例五：

非接触小型监护仪外壳内布置结构，本实施例是非接触小型监护仪外壳内毫米波传感器相关器件布置结构的实施例，如图14～15所示，本实施例中，毫米波雷达芯片包括三个发射端四个接收端，且水平印制，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片相对的两侧，发射天线tx阵列通过发射信号射频功率分配器pd和发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片发射端口连接。

实施例六：

非接触小型监护仪外壳内布置结构，本实施例是非接触小型监护仪外壳内毫米波传感器相关器件布置结构的实施例，如图16～27所示，本实施例中，毫米波雷达芯片包括两个发射端四个接收端，且水平印制，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片同一侧，且接收天线rx阵列位于左侧，其中图16～25所示的实施例中，发射天线tx阵列通过发射信号射频功率分配器pd和发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片5发射端口连接，图26～27所示的实施例中，发射天线tx阵列通过发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片发射端口连接。

实施例七：

非接触小型监护仪外壳内布置结构，本实施例是非接触小型监护仪外壳内毫米波传感器相关器件布置结构的实施例，如图28～29所示，本实施例中，毫米波雷达芯片包括两个发射端四个接收端，且水平印制，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片相对的两侧，发射天线tx阵列通过发射信号射频功率分配器pd和发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片发射端口连接。

实施例八：

非接触小型监护仪外壳内布置结构，本实施例是非接触小型监护仪外壳内毫米波传感器相关器件布置结构的实施例，如图30～31所示，本实施例中，毫米波雷达芯片包括两个发射端四个接收端，且倾斜印制，发射天线tx阵列和接收天线rx阵列印制于毫米波雷达芯片同一侧，且接收天线rx阵列位于右侧，发射天线tx阵列通过发射信号传输线tt与毫米波雷达芯片发射端口连接。

实施例九：

一种驾驶室，驾驶室内设置非接触小型监护仪，非接触小型监护仪安装于座椅或挡风玻璃等位置，使用非接触小型监护仪对驾驶员的心跳和呼吸进行实时的监测。

实施例十：

一种驾驶员心跳呼吸监控系统，包括监控平台和实施例八的驾驶室，非接触小型监护仪的外壳内设置有与毫米波传感器电连接的通信模块，通信模块和监控平台通信连接，驾驶室内的非接触小型监护仪对驾驶员的心跳和呼吸进行实时的监测，并通过通信模块将数据传输给监控平台，监控平台对驾驶员的心跳和呼吸进行持续的集中的监控。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。