一种生命体征智能检测装置、系统的制作方法

本实用新型涉及智能检测技术领域，具体涉及一种生命体征智能检测装置、系统。

背景技术：

随着目前人的生活节奏加快，精神压力逐步增大，睡眠质量也越来越差，再加上国内老量化趋势严重，人的一生很大部分时间是处于睡眠阶段，但是此阶段的健康管理恰恰是目前医疗环境最薄弱的环节，所以对于睡眠健康的实时监控显的越来越重要。

现有的检测装置对心率、呼吸、体动等睡眠参数完全达不到医疗级别，需要与人体长时间接触才能达到监测效果，用户体验度大打折扣，可靠性差。

当前市场上大部分类似产品监测精度较低（例如：手环主要是通过MCU+三轴传感器为主要监控设备，通过检测人体动作来确定睡眠质量，但是遇到睡眠不老实的，它的睡眠结果很难判定），需要人体直接接触，使用者容易产生心理抗拒，设备存在感太强，影响正常的生活起居。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种生命体征智能检测系统，以解决上述技术问题。

本实用新型的技术方案是：

一种生命体征智能检测装置，包括PVDF振动传感器，所述PVDF振动传感器连接有控制模块；

所述PVDF振动传感器包括PVDF压电薄膜传感器，所述PVDF压电薄膜传感器通过信号线与控制模块连接；PVDF压电薄膜传感器与信号线的连接处设有加固件，用于对连接点进行保护。

优选地，所述的PVDF压电薄膜传感器为长条状。

优选地, PVDF压电薄膜传感器形状为尺寸为40MM*800MM长条状，方便将PVDF压电薄膜传感器放置在床垫或床单下方，实现长期大范围的对人体健康进行监护。

优选地，PVDF压电薄膜传感器与信号线的连接处通过加固件粘贴固定。用于消除由于信号线与传感器连接不稳造成采集数据不完整。

优选地，控制模块包括控制主板和外壳，外壳上设有信号线接口和电源线接口；

控制主板上设有主控制器，所述主控制器连接有信号调理单元、通信单元、存储单元通信单元和LED指示单元；

所述PVDF压电薄膜传感器依次通过信号线、信号线接口与信号调理单元连接，用于将PVDF压电薄膜传感器采集的微弱信号进行放大处理。

优选地，该主板上还设有电源转换模块，所述电源转换模块通过电源线接口连接到外部的电源；

优选地，该装置还包括电源适配器，所述电源适配器一端与电源线接口连接，另一端用于与市电连接；

电源转换模块包括电压稳压器和电源管理芯片，电源线接口通过熔断器连接到电压稳压器，电压稳压器的输出端输出第一电源；

电源接口通过熔断器还连接到电源管理芯片，所述电源管理芯片的输出端输出第二电源。

优选地，信号调理单元包括第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器；

信号线接口通过电阻R49连接到第一运算放大器的第一负输入端，第一运算放大器的第一负输入端还连接有反向并联连接的二极管D3和二极管D4，第一运算放大器的第一负输入端还通过串联连接的电阻R56和R57连接到第一运算放大器的第一输出端，第一运算放大器的第一负输入端还通过电容C51连接到第一运算放大器的第一输出端，第一运算放大器的第一输出端依次通过电阻R47和电阻R48连接到第一运算放大器的第二正输入端，电阻R47和电阻R48连接点通过电容C45连接到第一运算放大器的第二输出端，第一运算放大器的第二负输入端与第一运算放大器的第二输出端连接，第一运算放大器的第二正输入端还通过电容C49接地，第一运算放大器的正电源端连接到第一电源，第一电源通过电压反向器连接到第一运算放大器的负电源端，第一运算放大器的正电源端通过电容C44接地，第一运算放大器的负电源端通过电容C1接地，第一运算放大器的第一正输入端接地；

第一运算放大器的第二输出端通过电容C65连接到第二运算放大器的第一正输入端，第一电源依次通过同向串联连接的二极管D5和二极管D6接地，第一电源连接到二极管D5的阴极，二极管D5和二极管D6连接点连接到第二运算放大器的第一正输入端，第一电源依次通过电阻R62和电阻R64接地，电阻R62和电阻R64的连接点连接到第二运算放大器的第二正输入端，第二运算放大器的第二正输入端通过电容C53接地，第二运算放大器的第二负输入端连接到第二运算放大器的第二输出端，第二运算放大器的第二输出端通过串联连接的电阻R63和电阻R59连接到第二运算放大器的第一负输入端，电阻R63和电阻R59连接点通过电容C14接地，电阻R63和电阻R59连接点还通过电阻R51连接到第二运算放大器的第一正输入端，第二运算放大器的第一负输入端通过电阻R89连接到第二运算放大器的第一输出端，第二运算放大器的正电源端连接到第一电源，第二运算放大器的正电源端还通过电容C64接地，第二运算放大器的负电源端接地，电阻R63和电阻R59连接点连接到主控制器；

第二运算放大器的第一输出端通过电阻R52连接到第三运算放大器的第一正输入端，第三运算放大器的第一负输入端连接到第三运算放大器第一输出端，第三运算放大器第一输出端通过电阻R53连接到主控制器，电阻R53和主控制器的连接点通过电容C50接地，第三运算放大器的正电源端连接到第一电源，第三运算放大器的正电源端还通过电容C47接地；

第二运算放大器的第一输出端通过电阻R55连接到第三运算放大器的第二正输入端，第一电源通过串联连接的电阻R60和电阻R61接地，电阻R60和电阻R61的连接点连接到第三运算放大器的第二负输入端，电阻R60和电阻R61连接点还通过电容C52接地，第三运算放大器的第二负输入端通过电阻R88连接到第三运算放大器的第二输出端，第三运算放大器的第二输出端连接到主控制器，将调理后的信号传输到主控制器进行处理。

优选地，LED指示单元包括LED灯；所述LED灯为红绿变换LED灯，

第二电源通过电阻R11连接到LED灯的第四脚，LED灯的第一脚连接有三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极连接到主控制器；

第二电源通过电阻R8连接到LED灯的第三脚，LED灯的第二脚连接有三极管Q2的集电极，三极管Q2得发射极接地，三极管Q2的基极连接到主控制器。

优选地，LED灯上方对应的外壳上设有LED灯孔方便人们在外部观察通过指示灯的变化判断装置的工作状态。

优选地，通信单元包括WIFI子模块和蓝牙子模块，所述WIFI子模块和蓝牙子模块分别与主控制器连接。用于通过通信单元将装置采集处理数据传输到外部终端，方便人们对数据进行实时观测。

本实用新型技术方案提供一种生命体征智能检测系统，包括生命体征智能检测装置和服务器，所述生命体征智能检测装置与服务器连接。将生命体征智能检测装置采集的数据传输到服务器，方便人们对数据进行进一步的分析处理；

生命体征智能检测装置，包括PVDF振动传感器，所述PVDF振动传感器连接有控制模块；

所述PVDF振动传感器为PVDF压电薄膜传感器，所述PVDF压电薄膜传感器通过信号线与控制模块连接；PVDF压电薄膜传感器与信号线的连接处设有加固件，用于对连接点进行保护。

优选地，所述的PVDF压电薄膜传感器为长条状。

优选地, PVDF压电薄膜传感器形状为尺寸为40MM*800MM长条状，方便将PVDF压电薄膜传感器放置在床垫或床单下方，实现长期大范围的对人体健康进行监护。

优选地，PVDF压电薄膜传感器与信号线的连接处通过加固件粘贴固定。用于消除由于信号线与传感器连接不稳造成采集数据不完整。

优选地，控制模块包括控制主板和外壳，外壳上设有信号线接口和电源线接口；

控制主板上设有主控制器，所述主控制器连接有信号调理单元、通信单元、存储单元和LED指示单元；

所述PVDF压电薄膜传感器依次通过信号线、信号线接口与信号调理单元连接，用于将PVDF压电薄膜传感器采集的微弱信号进行放大处理。

优选地，该主板上还设有电源转换模块，所述电源转换模块通过电源线接口连接到外部的电源；

优选地，该装置还包括电源适配器，所述电源适配器一端与电源线接口连接，另一端用于与市电连接；

电源转换模块包括电压稳压器和电源管理芯片，电源线接口通过熔断器连接到电压稳压器，电压稳压器的输出端输出第一电源；

电源接口通过熔断器还连接到电源管理芯片，所述电源管理芯片的输出端输出第二电源。

优选地，信号调理单元包括第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器；

信号线接口通过电阻R49连接到第一运算放大器的第一负输入端，第一运算放大器的第一负输入端还连接有反向并联连接的二极管D3和二极管D4，第一运算放大器的第一负输入端还通过串联连接的电阻R56和R57连接到第一运算放大器的第一输出端，第一运算放大器的第一负输入端还通过电容C51连接到第一运算放大器的第一输出端，第一运算放大器的第一输出端依次通过电阻R47和电阻R48连接到第一运算放大器的第二正输入端，电阻R47和电阻R48连接点通过电容C45连接到第一运算放大器的第二输出端，第一运算放大器的第二负输入端与第一运算放大器的第二输出端连接，第一运算放大器的第二正输入端还通过电容C49接地，第一运算放大器的正电源端连接到第一电源，第一电源通过电压反向器连接到第一运算放大器的负电源端，第一运算放大器的正电源端通过电容C44接地，第一运算放大器的负电源端通过电容C1接地，第一运算放大器的第一正输入端接地；

第一运算放大器的第二输出端通过电容C65连接到第二运算放大器的第一正输入端，第一电源依次通过同向串联连接的二极管D5和二极管D6接地，第一电源连接到二极管D5的阴极，二极管D5和二极管D6连接点连接到第二运算放大器的第一正输入端，第一电源依次通过电阻R62和电阻R64接地，电阻R62和电阻R64的连接点连接到第二运算放大器的第二正输入端，第二运算放大器的第二正输入端通过电容C53接地，第二运算放大器的第二负输入端连接到第二运算放大器的第二输出端，第二运算放大器的第二输出端通过串联连接的电阻R63和电阻R59连接到第二运算放大器的第一负输入端，电阻R63和电阻R59连接点通过电容C14接地，电阻R63和电阻R59连接点还通过电阻R51连接到第二运算放大器的第一正输入端，第二运算放大器的第一负输入端通过电阻R89连接到第二运算放大器的第一输出端，第二运算放大器的正电源端连接到第一电源，第二运算放大器的正电源端还通过电容C64接地，第二运算放大器的负电源端接地，电阻R63和电阻R59连接点连接到主控制器；

第二运算放大器的第一输出端通过电阻R52连接到第三运算放大器的第一正输入端，第三运算放大器的第一负输入端连接到第三运算放大器第一输出端，第三运算放大器第一输出端通过电阻R53连接到主控制器，电阻R53和主控制器的连接点通过电容C50接地，第三运算放大器的正电源端连接到第一电源，第三运算放大器的正电源端还通过电容C47接地；

第二运算放大器的第一输出端通过电阻R55连接到第三运算放大器的第二正输入端，第一电源通过串联连接的电阻R60和电阻R61接地，电阻R60和电阻R61的连接点连接到第三运算放大器的第二负输入端，电阻R60和电阻R61连接点还通过电容C52接地，第三运算放大器的第二负输入端通过电阻R88连接到第三运算放大器的第二输出端，第三运算放大器的第二输出端连接到主控制器，将调理后的信号传输到主控制器进行处理。

优选地，LED指示单元包括LED灯；所述LED灯为红绿变换LED灯，

第二电源通过电阻R11连接到LED灯的第四脚，LED灯的第一脚连接有三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极连接到主控制器；

第二电源通过电阻R8连接到LED灯的第三脚，LED灯的第二脚连接有三极管Q2的集电极，三极管Q2得发射极接地，三极管Q2的基极连接到主控制器。

优选地，LED灯上方对应的外壳上设有LED灯孔方便人们在外部观察通过指示灯的变化判断装置的工作状态。

优选地，通信单元包括WIFI子模块和蓝牙子模块，所述WIFI子模块和蓝牙子模块分别与主控制器连接。用于通过通信单元将装置采集处理数据传输到服务器，方便人们对数据进行实时观测。

优选地，LED灯为型号为19-22SURSYGC/S530-A3/E2/TR8的LED灯。

优选地，运算放大器的为型号OPA2379AIDR的放大器；

主控制器为型号为STM32L451RET6的微控制器；

PVDF振动传感器中传感器的型号为H8040。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：通过PVDF压电薄膜传感器获取人体的微弱振动信号后进行放大后分析处理，并将原始数据通过WiFi子模块上传到服务器，服务器对实时数据进行处理，从而得出心率、呼吸等参数。用户、家属或社区医院均可通过电脑或手机查看睡眠时身体健康状况。

无需穿戴，无需接触身体即可进行全方位监测，可在使用者丝毫未察觉情况下采集人体生命体征信息，方便健康信息化管理，设备获得的健康数据实时上传服务器，照护人员和医护人员可以实时查询相关测试结果，更准确的把握使用者健康情况，设备安装放置简单，可以长期无需任何操作。

此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本实用新型与有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为一种生命体征智能检测PVDF振动传感器结构示意图；

图2为一种生命体征智能检测系统连接框图；

图3a、3b、3c为信号调理单元电路连接图；

图4a、4b为电源转换模块电路连接图；

图5为LED指示单元连接电路图。

具体实施方式

本发明提供一种生命体征智能检测装置、系统，通过PVDF压电薄膜传感器获取人体的微弱振动信号后进行放大后分析处理，并将原始数据通过WiFi子模块上传到服务器，服务器对实时数据进行处理，从而得出心率、呼吸等参数。用户、家属或社区医院均可通过电脑或手机查看睡眠时身体健康状况。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例 中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

如图1、图2所示，本实用新型实施例提供一种生命体征智能检测装置，包括PVDF振动传感器，所述PVDF振动传感器连接有控制模块；

所述PVDF振动传感器包括PVDF压电薄膜传感器1，所述PVDF压电薄膜传感器1通过信号线6与控制模块2连接；PVDF压电薄膜传感器1与信号线6的连接处设有加固件5，用于对连接点进行保护。

加固件5的形状可以设置为易加工的任意形状，本实施例中，加固件的形状为方形，所述的PVDF压电薄膜传感器1为长条状。

为了方便将装置设置在床垫或床单下方，实现长期大范围的对人体健康进行监护，可将PVDF压电薄膜传感器1形状设为尺寸为40MM*800MM长条状。

进一步的PVDF压电薄膜传感器1与信号线6的连接处通过加固件5粘贴固定。用于消除由于信号线6与PVDF压电薄膜传感器1连接不稳造成采集数据不完整。

本实施例中，控制模块2包括控制主板和外壳，外壳上设有信号线接口和电源线接口；外壳的形状可以根据需要进行设置。

控制主板上设有主控制器U1，所述主控制器U1连接有信号调理单元2.2、通信单元2.4、存储单元2.1和LED指示单元2.3；

所述PVDF压电薄膜传感器1依次通过信号线6、信号线接口与信号调理单元2.2连接，用于将PVDF压电薄膜传感器1采集的微弱信号进行放大处理。

该主板上还设有电源转换模块，所述电源转换模块通过电源线接口连接到外部的电源；

该装置还包括电源适配器3，所述电源适配器3一端与电源线接口连接，另一端用于与市电连接；

如图4a、4b所示，电源转换模块包括电压稳压器U6和电源管理芯片U4，电源线接口J1通过熔断器F1连接到电压稳压器U6的输入端，电压稳压器U6的输入端还连接有二极管D7的阴极，二极管D7的阳极接地，用于进行稳压，二极管D7的两端并联有电容C23，电压稳压器U6的输入端还通过电容C32接地，用于进行滤波，电压稳压器U6的输出端输出第一电源VCCA_3V3；电压稳压器U6的输出端还通过并联连接的电容C33和电容G34接地，用于对电源进行滤波。本实施例中，电压稳压器的型号为TPS709B33DBV。

二极管D7的阴极连接到电源管理芯片U4的输入端，所述电源管理芯片U4的输出端输出第二电源VCC，电源管理芯片U4的输出端还通过串联连接的电阻R23、电阻R22和电阻R24接地，电阻R22和电阻R24的电接点连接到电压管理芯片U4的反馈端FB，电压管理芯片U4的输出端还通过并联连接的电容C28和电容C29接地，用于对电源进行滤波。电源管理芯片的型号为TPS63000DRC。

如图3a-3c所示，信号调理单元包括运算放大器，所述运算放大器包括第一运算放大U2器、第二运算放大器U3和第三运算放大器U4；

信号线接口CN5通过电阻R49连接到第一运算放大器U2的第一负输入端，第一运算放大器U2的第一负输入端还连接有反向并联连接的二极管D3和二极管D4，第一运算放大器U2的第一负输入端还通过串联连接的电阻R56和R57连接到第一运算放大器U2的第一输出端，第一运算放大器U2的第一负输入端还通过电容C51连接到第一运算放大器U2的第一输出端，第一运算放大器U2的第一输出端依次通过电阻R47和电阻R48连接到第一运算放大器U2的第二正输入端，电阻R47和电阻R48连接点通过电容C45连接到第一运算放大器U2的第二输出端，第一运算放大器U2的第二负输入端与第一运算放大器U2的第二输出端连接，第一运算放大器U2的第二正输入端还通过电容C49接地，第一运算放大器U2的正电源端连接到第一电源VCCA_3V3，第一电源VCCA_3V3通过电压反向器连接到第一运算放大器U2的负电源端，第一运算放大器U2的正电源端通过电容C44接地，第一运算放大器U2的负电源端通过电容C1接地，第一运算放大器U2的第一正输入端接地；

第一运算放大器U2的第二输出端通过电容C65连接到第二运算放大器U3的第一正输入端，第一电源VCCA_3V3依次通过同向串联连接的二极管D5和二极管D6接地，第一电源VCCA_3V3连接到二极管D5的阴极，二极管D5和二极管D6连接点连接到第二运算放大器U3的第一正输入端，第一电源VCCA_3V3依次通过电阻R62和电阻R64接地，电阻R62和电阻R64的连接点连接到第二运算放大器U3的第二正输入端，第二运算放大器U3的第二正输入端通过电容C53接地，第二运算放大器U3的第二负输入端连接到第二运算放大器U3的第二输出端，第二运算放大器U3的第二输出端通过串联连接的电阻R63和电阻R59连接到第二运算放大器U3的第一负输入端，电阻R63和电阻R59连接点通过电容C14接地，电阻R63和电阻R59连接点还通过电阻R51连接到第二运算放大器U3的第一正输入端，第二运算放大器U3的第一负输入端通过电阻R89连接到第二运算放大器U3的第一输出端，第二运算放大器U3的正电源端连接到第一电源VCCA_3V3，第二运算放大器U3的正电源端还通过电容C64接地，第二运算放大器U3的负电源端接地，电阻R63和电阻R59连接点连接到主控制器U1；

第二运算放大器U3的第一输出端通过电阻R52连接到第三运算放大器U4的第一正输入端，第三运算放大器U4的第一负输入端连接到第三运算放大器U4第一输出端，第三运算放大器U4第一输出端通过电阻R53连接到主控制器U1，电阻R53和主控制器U1的连接点通过电容C50接地，第三运算放大器U4的正电源端连接到第一电源VCCA_3V3，第三运算放大器U4的正电源端还通过电容C47接地；

第二运算放大器U3的第一输出端通过电阻R55连接到第三运算放大器U4的第二正输入端，第一电源VCCA_3V3通过串联连接的电阻R60和电阻R61接地，电阻R60和电阻R61的连接点连接到第三运算放大器U4的第二负输入端，电阻R60和电阻R61连接点还通过电容C52接地，第三运算放大器U4的第二负输入端通过电阻R88连接到第三运算放大器U4的第二输出端，第三运算放大器U4的第二输出端连接到主控制器U1，将调理后的信号传输到主控制器U1进行处理。

通信单元2.4包括WIFI子模块和蓝牙子模块，所述WIFI子模块和蓝牙子模块分别与主控制器U1连接。用于通过通信单元2.4将装置采集处理数据传输到外部终端，方便人们对数据进行实时观测。

LED指示单元2.3包括LED1；所述LED1为红绿变换LED灯，

如图5所示，第二电源VCC通过电阻R11连接到LED1的第四脚，LED1的第一脚连接有三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极连接到主控制器U1；

第二电源VCC通过电阻R8连接到LED1的第三脚，LED1的第二脚连接有三极管Q2的集电极，三极管Q2得发射极接地，三极管Q2的基极连接到主控制器U1。当数据通过通信单元2.4进行数据传输时，LED1进行闪烁指示。

本实用新型实施例中，为了方便人们在外部观察通过指示灯的变化判断装置的工作状态，在LED灯上方对应的外壳上设有LED灯孔。

在本实施例中， LED1为型号为19-22SURSYGC/S530-A3/E2/TR8的LED灯；

运算放大器的为型号OPA2379AIDR的放大器；

主控制器U1为型号为STM32L451RET6的微控制器；

PVDF振动传感器中传感器的型号为H8040。PVDF振动传感器柔性和加工性好，可制成厚度和形状不同的大面积薄膜声阻抗低、质量轻，可用502来粘贴固定。

实施例二

本实用新型实施例提供一种生命体征智能检测系统，包括生命体征智能检测装置和服务器4，所述生命体征智能检测装置与服务器4连接。所述的生命体征智能检测装置为实施例一中所述的装置在此不做赘述。生命体征智能检测装置中的控制模块2与服务器4连接，将生命体征智能检测装置采集的数据传输到服务器4，方便人们对数据进行进一步的分析处理；

通过PVDF压电薄膜传感器1获取人体的微弱振动信号后进行放大后分析处理，并将原始数据通过WiFi子模块上传到服务器5，服务器5对实时数据进行处理，从而得出心率、呼吸等参数。用户、家属或社区医院均可通过电脑或手机查看睡眠时身体健康状况。

无需穿戴，无需接触身体即可进行全方位监测，可在使用者丝毫未察觉情况下采集人体生命体征信息，方便健康信息化管理，设备获得的健康数据实时上传服务器，照护人员和医护人员可以实时查询相关测试结果，更准确的把握使用者健康情况，设备安装放置简单，可以长期无需任何操作。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。