生命体征监测电路及生命体征监测设备的制作方法

1.本技术涉及睡眠监测领域，尤其涉及一种生命体征监测电路及生命体征监测设备。


背景技术：

2.现有人体生命体征监测电路，信号输入端通常采用差分输入。传感器信号差分输入，差分输入端运放芯片成本高，且需要另外做屏蔽，增加电路走线，生产麻烦。由于差分输入电路有两路信号输入，电路设计更加复杂。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的问题，本技术提供一种生命体征监测电路及生命体征监测设备，大大提高了生命体征监测的准确性、稳定性和移植性，可应用于多种场景。
4.本技术提供一种生命体征监测电路，所述生命体征监测电路包括：
5.信号输入端，所述信号输入端包括单端信号输入端和信号屏蔽端；所述单端信号输入端用于与体征检测装置电连接，以接收所述体征检测装置输出的生命体征信号；所述信号屏蔽端接地；
6.信号处理电路，所述信号处理电路的输入端与所述单端信号输入端电连接；所述信号处理电路用于对接收到的生命体征信号进行放大处理，并从所述生命体征信号中分离出多种体征信号。
7.在一实施例中，所述生命体征监测电路还包括阻抗匹配电路；
8.所述阻抗匹配电路的一端与所述单端信号输入端电连接，所述阻抗匹配电路的另一端与所述信号处理电路的输入端电连接；
9.所述阻抗匹配电路用于对所述体征检测装置进行阻抗匹配。
10.在一实施例中，所述阻抗匹配电路包括：
11.第一电阻，所述第一电阻的一端与所述单端信号输入端电连接，所述第一电阻的另一端与所述信号屏蔽端电连接；
12.所述第一电阻用于对体征检测装置进行阻抗匹配。
13.在一实施例中，所述信号处理电路包括：
14.信号放大电路，所述信号放大电路的输入端为所述信号处理电路的输入端；所述信号放大电路用于对接收到的生命体征信号进行放大并输出；
15.信号分离电路，所述信号分离电路的输入端与所述信号放大电路的输出端连接；所述信号分离电路用于从接收到的生命体征信号中分离出多种体征信号。
16.在一实施例中，所述信号放大电路包括：
17.第二电阻，所述第二电阻的一端与所述单端信号输入端电连接；
18.放大器，所述放大器的第一输入端与所述第二电阻的另一端电连接，所述放大器的第二输入端接地，所述放大器的输出端与所述信号分离电路电连接；
19.可调电阻，所述可调电阻的一端与所述放大器的第一输入端电连接，所述可调电阻的另一端与所述放大器的输出端电连接；所述可调电阻用于调整所述放大器的放大倍数。
20.在一实施例中，所述信号分离电路包括：
21.第一体征信号分离电路，所述第一体征信号分离电路的输入端与所述信号放大电路的输出端电连接；所述第一体征信号分离电路用于从所述生命体征信号中分离出第一体征信号；
22.第二体征信号分离电路，所述第二体征信号分离电路的输入端与所述信号放大电路的输出端电连接；所述第二体征信号分离电路用于从所述生命体征信号中分离出第二体征信号；
23.第三体征信号分离电路，所述第二体征信号分离电路的输入端与所述信号放大电路的输出端电连接；所述第三体征信号分离电路用于从所述生命体征信号中分离出第三体征信号。
24.在一实施例中，所述信号处理电路还包括：
25.工频滤波电路，所述工频滤波电路的输入端与所述信号放大电路的输出端连接；所述工频滤波电路用于将接收到的生命体征信号中的工频频率杂讯滤除。
26.本技术还提出一种生命体征监测设备，所述生命体征监测设备包括：
27.体征检测装置；
28.上述的生命体征监测电路；
29.所述体征检测装置与所述生命体征监测电路的信号输入端电连接；所述体征检测装置用于检测人体的生命体征信号并输出；
30.所述生命体征监测电路用于对接收到的生命体征信号进行放大、滤波处理，并从所述生命体征信号中分离出多种体征信号。
31.在一实施例中，所述体征检测装置为压电传感器；
32.所述压电传感器用于检测人体的心率、呼吸频率和打鼾频率，并将检测到的人体的心率、呼吸频率和打鼾频率转换为相应的电信号并输出。
33.在一实施例中，所述生命体征监测设备还包括：
34.显示装置；
35.控制器，所述控制器的输入端与所述生命体征监测电路的输出端电连接；所述控制器用于根据所述生命体征监测电路输出的多种体征信号确定当前人体的生命体征状态，并控制所述显示装置显示当前人体的生命体征状态。
36.本技术采用单端输入的方式接收生命体征信号，信号输入端接入的生命体征信号直接由信号处理电路进行放大等处理，使得放大倍数可以自适应调整，提高生命体征监测的准确性、稳定性和移植性，便于电路设计和参数设定。通过将信号屏蔽端接地，可以对单端信号输入端起到屏蔽作用，提高信号抗干扰能力，且不需要另外单独做屏蔽，降低成本，且生命体征检测准确性高。
附图说明
37.图1为本技术的生命体征监测电路的结构示意图。
38.图2为本技术的信号处理电路一实施例的结构示意图。
39.图3为本技术的信号放大电路一实施例的结构示意图。
40.图4为本技术的信号分离电路一实施例的结构示意图。
41.图5为本技术的生命体征监测设备一实施例的结构示意图。
42.图6为本技术的生命体征监测方法一实施例的流程示意图。
43.主要元件符号说明生命体征监测电路100体征检测装置200
44.信号输入端 110
ꢀꢀ
信号处理电路 120阻抗匹配电路 130
ꢀꢀ
第一电阻 r1信号放大电路 121
ꢀꢀ
信号分离电路 122第一体征信号分离电路 122a
ꢀꢀ
第二体征信号分离电路 122b
[0045][0046]
第三体征信号分离电路
ꢀꢀꢀꢀꢀ
122c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
工频滤波电路
ꢀꢀꢀꢀ
123
[0047][0048]
放大器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
q1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
可调电阻
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r3
[0049]
显示装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
300
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
400
[0050]
警报装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
500
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二电阻
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
r2
[0051]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
[0052]
以下描述将参考附图以更全面地描述本技术内容。附图中所示为本技术的示例性实施例。然而，本技术可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本技术透彻和完整，并且将本技术的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。
[0053]
本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本技术。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件和/或其群组。
[0054]
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本技术内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。
[0055]
以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。
[0056]
现有人体生命体征监测电路，信号输入通常采用差分输入。差分输入是将两个输入端的电压差值作为信号电压，例如需要输入一个1v的信号电压时，就可以在信号输入端差分输入1v和2v两个电压。但是，在人体生命体征监测电路中，为了在输出端获得恒定的电压输出，而需在两个输入端施加一较大的失调电压。而人体生命体征监测电路中对信号的
放大倍数固定，在两个输入端施加的失调电压较大，导致后级放大电路的放大倍数取值难。放大倍数取值过大会造成信号失真，过小会影响信号监测准确性。例如，若设置后级放大电路的放大倍数为100，失调电压为1v，电路有效电压范围为
±
2.8v，输入信号电压为0.28mv时，则可以得到放大后的信号电压为2.8v，再加上1v的失调电压后就得到3.8v的信号电压。大于2.8v的信号电压电路无法接收，这部分的信号电压就会失真。若设置后级放大倍数为30，输入信号电压为2mv时，放大后的信号电压为60mv。而电路中的噪声通常为30mv，此时信噪比为2，则会被判定为离床(即床上没有人)。
[0057]
为解决上述问题，参照图1，本技术提出一种生命体征监测电路100，所述生命体征监测电路100包括：
[0058]
信号输入端110，所述信号输入端110包括单端信号输入端110和信号屏蔽端；所述单端信号输入端110用于与体征检测装置200电连接，以接收体征检测装置200输出的生命体征信号；所述信号屏蔽端接地；
[0059]
信号处理电路120，所述信号处理电路120的输入端与所述单端信号输入端110电连接；所述信号处理电路120用于对接收到的生命体征信号进行放大处理，并从所述生命体征信号中分离出多种体征信号。
[0060]
本实施例中，信号输入端110可以采用电缆的形式，中间为金属导线，即单端信号输入端110，用于传输信号。金属导线外包围有一层编织铜丝，即信号屏蔽端。相比于差分输入需要另外做屏蔽，本实施例通过将编织铜丝接地，可以对内部传输信号的金属导线起到屏蔽作用，避免外部信号对金属导线上的信号造成干扰，提高信号抗干扰能力。不需要另外单独做屏蔽，降低成本。
[0061]
本实施例采用单端输入，单端信号输入端110接收到的生命体征信号直接传输至信号处理电路120进行放大、滤波等处理。例如，单端信号输入端110接收到的生命体征信号的电压为2.8mv时，设置放大倍数为100，放大后的生命体征信号的电压为2.8v。放大倍数还可以根据实际需求调整，例如，当电路的有效电压范围变化时，或者信噪比判定参数变化时，可以直接对放大倍数进行调整，以使放大后的生命体征信号可以与电路参数匹配，提高生命体征监测的准确性、稳定性和移植性。信号处理电路120的放大倍数取值时只需要考虑输入信号的电压，便于电路设计和参数设定。
[0062]
可以理解的是，人体不同体征信号的频率不同，例如心跳、呼吸、打鼾时的频率各不相同。信号处理电路120对接收到的生命体征信号进行放大和滤波处理后，再从生命体征信号中分离出相应频率的体征信号，以进行体征状态分析和记录。
[0063]
本技术采用单端输入的方式接收生命体征信号，信号输入端110接入的生命体征信号直接由信号处理电路120进行放大等处理，使得放大倍数可以自适应调整，提高生命体征监测的准确性、稳定性和移植性，便于电路设计和参数设定，可在不同场景下使用，例如日常睡眠监测、临床监测等。通过将信号屏蔽端接地，可以对单端信号输入端110起到屏蔽作用，提高信号抗干扰能力，且不需要另外单独做屏蔽，降低成本。
[0064]
在一实施例中，所述生命体征监测电路100还包括阻抗匹配电路130；
[0065]
所述阻抗匹配电路130的一端与所述单端信号输入端110电连接，所述阻抗匹配电路130的另一端与所述信号处理电路120的输入端电连接；
[0066]
所述阻抗匹配电路130用于对体征检测装置200进行阻抗匹配。
[0067]
本实施例中，在单端信号输入端110设置阻抗匹配电路130，以对体征检测装置200进行阻抗匹配，减小生命体征信号的传输干扰，提高传输效率。
[0068]
在一实施例中，所述阻抗匹配电路130包括：
[0069]
第一电阻r1，所述第一电阻r1的一端与所述单端信号输入端110电连接，所述第一电阻r1的另一端接地；
[0070]
所述第一电阻r1用于对体征检测装置200进行阻抗匹配。
[0071]
本实施例中，体征检测装置200的阻值一般较高，因此在单端信号输入端110用一个与体征检测装置200相匹配的高阻值电阻接地，以起到阻抗匹配作用。同时，采用高阻抗的第一电阻r1也有利于提高对环境(例如周围磁场变化或电力波动)的抗干扰性。
[0072]
参照图2～4，在一实施例中，所述信号处理电路120包括：
[0073]
信号放大电路121，所述信号放大电路121的输入端为所述信号处理电路120的输入端；所述信号放大电路121用于对接收到的生命体征信号进行放大并输出；
[0074]
信号分离电路122，所述信号分离电路122的输入端与所述信号放大电路121的输出端连接；所述信号分离电路122用于从接收到的生命体征信号中分离出多种体征信号。
[0075]
本实施例中，信号放大电路121用于对接收到的生命体征信号进行放大处理，以使微小的生命体征信号放大后可以被后级电路接收到。本技术采用单端输入的方式，直接对接收到的单端信号进行放大，可以使用低成本的普通运放进行放大处理，进而可以降低成本。
[0076]
人体不同生命体征有不同的频段，信号分离电路122可以根据不同生命体征的频段分离出相应的生命体征信号。例如，人体心率频段通常为0.7hz～2.25hz，呼吸频段通常为0.13hz～0.58hz，打鼾频段通常为200hz～800hz。通过信号分离电路122可以分别筛选出0.7hz～2.25hz、0.13hz～0.58hz和200hz～800hz的体征信号作为心率体征信号、呼吸体征信号和打鼾体征信号，以进行体征状态分析和记录。
[0077]
在一实施例中，所述信号分离电路122可以包括：
[0078]
第一体征信号分离电路122a，所述第一体征信号分离电路122a的输入端与所述信号放大电路121的输出端电连接；所述第一体征信号分离电路122a用于从所述生命体征信号中分离出第一体征信号；
[0079]
第二体征信号分离电路122b，所述第二体征信号分离电路122b的输入端与所述信号放大电路121的输出端电连接；所述第二体征信号分离电路122b用于从所述生命体征信号中分离出第二体征信号；
[0080]
第三体征信号分离电路122c，所述第二体征信号分离电路122b的输入端与所述信号放大电路121的输出端电连接；所述第三体征信号分离电路122c用于从所述生命体征信号中分离出第三体征信号。
[0081]
本实施例中，第一体征信号分离电路122a用于筛选出第一频段的第一体征信号，例如0.7hz～2.25hz的心率体征信号。第二体征信号分离电路122b用于筛选出第二频段的第二体征信号，例如0.13hz～0.58hz的呼吸体征信号。第三体征信号分离电路122c用于筛选出第三频段的第三体征信号，例如200hz～800hz的打鼾体征信号。
[0082]
在一实施例中，信号处理电路120还包括：
[0083]
工频滤波电路123，所述工频滤波电路123的输入端与所述信号放大电路121的输
出端连接；所述工频滤波电路123用于将接收到的生命体征信号中的工频频率杂讯滤除并输出滤波后的生命体征信号；
[0084]
生命体征监测电路100接入电源时，电源会存在工频(例如50hz市电信号)对生命体征信号造成干扰。本实施例通过工频滤波电路123滤除这部分工频干扰，提高生命体征信号的稳定性。
[0085]
在一实施例中，所述信号放大电路121包括：
[0086]
第二电阻r2，所述第二电阻r2的一端与所述单端信号输入端电连接；
[0087]
放大器q1，所述放大器q1的第一输入端与所述第二电阻r2的另一端电连接，所述放大器q1的第二输入端接地，所述放大器q1的输出端与所述信号分离电路122电连接；
[0088]
可调电阻r3，所述可调电阻r3的一端与所述放大器q1的第一输入端电连接，所述可调电阻r3的另一端与所述放大器q1的输出端电连接；所述可调电阻r3用于调整所述放大器q1的放大倍数。
[0089]
本实施例中，可调电阻r3可以选用滑动变阻器、电阻箱、数字电位器等。根据放大器q1的增益公式vout＝-(r3/r2)*vin可知，放大器q1的放大倍数与可调电阻r3的阻值成正比。通过调整可调电阻r3的阻值，可以相应调整放大器q1的放大倍数。
[0090]
参照图5，本技术还提出一种生命体征监测设备，所述生命体征监测设备包括：
[0091]
体征检测装置200；
[0092]
上述的生命体征监测电路100；
[0093]
所述体征检测装置200与所述生命体征监测电路100的信号输入端110电连接；所述体征检测装置200用于检测人体的生命体征信号并输出；
[0094]
所述生命体征监测电路100用于对接收到的生命体征信号进行放大、滤波处理，并从所述生命体征信号中分离出多种体征信号。
[0095]
该生命体征监测电路100的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本技术生命体征监测设备中使用了上述生命体征监测电路100，因此，本技术生命体征监测设备的实施例包括上述生命体征监测电路100的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
[0096]
在一实施例中，所述体征检测装置200可以采用可进行人体体征检测的压电传感器；
[0097]
所述压电传感器用于检测人体的心率、呼吸频率和打鼾频率，并将检测到的人体的心率、呼吸频率和打鼾频率转换为相应的电信号并输出。
[0098]
本实施例中，压电式传感器是一种基于压电效应的传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器q1和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电传感器可以用于测量力和能变换为电的非电物理量。使用时，可以将压电传感器放置于心脏下方或者肩胛骨的位置，以使心跳和呼吸产生的微小压力变化容易被检测到。压电传感器检测到压力变化，将压力变化转换为相应的电信号，并输出至生命体征监测电路100进行处理。
[0099]
在一实施例中，所述生命体征监测设备还包括：
[0100]
显示装置300；
[0101]
控制器400，所述控制器400的输入端与所述生命体征监测电路100的输出端电连
接；所述控制器400用于根据所述生命体征监测电路100输出的多种体征信号确定当前人体的生命体征状态，并控制所述显示装置300显示当前人体的生命体征状态。
[0102]
本实施例中，控制器400可以根据生命体征监测电路100输出的多种体征信号确定并记录人体目前的生命体征状态，并控制显示装置300显示。例如，控制器400通过提取心率体征信号中的特征点确定人体当前心率为每分钟60次时，控制显示装置300就会显示“当前心率：60次/分”。除此之外，控制器400还可以将当前体征数据进行记录，以供用户查看，进一步了解被监测人员的健康状态。
[0103]
进一步地，生命体征监测设备还包括警报装置500。当被监测人员的体征信号异常时，控制器400还可以控制警报装置500发声，以提醒周边的人员及时处理。例如，人体当前心率大于预设心率值时，控制器400控制警报装置500播报“心率过快”，并控制显示装置300显示“心率过快！”。
[0104]
上文中，参照附图描述了本技术的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本技术的精神和范围的情况下，还可以对本技术的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本技术所限定的范围内。