一种防化兵训练的生理参数动态监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医学技术和电气信息工程领域，特别涉及一种防化兵训练的生理参数动态监测装置。
【背景技术】
[0002]防化兵在训练过程中，往往会出现运动量过强或运动量不足等情况，不仅不能达到操练的目的，甚至还会危害身体。而体温、血氧、脉搏和呼吸是衡量人体生命体征最基本的生理参数指标，因此需要对运动中的个体进行实时生理信号的动态检测，而传统的生理参数监测仪虽然能够通过对这些生理参数进行实时采集，但是却仅限于临床使用，而且这些仪器价格昂贵、不易携带、也不能根据个人体能优劣给出完善的训练指标，所以不适合在训练中用于监测运动量及作为运动评价标准。因此需要设计和开发一种便携式运动生理参数监测，既要满足对防化兵在训练过程中生理参数的动态实时监测，又必须要考虑到测量的方式以及人体舒适度的问题，要求在测量时不能影响到被测者的训练活动。
【发明内容】
[0003]为了解决传统仪器价格昂贵、不易携带、不能根据个人体能优劣给出完善的训练指标，以及人体舒适度等问题，本发明提出了一种新型的防化兵训练的生理参数动态监测装置，采用的技术方案为:
[0004]一种防化兵训练的生理参数动态监测装置，包括体温模块、脉搏血氧模块、呼吸检测模块、信号调理模块、单片机、通信模块、存储模块、供电模块；所述体温模块、所述脉搏血氧模块和所述呼吸检测模块均与所述信号调理模块相连接，所述信号调理模块与所述单片机相连接，所述单片机分别与所述存储模块和所述通信模块相连接；所述供电模块分别与所述体温模块、脉搏血氧模块、呼吸检测模块、信号调理模块、单片机、通信模块和存储模块相连接；
[0005]所述体温模块包括热敏电阻、桥式电压测量电路，所述体温模块用于测量人体的当前体温；
[0006]所述脉搏血氧模块包括LED驱动模块、信号采集模块，所述脉搏血氧模块用于测量人体的当前血氧饱和度和脉搏；
[0007]所述呼吸检测模块包括气体流量传感器、信号采集模块，所述呼吸检测模块用于测量人体运动时的呼吸量和呼吸率；
[0008]所述信号调理模块用于对体温模块、脉搏血氧模块、呼吸检测模块的输出信号进行处理、并将处理结果输出给单片机；
[0009]所述单片机根据信号调理模块输出的信息计算人体的体温、脉搏、血氧饱和度、呼吸量和呼吸率；
[0010]所述存储模块用于存储单片机计算的人体的体温数据、脉搏数据、血氧饱和度数据、呼吸量数据和呼吸率数据；
[0011]所述通信模块用于将单片机计算的体温、脉搏、血氧饱和度、呼吸量和呼吸率的数值输出到外界设备；
[0012]所述供电模块用于为所述体温模块、所述脉搏血氧模块、所述呼吸检测模块、所述信号调理模块、所述单片机、所述存储模块和所述通信模块供电。
[0013]进一步，所述单片机采用MSP430。
[0014]进一步，所述体温模块的具体电路包括:热敏电阻R，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6，运算放大器Al ;
[0015]所述R的一端接电源VCC、所述R的另一端连接R2的一端，所述R3的一端接电源VCC、所述R3的另一端连接R4的一端，所述R2和所述R4的另一端均接地；所述R的另一端连接所述运算放大器Al的反相输入端，所述R5的一端连接所述R3的另一端、所述R5的另一端连接所述运算放大器Al的同相输入端，所述R6的两端分别连接所述运算放大器Al的反相输入端和输出端，所述运算放大器Al的输出端连接单片机。
[0016]进一步，所述脉搏血氧模块具体包括:LED驱动模块，红光发光二极管LED_1，红外光发光二极管LED_2，电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻RlI，电容Cl、电容C2、电容C3、电容C4，运算放大器0PA381和运算放大器0PA333 ；
[0017]所述LED驱动模块用于驱动红光发光二极管LED_1和红外光发光二极管LED_2交替发射红光和红外光；
[0018]所述R7和Cl并联后的两端分别连接所述运算放大器0PA381的同相输入端和输出端，所述C4两端分别连接所述0PA381的同相输入端和反相输入端，所述C3的一端、所述RlO的一端均连接所述0PA381的反相输入端，所述C3的另一端、所述RlO的另一端均接地，所述Rll的一端连接所述0PA381的反相输入端、所述Rll的另一端接电源VCC ;所述LED_1连接所述0PA381的同相输入端，所述LED_2连接所述0PA381的反相输入端；
[0019]所述R8和C2并联后的两端分别连接所述运算放大器0PA333的同相输入端和输出端，所述R9的两端分别连接所述0PA381的输出端和所述0PA333的同相输入端，所述0PA381的输出端连接所述单片机的P6.2引脚，所述0PA333的反相输入端连接所述单片机的DA引脚，所述0PA333的输出端连接单片机的P6.3引脚。
[0020]进一步，所述呼吸检测模块包括:电阻R12、电阻R13，气体流量传感器F1031 ；
[0021]所述R12和R13串联后的两端分别连接所述气体流量传感器F1031的输出端和地，所述R12和R13之间的连线连接所述单片机的P6.1引脚。
[0022]进一步，所述防化兵训练的生理参数动态监测装置安装在防毒面具上面。
[0023]更进一步，所述运算放大器Al采用0PA333，所述热敏电阻R采用NTC-MF52AT。
[0024]本发明的有益效果为:
[0025](I)本发明以现有防化兵的防毒面具为基础，对其进行改造，在防毒面具中加入血氧探头、热敏电阻和气体流量传感器，针对防化兵训练和实战中基本生理参数(血氧饱和度、心率、呼吸量、呼吸率和体温)进行动态实时检测。
[0026](2)本发明提出的装置，结构简单、成本低，能够实时监测防化兵的运动体能数据，定量评估防化兵运动量和体能消耗程度，达到既能保证防化兵的训练强度与效果，又可预防因“过量运动”导致意外发生的目的。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的生理参数动态监测装置的结构示意图；
[0028]图2为本发明的生理参数动态监测装置的原理框图；
[0029]图3为本发明的体温模块电路图；
[0030]图4为本发明的脉搏血氧模块的电路图；
[0031]图5为本发明的呼吸检测模块电路图。
[0032]图中标记:1-耳夹式血氧探头，R-热敏电阻，3-气体流量传感器。
【具体实施方式】
[0033]本文通过对防化兵的防毒面具进行改造，装入温度传感器、耳夹式血氧探头和气体流量传感器，通过对人体体温、脉搏、血氧饱和度、呼吸量和呼吸率等生理指标的实时检测，以实现防化兵在实施救援或训练的过程中了解自己的生理状况，并通过这些参数变化情况，判断防化兵的生理参数是否存在异常，起到对防化兵进行保护的目的。
[0034]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0035]图1为本发明的生理参数动态监测装置的结构示意图。一种新型防毒面具，所述防毒面具上设有耳夹式血氧探头1，热敏电阻R，气体流量传感器3。耳夹式血氧探头I位于防毒面具靠近耳朵的部位，使用时夹在防化兵的耳垂上；热敏电阻R设置在防毒面具额头位置，气体流量传感器3安装在防毒面具的吸气管的管道中。耳夹式血氧探头I用于监测人体的脉搏血氧饱和度，热敏电阻R用于监测人体体温，气体流量传感器3用于监测人体呼吸量和呼吸率。
[0036]图2为本发明的生理参数动态监测装置的原理框图。由体温模块、脉搏血氧模块、呼吸检测模块、信号调理模块、单片机(型号为MSP430)、供电模块、通信模块、存储模块构成；其中，体温模块、脉搏血氧模块、呼吸检测模块均输出信息给信号调理模块，信号调理模块的输出端连接单片机的输入端，单片机根据信号调理模块提供的信息计算出防化兵的体温、脉搏、血氧饱和度，呼吸量和呼吸率的数值，并将这些数值保存在存储模块，通信模块将存储模块存储的体温、脉搏、血氧饱和度，呼吸量和呼吸率的数值传输至外界设备，比如显示屏等；供电模块给体温模块、脉搏血氧模块、呼吸检测模块、信号调理模块、单片机、存储模块和通信模块等供电。
[0037]图3为本发明的体温模块电路图。体温模块由热敏电阻、桥式电压测量电路、放大电路组成；具体包括热敏电阻R(型号为NTC-MF52AT)，电阻R2、R3、R4、R5、R6，运算放大器Al (型号为0PA333);所述R的一端接电源VCC、所述R的另一端连接R2的一端，所述R3的一端接电源VCC、所述R3的另一端连接R4的一端，所述R2和所述R4的另一端均接地；所述R的另一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述R5的一端连接所述R3的另一端、所述R5的另一端连接所述运算放大器的同相输入端，所述R6的两端分别连接所述运算放大器的反相输入端和输出端，所述运算放大器Al的输出端连接单片机。
[0038]当人体