基于毫米波雷达的生命体征监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及临床护理技术领域，尤其涉及一种基于毫米波雷达的生命体征监测装置。


背景技术：

2.人体的呼吸、心跳宏观上看是一种机械运动，呼吸运动是依靠膈肌和肋间肌的收缩和舒张而产生的周期运动，腹部会有1到12mm起伏变化背部会有0.1到0.5mm的起伏变化。心跳是依靠心肌的收缩和舒张产生的周期运动，心脏周围的胸部会有0.1到0.5mm的起伏变化，心脏周围的背部会有0.01到0.2mm的起伏变化。
3.基于毫米波雷达的生命体征监测已经得到了广泛的应用，如驾驶员的呼吸心率监测、睡眠中的呼吸心率监测。目前的毫米波雷达监测呼吸心率有诸多难点，如灵敏度不够、干扰多，很多场景下毫米波雷达监测需要很大的监测范围，但毫米波雷达监测受到距离和角度的限制很难适应这样的场景。呼吸心率的监测需要毫米波波束聚焦在一个小的范围以防拾取大范围的干扰，这个小范围最好覆盖人体腹部和胸部。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的主要目的在于提出一种基于毫米波雷达的生命体征监测装置，本实用新型通过两个电机旋转扩大了生命体征监测的范围；通过波束集中提高了生命体征监测的精度。
5.本实用新型提供一种基于毫米波雷达的生命体征监测装置，包括生命体征监测装置，所述生命体征监测装置包括毫米波收发模块、波束集中模块、信号处理模块、通信模块、电机驱动模块、电机角位移控制模块、水平旋转电机和垂直旋转电机；所述信号处理模块连接所述毫米波收发模块、所述通信模块及所述电机驱动模块，所述电机驱动模块连接所述电机角位移控制模块、所述电机角位移控制模块连接所述水平旋转电机和垂直旋转电机。
6.优选地，本实用新型中，所述生命体征监测装置还包括壳体，所述壳体内设置所述毫米波收发模块、所述波束集中模块、所述信号处理模块、所述通信模块、所述电机驱动模块、所述电机角位移控制模块、所述水平旋转电机和所述垂直旋转电机；所述壳体由底座、水平旋转部分壳体、垂直旋转部分壳体组成，所述底座连接所述水平旋转部分壳体，所述水平旋转部分壳体连接所述垂直旋转部分壳体，所述水平旋转电机连接所述水平旋转部分壳体，所述垂直旋转电机连接所述垂直旋转部分壳体。
7.优选地，所述垂直旋转部分壳体内设置所述毫米波收发模块和所述波束集中模块，所述水平旋转部分壳体带动毫米波扫描区域在水平方向上移动，所述垂直旋转部分壳体带动毫米波扫描区域在垂直方向上移动。
8.优选地，所述水平旋转电机的调节范围为0
°
至360
°
，水平旋转电机角位移步距m
°
，m可以自定义设置，所述水平旋转电机角位移步距是电机的最小旋转单位。
9.优选地，所述垂直旋转电机的调节范围为0
°
至90
°
，垂直旋转电机角位移步距n
°
，n
可以自定义设置，所述垂直旋转电机角位移步距是电机的最小旋转单位。
10.所述电机角位移控制模块是控制电机角位移步距的功能模块。
11.所述通信模块通过无线通信方式与外部设备进行通信连接。
12.所述波束集中模块是集中发射毫米波增强接收毫米波的功能模块。
13.本实用新型的有益效果为：本实用新型通过两个电机旋转扩大了生命体征监测的范围；通过波束集中提高了生命体征监测的精度。
14.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
15.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
16.图1是本实用新型实施例的基于毫米波雷达的生命体征监测装置连接框图。
17.图2是本实用新型实施例的基于毫米波的生命体征监测装置监测人体睡眠中的心率呼吸率场景示意图。
18.图3是本实用新型实施例的毫米波的生命体征监测装置的安装位置示意图。
19.图4是本实用新型实施例的生命体征监测装置整体结构示意图。
20.图5是本实用新型实施例的生命体征监测装置的结构示意图。
21.图6是本实用新型实施例的生命体征监测装置在水平方向上旋转示意图。
22.图7是本实用新型实施例的生命体征监测装置在垂直方向上旋转示意图。
23.图8是本实用新型实施例的基于毫米波的生命体征监测装置运行示意图。
具体实施方式
24.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
25.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
26.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
27.如图1所示，是本实用新型实施例的基于毫米波雷达的生命体征监测装置连接框图。参照图1，生命体征监测装置，生命体征监测装置包括毫米波收发模块2、波束集中模块3、信号处理模块4、通信模块5、电机驱动模块6、电机角位移控制模块7、水平旋转电机81和垂直旋转电机82；信号处理模块4连接毫米波收发模块2、通信模块5及电机驱动模块6，电机驱动模块6连接电机角位移控制模块7、电机角位移控制模块7连接水平旋转电机81和垂直
旋转电机82。
28.在一些实施方式中，为了进一步提高毫米波的指向性，本实用新型的毫米波收发前端有波束集中模块3，这种波束集中模块3可以缩小毫米波扫描区域，毫米波扫描的区域小有两方面的优势其一拾取的干扰少其二可以精准的指向心脏周围。
29.如图2所示，是本实用新型实施例的基于毫米波的生命体征监测装置监测人体睡眠中的心率呼吸率场景示意图。包括基于毫米波的生命体征监测装置、床、被监测的对象人体、床头柜、床头墙面。基于毫米波的生命体征监测装置安装在床头墙面或安放在床头柜上，监测对象人体平躺在床上，其中人体的睡姿是自由的平躺或者侧卧，安装在床头墙面或安放在床头柜上的基于毫米波的生命体征监测装置垂直高度高于人体。
30.如图3所示，是本实用新型实施例的基于毫米波的生命体征监测装置的安装位置示意图。基于毫米波的生命体征监测装置安装在床头墙面虚线区域内的任意地方或者基于毫米波的生命体征监测装置放置在床头柜虚线区域内的任意地方。安装在床头墙面或安放在床头柜上的基于毫米波的生命体征监测装置垂直高度高于人体。
31.如图4、图5所示，是本实用新型实施例的生命体征监测装置整体结构示意图，所述壳体11由底座111、水平旋转部分壳体112、垂直旋转部分壳体113组成，底座111连接水平旋转部分壳体112，水平旋转部分壳体112连接垂直旋转部分壳体113，水平旋转电机81连接水平旋转部分壳体112，垂直旋转电机82连接垂直旋转部分壳体113。毫米波收发模块2、信号处理模块4、通信模块5、电机驱动模块6、电机角位移控制模块7安装在电路板上，电路板安装在垂直旋转部分壳体113，波束集中模块3安装在毫米波收发模块2上面用于集中发射毫米波增强接收毫米波，水平旋转部分壳体112带动毫米波扫描区域在水平方向上移动，垂直旋转部分壳体113带动毫米波扫描区域在垂直方向上移动。
32.如图6、图7所示为本实用新型实施例的生命体征监测装置在水平和垂直方向上旋转示意图，其中基于毫米波的生命体征监测装置水平放置时水平方向最大旋转360度，垂直最大旋转90度，生命体征监测装置通过电机驱动模块6对水平调整电机和垂直电机进行驱动，以完成对床体范围的扫描。
33.如图8所示是本实用新型实施例的基于毫米波的生命体征监测装置运行示意图，将床划分为n个毫米波扫描区域，平躺在床上的监测对象人体占m个毫米波扫描区域，m的大小根据不同的人以及睡姿而不同，n大于m。基于毫米波雷达的生命体征监测装置通过水平垂直电机的旋转从床上第一个毫米波扫描区域开始扫描，依次经过第二个、第三个、第四个一直到第n个，从一个扫描区域跨到另一个扫描区域正好是一个水平旋转电机81角位移步距m
°
或者垂直旋转电机82角位移步距n
°
，在整个扫描空间一定的情况下，电机角位移步距越小n值越大。心脏收缩舒张的微振动传递到皮肤表面，心脏周围的胸部会有0.1到0.5mm的起伏变化，心脏周围的背部会有0.01到0.2mm的起伏变化，越远离心脏这种起伏变化越微弱，基于毫米波的生命体征监测装置最理想的心率监测位置是心脏所在的那一块小的区域，本实用新型通过波束集中模块3缩小毫米波的扫描范围，扫描的范围越小拾取的噪声越小，通过两个正交电机的旋转搜索心脏所在的区域。毫米波收发模块2收发毫米波，波束集中模块3控制毫米波的扫描区域范围，信号处理模块4处理接收的毫米波获得变化的相位，通过估计变化相位的频谱获得心率、呼吸率。通信模块5与外部设备之间交换数据，电机驱动模块6驱动水平旋转电机81和垂直旋转电机82，电机角位移控制模块7控制电机角位移步
距。一个电机角位移步距对应一个扫描区域，整个扫描空间一定的情况下，电机角位移步距越小n值越大，整个空间扫描一次所需要的时间越长，寻找到的心脏所在的位置越精准。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。