基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，包括指模壳和PCB外壳，所述指模壳上安装有光源发射器和环境光传感器，所述PCB外壳内安装有PCB板，所述光源发射器和环境光传感器通过连接端口与PCB板进行数据传输，所述PCB板包括MCU控制电路、信号驱动电路、电源以及串口通讯模块和信号调理电路，本发明专利技术外壳采用自主建模，自主设计，小巧轻便，贴合人体手指后的仿生设计，使得采集时噪声进入少，并且采集方便和便于携带。并且采集方便和便于携带。并且采集方便和便于携带。

【技术实现步骤摘要】
基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备


[0001]本技术涉及监测设备
，具体指一种基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备。

技术介绍

[0002]光电容积脉搏波描记法PPG：PPG传感器中的LED发射绿光穿过皮肤中的组织和动脉静脉，并被吸收和反射回到光电二极管PD中。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等对光的吸收是基本不变的(前提是测量部位没有大幅度的运动)，但是血液不同，由于动脉里有血液的流动，那么对光的吸收自然也有所变化。当我们把光转换成电信号，正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织光的吸收基本不变，得到的信号就可以分为直流信号和交流信号。提取其中的交流信号，就能反应出血液流动的特点。由于PPG传感器受到外界噪声信号的影响和个体肤色差异等影响，导致的采集信号信噪比低，心率变异性(HRV)检测准确度不高。心率变异性(HRV)是指逐次心跳周期差异的变化情况，它含有神经体液因素对心血管系统调节的信息，从而判断其对心血管等疾病的病情及预防，是预测心脏性猝死和心率失常性事件的重要指标。现在检测心率变异性的方式通常是使用心电检测仪通过多导联电极获取连续心电信号，通过对波形进行进一步分析得到结果，此操作不仅需要具备一定的专业知识，并且需要进行临床检测。因此无法做到实时监测。

技术实现思路

[0003]本技术根据现有技术的不足，提出一种基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，便携性、小型化的基于心电信号自动分析设备。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术的技术方案为：
>[0005]一种基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，包括指模壳和PCB外壳，所述指模壳上安装有光源发射器和环境光传感器，所述PCB外壳内安装有PCB板，所述光源发射器和环境光传感器通过连接端口与PCB板进行数据传输，所述PCB板包括MCU控制电路、信号驱动电路、电源以及串口通讯模块和信号调理电路，
[0006]所述MCU控制电路输出信号至信号驱动电路；
[0007]所述信号驱动电路，用于接收MCU控制电路输出的信号并根据接收的信号输出驱动信号；
[0008]所述光源发射器，用于根据接收驱动信号发出入射光；
[0009]所述环境光传感器，用于感应光源发射器发出的入射光并经指尖反射产生的反射光产生模拟信号；
[0010]信号调理电路，用于将环境光传感器输出的模拟信号转换为数字信号并传输至MCU控制电路；
[0011]电源以及串口通讯模块，用于为MCU控制电路供电并与外界进行通讯。
[0012]作为优选，所述指模壳包括指模壳本体和设置在指模壳本体上的连接块，所述指
模壳本体上设有指模槽，所述指模槽底部设有通光孔。
[0013]作为优选，所述光源发射器包括电感FB1、电容C5、发光二极管D2、发光二极管D3和电阻R3，所述电感FB1的一端连接3.3V电压，所述电感FB1的另一端分别连接电容C5的一端以及发光二极管D2、发光二极管D3的正极，所述电容C5的另一端接地，所述发光二极管D2、发光二极管D3的负极均与电阻R3的一端相连接，所述电阻R3的另一端接地，所述发光二极管D2和发光二极管D3位于通光孔内。
[0014]作为优选，所述环境光传感器包括电阻R1、电阻R2、光电二极管D1和电容C6，所述电阻R1的一端与MCU控制电路的模拟电路供电端AVCC相连接，所述电阻R1的另一端与光电二极管D1的负极相连接，所述光电二极管D1的正极与电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端接地，所述光电二极管D1的负极与MCU控制电路的AIN引脚相连接，所述电容C6的一端与MCU控制电路的模拟电路供电端AVCC相连接，所述电容的另一端接地，所述光电二极管位于通光孔内。
[0015]作为优选，所述MCU控制电路包括芯片U3、SWD接口P1、晶振Y1、电容C11、电容C12、电容C7、电容C9、电容C10、电容C8、电阻R4，所述芯片U3型号为HC32F4A0SITB
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LQFP176，所述晶振Y1的型号为YSX321SL的16M晶振，所述芯片U3的DVCC引脚连接3.3V电压，
[0016]所述SWD接口的第一引脚与连接3.3V电压，所述SWD接口的第二引脚与芯片U3的P31/SWCLK引脚相连接，所述SWD接口的第三引脚与芯片U3的P27/SWDIO引脚相连接；
[0017]所述晶振Y1的第一引脚与芯片U3的AIN7/XTHI/P01引脚相连接，所述晶振Y1的第二引脚与芯片U3的AIN8/XTHO/P02引脚相连接，所述晶振Y1的第三、四引脚接地，所述电容C11的一端与晶振Y1的第一引脚相连接，所述电容C11的另一端接地，所述电容C12的一端与晶振Y1的第二引脚相连接，所述电容C12的另一端接地；
[0018]所述电容C7的一端与芯片U3的连接3.3V电压，所述电容C7的另一端接地；
[0019]所述电容C9和电容C10并联，并联后一端与芯片U3的VCAP引脚相连接，另一端接地；
[0020]所述电阻R4的一端与芯片U3的连接3.3V电压，所述电阻R4的另一端与芯片U3的RESET引脚相连接，所述电阻R4的另一端与电容C8的一端相连接，所述电容C8的另一端接地。
[0021]作为优选，所述电源以及串口通讯模块包括接口J1、芯片U1、芯片U2、电容C2、电容C3、电容C4，所述接口J1的型号为MICRO_USB_4P_DIP，所述芯片U1的型号为CL9195A33L5M，所述芯片U2的型号为CH340N，
[0022]所述接口J1的VCC引脚接入5V电压，所述接口J1的D
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引脚与芯片U2的UD
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引脚相连接，所述接口J1的D+引脚与芯片U2的UD+引脚相连接，所述接口J1的GND引脚接地，所述电容C1的一端与接口J1的VCC引脚相连接，所述电容C1的另一端与接口J1的GND引脚相连接，所述芯片U1的VIN引脚以及EN引脚均与电容C1的一端相连接，所述芯片U1的VOUT引脚分别与电容C2和电容C3的一端连接，所述电容C2和电容C3的另一端接地，所述芯片U1的NC引脚与电容C4的一端相连接，所述电容C4的另一端接地，所述芯片U2的VCC引脚及V3引脚均连接至芯片U1的VOUT引脚，所述芯片U2的TXD引脚连接至芯片U3的AIN5/P35引脚，所述芯片U2的RXD引脚连接至芯片U3的AIN6/VREF/P36引脚。
[0023]作为优选，所述发光二极管产生的发射光波长为550nm。
[0024]作为优选，所述光电二极管D1的型号为PD70
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01C/TR7。
[0025]本技术具有以下的特点和有益效果：
[0026]采用上述技术方案，基于改进的反射式光电容积脉搏波描记法(PhotoPlethyMography，PPG)进行心率变异性(HRV)短时分析的便携式装置，主要通过采集指尖的心电信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，其特征在于，包括指模壳和PCB外壳，所述指模壳上安装有光源发射器和环境光传感器，所述PCB外壳内安装有PCB板，所述光源发射器和环境光传感器通过连接端口与PCB板进行数据传输，所述PCB板包括MCU控制电路、信号驱动电路、电源以及串口通讯模块和信号调理电路，所述MCU控制电路输出信号至信号驱动电路；所述信号驱动电路，用于接收MCU控制电路输出的信号并根据接收的信号输出驱动信号；所述光源发射器，用于根据接收驱动信号发出入射光；所述环境光传感器，用于感应光源发射器发出的入射光并经指尖反射产生的反射光产生模拟信号；信号调理电路，用于将环境光传感器输出的模拟信号转换为数字信号并传输至MCU控制电路；电源以及串口通讯模块，用于为MCU控制电路供电并与外界进行通讯。2.根据权利要求1所述的基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，其特征在于，所述指模壳包括指模壳本体和设置在指模壳本体上的连接块，所述指模壳本体上设有指模槽，所述指模槽底部设有通光孔。3.根据权利要求2所述的基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，其特征在于，所述光源发射器包括电感FB1、电容C5、发光二极管D2、发光二极管D3和电阻R3，所述电感FB1的一端连接3.3V电压，所述电感FB1的另一端分别连接电容C5的一端以及发光二极管D2、发光二极管D3的正极，所述电容C5的另一端接地，所述发光二极管D2、发光二极管D3的负极均与电阻R3的一端相连接，所述电阻R3的另一端接地，所述发光二极管D2和发光二极管D3位于通光孔内。4.根据权利要求2所述的基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，其特征在于，所述环境光传感器包括电阻R1、电阻R2、光电二极管D1和电容C6，所述电阻R1的一端与MCU控制电路的模拟电路供电端AVCC相连接，所述电阻R1的另一端与光电二极管D1的负极相连接，所述光电二极管D1的正极与电阻R2的一端相连接，所述电阻R2的另一端接地，所述光电二极管D1的负极与MCU控制电路的AIN引脚相连接，所述电容C6的一端与MCU控制电路的模拟电路供电端AVCC相连接，所述电容的另一端接地，所述光电二极管位于通光孔内。5.根据权利要求2所述的基于人体生物电信号分析的便携式无损健康监测设备，其特征在于，所述MCU控制电路包括芯片U3、SWD接口P1、晶振Y1、电容C11、电容C12、电容C7、电容C9、电容C10、电容C8、电阻R4，所述芯片U3型号为HC32F4A0SITB
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LQFP176，所述晶振Y1的型号为YSX321SL的16M晶振，所述芯片U3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张显飞，刘公致，胡杰，陈昱，廖积翔，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：