專利名稱：一種可穿戴的多生理信號采集與定位設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生理信號采集設備技術領域，涉及一種可穿戴的多生理信號采集與定位設備。
背景技術：
目前，現有的生理數據采集終端一般只具有生理信號采集功能，并沒有定位能力。而在一些特殊的監護場合，如社區養老服務中心，一些年老者甚至是患有老年癡呆癥的病患經常無意識地在院內走動，極容易發生摔倒，眩暈等突發事件，無法及時定位年老者的位置，將會對醫療救助帶來極大的困難。另外有些生理數據采集終端同時具有生理信號采集和定位的功能，但是功耗較大，成本較高。ZigBee是一種基于IEEE802.15.4標準的短距離、低功耗的無線通信技術，具有近距離、低組網復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本等特點。CC2431ZigBee定位模塊，內部具有定位引擎，利用接收信號強度指示器RSSI進行定位。而STM32系列處理器基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內核，具有高性能、低成本、低功耗的特點。故，可利用STM32系列處理器作為主控制器，并集成多種生理信號傳感器和CC2431ZigBee定位模塊，以提供一種可穿戴多生理信號采集與定位智能終端，實現生理信號采集與定位的功能，并且具有可穿戴，體積小，功耗小，成本低的特點。
發明內容為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種可穿戴的多生理信號采集與定位設備。為實現上述目的，本實用新型的技術方案為:一種可穿戴的多生理信號采集與定位設備，包括有手腕部分以及通過USB接口與手腕部分連接的指尖部分，兩者通過USB接口連接在一起，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分別連接至主控制器的加速度傳感器模塊、脈搏傳感器、Zigbee模塊、存儲模塊、USB模塊、電源模塊、預警模塊以及IXD顯示模塊；而所述指尖部分包括有指套式透射型光電傳感器。進一步地，所述主控制器通過IIC串行總線與加速度傳感器相連，其中，IIC串行總線的時鐘線SCL和數據線SDA都設置為通用開漏輸出模式，并分別連接至主控制器。進一步地，所述Zigbee模塊的串口與主控制器的串口焊接于一起，以便實現Zigbee模塊的集成。進一步地，所述存儲模塊通過SPI串行總線與主控制器連接，其中SPI配置成主機模式。進一步地，所述按鍵模塊設置有兩個微動開關。進一步地，所述指尖部分的指套式的透射型光電傳感器包括有發光二級管和數字接收管，其中所述發光二極管有兩個，一個發紅光，另一個發紅外光；該光電傳感器通過USB接口與手腕部分相連。進一步地，所述脈搏傳感器包括有發光二極管和光轉頻率轉換器。相較于現有技術，本實用新型可穿戴的多生理信號采集與定位設備可實現生理信號采集與定位的功能，并且具有可穿戴，體積小，功耗小，成本低的特點。
圖1是本實用新型的原理模塊框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。請參照圖1所示，本實用新型可穿戴的多生理信號采集與定位設備包括有手腕部分以及指尖部分，兩者通過USB接口連接在一起，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分別連接至主控制器的加速度傳感器模塊、脈搏傳感器、Zigbee模塊、存儲模塊、USB模塊、電源模塊、預警模塊以及IXD顯示模塊；所述指尖部分包括有指套式透射型光電傳感器，以用來實現脈搏傳感器和血氧傳感器的功能，本實用新型實施例中，指尖部分通過USB接口與手腕部分相連，當不用測血氧的時候可將其拿下，有利于設備的便攜。主控制器通過IIC串行總線與加速度傳感器相連，其中，IIC串行總線的時鐘線SCL和數據線SDA都設置為通用開漏輸出模式，并分別連接至主控制器。本實施例中，所述主控制器是采用基于32位的Cortex-M3芯片內核的STM32系列處理器，主控制器的具體型號為STM32F103RCT6，IIC串行總線的時鐘線SCL和數據線SDA分別接在主控制器的PB6和PB7引腳，并且都設置為通用開漏輸出模式；片選線接在主控制器的PB5引腳，并且設置為通用推挽輸出模式。所述Zigbee模塊的串口與主控制器的串口焊接于一起，以便實現Zigbee模塊的集成,在本實施例中，所述Zigbee模塊采用CC2431Zigbee定位模塊,主控制器通過串口向Zigbee模塊發送數據時，串口波特率設置為38400。所述存儲模塊通過SPI串行總線與主控制器連接，其中SPI配置成主機模式，本實施例中，存儲模塊采用SD卡，文件系統采用Fat32格式，主控制器通過SPI串行總線與SD進行交互，訪問SD卡。SPI總線中的四根線分別配置如下:從設備片選信號線CS與主控制器的PB12引腳相連，設置為通用推挽輸出模式；時鐘信號線SCLK與主控制器的PB13引腳相連，設置為復用推挽輸出模式；主設備數據輸入，從設備數據輸出線MISO與主控制器的PB14引腳相連，設置為復用推挽輸出模式； 主設備數據輸出，從設備數據輸入線MOSI與主控制器的PB15引腳相連，設置為復用推挽輸出模式。所述脈搏傳感器包括發光二極管和光轉頻率轉換器，本實施例中，發光二極管和光轉頻率轉換器分別與主控制器的PC7和PC8引腳相連，并且都設置為通用推挽輸出模式。所述USB模塊用來實現USB功能數據傳輸、電源模塊的充電以及指套式的透射型光電傳感器與手腕部分的連接。所述電源模塊采用兩節7號可充電電池來對終端供電，當終端通過USB接口與PC相連時，即可對所述電池充電。所述按鍵模塊設置有兩個微動開關，分別為“開/關”鍵和“記憶”鍵，在本實施例中，該兩按鍵分別與主控制器的PC5和PC12引腳相連，并都設置為浮空輸入模式。兩個按鍵的操作如下:長按“開/關”鍵，蜂鳴器提示音后，開機；顯示logo后，顯示當前的日期及時間，此時，可以長按“記憶”鍵，進行日期及時間的設置。而短按“開/關”鍵，退出日期及時間的設置，進入脈率測試模式；進入脈率測試模式后，顯示當前總步數，當前時間，當前脈率和脈搏波形。在工作模式下，短按“開/關”鍵，會在“trans on”(串口傳輸打開)以及”transoff”(串口傳輸關閉)打開以及關閉之間進行切換；而在工作模式下，長按“記憶”鍵，會在“pulse test “(脈率測試模式)以及”spo2 test “(血氧測試模式)之間進行切換，血氧測試模式下，顯示血氧值，當前總步數，當前時間，當前脈率和脈搏波形；在工作模式下，短按“記憶“鍵，會在”be印on “(蜂鳴器開)以及”be印off “(蜂鳴器關)之間進行切換；在工作模式下，長按“開/關”鍵，蜂鳴器提示，然后關機。所述指尖部分的指套式的透射型光電傳感器通過光電隔離，減少了對后級模擬電路的干擾，該傳感器由發光二級管和數字接收管組成，其中發光二極管有兩個，一個發紅光，另一個發紅外光；所述光電傳感器通過USB接口與手腕部分相連。本實施例中，所述加速度傳感器模塊是采用LIS35DE加速度傳感器，采樣率設置為33HZ，加速度傳感器模塊是用來實現計步功能，計算卡路里消耗功能和跌倒檢測功能；所述預警模塊采用蜂鳴器和LED燈進行聲光報警，其中蜂鳴器與主控制器的PBO引腳相連，設置為通用推挽輸出模式，并且主控制器通過通用定時器 Μ4的PWM輸出來控制蜂鳴器。所述IXD顯示模塊采用128*64點陣的OLED顯示模塊，IXD顯示模塊用來顯示日期時間，檢測到的生理參數和異常提示。IXD顯示模塊的8根數據線DO至D7分別與主控制器的PAO至PA7相連，并設置為復用推挽輸出模式；復位線RES，數據/命令線D/C，讀/寫線R/W和使能/讀線E/R分別與主控制器的PC0，PCI, PC2和PC3引腳相連，并都設置為通用推挽輸出模式；片選線CS主控制器的PC13引腳相連，并設置為通用推挽輸出模式；背光燈控制線BL-EN與主控制器的PBl引腳相連，并設置為通用推挽輸出模式。所述主控制器通過其自帶的實時時鐘芯片RTC來實現日期時間的顯示。在本實施例中，所述可穿戴的多生理信號采集與定位設備工作時，當其監測到所戴用戶的某項生理參數發生異常或跌倒時，會發出聲光報警，并且向服務器端發送所有監測生理信號數據和定位數據；平時正常情況下，其監測到的多項生理信號數據和定位數據存儲到所述存儲模塊SD卡里面，而不通過ZigBee模塊將數據發送至服務器端，這樣大大的減少了終端的功耗；而醫務人員或管理人員可以通過在服務器端發送指令，主動查詢用戶的某個時間段的生理參數信息和定位信息，這時可穿戴的多生理信號采集與定位設備將從SD卡中把服務器所需要的數據取出來，然后發送至服務器端。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種可穿戴的多生理信號采集與定位設備，其特征在于:包括有手腕部分以及通過USB接口與手腕部分連接的指尖部分，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分別連接至主控制器的加速度傳感器模塊、脈搏傳感器、Zigbee模塊、存儲模塊、USB模塊、電源模塊、預警模塊以及IXD顯示模塊；而所述指尖部分包括有指套式透射型光電傳感器。
2.如權利要求1所述可穿戴的多生理信號采集與定位設備，其特征在于:所述主控制器通過IIC串行總線與加速度傳感器相連，其中，IIC串行總線的時鐘線SCL和數據線SDA都設置為通用開漏輸出模式，并分別連接至主控制器。
3.如權利要求1或2所述可穿戴的多生理信號采集與定位設備，其特征在于:所述Zigbee模塊的串口與主控制器的串口焊接于一起，以便實現Zigbee模塊的集成。
4.如權利要求3所述可穿戴的多生理信號采集與定位設備，其特征在于:所述存儲模塊通過SPI串行總線與主控制器連接，其中SPI配置成主機模式。
5.如權利要求4所述可穿戴的多生理信號采集與定位設備，其特征在于:所述按鍵模塊設置有兩個微動開關。
6.如權利要求5所述可穿戴的多生理信號采集與定位設備，其特征在于:所述指尖部分的指套式的透射型光電傳感器包括有發光二級管和數字接收管，其中所述發光二極管有兩個，一個發紅光，另一個發紅外光；該光電傳感器通過USB接口與手腕部分相連。
7.如權利要求6所述可穿戴的多生理信號采集與定位設備，其特征在于:所述脈搏傳感器包括有發光二極管和光轉頻率轉換器。
專利摘要本實用新型公開了一種可穿戴的多生理信號采集與定位設備，包括有手腕部分以及指尖部分，其中，所述手腕部分包括有主控制器以及分別連接至主控制器的加速度傳感器模塊、脈搏傳感器、Zigbee模塊、存儲模塊、USB模塊、電源模塊、預警模塊以及LCD顯示模塊；而所述指尖部分包括有指套式透射型光電傳感器。本實用新型可穿戴的多生理信號采集與定位設備可實現生理信號采集與定位的功能，并且具有可穿戴，體積小，功耗小，成本低的特點。
文檔編號A61B5/0205GK203000912SQ201220524730
公開日2013年6月19日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者吳明暉, 謝清, 侯宏侖 申請人:浙江大學城市學院