CN212118130U - 一种基于lora技术的BCG信号监测预警器 - Google Patents
一种基于lora技术的BCG信号监测预警器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于智慧医疗技术领域，公开了一种基于lora技术的BCG信号监测预警器,包括电源电路(1)、BCG电路(2)、MCU电路(3)、lora电路(4)。本实用新型提供了一种新型的基于lora传输技术的BCG信号实时监测预警器，其使用BCG方法对人体的心血管系统进行实时监测，可以在受试者感受不到检测状态的情况下得到心脏活动情况，长期使用不会对受试者造成心理负担。该发明采用lora通讯方法将BCG信号通过无线方式传输到远端服务器，由于lora具有超低功耗远距离无线通信的能力，所以其适合在Internet不能覆盖的地区进行使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及智慧医疗技术领域，具体为一种基于lora技术的BCG信号监测预警器。
背景技术
通信技术lora是一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗无线数据传输技术，其接受灵敏度可达到-148dbm，其使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK（频移键控）调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的无线设备能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展系统容量。
（Ballistocardilgram）称为心冲击图，用以通过与人体紧密接触物理受力的变化来记录心脏泵血的变化，BCG信号实时反映了心血管系统的工作状况，而无需人体贴附传感器即可方便获取。
信号实时监测预警器用于通过BCG检测方法对人体的心血管系统进行实时监测，可以在受试者感受不到检测状态的情况下得到心脏活动情况，长期使用不会对受试者造成心理负担。BCG包含了大量有用的心脏生理信息，可有效辅助医生对各种心血管疾病进行诊断与分析。
临床上常用的无创心脏功能检测方法很多包括心电图（ECG）、平板运动试验（TET）、心脏彩超（UCG）等，这些检测方式不会对人体造成创伤，但都需要将电极或者心脏探头与人体紧密接触，这给受检测者带来极大不便和心理压力。并且由于电极对人体的刺激作用，不适合长时间使用，长时间的粘贴电极，会使局部皮肤瘙痒、甚至溃烂。所以临床上的上述这些心脏功能检测方法不适用于家庭及日常生活中的心脏监护。
发明内容
本实用新型的目的在于提供了一种新型的基于lora传输技术的BCG信号实时监测预警器，其使用BCG方法对人体的心血管系统进行实时监测，可以在受试者感受不到检测状态的情况下得到心脏活动情况，长期使用不会对受试者造成心理负担。BCG包含了大量有用的心脏生理信息，可有效辅助医生对各种心血管疾病进行诊断与分析。并且该发明采用lora通讯方法可将BCG信号通过无线方式传输到远端服务器，由于lora具有超低功耗远距离无线通信的能力，所以其适合在Internet不能覆盖的地区进行使用。数据传递到远端服务器后，可以对BCG信号进行进一步的分析与处理，及时发现心脏隐患，做出提前预警。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于lora技术的BCG信号监测预警器,包括电源电路(1)、BCG电路(2)、MCU电路(3)、lora电路(4)；所述的电源电路(1)采用单节锂电池为BCG电路（2）、MCU电路（3）和lora电路（4）提供电源，其中BCG电路（2）和lora电路（4）的电源受MCU电路（3）控制；所述的BCG电路(2)使用3轴加速度传感器采集人体的BCG信号数据，并将采集到的数据传递给MCU（3）电路进行处理，MCU电路（3）将处理后的数据发送给远端服务器；所述的MCU电路(3)控制BCG电路（2）和lora电路（4）的电源，其使用SPI接口与BCG电路（2）和lora电路（4）连接，接收BCG电路（2）采集到的BCG信号，处理后通过lora电路（4）将处理后的数据发送给远端服务器；所述的lora电路(4)接收MCU电路（3）传递过来的处理后的BCG信号，并将其发送给远端服务器。
优选的，所述的电源电路(1)采用单节锂电池为BCG电路（2）、MCU电路（3）和lora电路（4）提供电源，其中BCG电路（2）和lora电路（4）的电源受MCU电路（3）控制;锂电池接DP1接口给供给电源BAT，BAT通过DU3芯片MCP33稳压为3.3V给整个线路板供电；BAT还通过2个可控的MOS管DQ1和DQ3连接芯片DU1和DU2，产生可控的电压W3.3V和E3.3V；W3.3V用于给lora电路（4）供电，E3.3V用于BCG电路（2）供电；W3.3V和E3.3V的控制端由MCU电路（3）产生，通过C_W和C_E进行控制。
优选的，所述的BCG电路(2)使用3轴加速度传感器采集人体的BCG信号数据，并将采集到的数据传递给MCU（3）电路进行处理，MCU电路（3）将处理后的数据发送给远端服务器;电路由3轴加速度传感器芯片EU1组成，其型号是ADXL345BCCZ，其电源由电源电路（1）供给，由MCU电路（3）的4个引脚CS_BCG、SCK、MOSI和MISO进行控制。
优选的，所述的MCU电路(3)控制BCG电路（2）和lora电路（4）的电源，其使用SPI接口与BCG电路（2）和lora电路（4）连接，接收BCG电路（2）采集到的BCG信号，处理后通过lora电路（4）将处理后的数据发送给远端服务器;电路由低功耗MCU芯片MU1（其型号是STM32L053R8T6）、程序下载接口MP1组成；其通过SPI接口CS_WX、SCK、MOSI和MISO信号与lora电路（4）通信；通过SPI接口CS_BCG、SCK、MOSI和MISO信号与BCG电路（2）通信；通过C_W和C_E信号控制BCG电路（2）与lora电路（4）的电源，以降低整体功耗。
优选的，所述的lora电路(4)接收MCU电路（3）传递过来的处理后的BCG信号，并将其发送给远端服务器;电路由lora芯片WU1、天线电路及其外围电路组成；WU1采用的型号是SX1278IMLTRT，天线电路由多重滤波电路组成，其选值频率为我国433M免费频段；WU1外接32M晶振，所有电源引脚均做去耦处理，复位引脚接阻容复位电路；其电源由电源电路（1）提供，采用SPI接口CS_WX、SCK、MOSI和MISO与MCU电路（3）通信。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
(1)不与皮肤接触采集人体心血管信息，可长期无创伤使用；
(2)不对受试者造成心理负担，可及时发现心脏隐患；
(3)通过lora与远程服务器联系，由于lora具有超低功耗远距离无线通信的能力，所以其适合在Internet不能覆盖的地区进行使用；
(4)低功耗设计，可长期稳定运行。
附图说明
本实用新型涉及到的附图说明如下：
图1为实用新型的系统总体框图；
图2为电源电路图；
图3为BCG电路图；
图4为MCU电路图；
图5为lora电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，
一种基于lora技术的BCG信号监测预警器,包括电源电路(1)、BCG电路(2)、MCU电路(3)、lora电路(4)；所述的电源电路(1)采用单节锂电池为BCG电路（2）、MCU电路（3）和lora电路（4）提供电源，其中BCG电路（2）和lora电路（4）的电源受MCU电路（3）控制；所述的BCG电路(2)使用3轴加速度传感器采集人体的BCG信号数据，并将采集到的数据传递给MCU（3）电路进行处理，MCU电路（3）将处理后的数据发送给远端服务器；所述的MCU电路(3)控制BCG电路（2）和lora电路（4）的电源，其使用SPI接口与BCG电路（2）和lora电路（4）连接，接收BCG电路（2）采集到的BCG信号，处理后通过lora电路（4）将处理后的数据发送给远端服务器；所述的lora电路(4)接收MCU电路（3）传递过来的处理后的BCG信号，并将其发送给远端服务器。
请参阅图1和2，
电源电路(1)采用单节锂电池为BCG电路（2）、MCU电路（3）和lora电路（4）提供电源，其中BCG电路（2）和lora电路（4）的电源受MCU电路（3）控制;锂电池接DP1接口给供给电源BAT，BAT通过DU3芯片MCP33稳压为3.3V给整个线路板供电；BAT还通过2个可控的MOS管DQ1和DQ3连接芯片DU1和DU2，产生可控的电压W3.3V和E3.3V；W3.3V用于给lora电路（4）供电，E3.3V用于BCG电路（2）供电；W3.3V和E3.3V的控制端由MCU电路（3）产生，通过C_W和C_E进行控制。
电路原理：电源电路（1）产生3路3.3V电源，分别给MCU电路（3）、lora电路（4）和BCG电路（2）供电；其中MCU电路（3）处于连续通电状态，由其产生2个控制信号C_W和C_E用以控制lora电路（4）和BCG电路（2）的电源；控制电路采用MOS控制方法，选用的MOS管DQ1和DQ3漏电流很小，当其处于截至状态时，其漏电流小于1uA，几乎可以忽略不计，所以整个模块的功耗在大部分时间只需考虑MCU电路（3）的功耗。
请参阅图1和3，
BCG电路(2)使用3轴加速度传感器采集人体的BCG信号数据，并将采集到的数据传递给MCU（3）电路进行处理，MCU电路（3）将处理后的数据发送给远端服务器;电路由3轴加速度传感器芯片EU1组成，其型号是ADXL345BCCZ，其电源由电源电路（1）供给，由MCU电路（3）的4个引脚CS_BCG、SCK、MOSI和MISO进行控制。
电路原理：ADXL345BCCZ是高精度3轴加速度传感器，当与人体紧密接触时，可以感知人体的微小受力变化，经过MCU数字滤波后，可直接得出心率和呼吸率信息，再经后续的分析和计算，以得到其它的人体生理指标。
请参阅图1和4，
MCU电路(3)控制BCG电路（2）和lora电路（4）的电源，其使用SPI接口与BCG电路（2）和lora电路（4）连接，接收BCG电路（2）采集到的BCG信号，处理后通过lora电路（4）将处理后的数据发送给远端服务器;电路由低功耗MCU芯片MU1（其型号是STM32L053R8T6）、程序下载接口MP1组成；其通过SPI接口CS_WX、SCK、MOSI和MISO信号与lora电路（4）通信；通过SPI接口CS_BCG、SCK、MOSI和MISO信号与BCG电路（2）通信；通过C_W和C_E信号控制BCG电路（2）与lora电路（4）的电源，以降低整体功耗。
电路原理：电源电路（1）给MCU电路（3）持续供电，MCU电路（3）控制BCG电路（2）与lora电路（4）的电源以降低功耗；BCG电路（2）采集到的人体BCG信号数据通过SPI传递给MCU电路（3）；MCU电路（3）经过分析和处理后，将数据通过SPI接口传递给lora电路（4）；lora电路（4）将数据传递给远端服务器，并接收远端服务器的控制命令。
请参阅图1和5，
lora电路(4)接收MCU电路（3）传递过来的处理后的BCG信号，并将其发送给远端服务器;电路由lora芯片WU1、天线电路及其外围电路组成；WU1采用的型号是SX1278IMLTRT，天线电路由多重滤波电路组成，其选值频率为我国433M免费频段；WU1外接32M晶振，所有电源引脚均做去耦处理，复位引脚接阻容复位电路；其电源由电源电路（1）提供，采用SPI接口CS_WX、SCK、MOSI和MISO与MCU电路（3）通信。
电路原理：电路通过lora无线方式与远端服务器进行通信，通过SPI接口CS_WX、SCK、MOSI和MISO信号与MCU电路（3）通信，其电源受MCU电路（3）控制，平常状态下处于断电状态，以节省功耗。
综上所述：一种基于lora技术的BCG信号监测预警器,其不与皮肤接触采集人体心血管信息，可长期无创伤使用，其不对受试者造成心理负担，可及时发现心脏隐患，其通过lora与远程服务器联系，由于lora具有超低功耗远距离无线通信的能力，所以其适合在Internet不能覆盖的地区进行使用，其低功耗设计，可长期稳定运行，因此有效的解决了现有技术的不足。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于lora传输技术的BCG信号实时监测预警器,包括电源电路(1)、BCG电路(2)、MCU电路(3)、lora电路(4)；其特征在于，所述的电源电路(1)采用单节锂电池为BCG电路（2）、MCU电路（3）和lora电路（4）提供电源，其中BCG电路（2）和lora电路（4）的电源受MCU电路（3）控制；所述的BCG电路(2)使用3轴加速度传感器采集人体的BCG信号数据，并将采集到的数据传递给MCU电路（3）进行处理，MCU电路（3）将处理后的数据发送给远端服务器；所述的MCU电路(3)控制BCG电路（2）和lora电路（4）的电源，其使用SPI接口与BCG电路（2）和lora电路（4）连接，接收BCG电路（2）采集到的BCG信号，处理后通过lora电路（4）将处理后的数据发送给远端服务器；所述的lora电路(4)接收MCU电路（3）传递过来的处理后的BCG信号，并将其发送给远端服务器。
2.根据权利要求1所述的一种基于lora传输技术的BCG信号实时监测预警器，其特征在于，所述的电源电路(1)锂电池接DP1接口给供给电源BAT，BAT通过DU3芯片MCP33稳压为3.3V给整个线路板供电；BAT还通过2个可控的MOS管DQ1和DQ3连接芯片DU1和DU2，产生可控的电压W3.3V和E3.3V；W3.3V用于给lora电路（4）供电，E3.3V用于BCG电路（2）供电；W3.3V和E3.3V的控制端由MCU电路（3）产生，通过C_W和C_E进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于lora传输技术的BCG信号实时监测预警器，其特征在于，所述的BCG电路(2)由3轴加速度传感器芯片EU1组成，其型号是ADXL345BCCZ，其电源由电源电路（1）供给，由MCU电路（3）的4个引脚CS_BCG、SCK、MOSI和MISO进行控制。
4.根据权利要求1所述的一种基于lora传输技术的BCG信号实时监测预警器，其特征在于，所述的MCU电路(3)由低功耗MCU芯片MU1、程序下载接口MP1组成；其通过SPI接口CS_WX、SCK、MOSI和MISO信号与lora电路（4）通信；通过SPI接口CS_BCG、SCK、MOSI和MISO信号与BCG电路（2）通信；通过C_W和C_E信号控制BCG电路（2）与lora电路（4）的电源，以降低整体功耗。
5.根据权利要求1所述的一种基于lora传输技术的BCG信号实时监测预警器，其特征在于，所述的lora电路(4)由lora芯片WU1、天线电路及其外围电路组成；WU1采用的型号是SX1278IMLTRT，天线电路由多重滤波电路组成，其选值频率为我国433M免费频段；WU1外接32M晶振，所有电源引脚均做去耦处理，复位引脚接阻容复位电路；其电源由电源电路（1）提供，采用SPI接口CS_WX、SCK、MOSI和MISO与MCU电路（3）通信。
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