具有毫米波雷达监测的牙椅和监测系统

技术领域

本发明涉及生命体征监测技术领域，主要涉及一种具有毫米波雷达监测的牙椅和监测系统。

背景技术

牙科椅子市场规模稳步增长,2020年中国市场规模约15亿元，日趋成熟；主要品牌有迪尔、起亚、真交等，进口品牌也逐渐占有市场份额；数字化、智能化牙科椅子逐渐成为发展趋势。

现有的牙椅没有呼吸频率和心跳频率监测功能，缺乏对患者健康状态的监测；没有配套雷达健康监测数据，只能靠医护人员望闻问切，察言观色，不易把握病患的生理及心理状态；不能及时发现异常情况，安全系数较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种牙椅靠背安装有雷达盒、实时监测呼吸心率数据的具有毫米波雷达监测的牙椅和监测系统。

本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：

具有毫米波雷达监测的牙椅，包括牙椅本体、牙椅靠背的前壳体、盖合在所述前壳体的后侧面的后壳体、包覆在所述前壳体的前侧面的软垫；其特征在于，所述牙椅还包括设置在所述前壳体与后壳体之间的容纳腔、装设在所述容纳腔内的雷达盒。

具有毫米波雷达监测的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括用于采集人体呼吸频率和心跳频率健康数据的信号采集模组、用于接收雷达信号的计算机、将模拟信号转换为数字信号的信号处理模组、用于展示视频影像的显示模组、根据所述计算机发送的报警信号进行报警的报警模块；

所述雷达盒与计算机之间通过USB数据线进行连接，所述计算机与显示模块通过高清多媒体接口进行连接；所述计算机接收到所述信号采集模块采集到的人体健康数据，判断人体健康数据是否正常；如果发现异常参数，所述报警模块根据所述计算机的指令进行报警。

在本发明的一个优选实施例中，所述监测系统还包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块，云服务器、本地数据库，闪存模块、电气控制（antena）模块；所述信号采集模组包括通讯模块、雷达芯片，所述信号处理模组包括语音识别模块，所述显示模组包括LED模块；

所述第一电源模块的输出端电连接所述通讯模块；所述通讯模块的输出端与所述LED模块之间电连接，所述语音识别模块的输出端电连接所述通讯模块；所述通训模块的输出端通过4G通讯、WiFi电连接所述云服务器，所述云服务器与APP之间实现数据信息共享；

所述通讯模块与雷达芯片之间通过RX/TX互相连通；所述第二电源模块、第三电源模块的输出端与所述雷达芯片之间电连接，所述雷达芯片与闪存模块之间通过QSP1连通；

所述雷达芯片与天线单元之间通过3TX连通，所述天线单元的输出端通过4RX与所述雷达芯片之间电连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述监测系统的工作流程包括如下步骤：

S1：启动具有毫米波雷达监测的监测系统，自检是否存在异常；

S2：毫米波雷达发射雷达波进行探测，对人体的呼吸频率和心跳频率进行跟踪；线性调频参数范围获取，检测得到人体呼吸和心跳频率健康数据；

S3：计算机根据接收到的监测结果，对人体的呼吸频率和心跳频率的数据进行解析，判断监测结果人体健康参数是否正常；如果异常，则启动报警模块进行报警；

S4：将获取得到的人体健康数据，储存在云服务器；UI展示呈现内容；APP连接云服务器进行内容展示。

在本发明的一个优选实施例中，所述监测系统的工作流程的步骤S1包括：

S201：对毫米波雷达的探测范围进行调整，得到第一探测范围：人体呼吸频率探测范围，第二探测范围：人体心跳频率探测范围；

S202：根据人体状态采集人体的呼吸频率的变化轨迹，通过毫米波雷达预设的相位偏移对人体的呼吸频率信号进行调制；根据人体状态采集人体的心跳频率的变化轨迹，通过毫米波雷达预设的相位偏移对人体的心跳频率信号进行调制；

S203：利用毫米波雷达对人体的第一探测范围进行检测，得到第一检测信息：人体呼吸频率信息；利用毫米波雷达对人体的第二探测范围进行检测，得到第二检测信息：人体心跳频率信息。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块通过电源管理电路进行控制，所述电源管理电路包括电源芯片、若干个电源电阻、若干个SW开关、若干个电源电感、若干个电源电容；

所述电源SW开关与电源电感之间串联连接，所述电源SW开关的输入端和所述电源电感的输出端都电连接所述电源芯片；

所述电源电容的输入端电连接所述电源电感的输出端，所述电源电容的输出端接地。

在本发明的一个优选实施例中，所述雷达芯片的主控芯片接口电路包括若干个主控芯片、若干个主控SW开关、至少一三极管、若干个主控电阻；

若干第一主控电阻串联连接，所述第一主控电阻的输入端和输出端电连接所述主控芯片；所述主控SW开关的输入端和输出端电连接所述主控芯片；所述三极管并联连接所述主控SW开关，第二主控电阻并联连接所述三极管。

在本发明的一个优选实施例中，所述语音识别模块的声音识别电路包括识别芯片，若干个输入端分别电连接所述识别芯片的识别电容、识别电阻、识别电感、双向稳压管；

若干个所述识别电容的输出端与所述识别芯片之间电连接；所述识别电阻的输出端电连接电源；所述识别电感的输出端分别连接所述识别芯片、所述识别电容的输入端；所述双向稳压管的输出端接地。

在本发明的一个优选实施例中，所述闪存模块的闪存及调试接口电路包括若干个闪存芯片、若干个输入端与所述闪存芯片之间电连接的闪存电阻、闪存电容、闪存二极管；

若干个第一闪存电阻并联连接所述闪存芯片；若干个所述闪存电容的输出端并联后接地；第二闪存电阻的输出端连接所述闪存二极管，若干所述闪存二极管的输出端并联后接地。

本发明的有益效果是：一种具有毫米波雷达监测的牙椅和监测系统，将毫米波雷达与牙科椅子相结合，雷达盒安装在牙椅靠背的后壳体上；可实现呼吸频率与心跳频率数据实时监测的创新设计，并通过与牙科椅子配套的屏幕进行展示出来；不影响人体后背体验舒适度，极大提升用户使用体验。

在监测呼吸心率的同时，更多提供科学数据依据，如在患者紧张心率升高时，可辅助对症处理，安抚及止血的处理等；牙科手术时可以更好地掌控病患的实时状态变化趋势，相对心电图监控，雷达监测是非接触式的，更为便利。

附图说明

图1是本发明一种具有毫米波雷达监测的牙椅的结构示意图；

图2是本发明具有毫米波雷达监测系统的原理框图；

图3是本发明具有毫米波雷达监测系统的结构框图；

图4是本发明具有毫米波雷达监测系统的工作流程图；

图5是本发明具有毫米波雷达监测系统的电源管理电路示意图；

图6是本发明具有毫米波雷达监测系统的主控芯片接口电路示意图；

图7是本发明具有毫米波雷达监测系统的声音识别电路示意图；

图8是本发明具有毫米波雷达监测系统的闪存及调试接口电路示意图；

图9是本发明具有毫米波雷达监测系统的主控供电耦合电路示意图；

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中给出的是一种具有毫米波雷达监测的牙椅，包括牙椅本体、牙椅靠背的前壳体、盖合在前壳体的后侧面的后壳体110、包覆在前壳体的前侧面的软垫；牙椅还包括设置在前壳体与后壳体110之间的容纳腔、装设在容纳腔内的雷达盒120。

雷达盒120包括雷达盒本体、一对对称设置在雷达盒本体的左右端面上的安装耳121，一对螺栓130（或螺丝）分别穿过雷达盒120上的一对安装耳121、牙椅靠背的后壳体110，末端通过螺母进行固定，进而将雷达盒121固定在牙椅靠背的后壳体110的中部面板上。雷达盒安装在牙椅靠背的后壳体的内中部，既不影响使用者后背的接触舒适度；又能接近使用者，方便实时监测呼吸心率数据。

参见图2至图4，具有毫米波雷达监测的监测系统，监测系统包括用于采集人体呼吸频率和心跳频率健康数据的信号采集模组、用于接收雷达信号的计算机、将模拟信号转换为数字信号的信号处理模组(DSP)、用于展示视频影像的显示模组、根据计算机发送的报警信号进行报警的报警模块；雷达盒与计算机之间通过USB数据线进行连接，计算机与显示模块通过高清多媒体接口（hdmi）进行连接；计算机接收到信号采集模块采集到的人体健康数据，判断人体健康数据是否正常；如果发现异常参数，报警模块根据计算机的指令进行报警。

本发明将毫米波雷达与牙科椅子相结合，雷达盒安装在牙椅靠背的后壳体上；可实现呼吸频率与心跳频率数据实时监测的创新设计，并通过与牙科椅子配套的屏幕进行展示出来；不影响人体后背体验舒适度，极大提升用户使用体验。在监测呼吸心率的同时，更多提供科学数据依据，如在患者紧张心率升高时，可辅助对症处理，安抚及止血的处理等；与麻醉手术要有心电图监控道理类同，牙科手术时可以更好地掌控病患的实时状态变化趋势，相对心电图监控，雷达监测是非接触式的，更为便利。

参见图2，显示模块为LED显示屏，可进行UI展示互相切换。GUI软件开发图形用户界面，采用图形方式显示的计算机操作用户界面；QT开发框架提供丰富的GUI应用程序开发工具库，包括图形界面设计、窗口管理、事件处理、消息通信、多线程、网络通信功能。

信号采集模块包括位于雷达盒内的毫米波雷达、若干个发射天线、若干个接收天线，毫米波雷达的两端分别电连接发射天线与接收天线；毫米波雷达产生毫米波雷达信号，发射天线将毫米波雷达信号发射到人体需要检测的部位，接收天线接收反射回来后的毫米波雷达信号。

毫米波雷达即为雷达芯片；雷达盒120的雷达传感器是采用 60G 毫米波雷达技术，通过探测人体微动，实现人体呼吸心率感知及睡眠评估的功能。

信号采集模块采集的健康数据包括存在感知，对指定区域内人员的存在性状态及运动状态进行实时监测；呼吸测量，对指定区域内人员的呼吸频率进行实时监测并数据记录、分析；心跳测量，对指定区域内人员的心跳频率进行实时监测并数据记录、分析。

参见图3，监测系统还包括第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块，云服务器、本地数据库，闪存模块、电气控制（antena）模块；信号采集模组包括通讯模块、雷达芯片，信号处理模组包括语音识别模块，显示模组包括LED模块；第一电源模块的输出端电连接通讯模块；通讯模块的输出端与LED模块之间电连接，语音识别模块的输出端电连接通讯模块；通训模块的输出端通过4G通讯、WiFi电连接云服务器，云服务器与APP之间实现数据信息共享。

通讯模块与雷达芯片之间通过RX/TX互相连通；第二电源模块、第三电源模块的输出端与雷达芯片之间电连接，雷达芯片与闪存模块之间通过QSP1连通；雷达芯片与天线单元之间通过3TX连通，天线单元的输出端通过4RX与雷达芯片之间电连接。

参见图4，监测系统的工作流程包括如下步骤：

S1：启动具有毫米波雷达监测的监测系统，自检是否存在异常。

S101：开启电源开关，电源输入监测系统；将设备初始化，对毫米波雷达的硬件参数进行初始化设置。

S102：判断雷达监测是否异常；如果存在异常、出现故障，将毫米波雷达重新启动，对毫米波雷达的硬件参数进行重新配置，再一次对毫米波雷达的硬件参数进行初始化设置；再一次检测监测系统是否正常，如果正常，则进入下一步。

S2：毫米波雷达发射雷达波进行探测，对人体的呼吸频率和心跳频率进行跟踪；线性调频参数范围获取，检测得到人体呼吸和心跳频率健康数据。

S201：对毫米波雷达的探测范围进行调整，得到第一探测范围：人体呼吸频率探测范围，第二探测范围：人体心跳频率探测范围。

S202：根据人体状态采集人体的呼吸频率的变化轨迹，通过毫米波雷达预设的相位偏移对人体的呼吸频率信号进行调制；根据人体状态采集人体的心跳频率的变化轨迹，通过毫米波雷达预设的相位偏移对人体的心跳频率信号进行调制。

S203：利用毫米波雷达对人体的第一探测范围进行检测，得到第一检测信息：人体呼吸频率信息；利用毫米波雷达对人体的第二探测范围进行检测，得到第二检测信息：人体心跳频率信息。

S3：计算机根据接收到的监测结果，对人体的呼吸频率和心跳频率的数据进行解析，判断监测结果人体健康参数是否正常；如果异常，则启动报警模块进行报警。

S4：将获取得到的人体健康数据，储存在云服务器；UI展示呈现内容；APP连接云服务器进行内容展示。

将获取得到的数据，储存在本地服务器；UI展示呈现内容。

结合图5，第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块通过电源管理电路进行控制，电源管理电路包括电源芯片、若干个电源电阻、若干个电源SW开关、若干个电源电感、若干个电源电容；电源SW开关与电源电感之间串联连接，电源SW开关的输入端和电源电感的输出端都电连接电源芯片；电源电容的输入端电并联连接电源电感的输出端、PMIC管脚，电源电容的输出端接地。

具体的，电源芯片为U3；电源电阻包括R38、R40、R41、R42；电源SW开关包括SW0、SW1、SW2、SW3；电源电感包括L3、L4、L5、L6；电源电容包括C4、C44、C45、C46、C47。

结合图6，雷达芯片的主控芯片接口电路包括若干个主控芯片、若干个主控SW开关、至少一三极管、若干个主控电阻；若干第一主控电阻串联连接，第一主控电阻的输入端和输出端电连接主控芯片；主控SW开关的输入端和输出端电连接主控芯片；三极管并联连接主控SW开关，第二主控电阻并联连接三极管。

具体的，主控芯片包括U2A、U2B；主控SW开关包括SW1；三极管包括Q1；主控电阻包括R1、R4、R5、R8、R9、R10。

结合图7，语音识别模块的声音识别电路包括识别芯片，若干个输入端分别电连接识别芯片的识别电容、识别电阻、识别电感、双向稳压管；若干个识别电容的输出端与识别芯片之间电连接；识别电阻的输出端电连接电源；识别电感的输出端分别连接识别芯片、识别电容的输入端；双向稳压管的输出端接地。

具体的，识别芯片包括U4、U8、J2；识别电容包括C30、C33、C42、C26、C27、C40、C121、C122、C101、C28、C29、C25、C27；识别电阻包括R29、R28、R27；识别电感包括L1、L2；双向稳压管包括V11、V12V。

结合图8，闪存模块的闪存及调试接口电路包括若干个闪存芯片、若干个输入端与闪存芯片之间电连接的闪存电阻、闪存电容、闪存二极管；若干个第一闪存电阻并联连接闪存芯片；若干个闪存电容的输出端并联后接地；第二闪存电阻的输出端连接闪存二极管，若干闪存二极管的输出端并联后接地。

具体的，闪存芯片包括U5、FH1、FH2、J1；闪存电阻包括R46、R47、R48、R25、R26；闪存电容包括C52、C53；闪存二极管包括LED1、LED2，闪存二极管为发光二极管LED灯。

结合图9，主控供电耦合电路包括若干个耦合芯片，至少一耦合继电器、若干个耦合电容；若干个耦合电容之间采用并联连接，耦合电容的输入端连接耦合芯片、输出端接地；耦合继电器的输入端和输出端分别电连接耦合芯片，耦合继电器的两端串联连接少两个耦合电容的输入端。具体的，耦合芯片包括U2C、U2D；耦合继电器包括FL7；耦合电容包括C62、C63、C64、C65、C66、C67、C68。

去耦合滤波电路主要是由电感和电容组成，具有多路供电电源，作用是消除电路中的噪声和干扰信号，提高电路的可靠性和稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及同等物界定。