[实用新型]一种可压缩的可穿戴指脉测量装置

说明书

本实用新型公开了一种可压缩的可穿戴指脉测量装置，该装置包括柔性石墨烯压力探测器、信号处理系统、人机交互系统及电源系统。柔性石墨烯压力探测器为三维石墨烯海绵。信号处理系统对收集到的微弱信号进行放大、整形、滤波等操作，抑制外部干扰，提高信噪比。人机交互系统将测量结果显示给使用者。电源系统为装置提供稳定、低噪声的电源。本实用新型解决了脉搏心率实时监控的准确性和即时性问题。

技术领域

本实用新型涉及可穿戴测量装置技术领域，具体地说是一种基于可压缩的三维石墨烯压力探测器的可穿戴指脉测量装置。

背景技术

现代人越来越关心自己的健康，希望能够实时地了解自己的身体状况。现在市面上有许多测量心跳、脉搏的装置，很多人喜欢在跑步时戴上手环，以此来同步检测自己的心跳水平。但是其测量效果并不准确，有时相差甚远。这样，就起不到准确地实时监控、事后分析的功能。测量不准确的原因在于现在的装置所使用的压电传感器都是晶体材料，无法与皮肤贴合。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决心率实时监控的准确性和即时性问题，利用三维石墨烯压力探测器探测心率，并通过读出电路对信号进行后续处理，再通过人机交互让用户实时感知测量结果。本实用新型由柔性石墨烯压力探测器、信号处理系统、人机交互系统及电源系统组成。其中柔性石墨烯压力探测器为三维石墨烯海绵；信号处理系统是探测器的读出电路和放大电路，用于驱动人机交互系统。人机交互系统是LED及其保护电路组成，用户可以根据LED的亮暗变化获得脉搏和心率信息。由于三维石墨烯海绵具有贴合皮肤、压敏系数大的特点，测量结果准确、可信、实时性好。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：

一种可压缩的可穿戴指脉测量装置，该装置包括柔性石墨烯压力探测器、信号处理系统、人机交互系统及电源系统，所述柔性石墨烯压力探测器为三维石墨烯海绵,是无源器件，有两个引出端，定义为正极和负极；

所述信号处理系统由缓冲器、前置放大器、低通滤波器、后置放大器及基准电压源构成，缓冲器、前置放大器、低通滤波器和后置放大器顺次级联连接；缓冲器与柔性石墨烯压力探测器的正极引出端连接；基准电压源为前置放大器、低通滤波器后置放大器提供偏置基准电压；

所述人机交互系统由LED及其保护电阻构成，与后置放大器相连接；

所述电源模块由DC-DC电压芯片构成，为信号处理系统提供电源。

所述信号处理系统的缓冲器由运算放大器U1A构成，负向输入端和输出端连接，正向输入端连接柔性石墨烯压力探测器的输出信号；

所述前置放大器由两个运算放大器U1B、U1C和电阻电容构成，具体形式为：电容C1一端接缓冲器的输出，另一端接运算放大器U1B的正向输入端；电阻R4一端接运算放大器U1B的正向输入端，另一端接参考电压，即基准电压源的输出；电阻R7和电容C5串联，电阻R7另一端接运算放大器U1B的负向输入端，电容C5另一端接地；电阻R9和电阻R11串联，电阻R9另一端接运算放大器U1B的负向输入端，电阻R11另一端接运算放大器U1B的输出端；电容C2一端接运算放大器U1B的输出端，另一端接运算放大器U1C的正向输入端；电阻R6一端接运算放大器U1C的正向输入端，另一端接参考电压，即基准电压源的输出；电阻R8和电容C6串联，电阻R8另一端接运算放大器U1C的负向输入端，电容C6另一端接地；电阻R10和电阻R12串联，电阻R10另一端接运算放大器U1C的负向输入端，电阻R12另一端接运算放大器U1C的输出端，即前置放大器的输出；

所述低通滤波器由运算放大器U1D和电阻电容构成，具体形式为：电阻R3一端接运算放大器U1C的输出端，另一端接电容C3，电容C3的另一端接运算放大器U1D的输出端；电阻R5一端和电阻R3、电容C3相接，另一端接运算放大器U1D的正向输入端；电阻R14跨接在运算放大器U1D的负向输入端和输出端之间，电阻R13一端接运算放大器U1D的负向输入端，另一端接参考电压，即基准电压源的输出；