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非接触式睡眠监测仪

2020-11-25 11:41:25阅读量:4057来源:第五届立创电子大赛

声明:本文为第五届立创电子设计大赛参赛作品,仅对部分人气作品做分享收录,不代表赛事组委会官方意见,亦不作为任何评选依据。

本文作者:立创源硬件平台 OSHWHub @seanfan,禁止商用,未经许可禁止转载点击查看原文章


1、简介


一款非穿戴,非接触式智能睡眠监测仪。通过置于床垫下的带状薄膜传感器(如下图1),监测分析人在睡眠状态时的心率,呼吸和体动等指标。提供睡眠质量,HRV及OSAHS(呼吸暂停)筛查报告,人体实时在床/离床提醒。


  



背景意义

1、不用穿戴,非接触式,传感器压床垫下或放床垫上即可,无需主动配合,不会给用户带来任何不适感。
2、带状薄膜传感条可外套防水防滑保护套,方便消毒清洗。
3、适应范围宽——通过调整传感条形状尺寸,可应用到枕头、座椅,皮肤触感等方面。



2、项目详情


工作原理


1、心冲击图(Ballistocardiography,简称:BCG):心脏的搏动,可引起人体一系列相应的周期性运动/震动,借助灵敏的传感器把这些运动/震动纪录下来,描记成波形图;
2、人体呼吸、心跳或翻身时,会产生轻微振动;BioSensor-F58GM传感模组能采集这些微弱振动信号;通过我们提供的软件算法,实现心率,呼吸率,睡眠和HRV分析,OSAHS筛查等;
3、针对床垫应用场景设计的带状薄膜传感条,负责将人体产生的微小振动信号转化为电信号;
4、BioSensor-F58GM是我们自主设计的一款高集成度生物处理模组,内嵌支持各种生命体征信号采集的模拟前端,包括心电,心率,脉搏波,血氧,呼吸,阻抗,皮肤电,体温,肌电,体重,脑电或其它类型的传感信号(如压电传感器,实现非接触式心率,呼吸等测量)等等;同时模组内嵌低功耗/轻量级DSP&MCU,PGA和24 位 Δ-Σ ADC等电路。

5、本项目就是用BioSensor-F58GM模组+带状薄膜传感条,实现人体微弱振动信号采集的一个应用实例。



硬件实现


这个产品由两部分组成(如下图2所示):


1、主控板:支持蓝牙/WIFI的ESP32单片机 + BioSensor-F58GM模组;
2、带状薄膜压电/压阻传感条;



  


项目软硬件开发框架


1、请参考我们的开源工程-- Healthcare Development Framework(HDF):https://gitee.com/shikeen1/bio-hdf;国外镜像:https://github.com/feelkit/bio-hdf
2、我们所有健康应用的软硬件开发实现,都集成在这个开发框架里;当然也包括本项目实现的非接触式睡眠监测。

3、我们正在持续完善这个健康应用框架,包括支持阿里云各种物联网技术,如AliOS Things,AliGenie等等。



软硬件资源


处理器:支持Bluetooth/WIFI的ESP32单片机;


  


  



关键器件1:健康传感模组BioSensor-F58GM是我们自主设计的一款高集成度生物处理模组,内嵌支持各种生命体征信号采集的模拟前端和MCU;


  



关键器件2:针对床垫应用场景设计的带状薄膜传感条;


  



固件OS:支持Espressif IoT  Development Framework(基于FreeRTOS)和AliOS Things

自主设计的Healthcare Development Framework,可作为AliOS Things等平台的健康应用组件;




3、产品应用实景


如下图3所示,产品置于床垫上面或下面就可以了。也可应用于座垫,枕头内,或皮肤感触;


        


说明:本项目是我们开源工程(Healthcare Development Framework(HDF):https://gitee.com/shikeen1/bio-hdf;国外镜像:https://github.com/feelkit/bio-hdf)的一部分,是首次公开发布


视频演示



产品工作原理和构成


产品操作


准确度对比测试,同医用设备所测数据对比分析


关键器件介绍:BioSensor-F58GM生命体征传感模组



4、文档


       

BioSensor_F58GM(点击进入立创EDA编辑器打开)


       

BLE_WIFI(点击进入立创EDA编辑器打开)



         

POWER_LDO(点击进入立创EDA编辑器打开)




           

Optional_SD_ext(点击进入立创EDA编辑器打开)



             

Debug(点击进入立创EDA编辑器打开)



         

Sleep_F58GM_ESP32(点击进入立创EDA编辑器打开)




5、BOM 相关器件(为系统自动匹配,请自行识别验证)


商品编号 型号 品牌 规格/描述
C6568 CP2102-GMR
SILICON LABS(芯科)
QFN-28 / USB芯片
C86534 XC6220B331MR-G TOREX(特瑞仕)
SOT-25 / LDO
8050SG-D-AE3-R
UTC(友顺)
SOT-23 / 三极管
C668734
CBY201209A601T
FH(风华)
5600Ω ±25% / 0805
GRT188R61E106ME13D
muRata(村田)

10uF ±20% / 0603 MLCC


您也可以点击下载BOM点击直接在立创商城下单


工程附件


F58GM_V20C_CN.pdf

非介入式生命体征传感技术应用_CN.pdf

生物医学传感技术应用_CN.pdf

sleep_strip_ppt.pdf



本文作者:立创源硬件平台 OSHWHub @seanfan,禁止商用,未经许可禁止转载

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