健康監測手環及系統的製作方法
2023-06-18 12:04:41
本實用新型涉及智能設備領域，具體而言，涉及一種健康監測手環及系統。
背景技術：
隨著市場經濟的高速發展，人們的生活節奏也越來越快，人們常常忙碌於各種工作、應酬當中，導致人們的精神壓力過大和不規則的生活方式，從而造成人體亞健康狀態，各種慢性疾病的潛伏。隨著各種疾病的發病率逐漸加快，人們對自身的健康狀況也越來越重視，現有技術中，對於人體健康狀況實時監控的技術已形成。
心率是人類心臟周期性變化信息的重要指標，其變化及差異也成為一項反映被測人心臟疾病基本指標。而心率主要可作用於以下幾個方面:1.心臟病的預後檢測；心臟病患者的心率快慢和差異與生存率相關較高。心率如果總是高於正常，或最快和最慢心率之間的差異很小，死亡機率就相當高。2.提示運動量是否適宜；心率可以用來衡量運動量的大小。如有氧運動達到有效而安全時,人的心率是170減去年齡數，或掌握在108～144之間。3.心率預示生命的長短；研究發現，所有動物的生命周期都遵循著這樣一個規律：心率越快，壽命越短。人類也是如此，保證規律的心跳將有助與人類提高身體抵抗力,延長壽命。4.預示心臟病發病的危險；就人類而言，雖然在安靜時60～90次/分鐘的心率都屬正常範圍，但最佳心率卻是70次/分鐘左右。一項對34000人的調查表明，心率比正常人快12次/分鐘的人死於心血管病的危險性要比正常人高27％。這提示人們不能無視心率的快慢。5.反映過勞的指徵；當人類過度而產生疲勞後，次日早晨心率比前一天快5次/分鐘以上，便可以認為是疲勞過度，這時應調整運動量或勞動量。6.情緒預測；當人類發生情緒波動時,其心跳將依照一定模式發生變化,比如士兵執行任務遇到危險時心跳加快等,根據這些模式,可以實現情緒控制、安全預警、甚至軍事方面的應用。
現有技術中對心率的檢測主要依靠複雜的算法以及一些大型的硬體設備，但是對於在遠動狀態下的心率的檢測不足以達到很精確的地步，以致於人們不能很好的預防疾病，時刻觀察自身的健康狀況。
因此，如何通過簡單設備在運動的情況下也能對佩戴者自身的健康狀況進行實時準確監測，是目前急需考慮解決的難題。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種健康監測手環及系統，其能夠在運動狀態下有效地提高佩戴者對自身健康狀況監測的準確性。
本實用新型的實施例是這樣實現的：
第一方面，本實用新型實施例提供一種健康監測手環，所述健康監測手環包括手環本體、主控設備，所述主控設備與所述手環本體可拆卸連接，所述主控設備包括信號採集裝置、微型控制器、電源模塊，所述信號採集裝置包括光電傳感器和六軸傳感器，所述信號採集裝置與所述微型控制器耦合，所述電源模塊分別與所述信號採集裝置、所述微型控制器耦合；所述光電傳感器用於採集脈搏信號；所述六軸傳感器用於採集運動姿態信號；所述微型控制器用於根據所述脈搏信號和所述運動姿態信號檢測心率狀態。
在本實用新型較佳的實施例中，所述微型控制器包括放大器、模數轉換器、處理器和存有權值矩陣的存儲器，所述放大器的信號輸入端與所述信號採集裝置的信號輸出端耦合，所述放大器的信號輸出端與所述模數轉換單元的輸入端耦合，所述模數轉換器的輸出端與所述處理器耦合，所述處理器與所述存儲器耦合。
在本實用新型較佳的實施例中，所述電源模塊包括鋰電池以及連接所述鋰電池的充電口。
在本實用新型較佳的實施例中，所述主控設備還包括報警模塊及語音模塊，所述報警模塊、所述語音模塊與所述微型控制器耦合，所述報警模塊用於檢測當心率值超出預設閾值範圍時，通過所述語音模塊發出報警提示音。
在本實用新型較佳的實施例中，所述主控設備還包括顯示器，所述顯示器為OLED顯示屏。
在本實用新型較佳的實施例中，所述手環本體上設置有用於所述主控設備插入的插槽，所述主控設備上設置有與所述插槽相匹配的插條。
在本實用新型較佳的實施例中，所述手環本體為環狀。
在本實用新型較佳的實施例中，所述主控設備上設置有電源按鈕，所述電源按鈕與所述微型控制器耦合。
第二方面，本實用新型實施例提供一種健康監測系統，所述健康監測系統包括健康監測手環以及智能手持設備，所述主控設備包括無線模塊，所述無線模塊與所述微型控制器耦合，所述無線模塊用於將心率值傳輸到所述智能手持設備。
在本實用新型較佳的實施例中，所述無線模塊包括藍牙傳輸模塊和wifi傳輸模塊中的至少一個。
本實用新型實施例的有益效果是：
本實用新型提供一種健康監測手環及系統，將所述主控設備安裝在所述手環本體上，佩戴者可隨時佩戴該健康監測手環，通過主控設備採集佩戴者的脈搏信號以及運動姿態信號，並對脈搏信號和運動姿態信號通過微型控制器進行處理後，佩戴者可通過智能手持設備對自身的健康進行實時監測，即使在運動狀態下也可以有效地對自身的健康狀況進行準確檢測。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的一種健康監測手環的結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例提供的一種主控設備的結構框圖；
圖3為本實用新型實施例提供的一種信號採集裝置的結構框圖；
圖4為本實用新型實施例提供的一種微型控制器的結構框圖；
圖5為本實用新型實施例提供的一種健康監測系統的結構框圖。
圖標：10-健康監測手環；100-手環本體；112-第一插槽；113-第二插槽；114-卡槽；116-卡扣；200-主控設備；121-第一插條；122-第二插條；123-電源按鈕；210-信號採集裝置；212-光電傳感器；214-六軸傳感器；220-微型控制器；222-放大器；224-模數轉換器；226-處理器；228-存儲器；230-顯示器；240-電源模塊；250-報警模塊；260-語音模塊；30-健康監測系統；20-智能手持設備；270-無線模塊。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」、「左」、「右」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的說明書闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型實施例而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
請參照圖1，圖1為本實用新型實施例提供的一種健康監測手環10的結構示意圖，該健康監測手環10包括手環本體100和主控設備200，所述主控設備200與所述手環本體100可拆卸連接。
為了方便人們的佩戴，所以手環本體100為環狀，其環狀兩端設置有多個卡槽114和多個卡扣116，卡槽114與卡扣116一一對應配合，通過卡槽114和卡扣116可以調節手環本體100的長度，從而調節到適合人體腕部的大小，並且卡槽114和卡扣116緊密配合，使得手環不易脫落，即使在劇烈運動過程中也可以佩戴。
所述手環本體100上的大致中間位置設置有用於所述主控設備200插入的第一插槽112和第二插槽113，所述主控設備200上設置有與所述第一插槽112相匹配的第一插條121，以及與所述第二插槽113相匹配的第二插條122。
所述主控設備200上在靠近所述第一插條121的一端上設置有電源按鈕123，所述電源按鈕123與所述電源模塊240耦合，所述電源按鈕123用於控制所述主控設備200的電源模快，使得在不使用時可以通過該電源按鈕123關閉電源，從而使得主控裝備可以工作較長時間。
請參照圖2，圖2為本實用新型實施例提供的一種主控設備200的結構框圖。所述主控設備200包括信號採集裝置210、微型控制器220、電源模塊240、報警模塊250、語音模塊260以及顯示器230，所述信號採集裝置210與所述微型控制器220耦合，所述電源模塊240分別與所述信號採集裝置210、所述微型控制器220、所述報警模塊250、所述顯示器230耦合，所述微型控制器220與所述報警模塊250耦合，所述報警模塊250與所述語音模塊260耦合。
請參照圖3，圖3為本實用新型實施例提供的一種信號採集裝置210的結構框圖。所述信號採集裝置210包括光電傳感器212、六軸傳感器214。
目前，光電監測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在監測和控制中應用非常廣泛。當需要對運動狀態下的人來測其心率信號時，可以通過光電傳感器212來採集該人的脈搏信號，並同時可以通過六軸傳感器214來採集該人的運動姿態信號，六軸傳感器214是由三軸加速器和三軸螺旋儀組成，它的使用主要是靠三軸加速器來完成的：(1)三軸加速器首先監測橫向加速，再監測角度旋轉和平衡。(2)三軸加速器就是感應XYZ(立體空間三個方向，前後左右上下)軸向上的加速。(3)三軸陀螺儀是分別感應Roll(左右傾斜)、Pitch(前後傾斜)、Yaw(左右搖擺)的全方位動態信息。
請參照圖4，圖4為本實用新型實施例提供的一種微型控制器220的結構框圖，所述微型控制器220包括放大器222、模數轉換器224、處理器226和存有值矩陣的所述權存儲器228，所述放大器222的信號輸入端與所述信號採集裝置210的信號輸出端耦合，所述放大器222的信號輸出端與所述模數轉換器224的輸入端耦合，所述模數轉換器224的輸出端與所述處理器226耦合，所述處理器226與所述存儲器228耦合，所述微型控制器220用於根據所述脈搏信號和所述運動姿態信號檢測心率狀態。
作為一種實施方式，放大器222用於對採集的脈搏信號以及心率信號進行放大處理，並將放大後的脈搏信號以及心率信號傳輸到所述模數轉換器224。
模數轉換器224，是把經過與標準量(或參考量)比較處理後的模擬量轉換成以二進位數值表示的離散信號的轉換器，簡稱ADC或A/D轉換器。本實用新型實施例所述的模數轉換器224是指把放大後的脈搏信號以及心率信號，還有運動姿態信號進行模數轉換，也就是採樣，獲得脈搏信號值、運動姿態信號值以及心率信號值。
存儲器228可以存儲各種軟體程序以及單元，例如本實施例提供的權值矩陣。處理器226通過運行存儲在存儲器228中的軟體程序以及單元，從而執行各種功能應用以及數據處理，即實現本申請實施例中的分頁查詢方法。存儲器228可以包括但不限於只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
處理器226可以是一種集成電路晶片，具有信號處理能力。上述處理器226可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網絡處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者電晶體邏輯器件、分立硬體組件。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規的處理器等。
權值矩陣是前期通過採集多人運動狀態下的每個人的脈搏信號、運動姿態信號以及心率信號，通過將所述每個人的脈搏信號、運動姿態信號以及心率信號輸入深度學習算法模型進行訓練後得出的。
使用該健康監測手環10時，可以採集佩戴者的脈搏信號和運動姿態信號通過所述權值矩陣的運算來監測心率信號，從而可以對自身的健康狀況進行實時觀察和監測。
作為一種實施方式，顯示器230可以為OLED顯示屏，OLED顯示屏是利用有機電致發光二極體製成的顯示屏。由於同時具備自發光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用於撓曲性面板、使用溫度範圍廣、構造及製程較簡單等優異之特性，被認為是下一代的平面顯示器230新興應用技術。
作為一種實施方式，電源模塊240包括鋰電池以及連接所述鋰電池的充電口，所述充電口設置與所述主控設備200的所述第二插條122上，該充電口可以為USB接口(通用串行總線接口)，當需要對電源模塊240充電時，可以將所述充電口插入電源輸出埠。
報警模塊250用於報警模塊250用於監測當所述心率信號值超出預設閾值時，通過所述語音模塊260發出報警提示音。例如，健康成年人在運動狀態下的心率正常範圍為每分鐘120-160次，在安靜狀態下的心率範圍為每分鐘60-100次，若佩戴者出現意外情況，其心率值超出這個預設閾值範圍時，就可以通過該報警模塊250產生一個報警信號傳輸給語音模塊260，語音模塊260接收到改報警信號從而向外發出報警聲音，以便於在意外情況下能夠及時被發現或救治。
請參照圖5，圖5為本實用新型實施例提供的一種健康監測系統30的結構框圖，該健康監測系統30包括上述的健康監測手環10及智能手持設備20，所述健康監測手環10的主控設備200包括無線模塊270，所述無線模塊270與所述微型控制器220耦合，所述無線模塊270用於將所述心率信號傳輸到所述智能手持設備20。
作為一種實施方式，智能手持設備20可以是平板電腦、智慧型手機、個人數字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴設備等終端。該智能手持設備20上可以安裝有與所述健康監測手環10匹配的APP，通過該APP可以對健康監測手環10進行一些基本功能設置或者實時查看自身的心率信號值，基本功能設置可以為調節顯示器230亮度、調節時間日期或睡眠/運動模式等其他功能設置。
作為一種實施方式，所述無線模塊270包括但不限於藍牙傳輸模塊和wifi傳輸模塊中的至少一個，通過無線模塊270佩戴者可以不用採用數據線連接智能手持設備20與健康監測手環10了，這樣使得數據查看更方便，攜帶也更方便。
另外，需要說明的是，上述心率信號可以替換為血氧飽和度信號，通過該健康監測手環10也可以檢測出佩戴者的血氧飽和度信號，只需要將存儲器228中的權值矩陣重新用深度學習算法模型訓練可得。
作為一種實施方式，光電傳感器為多參數的傳感器，包含580nm，660nm，940nm的波長，可以由660nm，940nm波長而採集到的脈搏信號，從而計算出血氧飽和度信號值。
健康監測手環10及系統的工作原理：佩戴者將所述健康監測手環10佩戴在手腕上，通過智能手持設備20上安裝的APP連接於主控設備200，通過主控設備200採集脈搏信號以及運動姿態信號，用以通過預先設立在主控設備200裡的權值矩陣來計算出心率信號或血氧飽和度信號值，在智能手持設備20上可打開APP隨時觀察佩戴者自身的反應健康狀況的各項指標，即使佩戴者處在運動狀態下也可以準確的測出運動狀態下的心率值以及血氧飽和度值，並且在發生意外情況時，可以通過報警模塊250發出報警，使得佩戴者可以得到及時發現和救治，從而可以實時對自身的健康狀況進行了解及監測。
綜上所述，本實用新型提供一種健康監測手環10及系統，將所述主控設備200安裝在所述手環本體100上，佩戴者可隨時佩戴該健康監測手環10，通過主控設備200採集佩戴者的脈搏信號以及運動姿態信號，並對脈搏信號和運動姿態信號通過微型控制器220進行處理後，佩戴者可通過智能手持設備20對自身的健康進行實時監測，即使在運動狀態下也可以有效地對自身的健康狀況進行準確檢測。
以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。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、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。