基於手機的心率監測方法
2023-05-10 22:02:51
專利名稱：基於手機的心率監測方法
技術領域：
本發明涉及心率監測技術領域，具體涉及一種基於手機的心率監測方法。
背景技術：
人體的心率是否正常能直接體現人身現時的健康狀況，時常了解人體自身的心率變化，通過調節飲食、運動等生活習慣可使身體保持健康狀態。現有的可攜式心率監測裝置功能單一，使用這種監測裝置的心率監測方法只能監測心率值，不能對心率值長期保存和進行統計分析。而多功能型的人體生理參數監測裝置， 雖然能對心率值進行長期保存和統計分析，但需要藉助PC機來進行運算和顯示，設備較龐大且笨重，不便攜帶和實時監測，存在耗電量大，成本高等問題，所以基於這種裝置的心率監測方法比較複雜。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種基於手機的心率監測方法。基於手機的自行車測速及心率監測方法，包括以下步驟
步驟一心率測量裝置監測心率信號，並將監測到的心率信號傳送到手機介面裝置； 步驟二 手機介面裝置對接收到的心率信號進行轉換，並將轉換後的心率信號通過耳機接口傳送到手機；
步驟三安裝於手機的監測系統對接收到的心率信號進行處理，處理步驟如下
步驟31 :數據採集模塊採集手機介面裝置傳送的心率信號；
步驟32 :濾波模塊對採集到的心率信號進行過濾，除去雜波；
步驟33 :心率計算模塊對過濾後的心率信號進行計算；
步驟34 :心率曲線繪製模塊繪製心率曲線；心率曲線時間為X軸，心率值為Y軸。進一步地，所述步驟32具體包括以下步驟
a、將採集到的心率信號S平方得到N；
b、計算10個相鄰的N的平均值，得到G；
C、比較G與常量η，η為100000000 ；
當G > η時，將對應的心率信號設為I ;
當G〈 η時，將對應的心率信號設為O ;
d、當心率信號連續出現480個I時，此信號為心率信號；否則，此信號為雜信號。進一步地，所述步驟33具體包括以下步驟
e、兩個相鄰的心率信號之間的時間長度為T，心率值HR為
HR=I 分鐘/(T+60ms)；
若該HR值在40— 240之間，則保留該HR值；否則，捨棄該HR值。進一步地，所述步驟三還包括保存數據和查閱歷史數據；具體為
步驟35 :保存數據，保存模塊將心率計算模塊處理過的數據保存於手機磁碟；步驟36 :查閱歷史數據，查閱模塊讀取保存模塊保存的數據，心率曲線繪製模塊將這些數據繪製成心率曲線。進一步地，所述步驟三還包括管理步驟35保存的數據；具體為
步驟37 :管理步驟35保存的數據，管理模塊對保存數據進行增加、刪除或者修改操作。進一步地，所述步驟一和步驟二之間還包括安裝於手機的監測系統的供電模塊通過耳機接口給手機介面裝置供電。進一步地，所述步驟一具體包括以下步驟
步驟11 :心率測量裝置的心率感應探頭檢測人體心率信號，並傳送到心率測量裝置的心率信號放大整形模塊；
步驟12 :心率信號放大整形模塊將接收到的心率信號進行處理，並將處理過的信號傳送到心率測量裝置的無線發送模塊；
步驟13 :無線發送模塊將接收到的信號通過無線方式發送到手機介面裝置。進一步地，所述步驟二具體包括以下步驟
步驟21 :手機介面裝置的無線接收模塊接收無線發送模塊發送的信號，並將該信號傳送到手機介面裝置的信號處理模塊；
步驟22 :信號處理模塊對接收的信號進行轉換處理，並將處理過的信號傳送到手機介面裝置的數據傳送模塊；
步驟23 :數據傳送模塊通過手機的耳機接口將收到的信號傳送到手機。本發明的有益效果是基於手機的心率監測方法可以隨時隨地對人體心率進行監測，並將監測結果直接在手機上運算並顯示，系統成本低，克服了地域限制，操作簡單容易上手。
圖I為本發明的基於手機的心率監測方法的流程圖。圖2為使用本發明方法的系統的結構示意圖。圖3為安裝於手機的監測系統的結構示意圖。附圖標記說明如下
10一手機，11一耳機接口，Ila一接地端子，Ilb一左聲道端子，
IIc一右聲道端子，IId—麥克風端子，12—監測系統，
20—手機介面裝置，121—主控制模塊，122—供電模塊，
123—數據米集模塊，124一濾波模塊，125一心率計算模塊，
126—心率曲線繪製模塊，127—保存模塊，128—查閱模塊，
129—管理模塊，21—無線接收模塊，22—信號處理模塊，
23—數據傳送模塊，30—心率測量裝置，31—心率感應探頭，
32—心率信號放大整形模塊，33—無線發送模塊，34—電源模塊。
具體實施例方式為了使發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
參見圖I至圖3，基於手機的心率監測裝置，包括心率測量裝置30、與手機10電連接的手機介面裝置20，以及安裝於手機10的監測系統12 ;心率測量裝置30包括心率感應探頭31、心率信號放大整形模塊32、無線發送模塊33和電源模塊34，電源模塊34為心率測量裝置30提供電源，心率感應探頭31將監測到的心率信號傳送至心率信號放大整形模塊 32進行處理，再經過無線發送模塊33無線發射；手機介面裝置20包括無線接收模塊21、信號處理模塊22和數據傳送模塊23，無線接收模塊21接收無線發送模塊33發送的信號，信號處理模塊22接收來自於無線接收模塊21的信號並對接收到的信號進行處理，數據傳送模塊23將處理過的信號傳送到監測系統12 ;監測系統12包括給手機介面裝置20供電的供電模塊122、數據採集模塊123、濾波模塊124、心率計算模塊125、保存模塊127、心率曲線繪製模塊126、查閱模塊128、管理保存的數據信號的管理模塊129，以及控制整個監測系統 12的主控制模塊121。其中，手機10為智慧型手機，耳機接口 11包括接地端子11a、左聲道端子lib、右聲道端子Ilc和麥克風端子lld，供電模塊122通過耳機接口 11的左聲道端子Ilb和右聲道端子Ilc給手機介面裝置20供電。供電模塊122不間斷地輸出一個採樣頻率為64K的正弦波信號，向手機介面裝置20提供約2. 5V電壓和約IOOuA的電流。手機介面裝置20與手機10的耳機接口 11的聲道端子電連接，將手機10的聲道輸出的正弦波信號經整流濾波後作為電源，無需外加電源，從而降低使用成本。其中，數據採集模塊123是通過手機10的麥克風端子Ild讀入數據傳送模塊23 發送的脈衝信號。採集過程就是把這個脈衝信號當成音頻信號進行錄音的過程。錄音採用了 LPCM (即線性脈衝編碼調製)技術，是一種非壓縮音頻數位化技術。採用此技術採集到的每一個信號是一個非壓縮的有正負號的心率信號。因為錄音時把採樣頻率設為8K、單聲道、心率信號佔2byte大小，所以兩個心率信號之間的時間長度為(1/8K) *1秒=0. 000125 秒。濾波模塊124的功能就是濾掉雜波並找出真正的心率信號。當脈衝信號中帶有一個長度約為60ms的心率信號時，此時的心率信號就會波動很大，總是向它的極值(最大32767和最小-32768)波動，反之波動就很小。正是利用這個特點可以把雜波去掉，找出心跳信號。基於手機的心率監測方法，包括以下步驟
步驟一心率測量裝置30監測心率信號，並將監測到的心率信號傳送到手機介面裝置
20 ；
步驟二 手機介面裝置20對接收到的心率信號進行轉換，並將轉換後的心率信號通過耳機接口 11傳送到手機10 ；
步驟三安裝於手機10的監測系統12對接收到的心率信號進行處理，處理步驟如下 步驟31 :數據採集模塊123採集手機介面裝置20傳送的心率信號；
步驟32 :濾波模塊124對採集到的心率信號進行過濾，除去雜波；
步驟33 :心率計算模塊125對過濾後的心率信號進行計算；
步驟34 :心率曲線繪製模塊126繪製心率曲線；心率曲線時間為X軸，心率值為Y軸。進一步地，所述步驟32具體包括以下步驟
a、將採集到的心率信號S平方得到N；
b、計算10個相鄰的N的平均值，得到G；
C、比較G與常量η，η為100000000 ；當G > η時，將對應的心率信號設為I ;
當G〈 η時，將對應的心率信號設為O ;
d、當心率信號連續出現480個I時，此信號為心率信號；否則，此信號為雜信號。錄音時採樣頻率為8K並且心率信號長度約為60ms，所以當心率信號連續出現約 480 (8000*0. 06)個I時，此信號為心率信號；否則小於480或大於480個都為雜信號。這樣就可以得到一個真正的心率信號脈衝了。進一步地，所述步驟33具體包括以下步驟
e、兩個相鄰的心率信號之間的時間長度為T，心率值HR為
HR=I 分鐘/(T+60ms)；
若該HR值在40— 240之間，則保留該HR值；否則，捨棄該HR值。HR的單位為次/分鐘。進一步地，所述步驟三還包括保存數據和查閱歷史數據；具體為
步驟35 :保存數據，保存模塊127將心率計算模塊125處理過的數據保存於手機10磁
盤；
步驟36 :查閱歷史數據，查閱模塊128讀取保存模塊127保存的數據，心率曲線繪製模塊126將這些數據繪製成心率曲線和速度曲線。進一步地，所述步驟三還包括管理步驟35保存的數據；具體為
步驟37 :管理步驟35保存的數據，管理模塊129對保存數據進行增加、刪除或者修改操作。進一步地，所述步驟一和步驟二之間還包括安裝於手機10的監測系統12的供電模塊122通過耳機接口 11給手機介面裝置20供電。進一步地，所述步驟一具體包括以下步驟
步驟11 :心率測量裝置30的心率感應探頭31檢測人體心率信號，並傳送到心率測量裝置30的心率信號放大整形模塊32 ；
步驟12 :心率信號放大整形模塊32將接收到的心率信號進行處理，並將處理過的信號傳送到心率測量裝置30的無線發送模塊33 ；
步驟13 :無線發送模塊33將接收到的信號通過無線方式發送到手機介面裝置20。進一步地，所述步驟二具體包括以下步驟
步驟21 :手機介面裝置20的無線接收模塊21接收無線發送模塊33發送的信號，並將該信號傳送到手機介面裝置20的信號處理模塊22 ；
步驟22 :信號處理模塊22對接收的信號進行轉換處理，並將處理過的信號傳送到手機介面裝置20的數據傳送模塊23 ；
步驟23 :數據傳送模塊23通過手機10的耳機接口 11將收到的信號傳送到手機10。使用本發明的方法的系統基於手機10平臺，小巧玲瓏、攜帶方便。硬體部分分為心率測量裝置30和手機介面裝置20。心率測量裝置30是一條胸帶，可摺疊縮放；手機介面裝置20是與手機10相連的部分，體積只有48cm * 18cm *lcm的大小。兩個部分採用了無線連接。本系統除了成本更加低廉之外，操作也非常簡單，即使第一次使用也能輕鬆上手。 只要帶好裝置輕擊手機軟體開始按鍵即可。軟體就可以實時、直觀地顯示心率圖譜，可以對心率圖譜縮放、左右移動操作。結果可以保存、查閱和刪除。另外，本系統可隨時隨地實時監測，耗電量低、成本低。克服了地域限制，手機10 用戶眾多，可以得到很好地推廣；直接使用手機10耳麥的MIC接口來通信，耗電量小、即插即用、成本低，不需要複雜的設置，上手容易、操作簡單。以上內容僅為本發明的較佳實施例，對於本領域的普通技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.基於手機的心率監測方法，其特徵在於包括以下步驟步驟一心率測量裝置監測心率信號，並將監測到的心率信號傳送到手機介面裝置； 步驟二 手機介面裝置對接收到的心率信號進行轉換，並將轉換後的心率信號通過耳機接口傳送到手機；步驟三安裝於手機的監測系統對接收到的心率信號進行處理，處理步驟如下步驟31 :數據採集模塊採集手機介面裝置傳送的心率信號；步驟32 :濾波模塊對採集到的心率信號進行過濾，除去雜波；步驟33 :心率計算模塊對過濾後的心率信號進行計算；步驟34 :心率曲線繪製模塊繪製心率曲線；心率曲線時間為X軸，心率值為Y軸。
2.根據權利要求I所述的基於手機的心率監測方法，其特徵在於所述步驟32具體包括以下步驟a、將採集到的心率信號S平方得到N；b、計算10個相鄰的N的平均值，得到G；C、比較G與常量η，η為100000000 ；當G > η時，將對應的心率信號設為I ;當G〈 η時，將對應的心率信號設為O ;d、當心率信號連續出現480個I時，此信號為心率信號；否則，此信號為雜信號。
3.根據權利要求2所述的基於手機的心率監測方法，其特徵在於所述步驟33具體包括以下步驟e、兩個相鄰的心率信號之間的時間長度為T，心率值HR為HR=I 分鐘/(T+60ms)；若該HR值在40— 240之間，則保留該HR值；否則，捨棄該HR值。
4.根據權利要求3所述的基於手機的心率監測方法，其特徵在於所述步驟三還包括保存數據和查閱歷史數據；具體為步驟35 :保存數據，保存模塊將心率計算模塊處理過的數據保存於手機磁碟；步驟36 :查閱歷史數據，查閱模塊讀取保存模塊保存的數據，心率曲線繪製模塊將這些數據繪製成心率曲線。
5.根據權利要求4所述的基於手機的心率監測方法，其特徵在於所述步驟三還包括管理步驟35保存的數據；具體為步驟37 :管理步驟35保存的數據，管理模塊對保存數據進行增加、刪除或者修改操作。
6.根據權利要求I所述的基於手機的心率監測方法，其特徵在於所述步驟一和步驟二之間還包括安裝於手機的監測系統的供電模塊通過耳機接口給手機介面裝置供電。
7.根據權利要求I所述的基於手機的心率監測方法，其特徵在於所述步驟一具體包括以下步驟步驟11 :心率測量裝置的心率感應探頭檢測人體心率信號，並傳送到心率測量裝置的心率信號放大整形模塊；步驟12 :心率信號放大整形模塊將接收到的心率信號進行處理，並將處理過的信號傳送到心率測量裝置的無線發送模塊；步驟13 :無線發送模塊將接收到的信號通過無線方式發送到手機介面裝置。
8.根據權利要求I所述的基於手機的心率監測方法，其特徵在於所述步驟二具體包括以下步驟步驟21 :手機介面裝置的無線接收模塊接收無線發送模塊發送的信號，並將該信號傳送到手機介面裝置的信號處理模塊；步驟22 :信號處理模塊對接收的信號進行轉換處理，並將處理過的信號傳送到手機介面裝置的數據傳送模塊；步驟23 :數據傳送模塊通過手機的耳機接口將收到的信號傳送到手機。
全文摘要
本發明公開了基於手機的心率監測方法，包括以下步驟步驟一心率測量裝置監測心率信號，並將監測到的心率信號傳送到手機介面裝置；步驟二手機介面裝置對接收到的心率信號進行轉換，並將轉換後的心率信號通過耳機接口傳送到手機；步驟三安裝於手機的監測系統對接收到的心率信號進行處理。本發明的基於手機的心率監測方法可以隨時隨地對人體心率進行監測，並將監測結果直接在手機上運算並顯示，系統成本低，克服了地域限制，操作簡單容易上手。
文檔編號A61B5/0245GK102599899SQ20121007030
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者姚國康, 陳幸數 申請人:姚國康