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    連續監控人體生理體征的可穿戴式智能手環及方法技術

    技術編號:10467159 閱讀:316 留言:0更新日期:2014-09-24 18:52
    本發明專利技術公開了一種連續監控人體生理體征的可穿戴式智能手環及方法,該智能手環包括手環本體,手環本體內部嵌設有監控電路;監控電路包括主控制單元及多種監測單元。各監測單元同時檢測各類人體生理體征數據,由主控制單元進行并行處理。本發明專利技術具有以下有益效果:集成了多種傳感電路,可對多種人體生理體征進行采集,并實現各類采集數據的并行處理;采用獨特的數據分析方法對采集到的人體生理體征進行分析,能夠獲得全面、準確的人體健康狀況;用戶可單手觸發啟動或由主控制單元控制定時啟動監測功能,滿足用戶24小時隨時隨地監控人體生理體征需求;設有無線通信單元,能夠與移動終端進行數據同步,用戶能夠實時了解人體生理體征及健康狀況。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術屬于人體生理體征監測
    ,具體涉及一種連續監控人體生理體征的 可穿戴式智能手環及方法。
    技術介紹
    目前,市面上針對健康保健相關功能的產品,如需測量人體生理體征參數多由多 種獨立醫療或保健設備分別測試完成。比如水銀或電子體溫表測體溫,聽診器測心跳,上臂 或腕式血壓計測血壓,手指血氧儀測血氧,心電圖機測ECG心電全圖,H0LTER24小時動態心 電圖儀或24小時動態血壓計。上述每種設備均是完成單一功能,形態偏大,笨重,測量操作 復雜,且測量結果無法轉換為統一格式的電子化數據,不能通過便捷的聯網手段傳至云端 數據庫存儲并進行進一步的分析處理。 另一方面,市面上的可穿戴式產品主要是針對健康運動相關功能的產品,且小型 化、便攜的特點極大地方便了人們的生活。但是關于人體健康方面的人體生理體征監測,例 如采集心率、心電圖、血壓、血氧,呼吸頻率等人體生理體征,以及對這些人體生理體征數據 進行分析的功能,現有的相關產品均無法實現。因此,有必要提供一種能全面監測人體生理 體征,并進一步分析獲得人體健康狀況的可穿戴式產品。
    技術實現思路
    為了克服現有技術中存在的缺陷,本專利技術提供一種連續監控人體生理體征的可穿 戴式智能手環及方法。具體的技術方案如下: -種用于連續監控人體生理體征的可穿戴式智能手環,包括一手環本體,手環本 體的內部嵌設有監控電路;監控電路包括一主控制單元,以及分別與主控制單元連接的: 血氧濃度監測單元,包括LED光電傳感器以及第一匹配電路;LED光電傳感器用于 與人體皮膚接觸,向人體皮膚發射紅光與紅外光,并接收反射后的光強,再將接收到的光強 轉變為反映光強變化的電信號,第一匹配電路用于對反應光強變化的電信號進行適當的濾 波、放大和模數轉換,獲得光強變化數據,然后將光強變化數據發送至主控制單元; 血壓心率監測單元,包括柔性天線組以及第二匹配電路;柔性天線組用于與人體 皮膚接觸,通過感測獲取反映量測點血管微震動的無線信號,第二匹配電路用于將記錄血 管微震動的無線信號還原為電信號數據,并將血管微震動的電信號數據發送至主控制單 元; 心電信號監測單元,包括正負干電極和心電信號檢測處理芯片;心電信號檢測處 理芯片通過正負干電極與人體皮膚接觸,感測人體電位細微差異并做進一步處理獲得心電 信號,再將心電信號發送至主控制單元; 其中,主控制單元用于接收光強變化數據并進行分析、處理,獲得人體血氧濃度和 呼吸狀態參數;主控制單元還用于接收血管微震動數據,并進行分析、處理,獲得人體動態 血壓和動態心率參數;主控制單元還用于接收心電信號并進行分析、處理,獲得人體心電圖 以及疲勞和放松程度參數。 作為優化方案,LED光電傳感器突設于手環本體的外側表面; 心電信號檢測處理芯片包括內側心電電極和外側心電電極,外側心電電極設置在 LED光電傳感器的周圍,且外側心電電極突出于手環本體的高度大于LED光電傳感器突出 于手環本體的高度;內側心電電極設置在手環本體的內側表面,且位置與外側心電電極相 對應; 柔性天線組嵌入在手環本體內,且靠近手環本體的內側表面;所述柔性天線組的 位置,當使用者佩戴手環時正好與人體手腕橈動脈的位置交叉。 作為優化方案,手環本體的外側表面嵌設有一顯示屏,顯示屏與主控制單元連接, 用于顯示監測到的數據。 作為優化方案,監控電路還包括與主控制單元連接的通信單元,通信單元包括一 藍牙芯片以及通信天線組,用于將主控制單元獲取的數據同步至外部的移動終端。 作為優化方案,監控電路還包括分別與主控制單元連接的溫度傳感單元以及六軸 運動傳感單元; 溫度傳感單元包括溫度傳感器以及第三匹配電路;溫度傳感器突設于手環本體的 內側表面,用于與人體皮膚接觸采集溫度數據,并將溫度數據發送至主控制單元; 六軸運動傳感單元包括一 Xyz加速度和角速度傳感器,用于采集人體運動數據, 并將人體運動數據發送至主控制單元。 作為優化方案,主控制單元包括一微型控制器單元(MCU),MCU內集成有浮點運算 單元(FPU)提高對連續生理數據的實時處理能力。 一種連續監控人體生理體征的方法,包括如下步驟: 步驟S101,同時執行血氧濃度監測、血壓心率監測以及心電信號監測; 血氧濃度監測具體為:利用血氧濃度監測單元向人體皮膚發射紅光與紅外光,并 接收反射后的光強,再將接收到的光強轉變為反映光強變化的電信號,然后對該電信號進 行適當的濾波、放大和模數轉換,獲得光強變化數據,最后將光強變化數據發送至主控制單 元; 血壓心率監測具體為:利用血壓心率監測單元感測獲得血管微震動數據,并將血 管微震動數據發送至主控制單元; 心電信號監測具體為:利用心電信號監測單元感測人體電位細微差異并做進一步 處理獲得心電信號,再將心電信號發送至主控制單元; 步驟S102,同時執行血氧濃度分析、血壓心率分析以及心電信號分析; 血氧濃度分析具體為:利用主控制單元接收光強變化數據并進行分析、處理,獲得 人體血氧濃度和呼吸狀態參數; 血壓心率分析具體為:利用主控制單元接收血管微震動數據,并進行分析、處理, 獲得人體動態血壓和動態心率參數; 心電信號分析具體為:利用主控制單元接收心電信號并進行分析、處理,獲得人體 心電圖以及疲勞和放松程度參數。 作為優化方案,對光強變化數據進行分析、處理的方法具體為: 步驟S201,根據光強變化數據計算得血液中氧合血紅蛋白(Hb02)和血紅蛋白 (Hb)的相對含量比; 步驟S202,根據血氧飽和度的數學修正方程式,對相對含量比進行修正,獲得正確 的血氧飽和度值; 步驟S203,跟蹤監測血氧飽和度值的長期連續變化,并記錄血氧飽和度值對應的 人體呼吸頻率和強度的變化規律,獲得人體呼吸狀態參數。 作為優化方案,對血管微震動數據進行分析、處理的方法具體為: 步驟S301,計算得出量測兩點之間的壓力差; 步驟S302,根據流體波峰,通過量測兩點的時間差和距離計算出血流速度; 步驟S303,根據壓力差和血流速度進行計算,獲得動態血壓;根據血管微震動數 據的連續兩個重復的峰值,計算得出動態心率; 其中,量測兩點指的是柔性天線組的兩根柔性天線貼附在人體手腕上分別與橈動 脈構成交叉所確定的兩點。 作為優化方案,對心電信號數據進行分析、處理的方法具體為: 步驟S401,對采樣獲得的心電信號數據進行信號處理,還原出時域內的量測時間 段記錄下的連續心電圖信號;根據心電圖信號對應的波形計算出相鄰心電圖R波之間的時 間間隔,獲得一時間序列; 步驟S402,對時間序列在時域或頻域進行分析,獲得心率變異率(HRV); 步驟S403,計算心率變異率HRV中高頻信息與低頻信息之間的關系,獲得人體疲 勞和放松程度參數;其中,高頻指的是0. 15?0. 4赫茲,低頻指的是0. 04?0. 15赫茲。 與現有技術相比,本專利技術具有以下有益效果: (1)本專利技術提供的智能手環集成了多種傳感電路,可對多種人體生理體征進行采 集,并實現各類采集數據的并行處理; (2)本專利技術提供的監測方法采用獨特的數據本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種用于連續監控人體生理體征的可穿戴式智能手環,其特征在于,包括一手環本體,所述手環本體的內部嵌設有監控電路;所述監控電路包括一主控制單元,以及分別與所述主控制單元連接的:血氧濃度監測單元,包括LED光電傳感器以及第一匹配電路;所述LED光電傳感器貼近人體皮膚處,定向向人體皮膚表層發射紅光與紅外光,并感應接收人體皮膚反射回來的光信號,再將接收到的光信號強度轉變為對應的電信號,所述第一匹配電路用于對所述反映光強變化的電信號進行濾波、放大和模數轉換,獲得光強變化的數據,然后將所述光強變化數據發送至所述主控制單元;血壓心率監測單元,包括柔性天線組以及第二匹配電路;所述柔性天線組用于與人體皮膚接觸,向人體皮膚內的動脈血管發射并接收反射回來的無線信號來感測獲取量測點處的血管因血液流動所產生的細微震動,所述第二匹配電路用于將記錄有血管震動的無線信號進行調制解調,濾波、放大和模數轉換分離出記錄血管震動的電信號數據,并將所述電信號發送至所述主控制單元;心電信號監測單元,包括正負干電極和心電信號檢測處理芯片;所述心電信號檢測處理芯片通過正負干電極與人體皮膚接觸,感測人體電位細微差異并做進一步處理獲得心電信號,再將所述心電信號發送至所述主控制單元;其中,所述主控制單元用于接收所述光強變化數據并進行分析、處理,獲得人體血氧濃度和呼吸狀態參數;所述主控制單元還用于接收所述血管微震動數據,并進行分析、處理,獲得人體動態血壓和動態心率參數;所述主控制單元還用于接收所述心電信號并進行分析、處理,獲得人體心電圖,心率變異性以及疲勞和放松程度參數。...

    【技術特征摘要】
    1. 一種用于連續監控人體生理體征的可穿戴式智能手環,其特征在于,包括一手環本 體,所述手環本體的內部嵌設有監控電路;所述監控電路包括一主控制單元,以及分別與所 述主控制單元連接的: 血氧濃度監測單元,包括LED光電傳感器以及第一匹配電路;所述LED光電傳感器貼近 人體皮膚處,定向向人體皮膚表層發射紅光與紅外光,并感應接收人體皮膚反射回來的光 信號,再將接收到的光信號強度轉變為對應的電信號,所述第一匹配電路用于對所述反映 光強變化的電信號進行濾波、放大和模數轉換,獲得光強變化的數據,然后將所述光強變化 數據發送至所述主控制單元; 血壓心率監測單元,包括柔性天線組以及第二匹配電路;所述柔性天線組用于與人體 皮膚接觸,向人體皮膚內的動脈血管發射并接收反射回來的無線信號來感測獲取量測點處 的血管因血液流動所產生的細微震動,所述第二匹配電路用于將記錄有血管震動的無線信 號進行調制解調,濾波、放大和模數轉換分離出記錄血管震動的電信號數據,并將所述電信 號發送至所述主控制單元; 心電信號監測單元,包括正負干電極和心電信號檢測處理芯片;所述心電信號檢測處 理芯片通過正負干電極與人體皮膚接觸,感測人體電位細微差異并做進一步處理獲得心電 信號,再將所述心電信號發送至所述主控制單元; 其中,所述主控制單元用于接收所述光強變化數據并進行分析、處理,獲得人體血氧濃 度和呼吸狀態參數;所述主控制單元還用于接收所述血管微震動數據,并進行分析、處理, 獲得人體動態血壓和動態心率參數;所述主控制單元還用于接收所述心電信號并進行分 析、處理,獲得人體心電圖,心率變異性以及疲勞和放松程度參數。2. 根據權利要求1所述的可穿戴式智能手環,其特征在于, 所述LED光電傳感器突設于所述手環本體的外側表面; 所述心電信號監測單元的正負干電極分別位于手環本體的內側和外側,外側心電電極 設置在所述LED光電傳感器的周圍,且所述外側心電電極突出于所述手環本體的高度大于 所述LED光電傳感器突出于所述手環本體的高度;所述內側心電電極設置在所述手環本體 的內側表面,且位置與所述外側心電電極相對應; 所述血壓心率監測單元的柔性天線組嵌入在所述手環本體內,且靠近所述手環本體的 內側表面;當使用者佩戴手環時,所述柔性天線組的位置環繞人體手腕半圈,與人體手腕橈 動脈走向的位置交叉。3. 根據權利要求1所述的可穿戴式智能手環,其特征在于,所述手環本體的外側表面 嵌設有一顯示屏,所述顯示屏與所述主控制單元連接,用于顯示監測到的數據。4. 根據權利要求1所述的可穿戴式智能手環,其特征在于,所述監控電路還包括與所 述主控制單元連接的通信單元,所述通信單元包括一藍牙芯片以及通信天線組,用于將所 述主控制單元獲取的數據同步至外部的移動終端。5. 根據權利要求1或4所述的可穿戴式智能手環,其特征在于,所述監控電路還包括分 別與所述主控制單元連接的溫度傳感單元以及六軸運動傳感單元; 所述溫度傳感單元包括溫度傳感器以及第三匹配電路;所述溫度傳感器突設于所述手 環本體的內側表面,用于與人體皮膚接觸采集溫度數據,并將所述溫度數據發送至所述主 控制單元; 所述六軸運動傳感單元包括一六軸運動傳感器,用于采集人體運動數據,并將所述人 體運動數據發送至所述主控制單元。6. 根據權利要求1所述的可穿戴式智能手環,其...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:朱宇東
    申請(專利權)人:朱宇東
    類型:發明
    國別省市:上海;31

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