CN101596107B - 利用移动终端实现心率检测的方法及其移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用移动终端实现心率检测的方法及其移动终端，所述方法依次包括：步骤1)，用于采集脉搏信号的步骤：步骤2)，用于对脉搏信号进行处理并得到心率数据的步骤；步骤3)，用于对心率数据进行处理的步骤。所述移动终端包括主板、外壳、显示装置4)，还包括：信号采集模块1)，用于检测使用者的脉搏跳动并产生模拟信号；信号处理模块2)，用于对上述信号采集模块1产生的电信号进行处理，并发送数字信号；数据分析模块3)，用于接收和分析所述信号处理模块2)发送的数字信号，并根据分析结果发送控制指令。利用本发明所提供的移动终端及其实现心率检测的方法，具有便携及时、聪明智能和操作简单的优点。

Description

利用移动终端实现心率检测的方法及其移动终端

技术领域

本发明涉及一种利用移动终端实现心率检测的方法及其移动终端。

背景技术

在现有技术中，对心率的检测，通常采取以下几种方式：

采用红外传感器来检测心率，其原理为：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测心率的目的。这种方式是基于黑体辐射原理制成的，借助红外温度传感器，测量人体发出的热辐射能，经过一系列转换后，得到对应的人体温度值。红外辐射式体温计虽可以实现非接触、无损伤测温，但其测量结果较易受环境及人活动状态的影响，对操作过程及规范要求较高，测试要在一定距离范围内才能保证其有效性，价格较贵，难以普及。

采用人工脉搏计数，手持心率计算设备的方式来检测心率，其过程为：测量心率时，先在手持设备上运行心率计算软件。用一只手触摸人体体表处，例如人体喉头两侧的颈动脉脉搏或腕部之桡动脉；另一只手启动计时工具，同时开始脉搏计数。当数到第10次脉搏时，按停计时软件，测试心率软件会自动计算出当前的心率。这种方式中的功能实现虽然简单，但是需要双手操作；并且人工计数的方式会误差较大，从而影响测试精度。此方案另一个缺点是功能过于简化，不能对心率状态进行实时监控。

授权公告日为2008年9月24日，授权公告号为CN 201123024Y的实用新型专利说明书，公开了一种具有心率检测功能的手机，该手机包括手机主体，其中，该手机还包括与手机主体分离的心率测试组件，该心率测试组件包括腕带、气囊、气泵、放气阀、压力传感器和第一无线收发装置，所述气囊均与分布在腕带内，气泵的出气口和放气阀分别接气囊的进气口和出气口，压力传感器贴在气囊上，压力传感器的信号输出端接第一无线收发装置的信号输入端，第一无线收发装置的两个信号输出端分别接气泵和放气伐的控制端；所述手机主体还包括信号气泵和放气阀的控制端；所述手机主体还包括信号发生和处理装置和第二无线收发装置，信号发生和处理装置与第二无线收发装置连接，第二无线收发装置与所述第一无线收发装置进行无线通信。该手机虽然具有检测心率的功能，但部件较多，结构较复杂，造成手机的体积较大，携带非常不方便，从而无法满足使用者随时随地对心率进行检测和监控的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用移动终端实现心率检测的方法及其移动终端。

一种利用移动终端实现心率检测的方法，依次包括：步骤1)，用于采集脉搏信号的步骤：步骤2)，用于对脉搏信号进行处理并得到心率数据的步骤；步骤3)，用于对心率数据进行处理的步骤。

一种实现上述心率检测方法的移动终端，包括主板、外壳、显示装置4)，还包括：

信号采集模块1)，用于检测使用者的脉搏跳动并产生模拟信号；信号处理模块2)，用于对上述信号采集模块1产生的电信号进行处理，并发送数字信号；数据分析模块3)，用于接收和分析所述信号处理模块2)发送的数字信号，并根据分析结果发送控制指令。

利用本发明所提供的移动终端及其实现心率检测的方法，具有以下优点：

便携及时，本发明不受环境、地点等因素影响，可以随时测量人体心率；不采用额外的设备或装置即可测量心率，仅使用带有麦克风的手持移动设备即可实现测量；

操作简单，只需将本发明中的麦克风靠近人体体表处，例如人体喉头两侧的颈动脉，拾取脉搏信号，设备在侦测到脉搏后才开始运行计数程序，并给出信号拾取正常与否和软件运行起止的语音提示。

聪明智能，由麦克风拾取的脉搏信号经过处理后的心率信息会被记录在移动设备中。同时可预先让用户先设定自己的年龄，体重和性别。将测得的心率数据和数据库中的标准值进行比较，从而给出健康方面的专业测试结果和建议。

附图说明

图1为本发明利用移动终端实现心率检测的方法流程示意图；

图2为本发明实现心率检测功能的移动终端的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，一种利用移动终端实现心率检测的方法，包括如下步骤：

步骤1，用于采集脉搏信号的步骤；

步骤2，用于对脉搏信号进行处理并得到心率数据的步骤；

步骤3，用于对心率数据进行处理的步骤。

在所述步骤1)之前还包括：控制移动终端进入心率检测模式的步骤；

所述步骤1包括：

步骤11)将移动终端的传声器放置在被检测部位的步骤；所述被检测部位，是指被检测者脉搏跳动较明显的身体部位，例如人体手腕及喉头两侧的动脉处；

步骤12)利用传声器感应人体脉搏跳动并根据该脉搏跳动发送模拟电信号的步骤；

所述步骤1还包括：

步骤13)用于检测脉搏信号的采集是否正常并发出指示信号的步骤；所述指示信号包括控制LED灯与采集到的脉搏信号同步闪烁的信号；当使用者看到移动终端上的指示灯闪烁时，可得知脉搏信号采集正常；所述指示信号还包括控制移动终端的显示屏上显示提示信息或者图像的信号，例如控制所述显示屏上显示文字：“请调整传声器位置，重新检测！”。脉搏信号的采集异常包括两种情况：第一种情况是，传声器采集到的脉搏信号的强度小于设定的最小强度值，这样的信号强度不能满足心率检测的精确度的要求；第二种情况是：传声器采集脉搏信号的过程中断，无法继续心率检测。这两种情况都需要使用者调整传声器的放置位置来进行改善。

所述步骤13)包括；

检测单元检测是否在设定的周期内收到传声器发送的模拟信号，如果在该周期内未收到所述模拟信号，说明信号采集中断，则进行步骤131)；如果在该周期内收到所述模拟信号，则进行步骤132)；

步骤131)，检测移动终端是否收到使用者输入的结束心率检测的命令，如果收到该结束心率检测的命令，说明使用者输入了终止心率检测的控制指令，则该移动终端退出心率检测模式；如果未收到该结束心率检测的命令，说明脉搏信号采集异常中断，需要使用者调整传声器放置的位置重新进行检测，此时，检测单元发出控制移动终端的显示屏上显示提示信息或者图像的信号；

步骤132)，比较传声器发送的模拟信号是否大于设定的模拟信号最小强度值，如果是，说明脉搏信号采集正常，此时检测单元发送控制LED灯与采集到的脉搏信号同步闪烁的信号；如果否，则说明采集到的脉搏信号不够强，不能满足心率检测的要求，需要使用者调整传声器放置的位置重新进行检测，此时，检测单元发出控制移动终端的显示屏上显示提示信息或者图像的信号；

所述步骤2)依次包括：

步骤21)，用于将所述传声器发送的模拟电信号进行放大的步骤；

步骤22)，将经放大的所述模拟电信号与辅助信号进行叠加的步骤；所述辅助信号，包括所述的指示信号；所述辅助信号，还可以包括外置传声器的输出信号，当外置传声器与所述传声器同步的采集脉搏信号时，可将该该外置传声器的输出信号与所述经放大的所述模拟电信号进行叠加，以得到更强的信号，从而得到更为精确的检测结果。

步骤23)，用于对所述传声器发送的电信号进行模数转换的步骤；

步骤24)，用于模数转换电路的输出信号进行数字抽样的步骤；

步骤25)，用于对数字抽样电路的输出信号进行滤波处理的步骤。这样可去除噪声，使检测结果更加精确。

进一步，还包括在该移动终端内建立心率数据模型的步骤；所述心率数据模型是根据心率数据得出描述人体健康状况的各种参数的计算模块。例如，用于得出被检测者在一个固定周期内的心率曲线数据的计算模块。常用的心率数据模型还可以包括用于得出人体在5年内静态心率变化的规律的计算模块；用于得出被检测者心率变异性的计算模块。

所述建立心率数据模型的步骤可以在所述控制移动终端进入心率检测模式的步骤之前进行。

进一步，所述步骤3)包括：

步骤31)，保存心率数据的步骤；

步骤32)，利用所述心率数据模型和所述心率数据计算出被检测者的心率信息。所述心率信息就是所述描述人体健康状况的各种参数。这些参数及相关数据既可帮助使用者自我了解心脏健康状况，也可为医务人员掌握患者的心脏状况提供参考。

步骤33)，保存被检测者的心率信息；

所述步骤3)还包括：

步骤34)，将被检测者的心率信息与保存在存储器中的人体的正常心率范围进行比较，当被检测者的心率信息超出所述正常心率范围时，在显示屏上显示警示信息，告知使用者自己的心率有异常现行，便于使用者进行健康检查和治疗。所述步骤34)可在所述步骤32)与步骤33)之间进行，也可以在所述步骤33)之后进行。

进一步，还包括如下步骤：移动终端收到使用者输入的终止心率检测的控制指令并退出心率检测模式。该步骤可以在移动终端处于所述心率检测模式的任何人间进行。

实施例二：

一种实现实施例一中所述的心率检测的方法的移动终端，包括主板、外壳、显示装置4，还包括：

信号采集模块1：用于检测使用者的脉搏跳动并产生模拟信号；

信号处理模块2：用于对上述信号采集模块1产生的电信号进行处理，并发送数字信号；

数据分析模块3：用于接收和分析所述信号处理模块2发送的数字信号，并根据分析结果发送控制指令。

所述主板、外壳、显示装置4与现有技术中已有的移动终端中的主板、外壳和显示装置结构相同。所述信号采集模块1、信号处理模块2和数据分析模块3依次连接并设置在该移动终端的主板上。由于人体脉搏跳动的频率与其心率相一致，通过该移动终端检测得到脉搏跳动的频率就可了解到被检测者的心率状况。这样，使用者，尤其是老年人或者心脏疾病的患者，可以利用随身携带的移动终端随时的检测自己的心率状况。

所述信号采集模块1包括与信号处理模块2电路连接的传声器11(Microphone)。所述传声器11设置在该移动终端的主板上，且位于该移动终端的底部或者顶部位置。所述外壳上与该传声器11相对应的位置开有一通孔，用于使该传声器11的输入端暴露于该外壳之外。这样可方便的将该传声器11的输入端放置在待检测的部位，例如，脉搏跳动感受较为强烈的腕部动脉和颈部动脉处，更加便于采集脉搏跳动的信号。

所述传声器11为常驻电荷驻极体电容式传声器。所述传声器11包括两片金属板，其中一片金属板上涂有带有电荷的驻极体薄膜。当将该传声器11放置在人体的检测部位，脉搏的振动导致所述两金属板之间的距离发生变化，引起两金属板间电容值的改变，从而引起电压值的变化。该电压变化的频率就可以反映出脉搏跳动的频率，从而得到实现心率检测的功能。由于所述常驻电荷驻极体电容式传声器11的灵敏度很高，从而使检测结果更加精确。所述信号采集模块1还包括与所述传声器11相连接的偏置电路12，用于为所述传声器11提供合适的偏置电压。

所述信号处理模块2包括模数转换电路21，该模数转换电路21的两端分别连接所述传声器11和所述数据分析模块3。

所述信号处理模块2还包括连接在所述模数转换电路21与所述传声器11之间的放大电路22。该放大电路22用于将所述传声器11输出的模拟信号进行放大，便于进行后续的信号处理步骤。

所述信号处理模块2还包括加法器23，该加法器23的输出端与所述模数转换电路21相连接；该加法器23的输入端分别与放大电路22及辅助信号发生电路5相连接。所述辅助信号发生电路5包括一个检测单元，该检测单元分别与所述加法器和传声器11相连接，用于检测所述传声器11是否正常工作并接收到脉搏信号，当未接收到脉搏信号时，所述检测单元发送用于提示使用者调整传声器11位置的指示信号。该指示信号与所述放大电路的输出信号经所述加法器的运算后，发送给模数转换电路进行处理。所述辅助信号发生电路5还可以包括外置传声器，该外置传声器可通过通信接口与该加法器相连接。该外置传声器与所述传声器11相同步的采集信号，所述加法器将两信号叠加成更强的信号，从而得到更为精确的结果。

所述信号处理模块2还包括数字滤波电路25，该数字滤波电路25连接在所述模数转换电路21和所述数据分析模块3之间。该数字滤波电路25可根据需要选择单独或者组合使用高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器或者带阻滤波器。

所述信号处理模块2还包括数字抽样电路24，该数字抽样电路24连接在所述模数转换电路21和数字滤波电路25之间。

所述数据分析模块3包括该移动终端的微处理控制器31及与该微处理控制器31相连接的存储器32，所述信号处理模块2通过GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)接口与所述微处理控制器31相连接。本领域技术人员可以理解，所述微处理控制器31接收到所述信号处理模块2的输出信号后，对该输出信号进行分析，得出被检测者的心率信息，例如被检测者在一个周期内的心率曲线数据，所述微处理控制器31可将该心率信息保存在存储器32中并发送给所述显示装置4进行显示。

所述数据分析模块3还包括保存在所述存储器32中的心率信息数据库。该心率信息数据库中列出人体的正常心率范围。本领域技术人员可以理解，所述微处理控制器31将该所述被检测者的心率信息与该数据库中的正常心率范围进行比对，当检测到的心率信息超出该正常心率范围时，所述微处理控制器31发出控制指令。

所述数据分析模块3还包括与所述微处理控制器31相连接的计时单元(图中未示出)。当所述微处理控制器31通过GPIO接口接收到所述信号处理模块2发送的数字信号，所述微处理控制器31控制所述计时单元开始计时，当所述微处理控制器31在设定的周期内未收到信号处理模块2发送的数字信号，控制所述计时单元停止计时，并将该计时周期保存在所述存储器32中，用于根据该计时周期计算心率。本领域技术人员可以理解，当微处理控制器31控制该计时单元开始计时和停止计时的同时，控制喇叭(Speaker)提示音来通知使用者检测开始和结束。

进一步，还包括与所述微处理控制器31相连接的LED灯。该LED灯根据所述微处理控制器31发出的控制指令与脉搏信号同步闪烁，告知该移动终端处于心率检测状态并正在采集脉搏信号。

Claims (2)

1.一种利用移动终端实现心率检测的方法，其特征在于，依次包括：

在该移动终端内建立心率数据模型，控制移动终端进入心率检测模式的步骤；

步骤1)，用于采集脉搏信号的步骤，

步骤2)，用于对脉搏信号进行处理并得到心率数据的步骤；

步骤3)，用于对心率数据进行处理的步骤；

所述步骤1)包括：

步骤11)，将移动终端的传声器放置在被检测部位的步骤；

步骤12)，利用传声器感应人体脉搏跳动并根据该脉搏跳动发送模拟电信号的步骤；

步骤13)，用于检测脉搏信号的采集是否正常并发出指示信号的步骤；

所述步骤13)包括：检测单元检测是否在设定的周期内收到传声器发送的模拟信号，如果在该周期内未收到所述模拟信号，则进行步骤131)；如果在该周期内收到所述模拟信号，则进行步骤132)；

所述步骤131)，检测移动终端是否收到使用者输入的结束心率检测的命令，如果收到该结束心率检测的命令，该移动终端退出心率检测模式；如果未收到该结束心率检测的命令，检测单元发出控制移动终端的显示屏上显示提示信息或者图像的信号；

所述步骤132)，判断传声器发送的模拟信号是否大于设定的模拟信号最小强度值，如果是，检测单元发送控制LED灯与采集到的脉搏信号同步闪烁的信号；如果否，检测单元发出控制移动终端的显示屏上显示提示信息或者图像的信号；

所述步骤2)包括：

步骤21)，用于将所述传声器发送的模拟电信号进行放大的步骤；

步骤22)，将经放大的所述模拟电信号与辅助信号进行叠加的步骤；

步骤23)，用于对所述传声器发送的电信号进行模数转换的步骤；

步骤24)，用于模数转换电路的输出信号进行数字抽样的步骤；

步骤25)，用于对数字抽样电路的输出信号进行滤波处理的步骤；

所述步骤3)包括：

步骤31)，保存心率数据的步骤；

步骤32)，利用所述心率数据模型和所述心率数据计算出被检测者的心率信息；

步骤33)，保存被检测者的心率信息。

2.实现心率检测功能的移动终端，包括主板、外壳、显示装置(4)，其特征在于还包括：

信号采集模块(1)，用于检测使用者的脉搏跳动并产生模拟信号； 

信号处理模块(2)，用于对上述信号采集模块(1)产生的电信号进行处理，并发送数字信号；

数据分析模块(3)，用于接收和分析所述信号处理模块(2)发送的数字信号，并根据分析结果发送控制指令；

所述信号采集模块(1)包括与信号处理模块(2)电路连接的传声器(11)；

所述传声器(11)为常驻电荷驻极体电容式传声器；

所述信号处理模块(2)包括模数转换电路(21)，该模数转换电路(21)的两端分别连接所述传声器(11)和所述数据分析模块(3)；

还包括连接在所述模数转换电路(21)与所述传声器(11)之间的放大电路(22)；

还包括加法器(23)，该加法器(23)的输出端与所述模数转换电路(21)相连接；该加法器(23)的输入端分别与放大电路(22)及辅助信号发生电路(5)相连接；

还包括数字滤波电路(25)，该数字滤波电路(25)连接在所述模数转换电路(21)和所述数据分析模块(3)之间；

还包括数字抽样电路(24)，该数字抽样电路(24)连接在所述模数转换电路(21)和数字滤波电路(25)之间；

所述数据分析模块(3)包括微处理控制器(31)、与该微处理控制器(31)相连接的存储器(32)，及保存在所述存储器(32)中的心率信息数据库，所述信号处理模块(2)通过GPIO接口与所述微处理控制器(31)相连接；

还包括与所述微处理控制器(31)相连接的计时单元；

还包括与所述微处理控制器(31)相连接的LED灯。 

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