CN102755156B - 手表、心率检测装置及心率检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供一种心率检测装置，包括：本体，具有一空腔，在本体贴近皮肤的一面设置有开口；图像传感器，设置于空腔内，通过开口采集多帧血管的图像数据；发光件，设置于图像传感器的周围，用于从开口向外投射光线；微处理器，与图像传感器电连接，用于将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据在预设时间段内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在预设时间段内的心率数据，微处理器还用于将心率数据生成心率数据短信；以及GSM模块，与微处理器相连，用于将心率数据短信发送至预设的电话号码。发明还公开提供一种心率检测方法及手表。

Description

手表、心率检测装置及心率检测方法

技术领域

本发明涉及心率检测装置、心率检测方法、以及包括该心率检测装置的手表。

背景技术

目前，心率测试一般使用脉搏血氧仪，其工作原理是：基于动脉搏动期间光吸收量的变化。分别位于可见红光光谱(660纳米)和红外光谱(940纳米)的两个光源交替照射被测试区(一般为指尖或耳垂)。在这些脉动期间所吸收的光量与血液中的氧含量有关。微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率，并将结果与存在存储器里的包含度数值表进行比较，从而得出血氧包含度，以及脉动次数，进而得到心率数据。

典型的血氧仪传感器有一对LED，这对LED通过病人身体的半透明部位(通常是指尖或耳垂)正对着一个光电二极管，其中一个LED是红光的，波长为660nm；另一个是红外线的，波长是940nm。LED与光电二极管放置在与患者指尖或耳垂接触的小型探针中。

该脉搏血氧仪的缺点是，一方面，必须保持脉搏血氧仪与皮肤接触，以获取脉动，而在运动过程中，例如跑步、跳跃时，脉搏血氧仪容易与皮肤失去接触；另一方面，对于心血管疾病患者，心率数据的实时检测、报告尤为重要，而现有脉搏血氧仪，需夹在指尖或者耳垂，并不适于日常活动中随身携带，且不能提供实时测量及报告、以及遥控检测等。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种可在运动中使用，并能实时测量、检测、及时报告心率的手表、心率检测装置及心率检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种心率检测装置，包括：

本体，具有一空腔，在所述本体贴近皮肤的一面设置有开口，所述开口与所述空腔连通；

图像传感器，设置于所述空腔内并与所述开口的位置相对应，用于在一预设时间段内按照一预设的采集频率通过所述开口采集多帧血管的图像数据；

发光件，设置于所述图像传感器的周围，用于从所述开口向外投射光线；

微处理器，与所述图像传感器电连接，用于将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据在所述预设时间段内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据；所述微处理器还用于将所述心率数据生成心率数据短信；以及

GSM模块，与所述微处理器相连，用于将所述心率数据短信发送至预设的电话号码。

其中，所述空腔内还设有齿轮齿条传动机构，所述图像传感器与所述齿轮齿条传动机构固定，所述微处理器还包括马达驱动单元，所述马达驱动单元用于根据控制所述齿轮齿条传动机构运动以带动所述图像传感器运动。

其中，所述GSM模块还用于接收指令短信，所述微处理器根据所述指令短信启动所述心率检测装置进行心率测试。

其中，所述微处理器包括报警单元，该心率检测装置还包括与所述报警单元电连接的蜂鸣器，所述报警单元用于当所述心率数据大于预设门限值时，触发所述蜂鸣器蜂鸣，所述报警单元还用于发送警示信息至所述预设的电话号码。

本发明的另一个技术方案是：

提供一种手表，包括显示器以及表带，所述手表还包括心率检测装置，所述心率检测装置包括：

本体，具有一空腔，在所述本体贴近皮肤的一面设置有开口，所述开口与所述空腔连通；

图像传感器，设置于所述空腔内并与所述开口的位置相对应，用于在一预设时间段内按照一预设的采集频率通过所述开口采集多帧血管的图像数据；

发光件，设置于所述图像传感器的周围，用于从所述开口向外投射光线；

微处理器，与所述图像传感器电连接，用于将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据在所述预设时间段内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据；所述微处理器还用于将所述心率数据生成心率数据短信；以及

GSM模块，与所述微处理器相连，用于将所述心率数据短信发送至预设的电话号码。

其中，所述空腔内还设有齿轮齿条传动机构，所述图像传感器与所述齿轮齿条传动机构固定，所述微处理器还包括马达驱动单元，所述马达驱动单元用于根据控制所述齿轮齿条传动机构运动以带动所述图像传感器运动。

其中，所述GSM模块还用于接收指令短信，所述微处理器还用于根据所述指令短信启动所述心率检测装置进行心率测试。

本发明的另一个技术方案是：

提供一种心率检测方法，包括：

在一预设时间段内按照一预设的采集频率采集多帧血管的图像数据；

将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据在所述预设时间段内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据；以及

将确定的心率数据生成心率数据短信，并将所述心率数据短信发送至预设的电话号码。

其中，所述的心率检测方法还包括：

判断所述确定的心率数据是否大于预设门限值；以及

当所述确定的心率数据大于预设门限值时，产生一报警信号。

其中，所述的心率检测方法，还包括：

响应所述报警信号产生一警示信息，并发送所述警示信息至预设的电话号码。

附图说明

图1A是本发明一实施方式中手表正面的示意图。

图1B是图1A中手表背面的示意图。

图2是本发明一实施方式中心率检测装置的结构示意图。

图3是本发明一实施方式中手表的结构框图。

图4是本发明一实施方式中图像数据的红色信号值随时间的变化趋势图。

图5是本发明一实施方式中心率检测方法的方法流程图。

主要元件符号说明

100、手表；10、显示器；20、表带；30、心率检测装置；31、本体；311、开口；32、图像传感器；33、发光件；34、微处理器；341、运算单元；342、马达驱动单元；343、信息推送单元；344、报警单元；35、GSM模块；36、齿轮齿条传动机构；37、蜂鸣器；40、输入装置。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请一并参阅图1A、图1B、图2及图3，该手表100包括显示器10、表带20、心率检测装置30以及输入装置40。该显示器10用于显示时间、心率。

心率检测装置30包括本体31、图像传感器32、发光件33、微处理器34以及GSM模块35。该微处理器34分别与该发光件33及该GSM模块35电连接。该本体31与该表带20相连。该本体31内具有一空腔，在该本体31上贴近皮肤的一面设置有开口311，开口311与该空腔连通。

该图像传感器32设置于该空腔内并与该开口311的位置相对应，该图像传感器32用于在一预设时间段内，例如1分钟内，按照预设的采集频率通过该开口311采集血管的图像数据，在本实施方式中，该图像传感器32为摄像头。该发光件33设置于该图像传感器32四周，并通过该开口311向外投射光线以照亮开口311对应的皮肤，协助图像传感器32更清晰地完成血管的图像数据的采集，使通过分析图像数据计算的心率数据更加准确。在本实施方式中，该发光件33为LED灯珠。

该微处理器34分别与所述显示器10、图像传感器32以及输入装置40电连接，该微处理器34用于当接收到测试指令时，控制该图像传感器32在一预设时间段T内，以预设频率采集多帧图像数据。该微处理器34包括运算单元341，该运算单元341用于对每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据所述图像传感器32在所述预设时间段T内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据。

具体地，当心室收缩使血液压入血管时，由于流过血管的血液变多而导致透过血管的光线变少，血管图像变暗，红色信号值增大；当心室舒张时，由于流过血管的血液变少而导致透过血管的光线变多，血管图像变亮，红色信号值减小。例如，请参阅图4，为红色信号值随时间的变化趋势图，以每帧图像数据的红色信号值作为纵轴值，以相应采集每帧图像数据时的时间点作为横轴值，每个离散点代表某时间点所采集的图像数据的红色信号值，将相邻的离散点连接后得到折线图，即为红色信号值随时间变化的趋势图，该趋势图随红色信号值的增大减小的往复变化呈折线状波形，其中，每个波峰代表一次脉动，计数1分钟内脉动的次数即得到心率数据。

在本实施方式中，该微处理器34还包括马达驱动单元342，该图像传感器与所述齿轮齿条传动机构固定，该本体31的空腔内还设有齿轮齿条传动机构36，该马达驱动单元342通过驱动该齿轮齿条传动机构36运动来带动图像传感器32转动以及移动，以将该图像传感器32调整到最佳的图像采集角度。

该微处理器34还包括信息推送单元343，该信息推送单元343用于将心率数据生成心率数据短信并将该心率数据短信通过该GSM模块35发送至预设的电话号码。该GSM模块35还用于接收预定格式的指令短信，该微处理器34根据接收到的指令短信，控制该图像传感器32在预设时间段T内，以预设频率采集多帧图像数据。

该微处理器34还包括报警单元344，该心率检测装置30还包括与所述报警单元344电连接的蜂鸣器37。该运算单元341判断该确定的心率数据是否大于预设门限值，并当确定该心率数据大于预设门限值时，该运算单元341产生一报警信号，该报警单元344响应该报警信号触发该蜂鸣器37蜂鸣。所述信息推送单元343还响应该报警信号产生一警示信息，GSM模块35发送该警示信息至预设的电话号码。

在用户佩戴手表时，表带与手臂腕部内侧血管紧贴，心率检测装置能够通过获取感测腕部内侧血管的图像数据并根据所述图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据，并通过GSM模块将心率数据发送至预设电话号码，进一步地，心率检测装置可根据收到的指令短信启动心率检测，并且当心率数据大于门限值时，触发蜂鸣器蜂鸣并通过GSM模块将警示信息发送至预设电话号码，做到对用户心率的实时监控与报告。另外，本发明的心率检测装置在运动时，心率检测装置脱离皮肤，图像传感器仍能对血管进行图像采集。

请参阅图5，为本发明一实施方式的心率检测方法。

步骤S50，GSM模块35接收预定格式的指令短信，该微处理器34根据接收到的指令短信，启动该图像传感器32进行多帧图像数据采集。

步骤S51，图像传感器32在预设时间段T内按照预设的采集频率，通过该开口311采集血管的图像数据。

在本实施方式中，该图像传感器32为摄像头。该发光件33设置于该图像传感器32四周，并通过该开口311向外投射光线以照亮开口311对应的皮肤，使图像传感器32采集的血管图像更加清晰。

步骤S52，该运算单元341将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据图像传感器32在该预设时间段T内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势来确定心率数据。

具体地，当心室收缩使血液压入血管时，由于流过血管的血液变多而导致透过血管的光线变少，血管图像变暗，红色信号值增大；当心室舒张时，由于流过血管的血液变少而导致透过血管的光线变多，血管图像变亮，红色信号值减小。

步骤S53，该信息推送单元343将确定的心率数据生成心率数据短信，并将该心率数据短信通过该GSM模块35发送至预设的电话号码。

步骤S54，运算单元341判断该确定的心率数据是否大于预设门限值，若是，则进入步骤S55，否则，结束。

步骤S65，运算单元341产生一报警信号，该报警单元344响应该报警信号触发该蜂鸣器37蜂鸣。

所述信息推送单元343还响应该报警信号产生一警示信息，GSM模块35发送该警示信息至预设的电话号码。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种心率检测装置，其特征在于，包括：

本体，具有一空腔，在所述本体贴近皮肤的一面设置有开口，所述开口与所述空腔连通；

图像传感器，设置于所述空腔内并与所述开口的位置相对应，用于在一预设时间段内按照一预设的采集频率通过所述开口采集多帧血管的图像数据；

发光件，设置于所述图像传感器的周围，用于从所述开口向外投射光线；

微处理器，与所述图像传感器电连接，用于将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据在所述预设时间段内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据；所述微处理器还用于将所述心率数据生成心率数据短信；以及

GSM模块，与所述微处理器相连，用于将所述心率数据短信发送至预设的电话号码。

2.根据权利要求1所述的心率检测装置，其特征在于，

所述空腔内还设有齿轮齿条传动机构，所述图像传感器与所述齿轮齿条传动机构固定，所述微处理器还包括马达驱动单元，所述马达驱动单元用于控制所述齿轮齿条传动机构运动以带动所述图像传感器运动。

3.根据权利要求1所述的心率检测装置，其特征在于，

所述GSM模块还用于接收指令短信，所述微处理器还用于根据所述指令短信启动所述心率检测装置进行心率测试。

4.根据权利要求1所述的心率检测装置，其特征在于，

所述微处理器包括报警单元，该心率检测装置还包括与所述报警单元电连接的蜂鸣器，所述报警单元用于当所述心率数据大于预设门限值时，触发所述蜂鸣器蜂鸣，所述报警单元还用于发送警示信息至所述预设的电话号码。

5.一种手表，包括显示器以及表带，其特征在于，所述手表还包括心率检测装置，所述心率检测装置包括：

本体，具有一空腔，在所述本体贴近皮肤的一面设置有开口，所述开口与所述空腔连通；

图像传感器，设置于所述空腔内并与所述开口的位置相对应，用于在一预设时间段内按照一预设的采集频率通过所述开口采集多帧血管的图像数据；

发光件，设置于所述图像传感器的周围，用于从所述开口向外投射光线；

微处理器，与所述图像传感器电连接，用于将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据在所述预设时间段内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据；所述微处理器还用于将所述心率数据生成心率数据短信；以及

GSM模块，与所述微处理器相连，用于将所述心率数据短信发送至预设的电话号码。

6.根据权利要求5所述的手表，其特征在于，

所述空腔内还设有齿轮齿条传动机构，所述图像传感器与所述齿轮齿条传动机构固定，所述微处理器还包括马达驱动单元，所述马达驱动单元用于控制所述齿轮齿条传动机构运动以带动所述图像传感器运动。

7.根据权利要求5所述的手表，其特征在于，

所述GSM模块还用于接收指令短信，所述微处理器还用于根据所述指令短信启动所述心率检测装置进行心率测试。

8.一种心率检测方法，包括：

在一预设时间段内按照一预设的采集频率采集多帧血管的图像数据；

将每帧图像数据中所有像素点的红色信号值进行累加以得到每帧图像数据的红色信号值，并根据在所述预设时间段内所采集的图像数据的红色信号值的变化趋势获得波峰数量，以确定在所述预设时间段内的心率数据；以及

将确定的心率数据生成心率数据短信，并将所述心率数据短信发送至预设的电话号码。

9.根据权利要求8所述的心率检测方法，其特征在于，还包括：

判断所述确定的心率数据是否大于预设门限值；以及

当所述确定的心率数据大于预设门限值时，产生一报警信号。

10.根据权利要求9所述的心率检测方法，其特征在于，还包括：

响应所述报警信号产生一警示信息，并发送所述警示信息至预设的电话号码。

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