CN103479342A - 无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备及使用方法，包括壳体、与壳体连接的腕带，其特征在于，还包括一体式光电传感器，该一体式光电传感器通过信号处理单元与单片机连接，该单片机连接有显示屏、数据输入输出接口、电源管理单元和按键单元，所述一体式光电传感器包括光电晶体管、IRLED和RedLED。本发明彻底改变传统测量设备功能单一、操作复杂、不适感、不便携、不连续、特别是对监测结果不能作出身体健康状态评估的弊端。本发明实现了实时监测人体桡动脉处脉搏变化的特征参数，可客观准确的反应被监护者的实时健康特征，能够有效的预防被监护者突发心脑血管疾病的危险，特别是可以提前告知被监护者以达到早发现、早就医、早康复的目的。
Description
技术领域
本发明涉及个人医护检测设备，更具体地说，涉及一种用于实时监测显示人体心率、血压、血氧饱和度、体温的无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备及其使用方法。
背景技术
目前，国内便携式无创伤血压、心率测量设备均是采用袖带或腕带加气压的技术方案实现检测目的，虽测量结果有一定的准确性，但只能反应当时的测量值，不能实时监测，不能反映身体的连续变化状态，且连续测量会对人体产生不适感。另外测量血氧饱和度及心率的设备不具备同时测量血压的功能，即使具备也是采用了袖带或腕带加气压的技术方案，测量血氧饱和度需要将手指用血氧探头夹住。以上技术方案均要求被测量者保持身体姿态良好，不能随意挪动手臂、不能深呼吸、不能有紧张情绪等等，这些因素都直接影响设备的测量准确性。
人体血液成份中含有血红蛋白（Hb)和氧合血红蛋白（HbO2)两种物质，已有的研究成果证实:血管中Hb对红光的吸收系数要远大于对红外光的吸收系数；相反，血管中HbO2对红外光的吸收系数远大于对红光的吸收系数。
发明内容
为了克服加气压、夹手指等测量方法给被测者带来的不适感，同时为了解决传统测量方法不能实时连续监测显示人体健康状态的弊端，本发明提供一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备及其使用方法，实现了一种完全无创伤实时监测显示人体的心率值、血压值、血氧饱和度值、体温，并依据测量的结果，对人体生理健康状态作出实时的评估，最终达到提醒并有效预防配戴者突发各种心脑血管病症的危险。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下所述：一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备，包括壳体、与壳体连接的腕带，其特征在于，还包括一体式光电传感器，该一体式光电传感器通过信号处理单元与单片机连接，该单片机连接有显示屏、数据输入输出接口、电源管理单元和按键单元，所述一体式光电传感器包括光电晶体管、IR LED和Red LED。
所述单片机还连接有蓝牙设备。
所述单片机连接有蜂鸣器。
所述电源管理单元连接有可充电电池。
所述显示屏为柔性电子墨水屏。
一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法,其特征在于包括以下步骤：
a.将所述腕带设备的腕带环抱手腕一周，使一体式光电传感器固定在平行于桡动脉的位置；
b.对一体式光电传感器进行遮光处理；
c.单片机控制一体式光电传感器中的IR LED和Red LED交替发出固定周期的调制光线，与IR LED和Red LED处于同一平面的光电晶体管此时能够接收反射回的光线，一体式光电传感器此时输出与脉动变化规律一致的电压信号到信号处理单元。
d.信号处理单元对一体式光电传感器输出的电压信号进行滤波、放大、波形变换后得到稳定的模拟量，然后输入到单片机的A/D采样电路进行数据处理，最终得出需要的身体健康状态参数，依据测量结果对使用者作出提醒、评估信息。
在检测脉搏及脉搏波形时，其特征在于，所述步骤a中，一体式光电传感器与桡动脉处皮肤的距离为0.7mm-1.2mm.
在检测脉搏及脉搏波形时，其特征在于，所述步骤c中，单片机单控制IR LED和Red LED以250Hz的频率交替发光。
在检测脉搏及脉搏波形时，其特征在于，所述步骤d中，采样次数为1024次。
在检测体温时，其特征在于，所述步骤c中，单片机单控制IR LED发光。
在检测体温时，其特征在于，所述步骤d中，采样次数为3次。
根据上述结构的本发明，其有益效果在于，本发明彻底改变传统测量设备功能单一、操作复杂、不适感、不便携、不连续、特别是对监测结果不能作出身体健康状态评估的弊端。本发明实现了实时监测人体桡动脉处脉搏变化的特征参数，可客观准确的反应被监护者的实时健康特征，能够有效的预防被监护者突发心脑血管疾病的危险，特别是可以提前告知被监护者以达到早发现、早就医、早康复的目的。本发明使使用者不会产生任何的不适感，具有相当的便携性、实用性、先进性。本技术在实时监测显示人体生命基本参数的同时，还可以通过蓝牙、WIFI等无线技术把监测结果传输到远端数据服务设备，可作为远程医疗诊断、数据统计、分析，并最终实现共享的数据服务平台。
附图说明
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的说明。
图1为本发明无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备，包括壳体、与壳体连接的腕带，还包括一体式光电传感器，该一体式光电传感器通过信号处理单元与单片机连接，该单片机连接有显示屏、数据输入输出接口、电源管理单元和按键单元，所述一体式光电传感器包括光电晶体管、IR LED和Red LED。所述单片机还连接有蓝牙设备和蜂鸣器。所述电源管理单元连接有可充电电池。所述显示屏为柔性电子墨水屏。
本发明使使用者不会产生任何的不适感，具有相当的便携性、实用性、先进性。本技术在实时监测显示人体生命基本参数的同时，还可以通过蓝牙、WIFI等无线技术把监测结果传输到远端数据服务设备，可作为远程医疗诊断、数据统计、分析，并最终实现共享的数据服务平台。
本发明一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法如下实施例：
实施例1
脉搏及脉搏波形的检测：人体血液在血管中因心脏的收缩和舒张以一定速度波浪式流动，桡动脉处的脉动强弱与心输出量、心搏出量、收缩压、舒张压成正比，与人体的心血管功能密切相关。血管中的血红蛋白（Hb）和氧合血红蛋白（HbO2）会随桡动脉处的脉动作规律性变化，本实施例通过红光和红外光照射桡动脉处脉动波反射的光线变化量，即Hb和HbO2对红光和红外光吸收系数差异的特性，采集特征数据，经过处理、计算，最终还原桡动脉处的脉搏信号及脉搏波形，依据实时的脉搏波形数据通过分析计算得出人体心血管的健康状态参数。
具体实施方式：一体式光电传感器通过腕带固定在平行于桡动脉的位置，传感器与桡动脉处皮肤距离为0.7mm-1.2mm，传感器周围做遮光处理，腕带环抱手腕一周，松紧适中，单片机控制红光和红外光以250Hz的频率交替发光，照射到桡动脉处皮肤表面的光量在血管中血液脉动的过程中，由于血管中Hb和HbO2含量也同时在脉动变化着，如果Hb含量相对较多，红光被吸收的较多，反射回到传感器的红光光量相对较少；如果HbO2含量相对较多，红外光被吸收的较多，反射回到传感器的红外光光量相对较少；反射回来的红光和红外光光量的变化恰恰反应了桡动脉血液脉动的变化规律，一体式光电传感器此时输出与脉动变化规律一致的电压信号，通过对一体式光电传感器的电压信号进行滤波、电平转换、交直流分离、信号放大，得到实时的比较清晰稳定的脉搏波形数据。用单片机自带的模数转换器（A/D）对数据实时采样、保存转换完成的数字信号，连续采样反射回来的红光和红外光变化量，各保存1024个数据，这些数据作为心血管特征量的分析、判断依据。为了显示实时的脉搏数、血氧饱和度、血压值，本实施例通过单片机对保存的1024组红光和红外光特征数字量进行均值滤波、峰值、峰峰值、脉搏波传导时间等一系列计算，得到心血管的健康参数。脉搏数计算是通过相同峰值之间的时间间隔累加再求平均得出；血氧饱和度是通过红光和红外光反射回来的光量变化，由传感器检测出的直流量和交流量的比值通过标定公式得出；血压是通过计算脉搏波形中由于心脏收缩和舒张引起的推进波与反射波的传导时间建立特征方程，并依此方程计算人体的收缩压和舒张压。
实施例2
体温测量的检测：人体通过皮肤不断向外辐射热量，并以红外辐射的形式传播，其中就包括红外光（940nm）这种波长，已知数值的体温会通过皮肤向附近发射确定量的红外光量，这种红外光量通过传感器接收会输出一个相对稳定的电压值，这个特征可以作为测量人体表面温度的依据。
本实施例采用了一种红外光（940nm）波长来工作，因此实现体表温度测量相对容易。
具体实施方式：一体式光电传感器工作时检测桡动脉处皮肤表面发射的红外光量，并对此时的电压值进行滤波、放大，然后输入到单片机的A/D采样端口，连续采样3秒，对采集到的数据求平均值并保存；起动一体式光电传感器上红外光二极管以稳定的光照射皮肤表面，一体式光电传感器上光电三极管接收反射回来的红外光量，此时的红外光量是皮肤本身温度发射的红外光量与反射回来的红外光量之和，同样输入A/D口采样，对采样的数据求平均值并保存；对两次平均值求差值，然后代入已知特征量的方程求出桡动脉体表的温度值。
Claims (10)
1.一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备，包括壳体、与壳体连接的腕带，其特征在于，还包括一体式光电传感器，该一体式光电传感器通过信号处理单元与单片机连接，该单片机连接有显示屏、数据输入输出接口、电源管理单元和按键单元，所述一体式光电传感器包括光电晶体管、IR LED和Red LED。
2.根据权利要求1所述的无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备，其特征在于，所述单片机还连接有蓝牙设备和蜂鸣器。
3.根据权利要求1所述的无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备，其特征在于，所述电源管理单元连接有可充电电池。
4.根据权利要求1所述的无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备，其特征在于，所述显示屏为柔性电子墨水屏。
5.一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法,其特征在于包括以下步骤：
a.将所述腕带设备的腕带环抱手腕一周，使一体式光电传感器固定在平行于桡动脉的位置；
b.对一体式光电传感器进行遮光处理；
c.单片机控制一体式光电传感器中的IR LED和Red LED交替发出固定周期的调制光线，与IR LED和Red LED处于同一平面的光电晶体管此时能够接收反射回的光线，一体式光电传感器此时输出与脉动变化规律一致的电压信号到信号处理单元。
6.d.信号处理单元对一体式光电传感器输出的电压信号进行滤波、放大、波形变换后得到稳定的模拟量，然后输入到单片机的A/D采样电路进行数据处理，最终得出需要的身体健康状态参数，依据测量结果对使用者作出提醒、评估信息。
7.根据权利要求5所述的一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法,在检测脉搏及脉搏波形时，其特征在于，所述步骤a中，一体式光电传感器与桡动脉处皮肤的距离为0.7mm-1.2mm.
根据权利要求5所述的一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法,在检测脉搏及脉搏波形时，其特征在于，所述步骤c中，单片机单控制IR LED和Red LED以250Hz的频率交替发光。
8.根据权利要求5所述的一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法,在检测脉搏及脉搏波形时，其特征在于，所述步骤d中，采样次数为1024次。
9.根据权利要求5所述的一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法,在检测体温时，其特征在于，所述步骤c中，单片机单控制IR LED发光。
10.根据权利要求5所述的一种无创伤实时监测显示身体健康状态的腕带设备的使用方法,在检测体温时，其特征在于，所述步骤d中，采样次数为3次。
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