CN104706338B - 腕带设备及体征信息检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种腕带设备及体征信息检测方法，其中，腕带设备包括：腕带和设备主体，所述设备主体固定设置于所述腕带上；所述设备主体包括：体征信号检测单元，用于获取佩带所述腕带设备的人体的体征信号；数据处理单元，与所述体征信号检测单元连接，用于接收所述人体的体征信号并进行相应处理生成体征信息，且同时进行计时，并对应输出所述体征信息随时间的变化情况；腕带设备体积小，易于携带，可佩戴于用户手腕上实时检测人体的体征信息，实用性强。

Description

腕带设备及体征信息检测方法

技术领域

本发明涉及穿戴式智能设备领域，尤其涉及一种腕带设备及体征信息检测方法。

背景技术

体温、心率等与人生命特征相关的数据对于分析人体健康状况、运动情况等都具有极为重要的意义。这些数据往往随着人体的动作、心理等变化而随时发生变化。因此，在很多应用场合，如医疗、体育保健、户外运动等，实时、便捷地监测这些数据是十分必要的。

目前、体温测量主要以水银体温计和各类电子体温计作为工具，水银体温计测量准确、精度高，但仅仅适用于医院、家庭等相对固定的场所。使用水银体温计有测量时间长、被测者不能随意活动的限制；而简易电子体温计、耳温枪、额温枪等电子体温测量设备，虽然简化了体温测量过程，但体积较大、不便携带，且只能测量被测者固定身体部位的体温。

心率测量主要依靠心电图仪和胸带式心率计等设备，心电图仪主要用于各种医疗场合，虽然测量准确、信息详细，但具有体积大、需要固定电源等缺点。体育运动中，常常用到胸带式心率计，这类设备解决了便携的问题，但佩戴起来较为繁琐，而且设备价格昂贵。

因此上述的关于体温和心率的测量手段中，测量设备体积大、操作复杂，不适用于需要便携测量的场合，如野外医疗、户外运动等。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种腕带设备，包括腕带和设备主体，所述设备主体固定设置于所述腕带上；

所述设备主体包括：

体征信号检测单元，用于获取佩带所述腕带设备的人体的体征信号；

数据处理单元，与所述体征信号检测单元连接，用于接收所述人体的体征信号并进行相应处理生成体征信息，且同时进行计时，并对应输出所述体征信息随时间的变化情况。

本发明还提供一种体征信息检测方法，采用上述的腕带设备对人体的体温和心率进行测量，包括：

通过腕带将设备主体佩带于人体的手腕上；

通过体征信号检测单元获取佩戴所述腕带设备的人体的体征信号；

通过数据处理单元接收人体的体征信号并进行相应处理生成体征信息，且同时进行计时，并对应输出所述体征信息随时间的变化情况。

本发明提供的腕带设备及体征信息检测方法，腕带设备体积小，易于携带，可佩戴于用户手腕上实时检测人体的体征信息，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的腕带设备一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的腕带设备的外观图。

图3为本发明提供的腕带设备中体温测量单元一种实施例的结构示意图。

图4为本发明提供的腕带设备中心率测量单元一种实施例的结构示意图。

图5为本发明提供的腕带设备第二种实施例的结构示意图。

图6为本发明提供的体征信息检测方法一种实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参考图1和图2，本实施例提供一种腕带设备，包括腕带101和设备主体102，设备主体102固定设置在腕带101上；

设备主体102包括：

体征信号检测单元122，用于获取佩带该腕带设备的人体的体征信号；

数据处理单元105，与体征信号检测单元122连接，用于接收人体的体征信号并记录检测时间，输出与所述体征信号对应的体征信息和相应的检测时间。

腕带101用于将设备主体102固定在人体的手腕上，设备主体102可实时检测人体的体征信息并输出该体征信息随时间的变化情况，本实施例提供的腕带设备体积小，便于携带，适用于野外医疗、户外运动，实用性高。

作为一种可选的实施方式，体征信号检测单元122包括体温测量单元103，参考图3，体温测量单元103包括：

红外温度传感器106，用于检测人体发出的红外辐射能量以获得人体温度一级模拟信号；

温度信号调理模块107，用于对人体温度一级模拟信号进行放大和滤波处理，以获得人体温度二极模拟信号。

作为一种可选的实施方式，体温检测单元还包括温度补偿模块108，用于获取环境温度信号，根据所述环境温度信号对人体温度二级信号进行补偿处理，以获得人体温度三级模拟信号。

其中，红外温度传感器106采用热点堆式红外温度传感器，通过检测人体向外发出的红外辐射能量获得人体温度一级模拟信号，从而实现非接触式测量。

通过红外温度传感器106实现人体温度信号的非接触测量，可随时随地获取人体温度模拟信号，不受环境限制，有效提高使用的方便性。

红外温度传感器106根据红外辐射能量获得的人体温度一级模拟信号非常微弱，同时还可能有来自电源或空间中的电磁干扰，因此，温度信号调理模块107对红外温度传感器106获得的人体温度一级信号进行滤波，去除其中的干扰，并对人体温度一级模拟信号进行放大处理，放大至2V，处理后的人体温度信号变为2V左右的直流信号，即人体温度二级模拟信号，并发送至温度补偿模块108。

由于红外温度传感器106检测到的温度是人体相对于环境的相对温度，因此人体的绝对温度是红外温度传感器106检测到的温度加上环境温度，温度补偿模块108中的热敏电阻用于获取环境温度信号，根据所述环境温度信号对所述人体温度二级模拟信号进行叠加处理，以获得人体温度三级模拟信号，通过温度补偿，使得最终检测到的人体的体温更加准确。

作为一种可选的实施方式，参考图4，体征信号检测单元122还包括心率测量单元104，心率测量单元104包括：

第一电极触片111和第二电极触片112，用于当佩戴者的两个手指分别接触所述第一电极触片111和第二电极触片112时获取两路原始心电模拟信号；

差分放大器113，差分放大器113的第一输入端和第二输入端分别与第一电极触片111和第二电极触片112连接，用于对两路原始心电模拟信号进行差模干扰去除处理，以获得初级心电模拟信号；

心电信号调理模块110，与差分放大器113的输出端连接，用于对初级心电模拟信号进行放大和滤波处理，以获得二级心电模拟信号。

第一电极触片111和第二电极触片112分别与差分放大器113的两个输入端连接，第一电极触片111和第二电极触片112用于获取人体两个手指上的原始心电模拟信号，送入差分放大器113，差分放大器113用于将两路原始心电模拟信号的差模干扰去除，经差分放大器113输出的初级心电模拟信号较为微弱，因此将该初级心电模拟信号送入心电信号调理模块110进行放大和滤波处理，去除其中的电磁干扰，以获得较为精准的二级心电模拟信号。

作为一种可选的实施方式，参考图2，设备主体还包括设置在设备主体外围的壳体114，壳体114上设有测温窗口115，红外温度传感器106通过测温窗口115获取人体发出的红外辐射能量；第一电极触片111和第二电极触片112设置在壳体114上，用户可将手指放置在第一电极触片111和第二电极触片112上即可进行心率的测量。

数据处理单元105对体征信号进行相应处理以获得体征信息，该体征信息包括体温值和心率值；数据处理单元105包括单片机，单片机内置的模数转换模块将接收的人体温度三级模拟信号转换为体温数字信号，并对体温数字信号进行平均值计算，得到体温值；另外模数转换模块将二级心电模拟信号转换为心电脉冲信号，单片机内置的时钟电路对该心电脉冲信号进行计时，计算出该心电脉冲信号的周期，对该周期取倒数，即可计算出心率值。

数据处理单元105在处理体征信号的同时单片机内置的时钟电路记录检测时间，最终数据处理单元输出体征信息和相应的检测时间。

参考图5，作为一种可选的实施方式，设备主体还包括显示模块，显示模块包括LED显示屏117以及驱动模块118，LED显示屏117设置在壳体上，驱动模块118与LED显示屏117和数据处理单元105连接，数据处理单元105用于将体征信息随时间的变化情况推送至LED显示屏117进行显示。

通过LED显示屏117，用户可以直观的看到体征信息随时间的变化情况。

作为一种可选的实施方式，设备主体还包括与数据处理单元105连接的蜂鸣器119，用于在获取所述人体体征信号的开始和/或结束时进行声音提示。

作为一种可选的实施方式，壳体114上还设有按键模块120，按键模块120与数据处理单元105连接，用于输入控制指令以进行功能切换或系统设置。

按键模块120包括多个按键，用户可通过按键进行系统设置和功能切换等操作，例如背光灯控制、功能模式切换、功能开始或停止、数字设置上调、数字确认下调、设置确认等。

此外，设备主体还包括电池121，用于为体温测量单元、心率测量单元以及数据处理单元供电。

本实施例提供的腕带设备，可实时检测人体的体温和心率，实现体温的非接触测量，体积小，便于携带，不受环境的制约，特别适用于野外医疗、户外运动，实用性高。

实施例二

参考图6，本实施例提供一种体征信息检测方法，采用实施例一所述的腕带设备对人体的体温和心率进行测量，包括：

步骤S101，通过腕带将设备主体佩带于人体的手腕上；

步骤S102，通过体征信号检测单元获取佩戴所述腕带设备的人体的体征信号；

步骤S103，通过数据处理单元接收人体的体征信号并记录检测时间，输出与所述体征信号对应的体征信息和相应的检测时间。

腕带设备的结构和工作原理请参考实施例一，在此不在赘述。

具体地，体征信息包括人体的体温值，检测体温值的方法包括：

通过红外温度传感器检测人体发出的红外辐射能量以获得人体温度一级模拟信号；

通过温度调理模块对所述人体温度以及模拟信号进行放大和滤波处理，以获得人体温度二级模拟信号；

通过温度补偿模块获取环境温度信号，并根据环境温度信号对所述人体温度二级模拟信号进行补偿处理，以获得人体温度三级模拟信号；

数据处理单元对所述人体温度三级模拟信号进行模数转换获得体温数字信号；将多个体温数字信号进行均值计算，得出相应的体温值。

红外温度传感器根据红外辐射能量获得的人体温度一级模拟信号非常微弱，同时还可能有来自电源或空间中的电磁干扰，因此，温度信号调理模块对红外温度传感器获得的人体温度一级模拟信号进行滤波，去除其中的干扰，并对人体温度信号进行放大处理，放大至2V，处理后的人体温度信号变为2V左右的直流信号，即人体温度二级模拟信号，并发送至温度补偿模块。

由于红外温度传感器检测到的人体温度是人体相对于环境的相对温度，因此人体的绝对温度是红外温度传感器检测到的温度加上环境温度，温度补偿模块用于获取环境温度信号，根据所述环境温度信号对所述人体温度二级模拟信号进行叠加处理，以获得人体温度三级模拟信号，通过温度补偿，使得最终检测到的人体的体温更加准确。

此外，体征信息还包括心率值，检测心率值的方法包括：

将佩戴者的两个手指分别与第一电极触片和第二电极触片相接触；

通过第一电极触片和第二电极触片获取两路原始心电模拟信号，通过差分放大器对所述两路原始心电模拟信号进行差模干扰去除处理，以获得初级心电模拟信号；

通过心电信号调理模块对所述初级心电模拟信号进行放大和滤波处理，以获得二级心电模拟信号；

数据处理单元对所述二级心电模拟信号进行模数转换以获得心电脉冲信号；计算所述心电脉冲信号的周期，并对周期求倒数以获得心率值

第一电极触片和第二电极触片分别与差分放大器的两个输入端连接，第一电极触片和第二电极触片用于获取人体两个手指上的原始心电模拟信号，送入差分放大器，差分放大器用于将两路原始心电模拟信号的差模干扰去除，经差分放大器输出的初级心电模拟信号较为微弱，因此将该初级心电模拟信号送入心电信号调理模块进行放大和滤波处理，去除其中的电磁干扰，以获得较为精准的二级心电模拟信号。

数据处理单元105对体征信号进行相应处理以获得体征信息，该体征信息包括体温值和心率值；数据处理单元105包括单片机，单片机内置的模数转换模块将接收的人体温度三级模拟信号转换为体温数字信号，并对体温数字信号进行平均值计算，得到体温值；另外模数转换模块将二级心电模拟信号转换为心电脉冲信号，单片机内置的时钟电路对该心电脉冲信号进行计时，计算出该心电脉冲信号的周期，对该周期取倒数，即可计算出心率值；在处理体征信号的同时单片机内置的时钟电路进行计时，最终数据处理单元输出体征信息随时间的变化情况。

作为一种可选的实施方式，本实施提供的体征信息检测方法还包括：

数据处理单元将体温值和心率值随时间的变化情况推送至显示模块进行显示。

作为一种可选的实施方式，本实施提供的体征信息检测方法还包括：

在获取人体体征信号的开始和/或结束时数据处理单元驱动蜂鸣器进行声音提示。

本实施例提供的体征信息检测方法，可实时检测人体的体温和心率，实现体温的非接触测量，检测方法简单、易于操作，实用性高。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (5)

1.一种腕带设备，其特征在于，包括腕带和设备主体，所述设备主体固定设置于所述腕带上；

所述设备主体包括：

体征信号检测单元，用于获取佩带所述腕带设备的人体的体征信号；

数据处理单元，与所述体征信号检测单元连接，用于接收所述人体的体征信号并记录检测时间，输出与所述体征信号对应的体征信息和相应的检测时间；

所述体征信号检测单元包括体温测量单元，所述体温测量单元包括：

红外温度传感器，用于检测人体发出的红外辐射能量以获得人体温度一级模拟信号，所述红外温度传感器为热点堆式红外温度传感器；

温度信号调理模块，与所述红外温度传感器连接，用于对所述人体温度一级模拟信号进行放大和滤波处理，以获得人体温度二级模拟信号；

温度补偿模块，与所述温度信号调理模块连接，用于获取环境温度信号，根据所述环境温度信号对所述人体温度二级模拟信号进行补偿处理，以获得人体温度三级模拟信号；

所述数据处理单元与所述温度补偿模块连接，所述数据处理单元用于对所述人体温度三级模拟信号进行模数转换获得体温数字信号，并将多个体温数字信号进行均值计算，得出相应的体温值；

所述体征信号检测单元还包括心率检测单元，所述心率检测单元包括：

第一电极触片和第二电极触片，用于当佩戴者的两个手指分别接触所述第一电极触片和第二电极触片时获取两路原始心电模拟信号；

差分放大器，所述差分放大器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一电极触片和第二电极触片连接，用于对所述两路原始心电模拟信号进行差模干扰去除处理，以获得初级心电模拟信号；

心电信号调理模块，与所述差分放大器的输出端连接，用于对所述初级心电模拟信号进行放大和滤波处理，以获得二级心电模拟信号；

所述数据处理单元与所述心电信号调理模块连接，所述数据处理单元用于对所述二级心电模拟信号进行模数转换以获得心电脉冲信号，并计算所述心电脉冲信号的周期，并对周期求倒数以获得心率值。

2.根据权利要求1所述的腕带设备，其特征在于，所述设备主体还包括设置在所述设备主体外围的壳体，所述壳体上设有测温窗口，所述红外温度传感器通过所述测温窗口检测人体发出的红外辐射能量；所述第一电极触片和第二电极触片设置在所述壳体上。

3.根据权利要求2所述的腕带设备，其特征在于，所述设备主体还包括显示模块，所述显示模块包括LED显示屏以及驱动模块，所述LED显示屏设置在所述壳体上，所述驱动模块与所述LED显示屏和数据处理单元连接，所述数据处理单元用于将所述体征信息随时间的变化情况推送至所述LED显示屏进行显示；和/或，

所述设备主体还包括与所述数据处理单元连接的蜂鸣器，用于在获取所述人体体征信号的开始和/或结束时进行声音提示。

4.根据权利要求2所述的腕带设备，其特征在于，所述壳体上还设有按键模块，所述按键模块与所述数据处理单元连接，用于输入控制指令以进行功能切换或系统设置；和/或，

所述设备主体还包括电池，用于为所述体征信号检测单元以及数据处理单元供电。

5.一种体征信息检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一所述的腕带设备对人体的体征信息进行测量，包括：

通过腕带将设备主体佩带于人体的手腕上；

通过体征信号检测单元获取佩戴所述腕带设备的人体的体征信号；

通过数据处理单元接收人体的体征信号并记录检测时间，输出与所述体征信号对应的体征信息和相应的检测时间；

所述人体的体征信息包括体温值，对体温值进行测量包括：

通过红外温度传感器检测人体发出的红外辐射能量以获得人体温度一级模拟信号；

通过温度调理模块对所述人体温度以及模拟信号进行放大和滤波处理，以获得人体温度二级模拟信号；

通过温度补偿模块获取环境温度信号，并根据环境温度信号对所述人体温度二级模拟信号进行补偿处理，以获得人体温度三级模拟信号；

对所述人体温度三级模拟信号进行模数转换获得体温数字信号；

将多个体温数字信号进行均值计算，得出相应的体温值；

所述人体的体征信息还包括心率值，对所述心率值进行测量包括：

将佩戴者的两个手指分别与第一电极触片和第二电极触片相接触；

通过第一电极触片和第二电极触片获取两路原始心电模拟信号，通过差分放大器对所述两路原始心电模拟信号进行差模干扰去除处理，以获得初级心电模拟信号；

通过心电信号调理模块对所述初级心电模拟信号进行放大和滤波处理，以获得二级心电模拟信号；

对所述二级心电模拟信号进行模数转换以获得心电脉冲信号；

计算所述心电脉冲信号的周期，并对周期求倒数以获得心率值。