CN105841651A - 非侵入性生物传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非侵入性生物传感系统，该系统包括一个或多个可伸缩性带状部、第一环形部、第一传感单元及控制单元；所述可伸缩性带状部与第一环形部连接，第一传感单元设置于第一环形部上，控制单元设置于所述可伸缩性带状部上；第一环形部的第一自由端与第一环形元件及第一卡扣部连接，第一环形元件与第一卡扣部通过第一环形部连接，固定第一自由端。第一传感单元用于侦测第一环形部的长度变化值，当该长度变化值超出预先设定的范围时，则驱动控制单元输出报警信号。本发明通过设置于人体上的生物传感装置侦测用户腰围部位佩戴的环形部件的长度变化判断用户是否过度饱食，达到自动提醒用户饮食的功能。

Description

非侵入性生物传感系统

技术领域

本发明涉及医疗监护领域，尤其涉及一种非侵入性生物传感系统。

背景技术

现代社会，许多人喜欢吃含脂肪和热量较高的食物，即使在已经吃饱的情况下有些人仍然无法控制自己的食欲，这样就导致现代社会越来越多的肥胖症患者和糖尿病患者出现。如果过度饮食一直持续下去，很可能影响人体器官的功能，例如，将导致胃的比例失衡，因此需要设计一种用于自动检测过度饱食的非侵入性生物传感系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种非侵入性生物传感系统，旨在解决现有传感装置不能自动侦测用户是否过度饱食的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种非侵入性生物传感系统，包括一个或多个可伸缩性带状部、第一环形部、第二环形部、第一传感单元、第二传感单元及控制单元；所述一个或多个可伸缩性带状部与所述第一环形部和第二环形部连接，所述第一传感单元设置于第一环形部上，所述第二传感单元设置于第二环形部上，所述控制单元设置于所述一个或多个可伸缩性带状部上；所述第一环形部的第一自由端与第一环形元件及第一卡扣部连接，所述第一环形元件与第一卡扣部通过所述第一环形部连接，固定所述第一自由端；所述第二环形部的第二自由端与第二环形元件及第二卡扣部连接，所述第二环形元件与第二卡扣部固定所述第二自由端，所述第二环形元件与第二卡扣部通过所述第二环形部连接。

进一步地，所述第一卡扣部和所述第二卡扣部均包括第一卡槽和第二卡槽，所述第一卡槽与第二卡槽并列设置且连接在一起，所述第一卡槽为活动部件，所述第二卡槽为固定部件。

进一步地，所述第一传感单元设置于第一环形部的中间位置，所述第二传感单元设置于第二环形部的中间位置，所述控制单元设置于第二环形部上方位置的可伸缩性带状部中。

进一步地，所述第一传感单元和第二传感单元均设置有按钮和旋转部，所述第一传感单元的按钮设置于第一传感单元的两端，所述第一传感单元的旋转部设置于第一传感单元的侧面；所述第二传感单元的按钮设置于第二传感单元的两端，所述第二传感单元的旋转部设置于第二传感单元的侧面。

进一步地，所述第一环形部的内部和所述第二环形部的内部均设置有不可伸缩性条状部，所述不可伸缩性条状部通过多个球状物连接，所述第一卡槽用于固定所述不可伸缩性条状部，所述第二卡槽用于固定所述一个或多个可伸缩性带状部。

进一步地，所述第一传感单元的内部设置有一个旋转线圈，且所述不可伸缩性条状部缠绕于所述旋转线圈上，所述旋转线圈通过第一弹性部与固定线圈连接，所述固定线圈通过一组相对设置的触发部和一个旋转部固定于所述第一传感单元内部，所述旋转部设置于该组触发部中间，并与所述固定线圈连接，该组触发部与所述旋转部构成一个制轮装置。

进一步地，所述按钮与第二弹性部连接，每个触发部与第三弹性部连接；所述第一传感单元的的检测电路包括第一电阻，所述第一电阻焊接至所述固定线圈，并通过一个连接结构嵌入至所述旋转线圈，所述第一传感单元的外壳周边设置有定向边。

进一步地，所述第一传感单元的内部设置有一组相对设置的固定接触部、一组相对设置的可旋转接触部及一个或多个焊接接触部；

所述第一电阻通过所述一个或多个焊接接触部连接至所述固定线圈，所述固定接触部和所述可旋转接触部构成的滑动接触部与所述一个或多个焊接接触部通过所述固定线圈中的金属线路连接。

进一步地，所述第一传感单元的检测电路包括第一电阻、第二电阻和微控制单元，所述第一电阻的第一端接地并与所述微控制单元的地线端连接，所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端串联，所述第二电阻的第二端与所述微控制单元的电压输出端连接。

进一步地，所述第一传感单元的检测电路还包括数模转换器，所述数模转换器设置于所述微控制单元内部，并与第一电阻的第二端及第二电阻的第一端连接。

相较于现有技术，本发明所述非侵入性生物传感系统采用上述技术方案，达到了如下技术效果：通过设置于人体上的生物传感装置侦测用户腰围部位佩戴的环形部件的长度变化来确定用户是否过度饱食。当判定用户过度饱食时，生物传感装置输出报警信号，提醒该用户。

附图说明

图1是本发明非侵入性生物传感系统较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中所示的第一卡扣部较佳实施例的结构示意图；

图3是图1中所示的第一传感单元较佳实施例的外壳结构示意图；

图4是图1中所示的第一传感单元较佳实施例的水平切面结构示意图；

图5是图1中所示的第一传感单元较佳实施例的垂直切面结构示意图；

图6是图1中所示的第一传感单元较佳实施例的正切面结构示意图；

图7是图1中所示第一传感单元较佳实施例的检测电路结构示意图；

图8是图7中所示检测电路输出的初始数字信号和校正数字信号的示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种非侵入性生物传感系统，通过设置于人体上的生物传感装置侦测用户腰围部位佩戴的环形部件的长度变化来确定用户是否过度饱食。当判定用户过度饱食时，生物传感装置输出报警信号，提醒该用户。

参考图1所示，图1是本发明非侵入性生物传感系统较佳实施例的结构示意图。在本实施例中，所述生物传感装置包括一个或多个可伸缩性带状部1、第一环形部6、第二环形部7、第一传感单元51、第二传感单元52及控制单元27。其中，所述一个或多个可伸缩性带状部1分别与所述第一环形部6和第二环形部7连接，所述第一传感单元51设置于第一环形部6上，所述第二传感单元52设置于第二环形部7上，所述控制单元27设置于所述一个或多个可伸缩性带状部1上。

在本实施例中，所述第一环形部6设置于人体的腰部部位，所述第二环形部7设置于人体的胸部部位，所述第一传感单元51设置于第一环形部6的中间位置，所述第二传感单元52设置于第二环形部7的中间位置，所述控制单元27设置于第一环形部6上方位置的可伸缩性带状部1中。其中，所述第一传感单元51用于侦测人体腰围长度的变化，所述第二传感单元52用于侦测人体胸围长度的变化，所述控制单元27用于控制整个生物传感装置检测功能的开启和关闭。用户可以通过手动切换所述控制单元27的开关按键开启或关闭生物传感装置的检测功能。

进一步地，所述第一环形部6的第一自由端60与第一环形元件31及第一卡扣部32连接，所述第二环形部7的第二自由端70与第二环形元件41及第二卡扣部42连接。其中，所述第一环形元件31和第二环形元件41可以是一个金属环，所述第一卡扣部32可以是一个金属卡扣结构，通过所述第一环形部6与第一环形元件31连接，固定所述第一自由端60。所述第二卡扣部42也可以是一个金属卡扣结构，通过所述第二环形部7与第二环形元件41连接，固定所述第二自由端70。所述第一传感单元51用于侦测所述第一环形部6的长度变化值，当该长度变化值超出预先设定的范围时，则驱动所述控制单元27输出报警信号

进一步地，参阅图2所示，所述第一卡扣部32包括第一卡槽38和第二卡槽39。其中，图2(a)为第一卡扣部32的前视图，图2(b)为第一卡扣部32的后视图。所述第一卡槽38与第二卡槽39并列设置且连接在一起，其中，所述第一卡槽38为活动部件，所述第二卡槽39为固定部件。所述第一卡扣部32的开启状态参阅图2(c)所示，所述第一卡扣部32的关闭状态参阅图2(d)所示。

需要说明的是，图2仅仅是针对第一卡扣部32的结构描述，第二卡扣部42的结构与第一卡扣部32的结构相同，在此不再赘述。

进一步地，参阅图3所示，所述第一传感单元51设置有按钮11和旋转部12，其中，所述按钮11设置于第一传感单元51的两端，分为上下两部分(上部按钮和下部按钮)，所述旋转部12设置于第一传感单元51的侧面。所述第二传感单元52的按钮设置于第二传感单元52的两端，所述第二传感单元52的旋转部设置于第二传感单元52的侧面。在本实施例中，所述第一环形部6内部设置有不可伸缩性条状部10，所述不可伸缩性条状部10通过多个球状物连接。所述第一卡槽38用于固定所述不可伸缩性条状部10，所述第二卡槽39用于固定所述一个或多个可伸缩性带状部1。

需要说明的是，图3仅仅是针对第一环形部6的结构描述，第二环形部7的结构与第一环形部6的结构相同，在此不再赘述。

用户可以通过调整按钮11将所述一个或多个可伸缩性带状部1调松，或者通过调整旋转部12将所述一个或多个可伸缩性带状部1调紧。当人体的胸围和腰围大小发生改变时，所述第一环形部6的长度也随之发生改变，所述不可伸缩性条状部10会产生拉力，所述第一传感单元51侦测到拉力变化并根据该拉力变化的大小确定用户是否过度饱食。当判定用户过度饱食时，第一传感单元51输出报警信号，提醒该用户。

进一步地，参阅图4所示，所述第一传感单元51的内部设置有一个旋转线圈25，且所述不可伸缩性条状部10缠绕于所述旋转线圈25上。所述旋转线圈25通过第一弹性部19与固定线圈24连接。参阅图5所示，所述固定线圈24通过一组相对设置的触发部15和一个旋转部16固定于所述第一传感单元51内部，所述旋转部16设置于该组触发部15中间，并与所述固定线圈24连接。在本实施例中，该组触发部15与所述旋转部16构成一个制轮装置(15,16)，该组触发部15可以设置成一组扳柄或闸柄。

进一步地，参阅图5所示，所述按钮11与第二弹性部13连接，每个触发部15与第三弹性部18连接。在本实施例中，所述第一弹性部19、第二弹性部13及第三弹性部18可以均采用弹簧结构。当用户通过所述第一卡扣部32或者第二卡扣部42固定所述不可伸缩性条状部10时，所述第一环形部6或第二环形部7的产生的拉力或许太小或许太大。此种情况下，该组触发部15与旋转部16构成的制轮装置(15,16)可以用于调整所述第一环形部6或第二环形部7的产生的拉力大小。

具体而言，用户对按钮11进行调整将使所述第一环形部6或第二环形部7产生的拉力变小，或者调整旋转部12将使所述第一环形部6或第二环形部7产生的拉力变大。参阅图5所示，上部分按钮表示松开状态(标号11.1)，下部分按钮表示按下状态(标号11.2)。其中，按钮11的位置通过第二弹性部13固定，每个触发部15的位置通过第三弹性部18固定。

进一步地，参阅图4所示，所述第一传感单元51的内部设置有一个第一电阻22，所述第一电阻22焊接至固定线圈24，并通过一个连接结构21嵌入至所述旋转线圈25，所述连接结构21可以是一个卯合结构，如cuff连接结构。所述第一传感单元51的外壳周边设置有定向边(方向性边沿)23，该定向边23用于使所述旋转线圈25处于所述第一传感单元51外壳所在的同一平面。

进一步地，参阅图6所示，所述第一传感单元51的内部设置有一组相对设置的固定接触部14、一组相对设置的可旋转接触部17、及一个或多个焊接接触部20。所述第一电阻22通过所述一个或多个焊接接触部20连接至所述固定线圈24。在本实施例中，该组固定接触部14和该组可旋转接触部17构成一个滑动接触部(14,17)。在本实施例中，该组固定接触部14和该组可旋转接触部17构成的滑动接触部(14,17)与所述一个或多个焊接接触部20通过所述固定线圈24中的金属线路连接。

需要说明的是，图3至图6仅仅是针对第一传感单元51具体结构的描述，第二传感单元52的结构与第一传感单元51的结构相同，在此不再赘述。

在本实施例中，当所述旋转线圈25转动时，所述不可伸缩性条状部10的拉力将增加。其中，所述旋转线圈25的旋转角度可以大于360度，且所述第一电阻22的电阻值与所述旋转线圈25的旋转角度匹配。

参考图7所示，所述第一传感单元51的检测电路40包括第一电阻22、第二电阻32、微控制单元(Micro-controller Unit，MCU)26、及数模转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)34。在本实施例中，所述第一电阻22的第一端接地并与所述微控制单元26的地线端GND连接，所述第一电阻22的第二端与第二电阻32的第一端串联，所述第二电阻32的第二端与所述微控制单元26的电压输出端Vref连接。所述数模转换器34设置于所述微控制单元26内部，并与第一电阻22的第二端及第二电阻32的第一端连接。

参考图6所示，当所述第一环形部6滑动导致长度增加时，第一环形部6内置的不可伸缩性条状部10产生的拉力传递至所述第一传感单元51中的滑动接触部(14,17)。进一步地，参考图5所示，所述旋转线圈25和固定线圈24根据所述滑动接触部(14,17)接收到的拉力变化值产生电磁感应，并输出电压值至所述检测电路40中的第一电阻22。为了消除所述滑动接触部(14,17)移动产生的信号干扰，当该组固定接触部14设置于该组可旋转接触部17中间时，所述第一电阻22的电阻值应该设置为最大值。此种情形下，每个固定接触部14与每个可旋转接触部17对应连接。

进一步地，所述数模转换器34将所述第一电阻22上的电压值(范围大小[0，Vref])转换成初始数字信号29，其中，Vref为微控制单元26的电压输出端输出的电压。参考图8所示，所述初始数字信号29存在断点，所述微控制单元26对该初始数字信号29进行校正，获得一个校正数字信号28，并将该校正数字信号28与预先设置的参考数字信号进行比对来判断用户是否过度饱食。该预先设置的参考数字信号对应该用户就餐时可以接受的腰围长度参考值，该腰围长度参考值可以是一个范围，也可以是一个具体数值。

如果该校正数字信号28与预先设置的参考数字信号的偏差大于预先设定的参考范围，则微控制单元26判定该用户过度饱食。具体而言，所述微控制单元26将该校正数字信号28转换成腰围长度检测值，如果该腰围长度检测值大于上述预先设置的腰围长度参考值，则微控制单元26判定该用户过度饱食，并传送报警指令至所述控制单元27。所述控制单元27根据该报警指令输出报警信息，提醒用户注意。用户可以关闭所述第一传感单元51，并停止饮食。

进一步需要说明的是，本实施例中采用了两个传感单元(即第一传感单元51和第二传感单元52)，用于检测用户是否过度饱食。其中，第二传感单元52检测到的第二环形部7的长度变化值主要用于消除第一传感单元51的检测误差，使得第一传感单元51的检测结果更为精确。在其他实施例中，也可以只采用一个传感单元，即第一传感单元51。此种情况下，与第二传感单元52配合在一起的第二环形部7、第二自由端70与第二环形元件41及第二卡扣部42等部件均可以省却，在此不再赘述。

以下通过一个实例，具体介绍如何利用本发明所述的非侵入性生物传感系统检测过度饱食的过程。

当穿戴于人体的可伸缩性带状部1的第一环形部6滑动时，所述第一传感单元51中的滑动接触部(14,17)侦测到所述第一环形部6内置的不可伸缩性条状部10产生的拉力。其中，所述第一传感单元51设置于第一环形部6上。

所述第一传感单元51内部的旋转线圈25和固定线圈24根据所述滑动接触部(14,17)接收到的拉力变化值产生电磁感应，并输出电压值至所述第一传感单元51内部的检测电路40中的第一电阻22。

所述检测电路40中的数模转换器34将所述第一电阻22上的电压值(范围大小[0，Vref])转换成初始数字信号29，其中，Vref为微控制单元26的电压输出端输出的电压。

所述检测电路40中的微控制单元26对该初始数字信号29进行校正，获得一个校正数字信号28。

所述微控制单元26将该校正数字信号28与预先设置的参考数字信号进行比对来判断用户是否过度饱食。该预先设置的参考数字信号对应该用户就餐时可以接受的腰围长度参考值，该腰围长度参考值可以是一个范围，也可以是一个具体数值。

在本实施例中，用户可以通过第一传感单元51上设置的按钮11和旋转部12预先设置腰围长度最小值(对应0％的饮食状态)，并通过所述控制单元27预先设置腰围长度最大值(对应100％的饱食状态)。进一步地，用户可以通过所述控制单元27预先设置腰围长度参考值，在本实施方式中，设置腰围长度参考值为所述腰围长度最大值的特定比例(如60％-80％)。

如果判定该用户过度饱食，则所述微控制单元26传送报警指令至一个控制单元27，所述控制单元27根据该报警指令输出报警信息。所述控制单元27设置于所述可伸缩性带状部1上。具体而言，如果该校正数字信号28与预先设置的参考数字信号的偏差大于预先设定的参考范围，则微控制单元26判定该用户过度饱食。在本实施例中，所述微控制单元26将该校正数字信号28转换成腰围长度检测值，如果该腰围长度检测值大于上述预先设置的腰围长度参考值，则微控制单元26判定该用户过度饱食。

进一步地，为了消除就餐时人体呼吸带来的检测误差，在其他实施例中，也可以增加一个传感单元，即第二传感单元52，该第二传感单元52设置于位于人体胸部位置的第二环形部7上，用于侦测人体呼吸时胸围长度在第一预设时间内(如10秒内)的变化值，以获取一个胸围长度第一补偿值。所述第一传感单元51根据获取的胸围长度第一补偿值，对所述腰围长度检测值进行补偿，获得一个腰围长度第一校正值。举例而言，所述腰围长度第一校正值可以等于所述腰围长度检测值减去所述胸围长度第一补偿值。

进一步地，为了消除就餐时人体其他不规律动作(如转身跟坐在后面的人讲话或者起身去拿离自己较远的碟子)带来的检测误差，可以利用该第二传感单元52侦测人体呼吸时胸围长度在第二预设时间内(如30秒-60秒内)的变化值，以获取一个胸围长度第二补偿值。所述第一传感单元51根据获取的胸围长度第二补偿值，对所述腰围长度检测值进行补偿，获得一个腰围长度第二校正值。举例而言，所述腰围长度第二校正值可以等于所述腰围长度检测值减去所述胸围长度第二补偿值。

以上仅为本发明的优选实施例，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功能变换，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)

1.一种非侵入性生物传感系统，其特征在于，该非侵入性生物传感系统包括一个或多个可伸缩性带状部、第一环形部、第二环形部、第一传感单元、第二传感单元及控制单元；

所述一个或多个可伸缩性带状部与所述第一环形部和第二环形部连接，所述第一传感单元设置于第一环形部上，所述第二传感单元设置于第二环形部上，所述控制单元设置于所述一个或多个可伸缩性带状部上；

所述第一环形部的第一自由端与第一环形元件及第一卡扣部连接，所述第一环形元件与第一卡扣部固定所述第一自由端，所述第一环形元件与第一卡扣部通过所述第一环形部连接；及

所述第二环形部的第二自由端与第二环形元件及第二卡扣部连接，所述第二环形元件与第二卡扣部固定所述第二自由端，所述第二环形元件与第二卡扣部通过所述第二环形部连接。

2.如权利要求1所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一卡扣部和所述第二卡扣部均包括第一卡槽和第二卡槽，所述第一卡槽与第二卡槽并列设置且连接在一起，所述第一卡槽为活动部件，所述第二卡槽为固定部件。

3.如权利要求2所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一传感单元设置于第一环形部的中间位置，所述第二传感单元设置于第二环形部的中间位置，所述控制单元设置于第二环形部上方位置的可伸缩性带状部中。

4.如权利要求3所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一传感单元和第二传感单元均设置有按钮和旋转部，所述第一传感单元的按钮设置于第一传感单元的两端，所述第一传感单元的旋转部设置于第一传感单元的侧面，所述第二传感单元的按钮设置于第二传感单元的两端，所述第二传感单元的旋转部设置于第二传感单元的侧面。

5.如权利要求3或4所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一环形部的内部和第二环形部的内部均设置有不可伸缩性条状部，所述不可伸缩性条状部通过多个球状物连接，所述第一卡槽用于固定所述不可伸缩性条状部，所述第二卡槽用于固定所述一个或多个可伸缩性带状部。

6.如权利要求5所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一传感单元的内部设置有一个旋转线圈，且所述不可伸缩性条状部缠绕于所述旋转线圈上，所述旋转线圈通过第一弹性部与固定线圈连接，所述固定线圈通过一组相对设置的触发部和一个旋转部固定于所述第一传感单元内部，所述旋转部设置于该组触发部中间，并与所述固定线圈连接，该组触发部与所述旋转部构成一个制轮装置。

7.如权利要求6所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述按钮与第二弹性部连接，每个触发部与第三弹性部连接；及

所述第一传感单元的内部设置有第一电阻，所述第一电阻焊接至所述固定线圈，并通过一个连接结构嵌入至所述旋转线圈，所述第一传感单元的外壳周边设置有定向边。

8.如权利要求7所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一传感单元的内部设置有一组相对设置的固定接触部、一组相对设置的可旋转接触部及一个或多个焊接接触部；及

所述第一电阻通过所述一个或多个焊接接触部连接至所述固定线圈，所述固定接触部和所述可旋转接触部构成的滑动接触部与所述一个或多个焊接接触部通过所述固定线圈中的金属线路连接。

9.如权利要求8所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一传感单元的检测电路包括第一电阻、第二电阻和微控制单元，所述第一电阻的第一端接地并与所述微控制单元的地线端连接，所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端串联，所述第二电阻的第二端与所述微控制单元的电压输出端连接。

10.如权利要求9所述的非侵入性生物传感系统，其特征在于，所述第一传感单元的检测电路还包括数模转换器，所述数模转换器设置于所述微控制单元内部，并与第一电阻的第二端及第二电阻的第一端连接。