CN107661107A - 一种脚环及应用方法 - Google Patents

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张友迅
高珮熙
王凯
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Abstract

本发明公开了一种脚环及应用方法，设备用于老年人的健康监测以及康复治疗。脚环分为无线传感器以及软件上位机两个部分，其中无线传感器采集脚踝部分的血氧饱和度、脉搏以及体表温度等信息，并通过无线传输技术，实现信号数据的共享；软件上位机部分用于信息的图形化显示，并集成了智能分析算法，最终给出健康评估报告。相比其他一下健康监测产品，本发明在安全性，准确性以及便携性有着明显的优势。在安全性方面，本设计采集用被动式采集方法，适用于老年人群的长期循环监测。在准确性方面，本发明在信号采集方面有很高的精确性，分析过程更为高效，结果评估更为准确。在便携性方面，产品的工业设计符合人体的脚踝结构。

Description

一种脚环及应用方法
技术领域
本发明是一种用于中老年人检测健康状况的脚环穿戴设备。属于信息技术领域的应用装置。
背景技术
随着我国人口老年化的加剧，推动了我国有关医疗技术的发展，老年人的医疗护理得到了社会的广泛重视。高血糖是老年人常见疾病之一，是护理监测的必要指标。长期的高血糖会使全身各个组织器官发生病变，导致急慢性并发症的发生，所以控制高血糖势在必行。在此背景下，就推进本发明的发展，使得发明的应用情景更为广阔。
当今老年人穿戴检测设备越来越多，但由于技术和资金的限制，无创的分析设备尚未国内普及。目前无创血糖分析设备仅仅在一些研究所当中有使用，价格高昂，使其难以大规模普及，并且在我国绝大多数患者并没有独立采集的习惯，所以有关产品的推广具有较大难度。南京地区数家研究所也在做有关方面的研究，但是在检测过程的体验感，产品的便携性以及生产成本等方面均有难点尚未突破。基本的发展趋势在于提高产品的交互体验，以及有效压缩生产成本与产品体积。
发明内容
本发明涉及到了两个部分：无线采集传感器与智能软件上位机。具体方案如下：
1、无线采集传感器
将采集器作为可穿戴设备，其中内置滤波模块，自动定位模块，能有效地采集对应生物信号。采集器的外观工业设计具有新颖性强、佩戴舒适等特点，采集器的电路设计具有成本低廉，功耗低以及稳定性好等优势，采集器的底层软件方面具有适应性强，预处理速度快与运算效率高等优点。对于脚环定位问题，可通过收缩设备使得软体探头紧贴皮肤，软体探头好比导电橡胶，保障采集过程的简便性，详情装置见附图2。
如附图2，通过(8)固定脚环为脚踝部位，(1)用于适应不同的脚踝形状，该类材料可直接与皮肤接触，并且不会带来不适感。主要通过(2)与(3)将采集器紧紧地贴近皮肤，保证稳定采集。
采集器之所以与脚环想结合，是由于脚部的血液循环随年纪的变化明显，是最敏感的部分，而其他部分变化缓慢，所以采集脚环的血流情况，可以有效的反映脚部的衰老情况，而且糖尿病首先影响的部分也是脚部，会引起脚部病变与溃烂，这是脚环的意义。
采集器由蓝牙SOC，型号为CC2540以及MAX30100血氧集成芯片组成。采集器捕捉血液中不同成分的变化，将数据进行封装后传输到智能软件上位机。
2、智能软件上位机
上位机通过低功耗蓝牙(BLE)来接收采集器的数据，将光电信号转换为所需的生物信号，并进行智能校正与标定，确保采集信息的准确性。智能上位机中嵌入了人工智能学习算法，对大量的实验数据进行深度学习，最后再对人体信号进行分类识别，得到关于人体健康指数的评估报告。评估报告中反映了健康评估等级，检查结论以及健康建议等，报告可以作为专业治疗的重要参考。
上位机采用图形化显示，将所评估的生理指标反映在上位机面板中。患者以及医生可对历史信息进行重复查看，监测以及预防身体的不良状况。
本装置的使用步骤如下：
步骤1：打开脚环(5)，等待系统启动完毕；
步骤2：打开上位机，首次使用需添加新用户并填写有关信息；
步骤3：点击上位机中“搜索脚环”
步骤4：按下脚环(7)确认，设备绑定完成，并佩戴脚环；
步骤5：点击上位机中“健康评估”，评估过程约1分钟；
步骤6：查看上位机中的健康建议以及各种特点参数，如果建议深入检查，则需要往医院进一步检查；
步骤7：评估结束按下(5)，关闭脚环。
血糖的上升在人体内具有一定的滞后性，当人体感应到不舒服的时候，血糖已经升高很长一段时间了，所以就必须通过一些分析设备提前预测血糖状态，在预测到血糖有升高的趋势时，有效地提醒用户注意采取相应的措施。
附图说明
图1是脚踝部分各采集区标记。
图2是本装置的正视设计概念图。
其中，(1)脚环带，(2)软体探头A，(3)软体探头B,(4)Micro-USB充电接口，(5)电源开关，(6)锂电池，(7)确认按钮，(8)脚环带魔力贴。
用橡胶或塑料材料做成的脚环带(1)上安装有凸出脚环带(1)表面的软体探头(2)和软体探头(3)，当脚环带(1)通过脚环带魔力贴(8)固定到人的脚踝上时，软体探头(2)和软体探头(3)分别紧贴附图1所示的脚踝A、B处，打开电源开关(5)，软体探头(2)和软体探头(3)开始工作，采集脚踝A、B处的体表生物信息，另外通过充电U接口(4)对锂电池(6)进行充电，采集的信息即可以通过充电U接口(4)有线传输到上位机，也可通过确认按钮(7)，蓝牙无线连接到到上位机，然后由上位机对采集信号进行处理，给出分析结果。
图3是本装置的侧视设计概念图。
图4是本装置的整体设计概念图。
有益效果
本发明的优点较为突出，整体的设计非常人性化，可培育老年人自主进行评估健康的良好习惯。在工业设计方面，脚环带的设计材料为软体橡胶，适用于老年人的特殊肤质。脚环的内置传感器体积小、重量轻且生产成本低。采集过程的稳定性较好，采样数据的准确度高，用户体验感良好。软件上位机中所设计的算法较为灵活。分析所需的数据量少，意味着可一定程度缩短采样时间。分析过程的运算量小，加快评估报告的生成。分析报告的准确性较高，具有一定的医疗价值。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对这两个部分进行详细阐述。
1)无线采集传感器
本装置首次提出了将脚踝血流量与糖足的病理分析相结合，突破了传统单一设备采集的局限性(详见图1)。高血糖足一般分为神经型以及缺血型，发明中所提及的健康脚环，用于判断足部的血管健康情况，可以结合足底的压力分布检测仪，可针对的设计患者的专用鞋，同时评估糖尿病的变化程度，将二者的指标进行综合评估，保障了评估的准确性。
将采集器作为可穿戴设备，其中内置滤波模块，自动定位模块，能有效地采集对应生物信号。采集器的外观工业设计具有新颖性强、佩戴舒适等特点，采集器的电路设计具有成本低廉，功耗低以及稳定性好等优势，采集器的底层软件方面具有适应性强，预处理速度快与运算效率高等优点。对于脚环定位问题，可通过收缩设备使得软体探头紧贴皮肤，软体探头好比导电橡胶，保障采集过程的简便性，详情装置见附图2。
如附图2，通过(8)固定脚环为脚踝部位，(1)用于适应不同的脚踝形状，该类材料可直接与皮肤接触，并且不会带来不适感。主要通过(2)与(3)将采集器紧紧地贴近皮肤，保证稳定采集。
采集器之所以与脚环想结合，是由于脚部的血液循环随年纪的变化明显，是最敏感的部分，而其他部分变化缓慢，所以采集脚环的血流情况，可以有效的反映脚部的衰老情况，而且糖尿病首先影响的部分也是脚部，会引起脚部病变与溃烂，这是脚环的意义。
采集器由蓝牙SOC，型号为CC2540以及MAX30100血氧集成芯片组成。采集器捕捉血液中不同成分的变化，将数据进行封装后传输到智能软件上位机。
2)智能软件上位机
上位机通过低功耗蓝牙(BLE)来接收采集器的数据，将光电信号转换为所需的生物信号，并进行智能校正与标定，确保采集信息的准确性。智能上位机中嵌入了人工智能学习算法，对大量的实验数据进行深度学习，最后再对人体信号进行分类识别，得到关于人体健康指数的评估报告。评估报告中反映了健康评估等级，检查结论以及健康建议等，报告可以作为专业治疗的重要参考。
上位机采用图形化显示，将所评估的生理指标反映在上位机面板中。患者以及医生可对历史信息进行重复查看，监测以及预防身体的不良状况。
本装置的使用步骤如下：
步骤1：打开脚环(5)，等待系统启动完毕；
步骤2：打开上位机，首次使用需添加新用户并填写有关信息；
步骤3：点击上位机中“搜索脚环”
步骤4：按下脚环(7)确认，设备绑定完成，并佩戴脚环；
步骤5：点击上位机中“健康评估”，评估过程约1分钟；
步骤6：查看上位机中的健康建议以及各种特点参数，如果建议深入检查，则需要往医院进一步检查；
步骤7：评估结束按下(5)，关闭脚环。
血糖的上升在人体内具有一定的滞后性，当人体感应到不舒服的时候，血糖已经升高很长一段时间了，所以就必须通过一些分析设备提前预测血糖状态，在预测到血糖有升高的趋势时，有效地提醒用户注意采取相应的措施。

Claims (3)

1.一种脚环，其特征在于，包括：无线采集传感器与智能软件上位机，
所述无线采集传感器包括：
内置滤波模块，自动定位模块，采集对应生物信号；通过(8)固定脚环为脚踝部位，并调节使得脚环的松紧程度适中，(1)用于适应不同的脚踝形状，提高佩戴时的体验感，通过(2)与(3)将采集器贴近皮肤，保证稳定采集；采集器捕捉血液中不同成分的变化，将数据进行封装后传输到智能软件上位机；
所述智能软件上位机包括：
上位机通过低功耗蓝牙(BLE)来接收采集器的数据，将光电信号转换为所需的生物信号，并进行智能校正与标定，确保采集信息的准确性；智能上位机中嵌入了人工智能学习算法，对实验数据进行深度学习，最后再对人体信号进行分类识别，得到关于人体健康指数的评估报告；
具体如下：
用橡胶或塑料材料做成的脚环带(1)上安装有凸出的软体探头(2)和软体探头(3)，当脚环带(1)通过脚环带魔力贴(8)固定到人的脚踝上时，软体探头(2)和软体探头(3)分别紧贴附图1所示的脚踝(A、B)处，打开电源开关(5)，软体探头(2)和软体探头(3)开始工作，采集脚踝(A、B)处的体表生物信息，另外通过充电Micro-USB接口(4)对锂电池(6)进行充电，采集的信息通过充电接口(4)有线传输到上位机，或通过确认按钮(7)，蓝牙无线连接到到上位机，然后由上位机对采集信号进行处理，给出分析结果。
2.如权利要求1所述的一种脚环及应用方法，其特征在于，应用步骤如下：
步骤1)打开脚环(5)，等待系统启动完毕；
步骤2)打开上位机，首次使用需添加新用户并填写有关信息；
步骤3)点击上位机中“搜索脚环”；
步骤4)按下脚环(7)确认，设备绑定完成，并佩戴脚环；
步骤5)点击上位机中“健康评估”，评估过程约1分钟；
步骤6)查看上位机中的健康建议以及各种特点参数，如果建议深入检查，则需要往医院进一步检查；
步骤7)评估结束按下(5)，关闭脚环。
3.如权利要求1所述的一种脚环，其特征在于，所述采集器由蓝牙SOC，型号为CC2540以及MAX30100血氧集成芯片组成。
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