CN107997314A - 一种智能医疗手环 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能医疗手环，包括传感器模块，用于获取检测智能医疗手环佩戴者的信息并将其发送至中央处理模块；GPS模块，用于采集手环的定位信息并将其发送至所述中央处理模块；对讲机模块，用于获取手环佩戴者的语音信息和播放所述从医疗管理中心发出的语音信息；无线通信模块，用于将所述佩戴者的信息、佩戴者的定位信息和佩戴者的语音信息发送至医疗管理中心，并接收从医疗管理中心发出的语音信息；警报模块，用于当检测到所述佩戴者的信息异常时发出警报；中央处理模块，用于协调智能手环内其他模块进行工作；电源模块，分别与智能医疗手环的其他模块连接，用于提供各模块所需的工作电源。本发明智能型强，实用性高。
Description
技术领域
本发明涉及医疗电子领域，特别是一种智能医疗手环。
背景技术
目前，我国空巢老人的现象日趋严重，特别是老人独自在家的时候，没有办法得到很好的照顾，同时老年人容易患有一些长期、慢性或者突发的疾病，一旦身体出现异常情况，如果没有及时得到医疗救助，很容易造成严重的后果。
因此，需要发明一种便于携带的智能医疗手环，用于对老年人的身体情况进行实时的监测，当发现老人身体异常时能够及时发出警报、定位信息，使得老人能够及时发现自己身体的异常和获得及时救治。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种智能医疗手环。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种智能医疗手环，包括传感器模块、中央处理模块、无线通信模块、对讲机模块、GPS模块、警报模块和电源模块，其中：
所述传感器模块与所述中央处理模块连接，用于获取检测智能医疗手环佩戴者的信息并将其发送至中央处理模块；
所述GPS模块与所述中央处理模块连接，用于采集智能医疗手环佩戴者的定位信息并将其发送至所述中央处理模块；
所述对讲机模块与所述中央处理模块连接，用于获取智能医疗手环佩戴者的语音信息和播放所述从医疗管理中心发出的语音信息；
所述无线通信模块与所述中央处理模块连接，用于将所述佩戴者的信息、佩戴者的定位信息和佩戴者的语音信息发送至医疗管理中心，并接收从医疗管理中心发出的语音信息；
所述警报模块与所述中央处理模块连接，用于当检测到所述佩戴者的信息异常时发出警报；
所述中央处理模块用于协调智能手环内其他模块进行工作；
所述电源模块分别与智能医疗手环的其他模块连接，用于提供各模块所需的工作电源。
本发明的有益效果为：本发明通过在智能手环上设置传感器模块实时检测佩戴者的生理体征，判断其是否在正常的范围内，一旦出现异常，则通过警报模块第一时间通知手环佩戴者，实现了对手环佩戴者身体状况的实时检测，有助于手环佩戴者能够及时地做出相应的反应；同时本发明设置无线通信模块能够将手环佩戴者的异常信息和通过GPS模块获取的定位信息发送至医疗管理中心，以通知医疗中心进行及时的医疗救护；并且本发明设置了对讲机模块，能够实现手环佩戴者与医疗管理中心的实时语音通话，有助于手环佩戴者进一步将自己的状况信息反馈到医疗管理中心。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的框架结构图；
图2为本发明传感器模块的框架结构图；
图3为本发明电源模块的框架结构图；
图4为本发明对讲机模块的框架结构图。
附图标记：
传感器模块1、中央处理模块2、无线通信模块3、对讲机模块4、GPS模块5、警报模块6、电源模块7、脉搏检测传感器10、体温检测传感器11、语音输入单元40、语音输出单元41、蓄电池70、太阳能充电单元71、麦克风400、语音增强子单元402和语音信号编码子单元404
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1，一种智能医疗手环，包括传感器模块1、中央处理模块2、无线通信模块3、对讲机模块4、GPS模块5、警报模块6和电源模块7，其中：
所述传感器模块1与所述中央处理模块2连接，用于获取检测智能医疗手环佩戴者的信息并将其发送至中央处理模块2；
所述GPS模块5与所述中央处理模块2连接，用于采集智能医疗手环佩戴者的定位信息并将其发送至所述中央处理模块2；
所述对讲机模块4与所述中央处理模块2连接，用于获取智能医疗手环佩戴者的语音信息和播放所述从医疗管理中心发出的语音信息；
所述无线通信模块3与所述中央处理模块2连接，用于将所述佩戴者的信息、佩戴者的定位信息和佩戴者的语音信息发送至医疗管理中心，并接收从医疗管理中心发出的语音信息；
所述警报模块6与所述中央处理模块2连接，用于当检测到所述佩戴者的信息异常时发出警报；
所述中央处理2模块用于协调智能手环内其他模块进行工作；
所述电源模块7分别与智能医疗手环的其他模块连接，用于提供各模块所需的工作电源。
本发明上述实施例，通过在智能手环上设置传感器模块实时检测佩戴者的生理体征，判断其是否在正常的范围内，一旦出现异常，则通过警报模块第一时间通知手环佩戴者，实现了对手环佩戴者身体状况的实时检测，有助于手环佩戴者能够及时地做出相应的反应；同时本发明设置无线通信模块能够将手环佩戴者的异常信息和通过GPS模块获取的定位信息发送至医疗管理中心，以通知医疗中心进行及时的医疗救护；并且本发明设置了对讲机模块，能够实现手环佩戴者与医疗管理中心的实时语音通话，有助于手环佩戴者进一步将自己的状况信息反馈到医疗管理中心。
优选地，参见图2，所述传感器模块1包括脉搏检测传感器10和体温检测传感器11，其中：
所述脉搏检测传感器10用于检测智能医疗手环佩戴者的脉搏参数信息；
所述体温检测传感器11用于检测智能医疗手环佩戴者的体温信息。
本优选实施例，通过设置脉搏检测传感其和体温检测传感器，能够从不同方面、有效地对手环佩戴这的生理体征进行检测。
优选地，参见图3，本发明还包括电源模块7，其中所述电源模块7包括蓄电池70和太阳能充电单元71，所述太阳能充电模块用于给所述蓄电池70充电。
本优选实施例，通过设置太阳能充电单元对手环的蓄电池进行充电，能够有效地延长手环的运作时间。
优选地，所述警报模块6包括震动马达、蜂鸣器、LED灯、LED显示屏中的一种或多种。
本优选实施例，通过设置一种或多种警报方式，当检测到手环佩戴者的信息发生异常的时候，通过不同的方式向手环佩戴者发出警报提醒，能够有效地提醒佩戴者注意，让手环佩戴者能够及时发现自己身体存在的异常，并做出相应的应对措施。
优选地，参见图4，所述对讲机模块4语音输入单元40和语音输出单元41，其中：
所述语音输入单元40包括麦克风400、语音增强子单元402和语音信号编码子单元404，所述麦克风400用于采集医疗手环佩戴者的语音信号；所述语音增强子单元402用于对获取的佩戴者的语音信号进行增强处理，获取增强后的语音信号；所述语音信号编码子单元404用于将所述增强后的语音信号进行编码处理，获取佩戴者的语音信息，并将其传输至所述无线通信模块3进行发送；
所述语音输出单元41用于播放所述从医疗管理中心发出的语音信息。
本优选实施例，通过设置语音输入单元对采集到的语音信号进行处理，能够准确地获取手环佩戴者的语音信息，通过对采集到的语音信号进行增强处理，能够进一步地提高语音信息的质量，为手环佩戴者和医疗管理中心的畅通、清晰的语音交流提供了保证。
优选地，所述语音增强子单元402用于对获取的佩戴者的语音信号进行增强处理，获取增强后的语音信号，具体为：
对佩戴者的语音信号进行语音激活检测，提取佩戴者的语音信号的有声部分；
对佩戴者的语音信号的有声部分进行清浊音分割，提取有声部分的清音部分和浊音部分；
分别对清音部分和浊音部分进行增强处理，具体为：
(1)对清音部分进行小波变换，获取清音部分的小波系数，
(2)对清音部分的小波系数进行增强处理，获取增强后的清音部分小波系数，具体为：
式中，tc,h和分别表示增强处理前后的清音部分小波系数，其中c表示小波分解的第c层，c＝1,2,…,C，C表示小波分解的最大尺度，h＝1,2,…,H，H表示当前子带系数的长度，λ表示设定的调整因子，0<λ<1，sgn(·)表示符号函数，ε表示设定的信号复杂度因子，ωc表示第c层的阈值，其中表示表示噪声方差，L表示语音信号的长度；
(3)对增强处理后的清音部分小波系数进行重构，获取增强后的清音部分；
(4)计算掩蔽阈值，并对浊音部分进行谱减处理，获取增强后的浊音部分；
将增强后的清音部分和浊音部分进行合成，获取增强后的语音信号。
本优选实施例，采用上述的方法对采集到的手环佩戴者的语音信号进行增强处理，通过检测语音信号的清音部分和浊音部分进行分别处理，能够在去除噪声干扰的同时有效地保留信号中清音部分的完整性，提高了语音信号的清晰度；特别是在周围环境吵杂的情况下，能够有效地突出说话人语音部分，提高通话质量，为手环佩戴者和医疗管理中心的高质量通话提供了保证。
优选地，对佩戴者的语音信号进行语音激活检测，提取佩戴者的语音信号的有声部分，具体包括：
对佩戴者的语音信号进行分帧，加窗处理，将佩戴者的语音信号分割成相邻有重叠部分的信号帧；
对带噪声的佩戴者的语音信号各帧进行经验模态分解，获取各帧的若干个固有模态函数IMF，其中，具体固有模态函数IMF的数目根据实际情况进行设定；
对每一个获取的固有模态函数IMF进行希尔伯特变换，获取瞬时频率和瞬时幅值，构成该固有模态函数IMF相应的希尔伯特谱；
汇总所有固有模态函数IMF的希尔伯特谱获取佩戴者的语音信号的希尔伯特能量谱，并对其进行平滑处理；
在佩戴者的语音信号开始阶段选取无声片段，用于估计佩戴者的语音信号的背景噪声；
优选地，选取前5帧信号作为无声信号进行处理；
获取佩戴者的语音信号有声部分检测阈值ωy：
ωy＝α·Q+β·U
式中，Ji表示振幅佩戴者的语音信号第i帧的幅值，Q表示语音信号背景噪声估计，其中q表示选取用于语音信号开头的q帧用作噪声估计，U表示噪声偏差估计，其中α和β分别表示设定的噪声估计和噪声偏差修正因子；
在佩戴者的语音信号的希尔伯特能量谱中，将佩戴者的语音信号能量大于阈值的范围设定为佩戴者的语音信号的有声部分。
本优选实施例，采用上述的方法获取佩戴者的语音信号的有声部分，通过对语音信号进行经验模态分解，获取信号的若干个固有模态函数IMF，将这些固有模态函数IMF分别进行希尔伯特变换后重组成新的能量谱进行有声部分后再进行有声部分的检测，能够有效地提高了语音有声部分检测的适应性和准确性。
优选地，对带噪声的佩戴者的语音信号各帧进行经验模态分解，获取各帧的若干个固有模态函数IMF，由于对分帧后的信号进行经验模态分解时会存在端点效应，导致获取的固有模态函数IMF产生偏差，影响到语音信号端点检测的结果，因此对各帧语音信号进行经验模态分解前，对每一帧中的语音信号进行端点延拓，具体为：
对每一帧中的原语音信号进行端点延拓，其中采用自定义延拓函数为：
式中，v＝1,2分别表示左端点延拓和右端点延拓，Rv(t)表示延拓函数，Tv表示延拓函数的周期数，其中Tv＝ζv|t(Gmax(z))-t(Gmin(z)|，ζv表示延拓周期比例系数，Gmax(z)和Gmin(z)分别表示局部极大位置和局部极小位置，t(Gmax(z))和t(Gmin(z))分别表示局部极大位置和局部最小位置所在的时刻点，z表示信号的位置，其中z＝1,2,…,Z，Z表示帧内原信号的长度，t表示时刻，Jv表示幅值，其中R(Gmax(z))和R(Gmin(z))分别表示局部极大位置和局部极小位置的信号能量，Hv表示平滑过渡调整因子，用于使得延拓的信号和原信号能够平滑过渡，其中Hv＝R(Gmax(z))-Jv，表示延拓相位角，其中
本优选实施例，采用上述的方法获取每一帧语音信号的左右延拓函数，在对每一帧语音信号进行经验模态分解时，将获取的左右延拓函数分别添加到语音信号后再进行处理，能够有效地避免了存在的端点效应，从而提高了由经验模态分解获取的固有模态函数IMF的准确度，从而提高了语音检测的准确性，进而提高了语音信号增强的质量。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种智能医疗手环，其特征在于，包括传感器模块、中央处理模块、无线通信模块、对讲机模块、GPS模块、警报模块和电源模块，其中：
所述传感器模块与所述中央处理模块连接，用于获取检测智能医疗手环佩戴者的信息并将其发送至中央处理模块；
所述GPS模块与所述中央处理模块连接，用于采集智能医疗手环佩戴者的定位信息并将其发送至所述中央处理模块；
所述对讲机模块与所述中央处理模块连接，用于获取智能医疗手环佩戴者的语音信息和播放所述从医疗管理中心发出的语音信息；
所述无线通信模块与所述中央处理模块连接，用于将所述佩戴者的信息、佩戴者的定位信息和佩戴者的语音信息发送至医疗管理中心，并接收从医疗管理中心发出的语音信息；
所述警报模块与所述中央处理模块连接，用于当检测到所述佩戴者的信息异常时发出警报；
所述中央处理模块用于协调智能手环内其他模块进行工作；
所述电源模块分别与智能医疗手环的其他模块连接，用于提供各模块所需的工作电源。
2.根据权利要求1所述的一种智能医疗手环，其特征在于，还包括电源模块，其中所述电源模块包括蓄电池和太阳能充电单元，所述太阳能充电单元用于给所述蓄电池充电。
3.根据权利要求1所述的一种智能医疗手环，其特征在于，所述传感器模块包括脉搏检测传感器和体温检测传感器，其中：
所述脉搏检测传感器用于检测智能医疗手环佩戴者的脉搏参数信息；
所述体温检测传感器用于检测智能医疗手环佩戴者的体温信息。
4.根据权利要求1所述的一种智能医疗手环，其特征在于，所述警报模块包括震动马达、蜂鸣器、LED灯、LED显示屏中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种智能医疗手环，其特征在于，所述对讲机模块语音输入单元和语音输出单元，其中：
所述语音输入单元包括麦克风、语音增强子单元和语音信号编码子单元，所述麦克风用于采集医疗手环佩戴者的语音信号；所述语音增强子单元用于对获取的佩戴者的语音信号进行增强处理，获取增强后的语音信号；所述语音信号编码子单元用于将所述增强后的语音信号进行编码处理，获取佩戴者的语音信息，并将其传输至所述无线通信模块进行发送；
所述语音输出单元用于播放所述从医疗管理中心发出的语音信息。
6.根据权利要求5所述的一种智能医疗手环，其特征在于，所述语音增强子单元用于对获取的佩戴者的语音信号进行增强处理，获取增强后的语音信号，具体为：
对佩戴者的语音信号进行语音激活检测，提取佩戴者的语音信号的有声部分；
对佩戴者的语音信号的有声部分进行清浊音分割，提取有声部分的清音部分和浊音部分；
分别对清音部分和浊音部分进行增强处理，具体包括：
(1)对清音部分进行小波变换，获取清音部分的小波系数，
(2)对清音部分的小波系数进行增强处理，获取增强后的清音部分小波系数，具体为：
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式中，tc,h和分别表示增强处理前后的清音部分小波系数，其中c表示小波分解的第c层，c＝1,2,…,C，C表示小波分解的最大尺度，h＝1,2,…,H，H表示当前子带系数的长度，λ表示设定的调整因子，0<λ<1，sgn(·)表示符号函数，ε表示设定的信号复杂度因子，ωc表示第c层的阈值，其中 表示表示噪声方差，L表示语音信号的长度；
(3)对增强处理后的清音部分小波系数进行重构，获取增强后的清音部分；
(4)计算掩蔽阈值，并对浊音部分进行谱减处理，获取增强后的浊音部分；
将增强后的清音部分和浊音部分进行合成，获取增强后的语音信号。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201810005714.XA CN107997314A (zh) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | 一种智能医疗手环 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180508 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |