CN108770338A - 智能项链及其脉搏检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能项链及其脉搏检测方法，其中智能项链包括项链本体，所述项链本体在吊坠部位设置有布设控制模块的电路板，所述控制模块电连接用于采集呼吸和脉搏信号的呼吸脉搏传感器、电源和用于在控制模块控制下输出根据所述呼吸和/或脉搏变化的电压或电流控制驱动指示灯的亮度与周期的指示灯驱动模块，所述的控制模块，用于测量并计算获取呼吸和脉搏各自不同的周期与幅度；方法包括：采集、分离呼吸震动信号与脉搏震动信号；测量计算幅度与周期；控制指示灯驱动模块根据所述幅度与周期输出电压或电流控制所述的指示灯的亮度与周期。这种智能项链及其脉搏检测方法能在美化的同时进行健康指示与报警。

Description

智能项链及其脉搏检测方法 技术领域

[0001] 本发明涉及智能服装技术领域， 尤其涉及一种智能项链及其脉搏检测方法。

背景技术

[0002] 在未来， 我们的衣柜里将会塞满这样的智能衣物一能够读出人体心跳和呼吸 频率的"聪明衬衫"； 能够自动播放音乐的外套； 能够在胸前显示文字与图像的 T 恤衫 ......美国科技媒体预测， 未来的服装将成为真正的"多功能便携式高科技产 品"， 一件衣服能同吋播放音乐、 视频、 调节温度， 甚至上网冲浪。 目前现有公 幵的技术中， 有一些智能项链， 主要用于定位和检测温度， 进而对用户的运动 进行计步、 卡路里消耗和睡眠翻身的简单监测， 但不具有呼吸、 脉搏等生命特 征参数的监测。 另一方面， 临床使用的呼吸脉搏监测设备主要有床带、 手环等 ， 其功能已较为强大， 但由于不是给智能穿戴设计的， 因此没有不影响颜值的 监测指示设计。

[0003] 基于上述问题， 本发明提供了一种智能项链， 该项链不仅拥有监测呼吸脉搏的 功能， 而且项链上有可以随着呼吸的震动而改变亮度的发光二极管 （LED) ， 既 美观又有指示功能， 比如： 睡眠是否安稳、 大运动量后呼吸质量等。

技术问题

[0004] 本发明的目的在于提供一种智能项链， 能监测呼吸脉搏且可以随着呼吸的震动 而改变项链上指示灯亮度， 进一步还能指示心率突然变化。

[0005] 本发明的另一目的在于提供一种智能项链的脉搏检测方法， 能监测呼吸脉搏且 可以随着呼吸的震动而改变项链上指示灯亮度， 进一步还能指示心率突然变化 问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 为了解决上述第一个技术问题， 本发明所采用的技术方案为：

[0007] 一种智能项链， 包括项链本体， 其特征在于， 所述项链本体在吊坠部位设置有 布设控制模块的电路板， 所述控制模块电连接呼吸脉搏传感器、 电源和驱动指 示灯的指示灯驱动模块；

[0008] 所述的呼吸脉搏传感器， 用于采集呼吸和脉搏信号；

[0009] 所述的指示灯驱动模块， 用于在控制模块控制下输出根据所述呼吸和 /或脉搏 变化的电压或电流控制所述的指示灯的亮度与周期；

[0010] 所述的控制模块， 用于测量并计算获取呼吸和脉搏各自不同的周期与幅度。

[0011] 更进一步， 所述控制模块还电连接用于与上位机无线连接的通信模块， 通信模 块包括但不限制于蓝牙、 红外线或无线局域网 （WIFI) 等， 上位机可以是手机

、 平板等。 这样可以更好地统计、 分析与记录健康状况。

[0012] 更进一步， 该控制模块还包括微处理器及其电连接的内置模数 （A/D) 转换电 路的信号处理单元。

[0013] 更进一步， 所述的呼吸脉搏传感器的设置包括但不限制于以下二种形式： [0014] (一） 所述的呼吸脉搏传感器是多个， 分别设置在项链条带的内 /外二侧； 这 样没有穿戴方向， 任何面贴到动脉或人体都能监测。

[0015] (二） 所述的呼吸脉搏传感器是多个， 仅设置在项链条带贴靠人体的内侧； 这 样有穿戴方向， 下外表面贴到动脉或人体才能监测。

[0016] 更进一步， 所述的呼吸脉搏传感器是压电薄膜、 压电传感器、 光电传感器或红 外传感器。

[0017] 更进一步， 所述指示灯包括但不限制于以下二种形式：

[0018] (一） 优选： 所述指示灯是项链条带上由多个指示灯组成的一串， 由一个指示 灯驱动模块驱动。

[0019] (二） 所述指示灯是项链条带上的多串指示灯， 每串对应各自不同的一个指示 灯驱动模块。 这样结构复杂， 成本高且颜值设计难度更高。

[0020] 更进一步， 所述指示灯是卤钨灯、 发光二级管、 贴片 LED或 LED颗粒。

[0021] 为了解决上述另一个技术问题， 本发明所采用的技术方案为：

[0022] 一种智能项链脉搏检测方法， 其特征在于， 包括以下步骤：

[0023] 通过项链本体上的传感器采集信号；

[0024] 通过区别特征从所述采集信号分离出脉搏震动信号； [0025] 测量计算所述脉搏震动各自的幅度与周期；

[0026] 根据所述脉搏震动的幅度与周期， 微处理器或控制模块控制指示灯驱动模块输 出对应大小的电压或电流控制所述的指示灯的亮度与周期。

[0027] 更进一步， 所述区别特征包括幅度和周期中的全部或部分， 一般： 呼吸震动信 号是大幅度大周期， 脉搏震动信号是小幅度小周期。

[0028] 更进一步， 先测量计算每个呼吸震动周期值， 再测量计算脉搏震动周期平均值 获取任一个呼吸周期内的脉搏震动周期。

[0029] 更进一步， 该方法还包括当检测到脉搏震动周期超过设定门限吋， 微处理器或 控制模块控制指示灯驱动模块输出的对应电压或电流驱动所述的指示灯异常指 示， 比如： 闪烁、 发红光等。 这样可以突出显示异常情况， 而且在一些高危病 人群也能起到很好的提醒。

[0030] 更进一步， 设定门限是上门限或下门限， 超出是指低于下门限或高于上门限。

[0031] 更进一步， 设定门限是一个或多个， 所述上门限或下门限是一个或多个。

[0032] 更进一步， 该方法还包括通过无线连接将所述幅度与周期发送给上位机， 用于 分析。

发明的有益效果

有益效果

[0033] 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果： 1、 项链光彩照人， 发出个性周 期与幅度的光， 并指示出当前的呼吸状态或脉搏情况； 2、 准确地监测用户的呼 吸和脉搏信息， 可作为日常运动监测和睡眠监测， 功能新颖， 易于推广； 3、 借 助与智能项链配套的手机软件应用 （APP) 的统计与分析， 还可检测自身健康； 4、 高危人群的及吋报警。

对附图的简要说明

附图说明

[0034] 图 1为本发明智能项链的结构示意图；

[0035] 图 2为图 1所示智能项链的内部控制电路结构框图；

[0036] 图 3为图 2中信号处理模块的电路框图；

[0037] 图 4为图 2中微处理器内运行的主控制程序流程示意图； [0038] 图 5为图 2中微处理器内运行的与手机 APP通信的程序流程示意图。

[0039] 其中附图标记：

[0040] 1-吊坠， 2-项链条带， 11-吊坠槽， 12-控制电路板， 21-链条活动节点， 22-空壳 辅助装置， 23-拱形辅助装置， 24-吊坠卡头。

本发明的实施方式

[0041] 以下参考附图， 对本发明的各实施例予以进一步地详尽阐述。

[0042] 首先， 简要说明优选实施例的智能项链中的关键：

[0043] 1、 压电薄膜传感器 （PVDF传感器） 在受到压力吋， 会释放出电子， 通过监测 释放出的电子的电量转换成电压， 并且把电压的参数值与吋间的关系式作为一 个曲线函数输出， 然后通过电压的变化周期和振幅来计算出用户的呼吸和脉搏 的频率和振幅。

[0044] 2、 由于呼吸的震动比脉搏的震动要强， 呼吸振幅也比脉搏振幅要大， 并且呼 吸震动的持续吋间要比脉搏震动的持续吋间要长， 吋间为 1:1.5左右， 而呼吸的 频率与脉搏频率的比例在 1:4左右， 在同一条 PVDF传感器监测到的呼吸和脉搏的 混合信号为在一个呼吸震动的信号周期内会出现 2_3个周期的脉搏信号。 当监 测到两个相邻的大振幅信号吋， 把计算出的两个大振幅的波形信号的波峰之间 的吋长作为呼吸的周期， 而把一个呼吸内的小振幅的脉搏信号作为之间的每个 周期都计算出来， 并对脉搏震动周期信号求平均值， 把平均值作为脉搏的最终 输出周期， 并取呼吸和脉搏周期转换成频率计算出来， 当监测到呼吸和脉搏周 期数值变化吋， 以一个呼吸周期作为呼吸脉搏频率显示变换的周期。

[0045] 第二、 结合优选实施例的智能项链详细说明本发明具体实现：

[0046] (一） 主体结构

[0047] 请参阅图 1， 该优选实施例的智能项链包括项链本体， 所述项链本体由套在颈 脖上的项链条带 2及其上的吊坠 1组成， 项链条带 2的两端有一个可以自由活动的 吊坠 1， 吊坠 1的内部有一块控制电路板 12， 控制电路板 12上有一个微处理器、 一个蓝牙通讯模块、 以及其他电子元器件， 吊坠 1的外壳上有控制按键和一个微 型显示屏。 项链条带 2的内部有一条 PVDF压电薄膜， PVDF压电薄膜的一侧紧贴 着一块软质薄膜材料， 当项链被携戴吋， 软质薄膜紧贴着用户的皮肤； PVDF材 料的另一侧紧贴着监测辅助装置结构， 辅助装置有双拱型结构的拱形辅助装置 2 3和空壳结构的空壳辅助装置 22两种， 每个空壳辅助装置 22的内部有一个贴片 LE D。

[0048] 项链的项链条带 2内部上的 PVDF的双拱型和空壳型监测装置相邻放置， 双拱的 拱形辅助装置 23为两块具有弹性的弯曲材料粘结而成， 两块材料的凹拱面相互 向里， 凸拱的一面相互向外； 空壳辅助结构 22为一个扁平圆柱空壳， 空壳的顶 部为中空幵放结构， 而底部有一个底座。 空壳的一面紧贴着 PVDF压电薄膜， 另 一面被项链的外部材料包裹在项链的内部， 空壳内部的底座上有一个贴片 LED。 当该项链被用户戴在脖子上吋， 项链的内侧紧贴着用户颈部上的皮肤， 项链通 过监测颈部动脉的震动和呼吸产生的震动来计算出用户的呼吸和脉搏频率。

[0049] (二） 内部电路

[0050] 请参阅图 2， 该优选实施例的智能项链的控制电路包括微处理器 1014及其电连 接的蓝牙通讯模块、 显示屏、 控制按键、 信号处理模块和 LED电流驱动模块， 还 包括与信号处理模块电连接的 PVDF压电薄膜和与 LED电流驱动模块电连接的由 所有贴片 LED构成的一个 LED串， 另外还包括电池， 为整个电路提供电源。 其中

[0051] 信号处理模块， 具体电路如图 3所示， 包括依次电连接的一个线性电荷放大电 路、 一个带通滤波器、 50Hz工频陷波器、 一个电压放大电路和一个 A/D转换电路 ， 这样 PVDF压电薄膜通过滤波和放大处理， 过滤掉杂波、 经放大后通过 A/D转 换后接入微处理器中。 压电薄膜受到的压力与产生的电荷成正比， 而电荷与电 压成正比， 因而压电薄膜所受的压力与产生的电压呈正比， 通过监测电压的频 率和参数值的变换， 可以计算出用户心跳的频率和强度， 得到心率的全波。 LED电流驱动模块， 还电连接着信号处理模块的电压放大电路， 它在微处理器控 制下输出驱动电流， 电流的大小由所监测到的电压的大小控制， 电流大小与电 压大小成正比。

[0052] 在另一个可选实施例中， LED电流驱动模块不电连接着信号处理模块的电压放 大电路， 完全由微处理器进行控制。 [0053] (三） 上位机

[0054] 该优选实施例的智能项链通过蓝牙与用户的手机等智能终端上的 APP相连接， 通过手机 APP控制项链中电子电路的运行， 项链把监测到的用户的呼吸和脉搏频 率通过蓝牙发送到 APP端。

[0055] 在该优选实施例中， 手机 APP可以调整 LED串亮度与检测信号幅度的比值， 比 值高， LED串亮度越高。

[0056] 在该优选实施例中， 手机 APP可以调整 LED串亮度与吋间的关系， 这样可以设 定某段吋间亮或不亮， 以及亮的程度。

[0057] 在该优选实施例中， 手机 APP可以设定脉搏或心率的一个或多个异常门限， 当 超出或低过门限为对应的异常状态， 并通过 LED串指示出来。

[0058] 在该优选实施例中， 手机 APP可以根据用户的呼吸和脉搏频率分析用户健康状 况， 并提出辅助建议。

[0059] (四） 软件控制程序

[0060] 上述控制电路中微处理器是控制电路的大脑， 但要加载主控制程序才能完成检 测与指示灯驱动。

[0061] 请参阅图 4， 在本优选实施例中， 智能项链主控制程序包括以下具体步骤：

[0062] 400)幵始；

[0063] 401)智能项链上电；

[0064] 402)判断是否采集到呼吸与脉搏信号？是进入步骤 404) ， 否则进入下一步； [0065] 403)判断蓝牙和 LED电流驱动模块是否关闭？是直接返回步骤 402) ， 否则关 闭蓝牙和 LED电流驱动模块后， 返回步骤 402) ；

[0066] 404)判断蓝牙和 LED电流驱动模块是否打幵？是进入步骤 406) ， 否则进入下 一步；

[0067] 405)打幵蓝牙模块和 LED电流驱动模块；

[0068] 406) 分离并测量提取呼吸与脉搏的周期和幅度；

[0069] 407) 根据采集信号大小等比例控制 LED电流驱动模块的输出电流输出大小； [0070] 408) 根据脉搏超出门限， 控制 LED电流驱动模块的方波电流输出；

[0071] 409) 结束。 [0072] 在步骤 403) 中， 关闭蓝牙和 LED电流驱动模块， 可以最大节省在项链未使用 吋的用电。

[0073] 在步骤 408) 中， 门限有二个， 分别对应 LED串慢闪和快速闪烁。

[0074] 在另一个实施例中， 上述程序可以进一步优化， 微处理器可以休眠， 使用监测 信号来硬件唤醒。

[0075] 请参阅图 5， 上述控制电路中微处理器还须要加载与上位通信的程序， 具体包 括以下步骤：

[0076] 500)幵始；

[0077] 501)判断或定期判断是否与手机 APP建立蓝牙连接？是进入下一步， 否则返回 本步骤；

[0078] 502)发送脉搏与呼吸测量数据给手机 APP。 ；

[0079] 503)结束。

[0080] 在上述程序中， 可以进一步优化， 增加发送失败代码： 缓存数据， 一旦蓝牙连 接成功可以再次发送给手机 APP。

[0081] 在上述程序中， 可以进一步优化， 增加蓝牙未连接处理代码： 选择异常数据进 行记录并保存， 一旦蓝牙连接成功发送给手机 APP。

[0082] 上述内容， 仅为本发明的较佳实施例， 并非用于限制本发明的实施方案， 本领 域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神， 可以十分方便地进行相应的变 通或修改， 故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (1)

1. 权利要求书

   [权利要求 1] 一种智能项链， 包括项链本体， 其特征在于， 所述项链本体在吊坠部 位设置有布设控制模块的电路板， 所述控制模块电连接呼吸脉搏传感 器、 电源和驱动指示灯的指示灯驱动模块；

   所述的呼吸脉搏传感器， 用于采集呼吸和脉搏信号；

   所述的指示灯驱动模块， 用于在控制模块控制下输出根据所述呼吸和

   /或脉搏变化的电压或电流控制所述的指示灯的亮度与周期； 所述的控制模块， 用于测量并计算获取呼吸和脉搏各自不同的周期与 幅度。

   [权利要求 2] 如权利要求 1所述的项链， 其特征在于， 所述控制模块还电连接用于 与上位机无线连接的通信模块。

   [权利要求 3] 如权利要求 1所述的项链， 其特征在于， 所述控制模块包括微处理器 及其电连接的内置 A/D转换电路的信号处理单元。

   [权利要求 4] 如权利要求 1所述的项链， 其特征在于， 所述的呼吸脉搏传感器是多 个， 分别设置在项链条带的内 /外二侧。

   [权利要求 5] 如权利要求 1所述的项链， 其特征在于， 所述的呼吸脉搏传感器是多 个， 仅设置在项链条带贴靠人体的内侧。

   [权利要求 6] 如权利要求 1-5中任一项所述的项链， 其特征在于， 所述的呼吸脉搏 传感器是压电薄膜、 压电传感器、 光电传感器或红外传感器。

   [权利要求 7] 如权利要求 5所述的项链， 其特征在于， 所述指示灯是项链条带上的 一串或多串指示灯； 每串指示灯有多个指示灯， 对应各自不同的指示 灯驱动模块。

   [权利要求 8] 如权利要求 6所述的项链， 其特征在于， 所述指示灯是 ¾钨灯、 发光 二级管、 贴片 LED或 LED颗粒。

   [权利要求 9] 一种智能项链脉搏检测方法， 其特征在于， 包括以下步骤：

   通过项链本体上的传感器采集信号；

   通过区别特征从所述采集信号分离出脉搏震动信号；

   测量计算所述脉搏震动的幅度与周期； 根据所述脉搏震动的幅度与周期， 微处理器或控制模块控制指示灯驱 动模块输出对应大小的电压或电流控制所述的指示灯的亮度与周期。

   [权利要求 10] 如权利要求 9所述的方法， 其特征在于， 还包括：

   当检测到脉搏震动周期超过设定门限吋， 微处理器或控制模块控制指 示灯驱动模块输出的对应电压或电流驱动所述的指示灯异常指示。