CN111134649A - 一种心率监测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种心率监测系统及其方法，所述系统包括佩戴单元，所述佩戴单元可固定于使用者头部；压电传感器，所述压电传感器位于佩戴单元上，且所述压电传感器可与所述使用者皮肤直接接触，用于采集压电信号；供电单元，所述供电单元设于所述佩戴单元上，通过导线与压电传感器电连接；无线传输单元，所述无线传输单元固定于所述佩戴单元上，并与供电单元电连接；处理显示单元，所述处理显示单元配置于移动终端上，用于处理分析无线传输单元发送的信号并将心率结果显示。

Description

一种心率监测系统及其方法

技术领域

本发明涉及生理信号监测领域，具体涉及一种心率监测系统及其方法。

背景技术

随着生活水平的提高，越来越多的人意识到运动健身的重要，也更加关注运动时的生命体征变化。对于心率监测的传统方法是通过粘贴心电电极片的方式，但在运动过程中容易出汗，会对信号产生较大干扰，同时运动时易造成线缆的拉扯。目前更多的人选择佩戴运动手环来进行运动时心率的监测，但是由于手环佩戴于手腕处，使用者在进行球类运动时，诸如篮球、排球时，则手环监测设备并不适用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种心率监测系统及其方法，通过佩戴于头部的方式进行心率的监测，保证在运动时也能进行信号的采集。

依据本发明的一个方面，提供了一种心率监测系统，所述系统包括可固定于使用者头部的佩戴单元，位于佩戴单元上用于采集使用者压电信号的压电传感器，位于佩戴单元上用于接收压电传感器采集的生理信号的无线传输单元，位于佩戴单元上向压电传感器及无线传输单元供能的供电单元，以及配置于移动终端上分析生理信号并输出显示心率结果的处理显示单元。

进一步地，所述心率监测系统还包括可移动单元，所述可移动单元套设于所述佩戴单元上，所述压电传感器固定设置于所述可移动单元上。

进一步地，所述佩戴单元为头带形式，所述无线传输单元和供电单元固定设置于所述头带内部；所述可移动单元非固定地套设于所述头带上。更进一步地，用于连接所述压电传感器与所述供电单元的导线呈可伸缩状且位于所述头带的内部，所述头带上设有一开口，所述导线穿过所述开口与所述压电传感器电连接。

进一步地，所述头带包含宽度不同的两部分，分别为窄段和宽度大于窄段的部分，其中所述可移动单元套设于所述窄段上，所述可移动单元仅可在所述窄段范围内移动。

进一步地，所述可移动单元包括衬底和所述压电传感器，所述衬底为一绝缘材料，所述压电传感器固定于所属衬底表面。

更进一步地，所述处理显示单元还包括对当前压电信号采集强度的显示，可帮助使用者调整所述可移动单元的位置。

依据本发明的另一个方面，提供了一种心率监测方法，所述方法包括：进行头带地佩戴，移动压电传感器使压电传感器与受试者太阳穴接触，开始采集压电信号，无线传输单元将压电信号发送给处理显示单元，处理显示单元进行分析处理并显示心率信号。

依据本发明实施例，所述心率监测方法，还包括通过处理显示单元查看信号检测强度从而进行压电传感器位置的调整，使信号检测强度达到合格。

通过本发明提供的一种心率监测系统及方法，可实现对运动中的人进行心率的采集，并且佩戴方便舒适，操作简单，同时信号的采集不会受到手部运动的影响，特别适用于篮球、排球等运动中使用。

附图说明

图1为本发明提供的一种心率监测系统的结构框图；

图2为本发明提供的一种心率监测系统的头带示意图；

图3为图2的部分内部结构图；

图4为图2中11部分的平面示意图；

图5为本发明提供的一种心率监测系统的处理显示单元的示意图；

图6为本发明提供的心率监测系统的另一种头带示意图；

图7为本发明提供的一种心率监测方法的流程图；

图8为本发明提供的另一种心率监测方法的流程图。

具体实施方式

实施例一

本发明实施例一提供了一种心率监测系统，图1示出了其结构框图，心率监测系统100包括佩戴单元10，压电传感器21、供电单元30和无线传输单元40，以及处理显示单元50。其中，压电传感器21、供电单元30和无线传输单元40均设置于佩戴单元10上，而处理显示单元50则是配置于移动终端如电脑或手机中的软件系统。供电单元30与压电传感器21和无线传输单元40电连接，向其供能。同时压电传感器21也与无线传输单元40电连接实现信号的传输。而无线传输单元40则将从压电传感器21处接收的信号发送至位于移动终端上的处理显示单元50，处理显示单元50则对压电信号信号进行分析得到心率信号并显示出来，同时，处理显示单元50还可对压电信号采集的信号强度进行判断。

图2示出了本实施例一提供的佩戴单元10的立体示意图。在本实施例中，佩戴单元10为头带形式，诸如运动员在运动时为吸汗所佩戴的头带、头巾或发带，佩戴单元10为可拉伸的松紧带，对于头围不同的使用者均可稳固的佩戴。

在图2的视图中，阴影部分为头带的内侧，无阴影的为头带的外侧。

因限定压电传感器21的使用范围为太阳穴处，考虑到个体头围大小差异，以及信号的准确采集，将压电传感器21设计成可调节位置的结构，因此在佩戴单元10上设置有一可移动单元20。可移动单元20套设于佩戴单元10上，在外力作用下可移动位置。在本实施例中，可移动单元20包含一衬底22和压电传感器21，其中衬底22为织物，压电传感器21采用压电薄膜，其设置于衬底22的一平面内，且压电薄膜不能将其所在衬底的平面完全覆盖；相对于佩戴单元10来说，压电传感器21设在其内侧，即图2中阴影的一面，从而使用者在佩戴时，压电传感器21可直接与使用者的皮肤接触。衬底22可采用柔软绝缘材料，诸如泡棉或海绵等。衬底22采用柔软材料除了可使位于其上的压电传感器21与使用者皮肤紧密贴合外，还可加大与皮肤间的摩擦，从而保证使用者在运动过程中，压电传感器21不会发生位置的改变。因压电传感器21仅适用于使用者的太阳穴位置，因此没有必要在整个头带上移动，同时为方便使用者调节压电传感器21的位置，佩戴单元10设计成宽度不同的两部分，分别为窄段11和宽度大于窄段11的部分。可移动单元20则套设于窄段11，即可移动单元20仅可在窄段11的长度范围内移动位置。

图3示出了佩戴单元10的包含电子元件部分的内部结构图。供电单元30及无线传输单元40均设置于佩戴单元10的内部，其中，供电单元30可采用锂电池，无线传输单元40可采用蓝牙。因锂电池具备一定的硬度，其具体位置对应于使用者佩戴时后脑勺或枕骨的位置。为了保证可移动单元20在位置调节过程中，压电传感器21与供电单元30的电连接不受影响，连接二者的导线50包括呈螺旋状的部分，从而使导线50可拉伸和收缩。

图4示出了图2视图中佩戴单元10的内侧窄段11的平面图。窄段11的内侧有一开口13，内部的导线50经开口13延伸出来与压电传感器21连接。开口13的具体位置在窄段11的中心处。具体地，导线50从衬底

图5为处理显示单元50的示意图，在本实施例中处理显示单元50为配置于手机中的软件，通过蓝牙接收到无线传输单元40发送的压电信号后进行分析处理。处理显示单元50包括信号强度显示区51，用于显示当前压电信号强度，当压电信号强度较弱时，使用者再进行可移动单元20的位置调节，直至信号强度显示区51显示出当前信号强度强。处理显示单元50还包括心率显示区52，显示分析得到的心率结果。

为保证使用者在开始佩戴时能方便快速安装到位，本发明还提供了一种头带，如图6所示，其与图2的区别在于，佩戴单元10上设置有一标志位12。在本实施例中，所述标志位12为三角状凸出物，在其他实施方式中，标志位12可以采用颜色不同或其他明显的特征来显示。标志位12的具体位置与供电单元30相对，使用者在开始佩戴时，将标志位12对准眉心，则此时即可保证供电单元30在枕骨位置。

实施例一提供的心率监测头带特别适用于运动中使用，头带本身不会对使用者造成额外的负担或影响，同时，采用头带的形式进行信号采集也不会受到诸如篮球、排球运动的干扰，从而使信号采集更准确。

实施例二

图7示出了一种心率监测方法的流程图，包括以下步骤：

S11，佩戴头带，

S21，移动压电传感器，使压电传感器与受试者太阳穴处接触；

S31，开始压电信号采集；

S41，通过无线传输方式将所述压电信号发送至已配置的移动终端上，通过处理显示单元分析处理得到心率信号并将结果显示。

其中，步骤S41和步骤S51可以是在运动结束后开始进行也可以是在运动过程中实时进行。

如图8所示，心率监测方法在S11与S21之间还包括步骤S12，使头带的标志位与眉心对齐，相应的供电单元也会与枕骨处贴合。此外，在步骤S41压电信号由头带无线传输到处理显示单元后进行步骤S51，通过处理显示单元显示压电信号强度，当信号弱的时候，则返回步骤S21；当信号强的时候，则直接进行步骤S52。

本发明提供的心率检测方法特别适用于运动中对使用者心率信号的采集，且不会因从事的篮球或排球运动而导致信号受到干扰。

上述实施例仅描述和呈现本发明，本发明不限于上述公开实施例的范围，任何涵盖在权利要求范围内的或等效的修改都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种心率监测系统，其特征在于，包括：

佩戴单元，所述佩戴单元可固定于使用者头部；

压电传感器，所述压电传感器位于佩戴单元上，且所述压电传感器可与所述使用者皮肤直接接触，用于采集压电信号；

供电单元，所述供电单元设于所述佩戴单元上，通过导线与压电传感器电连接；

无线传输单元，所述无线传输单元固定于所述佩戴单元上，并与供电单元电连接；

处理显示单元，所述处理显示单元配置于移动终端上，用于处理分析无线传输单元发送的信号并将心率结果显示。

2.根据权利要求1所述的一种心率监测系统，其特征在于，所述心率监测系统还包括可移动单元，所述可移动单元套设于所述佩戴单元上，所述压电传感器固定设置于所述可移动单元上。

3.根据权利要求2所述的一种心率监测系统，其特征在于，所述佩戴单元为头带形式，所述无线传输单元和供电单元固定设置于所述头带内部；所述可移动单元非固定地套设于所述头带上。

4.根据权利要求3所述的一种心率监测系统，其特征在于，用于连接所述压电传感器与所述供电单元的导线呈可伸缩状且位于所述头带的内部，所述头带上设有一开口，所述导线穿过所述开口与所述压电传感器电连接。

5.根据权利要求3所述的一种心率监测系统，其特征在于，所述头带包含宽度不同的两部分，分别为窄段和宽度大于窄段的部分，其中所述可移动单元套设于所述窄段上，所述可移动单元仅可在所述窄段范围内移动。

6.根据权利要求5所述的一种心率监测系统，其特征在于，所述可移动单元包括衬底和所述压电传感器，所述衬底为一绝缘材料，所述压电传感器固定于所属衬底表面。

7.根据权利要求3所述的一种心率监测系统，其特征在于，所述头带上设有一标志位，用于使用者在佩戴时将所属标志位置于眉心处，从而保证所述头带的正确佩戴。

8.根据权利要求1所述的一种心率监测系统，其特征在于，所述处理显示单元还包括对当前压电信号采集强度的显示，可帮助使用者调整所述可移动单元的位置。

9.一种心率监测方法，其特征在于，包括：

进行头带的佩戴；

移动压电传感器，使压电传感器与受试者太阳穴处接触；

开始压电信号采集；

通过无线传输方式将所述压电信号发送至已配置的移动终端上，通过处理显示单元分析处理得到心率信号并将结果显示。

10.根据权利要求9所述的一种心率监测方法，其特征在于，还包括显示压电信号强度，根据所属信号强度调整压电传感器位置。

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