CN111772604A

CN111772604A - 一种人体健康监测手环

Info

Publication number: CN111772604A
Application number: CN202010773873.1A
Authority: CN
Inventors: 吴志; 张明华; 宁炜明; 张安江; 杜建科; 丁本杰; 王军
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Ningbo University
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2020-10-16

Abstract

本发明公开了一种人体健康监测手环，包括表壳和设置在表壳两端的第一表带和第二表带，表壳内设置有可拆卸的控制及显示组件，第一表带的下表面或第二表带的下表面固定嵌设有用于检测人体血压和心率的薄膜压力传感器，特点是第一表带与第二表带之间设置有表带松紧自动调节机构，薄膜压力传感器为导电高分子复合材料，由导电填料与硅橡胶混合而成；优点是不仅可以准确地测量人体血压值，还可使薄膜压力传感器紧贴人体的桡动脉，时刻监测脉搏的跳动情况，大大提高了血压、心率的测量准确性和可靠性；且当监测不到人体的脉搏跳动或脉搏跳动异常时，会立即向周围发出报警声，使患者可及时得到救助。

Description

一种人体健康监测手环

技术领域

本发明涉及可实时监测人体心率、血压和体温等的健康监测设备，尤其涉及一种人体健康监测手环。

背景技术

随着社会的不断发展，各行各业的工作压力逐渐增大。有文献研究，87.7%的猝死案例在医院外发生，大部分的心搏骤停不能及时被发现，直接导致了猝死的发生。近年来，猝死的趋势更加趋向于年轻化，这是由于年轻人出于各种原因的持续熬夜，高强度的工作以及精神上的压力等。一线民警、医生、上班族、工人、学生等面临的猝死风险高，这样的问题日益凸显，引发了社会的广泛关注。而对于现有的健康体检设备，往往集中在医院、体检中心等场所，人们需要提前预约时间，对人们来说只能偶尔进行身体健康的体检，如一年一次，这对身体健康监测的频率很低。而对于人们常规指标的监测，如血压、心率、体温等，目前可以在家里配备血压计、测温仪等，人们可以根据自身的情况进行家常性的监测，如一天一次。但是由于这些检测仪器不方便随身携带，就无法对人体的健康状态提供实时的监测并发出警报。

而为了解决上述问题，目前市面上也有一些健康监测手环，其通过心率传感器、体温传感器等对人体的心率、体温等进行实时监测，当人体的心跳、体温出现异常时，可发出警报提醒佩戴者或周边的人。但是目前市面上的这类健康监测手环，其监测的准确性不高，误差较大，可靠性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可大大提高血压、心率的测量准确性和可靠性的人体健康监测手环。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种人体健康监测手环，包括表壳和设置在所述的表壳两端的第一表带和第二表带，所述的表壳内设置有可拆卸的控制及显示组件，所述的第一表带的下表面或所述的第二表带的下表面固定嵌设有用于检测人体血压和心率的薄膜压力传感器，所述的第一表带与所述的第二表带之间设置有表带松紧自动调节机构，所述的薄膜压力传感器为导电高分子复合材料，由导电填料与硅橡胶混合而成，其中导电填料在导电高分子复合材料中的质量分数为5～20wt%。

进一步地，所述的导电填料为碳系纳米材料。

进一步地，所述的薄膜压力传感器的厚度为1～3mm。

进一步地，所述的表带松紧自动调节机构包括环扣、微电机、齿轮和齿条，所述的第一表带的上表面设置有电机槽，所述的电机槽的内底部嵌设有正、负电极触点，所述的正、负电极触点与所述的控制及显示组件电连接，所述的微电机安装在所述的电机槽中，所述的正、负电极触点嵌入所述的微电机中且与所述的微电机中的正、负电极相接触，使得所述的微电机通电且可防止所述的微电机转动，所述的环扣套在所述的第一表带上，所述的环扣的上端一体设置有表带压扣，所述的环扣的上表面设置有通孔，所述的微电机的驱动轴向上穿过所述的通孔，所述的齿轮与所述的微电机的驱动轴同轴固定连接，所述的第二表带的下表面设置有调节槽，所述的齿条固定安装在所述的调节槽中，当所述的第二表带穿过所述的表带压扣时，所述的调节槽朝向所述的第一表带，所述的齿轮位于所述的调节槽中且与所述的齿条相啮合。

进一步地，所述的调节槽的一侧设置有多个定位插孔，所述的齿条上一体设置有数量和位置均与所述的定位插孔相对应的定位柱，所述的定位柱与所述的定位插孔相插接，使得所述的齿条被固定在所述的调节槽中。

进一步地，所述的控制及显示组件包括内壳体、显示屏、开关和设置在所述的内壳体中的控制器、报警器、充电电池，所述的显示屏固定在所述的内壳体的上端，所述的开关设置在所述的内壳体的侧面，所述的报警器、所述的开关和所述的显示屏分别与所述的控制器电连接，所述的内壳体中设置有数据接口，所述的控制器和所述的充电电池分别与所述的数据接口电连接，所述的表壳内固定设置有数据接头，所述的薄膜压力传感器和所述的正、负电极触点分别与所述的数据接头电连接，所述的数据接头与所述的数据接口相插接。

进一步地，所述的第一表带的下表面固定嵌设有体温传感器，所述的体温传感器与所述的数据接头电连接；通过体温传感器可实时检测佩戴者的体温，当佩戴者的体温出现异常时，可通过报警器发出报警。

进一步地，所述的表壳与所述的第一表带、所述的第二表带一体设置且材料为硅橡胶，所述的表壳的内侧一体设置有定位凸条，所述的内壳体的侧面的相应位置设置有定位槽，当所述的内壳体安装在所述的表壳内时，所述的定位凸条与所述的定位槽相配合，使得所述的内壳体被固定在所述的表壳中。

进一步地，所述的第一表带上设置有可活动的环境感知组件，所述的环境感知组件与所述的数据接头电连接。

进一步地，所述的环境感知组件包括片状的光敏电阻、热敏电阻、气敏电阻、湿敏电阻和声敏电阻，所述的第一表带的上表面设置有五组依次排列的安装槽，所述的光敏电阻、所述的热敏电阻、所述的气敏电阻、所述的湿敏电阻和所述的声敏电阻的一端均一体设置有连接柱，所述的连接柱一一对应的铰接在所述的安装槽中，所述的连接柱上套设有扭簧，所述的扭簧的一端扭臂插入所述的安装槽，所述的光敏电阻、所述的热敏电阻、所述的气敏电阻、所述的湿敏电阻和所述的声敏电阻上均设置有扭臂孔，所述的扭簧的另一端扭臂插入所述的扭臂孔内。该连接结构使得环境感知组件可充分暴露于环境中，使得到的环境数据会更加准确可靠，同时又使环境感知组件始终与第一表带的上表面相贴和，不会发生凸翘，也不会随佩戴者的运动而随意晃动，保证了安全性，也使得环境感知组件的安装更换更加方便。

进一步地，所述的安装槽的端部嵌设有两个LED灯，所述的LED灯通过导线与所述的数据接头电连接，两个LED灯显示不同的颜色，用于直观的提示佩戴者所处环境是否适宜。

与现有技术相比，本发明的优点是由于表带的下表面嵌设有薄膜压力传感器，且第一表带与第二表带之间设置有表带松紧自动调节机构，其通过示波法的检测原理监测佩戴者的血压，不仅可以准确地测量人体血压值，还可使薄膜压力传感器紧贴人体的桡动脉，时刻监测脉搏的跳动情况，大大提高了血压、心率的测量准确性和可靠性；且当监测不到人体的脉搏跳动或脉搏跳动异常时，会立即向周围发出报警声，使患者可及时得到救助；此外，第一表带上设置有可活动的环境感知组件，其可准确地监测佩戴者所处的环境状况，为佩戴者提供准确的环境信息。且控制及显示组件与表壳可拆卸，当有部件损坏时，只要更换表壳及表带部分或控制及显示组件即可，无需将整个监测手环报废，节省了成本。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的仰视图；

图3为本发明的表带松紧自动调节机构的配合示意图；

图4为本发明的分解示意图；

图5为本发明的控制及显示组件的外部结构示意图；

图6为本发明的环境感知组件在第一表带上的安装示意图；

图7为本发明的声敏电阻的立体结构示意图；

图8为本发明的声敏电阻去掉连接柱后的端部结构示意图；

图9为本发明的控制及显示组件的控制原理框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，一种人体健康监测手环，包括表壳1和一体设置在表壳1两端的第一表带2和第二表带3，表壳1、第一表带2、第二表带3的材料均为硅橡胶，表壳1内设置有可拆卸的控制及显示组件4，控制及显示组件4包括内壳体41、显示屏42、开关48和设置在内壳体41中的控制器43、报警器44和充电电池45，显示屏42固定在内壳体41的上端，开关48设置在内壳体41的侧面，报警器44、开关48和显示屏42分别与控制器43电连接，内壳体41中设置有数据接口46，控制器43和充电电池45分别与数据接口46电连接，表壳1内固定设置有数据接头11，数据接头11与数据接口46相插接，内壳体41的侧面对应报警器44的位置设置有第一扬声孔49，内壳体41的至少两个侧面设置有定位槽47，表壳1的内侧对应定位槽47的位置一体设置有定位凸条12，当内壳体41安装在表壳1内时，定位凸条12与定位槽47相配合，使得内壳体41被固定在表壳1中，表壳1的侧面对应第一扬声孔49和开关48的位置分别设置有第二扬声孔13和开关孔14；

第一表带2的下表面固定嵌设有体温传感器5和用于检测人体血压和心率的薄膜压力传感器6，薄膜压力传感器6的厚度为1～3mm，其为导电高分子复合材料，由导电填料与硅橡胶混合而成，其中导电填料在导电高分子复合材料中的质量分数为5～20wt%，第一表带2与第二表带3之间设置有表带松紧自动调节机构，表带松紧自动调节机构包括环扣7、微电机8、齿轮81和齿条82，第一表带2的上表面设置有电机槽21，电机槽21的内底部嵌设有正、负电极触点22，正、负电极触点22、体温传感器5和薄膜压力传感器6均通过导线与数据接头11电连接，导线在第一表带2的内部穿过，微电机8安装在电机槽21中，正、负电极触点22嵌入微电机8中且与微电机8中的正、负电极相接触，使得微电机8通电且可防止微电机8在电机槽21中转动，环扣7固定套在第一表带2上，环扣7的上端一体设置有表带压扣71，环扣7的上表面设置有通孔72，微电机8的驱动轴向上穿过通孔72，齿轮81与微电机8的驱动轴同轴固定连接，第二表带3的下表面设置有调节槽31，调节槽31的一侧设置有多个定位插孔32，齿条82上一体设置有数量和位置均与定位插孔32相对应的定位柱821，齿条82安装在调节槽31中，且定位柱821与定位插孔32相插接，使得齿条82被固定在调节槽31中，当第二表带3穿过表带压扣71时，调节槽31朝向第一表带2，齿轮81位于调节槽31中且与齿条82相啮合，通过微电机8驱动齿轮81旋转，带动齿条82移动以实现第一表带2与第二表带3之间的松紧自动调节。

此外，还可在第一表带2上设置可活动的环境感知组件9，环境感知组件9与数据接头11通过导线电连接，环境感知组件9包括片状的光敏电阻91、热敏电阻92、气敏电阻93、湿敏电阻94和声敏电阻95，其各个面通过圆弧过渡，第一表带2的上表面设置有五组依次排列的安装槽23，声敏电阻91、热敏电阻92、气敏电阻93、湿敏电阻94和光敏电阻95的一端均一体设置有连接柱96，连接柱96一一对应的铰接在安装槽23中，连接柱96上套设有扭簧97，扭簧97的一端扭臂插入安装槽23，声敏电阻91、热敏电阻92、气敏电阻93、湿敏电阻94和光敏电阻95上均设置有扭臂孔98，扭簧97的另一端扭臂插入扭臂孔98内。

此外，还可在安装槽23的端部嵌设两个LED灯，LED灯通过导线与数据接头11电连接，两个LED灯显示不同的颜色，用于直观的提示佩戴者所处环境是否适宜。

上述实施例中，薄膜压力传感器6中的导电填料为碳系纳米材料，如乙炔炭黑、碳纳米管或石墨烯等，硅橡胶可为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、α,ω-二羟基聚硅氧烷（107硅橡胶）等。

上述实施例中，本发明的人体健康监测手环对人体体温、血压和心率监测的原理为：将手环戴到使用者的手臂上，按压开关48使控制及显示组件4工作，控制器43控制微电机8工作，驱动齿轮81带动齿条82移动（即表带松紧自动调节机构），使第一表带2和第二表带3相互收紧，当薄膜压力传感器6持续接收到规律的脉搏跳动后第一表带2和第二表带3停止收紧并保持其位置，此时，薄膜压力传感器6和体温传感器5将监测到的人体心率信号和体温信号发送给控制器，并在显示屏42中显示佩戴者的实时心率与体温。也可根据佩戴者的生活习惯预先在控制器中设置好血压检测时间段，当需要监测血压时，控制器43控制表带松紧自动调节机构工作，通过收紧表带对人体桡动脉加压，当加压至搏波消失后（即薄膜压力传感器6检测不到脉搏跳动时），停止加压，然后控制表带松紧自动调节机构缓慢匀速放松表带，对桡动脉减压，当压力减小至收缩压时，薄膜压力传感器6检测到脉搏跳动波。此后压力持续缓慢减小，脉搏跳动波振幅逐渐增大，压力减小至与平均压相等时，脉搏波振幅最大；继续减压，脉搏跳动波幅度逐渐减小，所施加的腕部压力小于舒张压后，脉搏跳动幅度将维持不变，完成振荡脉搏波的检测，从而检测出人体的收缩压和舒张压，完成人体血压的检测。而当人体心跳骤停时，薄膜压力传感器6若在连续几秒内未检测到脉搏或持续产生脉搏异常跳动，控制器43控制报警器44向周围发出报警声，使患者能及时得到紧急救治；而若人体脉搏恢复正常，可通过长按开关48解除警报。

本发明中，薄膜压力传感器6的检测原理为：由于薄膜压力传感器6为导电高分子复合材料，其基底为硅橡胶，具有优异的柔韧性和延展性，导电填料为碳系纳米材料，具有优异的导电性和分散性。导电填料混合到高分子基底中，高分子材料的内部会由导电填料形成一定的导电通路，组成导电网格，从而极大的减小高分子材料的体积电阻率，实现高分子材料的导电。检测时，当薄膜压力传感器6受到外力的拉伸或压缩时，会产生相应的形变，应力越大，应变也越大；受到循环载荷的应力时，也表现为均匀的循环应变。当受到应变时，薄膜压力传感器6内的导电通路会遭到破坏，使已经形成的内部导电网格面积减小，从而使薄膜压力传感器6的体积电阻率增大，而当应变为0时，薄膜压力传感器6内的导电通路恢复，使内部的导电网格面积恢复先前的大小，从而使得薄膜压力传感器6内的体积电阻率也恢复。因此，通过监测薄膜压力传感器6的体积电阻率的循环变化来实时监测脉搏的跳动情况或心率；还可通过表带松紧自动调节机构来改变施加在薄膜压力传感器6上的压力来改变其体积电阻率，来检测出佩戴者脉搏的消失或恢复。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种人体健康监测手环，包括表壳和设置在所述的表壳两端的第一表带和第二表带，所述的表壳内设置有可拆卸的控制及显示组件，所述的第一表带的下表面或所述的第二表带的下表面固定嵌设有用于检测人体血压和心率的薄膜压力传感器，其特征在于：所述的第一表带与所述的第二表带之间设置有表带松紧自动调节机构，所述的薄膜压力传感器为导电高分子复合材料，由导电填料与硅橡胶混合而成，其中导电填料在导电高分子复合材料中的质量分数为5～20wt%。

2.如权利要求1所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的薄膜压力传感器的厚度为1～3mm。

3.如权利要求1所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的表带松紧自动调节机构包括环扣、微电机、齿轮和齿条，所述的第一表带的上表面设置有电机槽，所述的电机槽的内底部嵌设有正、负电极触点，所述的正、负电极触点与所述的控制及显示组件电连接，所述的微电机安装在所述的电机槽中，所述的正、负电极触点嵌入所述的微电机中且与所述的微电机中的正、负电极相接触，使得所述的微电机通电且可防止所述的微电机在电机槽中转动，所述的环扣固定套在所述的第一表带上，所述的环扣的上端一体设置有表带压扣，所述的环扣的上表面设置有通孔，所述的微电机的驱动轴向上穿过所述的通孔，所述的齿轮与所述的微电机的驱动轴同轴固定连接，所述的第二表带的下表面设置有调节槽，所述的齿条固定安装在所述的调节槽中，当所述的第二表带穿过所述的表带压扣时，所述的调节槽朝向所述的第一表带，所述的齿轮位于所述的调节槽中且与所述的齿条相啮合。

4.如权利要求3所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的调节槽的一侧设置有多个定位插孔，所述的齿条上一体设置有数量和位置均与所述的定位插孔相对应的定位柱，所述的定位柱与所述的定位插孔相插接，使得所述的齿条被固定在所述的调节槽中。

5.如权利要求3所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的控制及显示组件包括内壳体、显示屏、开关和设置在所述的内壳体中的控制器、报警器、充电电池，所述的显示屏固定在所述的内壳体的上端，所述的开关设置在所述的内壳体的侧面，所述的报警器、所述的开关和所述的显示屏分别与所述的控制器电连接，所述的内壳体中设置有数据接口，所述的控制器和所述的充电电池分别与所述的数据接口电连接，所述的表壳内固定设置有数据接头，所述的薄膜压力传感器和所述的正、负电极触点分别与所述的数据接头电连接，所述的数据接头与所述的数据接口相插接。

6.如权利要求5所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的第一表带的下表面固定嵌设有体温传感器，所述的体温传感器与所述的数据接头电连接。

7.如权利要求5所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的表壳与所述的第一表带、所述的第二表带一体设置且材料为硅橡胶，所述的表壳的内侧一体设置有定位凸条，所述的内壳体的侧面的相应位置设置有定位槽，当所述的内壳体安装在所述的表壳内时，所述的定位凸条与所述的定位槽相配合，使得所述的内壳体被固定在所述的表壳中。

8.如权利要求5所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的第一表带上设置有可活动的环境感知组件，所述的环境感知组件与所述的数据接头电连接。

9.如权利要求8所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的环境感知组件包括片状的光敏电阻、热敏电阻、气敏电阻、湿敏电阻和声敏电阻，所述的第一表带的上表面设置有五组依次排列的安装槽，所述的光敏电阻、所述的热敏电阻、所述的气敏电阻、所述的湿敏电阻和所述的声敏电阻的一端均一体设置有连接柱，所述的连接柱一一对应的铰接在所述的安装槽中，所述的连接柱上套设有扭簧，所述的扭簧的一端扭臂插入所述的安装槽，所述的光敏电阻、所述的热敏电阻、所述的气敏电阻、所述的湿敏电阻和所述的声敏电阻上均设置有扭臂孔，所述的扭簧的另一端扭臂插入所述的扭臂孔内。

10.如权利要求9所述的一种人体健康监测手环，其特征在于：所述的安装槽的端部嵌设有两个LED灯，所述的LED灯通过导线与所述的数据接头电连接。