CN112244798A - 一种可穿戴式心率血氧检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种可穿戴式心率血氧检测仪，涉及穿戴设备领域。一种可穿戴式心率血氧检测仪，包括手环、显示盘和检测单元，显示盘设置在手环上，检测单元包括控制模块、显示模块和检测模块，显示盘包括上端盖和与上端盖扣接的下端盖，上端盖与下端盖限定形成容纳腔，下端盖中心处开设有通孔，检测模块设置在通孔上方的容纳腔内，显示模块设置在上端盖的外表面，控制模块分别与显示模块和检测模块连接。本发明能够方便的穿戴到使用者手部，并实时智能检测到血氧数据。其避免了使用者忘记使用、不会使用、不方便使用和无法正确使用上述血氧检测仪的情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及穿戴设备领域，具体而言，涉及一种可穿戴式心率血氧检测仪。
背景技术
血氧饱和度低说明血液中氧气浓度低，因为体内所有细胞都依赖氧气为生，无法获取足够的氧气，这几乎会影响到身体的每一个部分，严重缺氧情况下，几分钟就可致命。当血氧饱和度低的时候，最初会感到劳累、呼吸急促、思维或注意力不集中、感觉昏昏欲睡。如果持续下去，则可能出现发绀症状，这种情况的标志性表现是指甲床、皮肤和粘膜的变成蓝色。发绀是一种紧急情况，可能危及生命。血氧检测仪主要测量指标分别为脉率、血氧饱和度、灌注指数(PI)。血氧饱和度是临床医疗上重要的基础数据之一。血氧饱和度是指在全部血容量中被结合氧气容量占全部可结合的氧气容量的百分比。一般的血氧检测仪用于耳部或指尖等部位进行血氧检测，且操作复杂，老人等群体作为血氧检测需求量最大的群体，因此经常出现老人忘记使用、不会使用、不方便使用和无法正确使用上述血氧检测仪的情况。目前，市场上还没有一款能够穿戴且能够实时智能检测的血氧检测仪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可穿戴式心率血氧检测仪，其能够方便的穿戴到使用者手部，并实时智能检测到血氧数据。其避免了使用者忘记使用、不会使用、不方便使用和无法正确使用上述血氧检测仪的情况发生。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种可穿戴式心率血氧检测仪，包括手环、显示盘和检测单元，显示盘设置在手环上，检测单元包括控制模块、显示模块和检测模块，显示盘包括上端盖和与上端盖扣接的下端盖，上端盖与下端盖限定形成容纳腔，下端盖中心处开设有通孔，检测模块设置在通孔上方的容纳腔内，显示模块设置在上端盖的外表面，控制模块分别与显示模块和检测模块连接。
在本发明的一些实施例中，上述显示盘内设置有通信模块，通信模块与控制模块连接。
在本发明的一些实施例中，上述通信模块连接有移动端和云服务端。
在本发明的一些实施例中，上述显示模块包括显示屏，显示屏镶嵌在显示盘上。
在本发明的一些实施例中，上述下端盖为弧形结构，弧形结构与人体皮肤贴合。
在本发明的一些实施例中，上述检测模块包括光发射器和光接收器，光发射器和光接收器设置在通孔上方。
在本发明的一些实施例中，上述检测模块与控制模块之间设置有信号处理模块，信号处理模块包括依次连接的放大电路、滤波电路和A/D转换电路。
在本发明的一些实施例中，上述控制模块包括微控制器，微控制器连接有电源模块。
在本发明的一些实施例中，上述微控制器连接有存储模块。
在本发明的一些实施例中，上述微控制器连接有按键模块，按键模块包括设置在显示盘两侧的开关键位。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明提供一种可穿戴式心率血氧检测仪，包括手环、显示盘和检测单元。其中，显示盘设置在手环上，手环用于连接显示盘，同时手环可轻松穿戴到人体腕部。显示盘为检测单元的承载部件，检测单元可设置在显示盘上。上述检测单元包括控制模块、显示模块和检测模块，显示盘包括上端盖和与上端盖扣接的下端盖，上端盖与下端盖限定形成容纳腔，下端盖中心处开设有通孔，检测模块设置在通孔上方的容纳腔内，显示模块设置在上端盖的外表面，控制模块分别与显示模块和检测模块连接。上述显示模块主要用于实时显示使用者的血氧信息。上述检测模块为检测血氧信息的主要部件，其透过通孔对人体腕部进行检测，实时将检测信号传输到控制模块，用于检测模块的逻辑判断。上述控制模块主要用于接收检测模块的检测信息，并对检测信息进行逻辑判断，并控制显示模块显示经过判断后的信息。由此，使用者可通过显示模块实时了解到自己的血氧数据，从而使使用者了解到自己的身体状况。
因此，该可穿戴式心率血氧检测仪能够方便的穿戴到使用者手部，并实时智能检测到血氧数据。其避免了使用者忘记使用、不会使用、不方便使用和无法正确使用上述血氧检测仪的情况发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的结构方框图；
图2为本发明实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例中表盘的结构示意图；
图4为本发明实施例中光接收器的安装示意图。
图标：1-手环，2-显示盘，201-上端盖，202-下端盖，3-报警模块，4-通信模块，5-显示屏，6-存储模块，7-驱动模块，8-电源模块，9-开关键位，10-控制模块，11-检测模块，110-第一光敏二极管，111-第一发光二极管，112-第二光敏二极管，113-第二发光二极管，12-通孔，13-容纳腔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参照图1、图2和图3，图1所示为本发明实施例的结构方框图，图2为本发明实施例的结构示意图，图3为本发明实施例中表盘的结构示意图。本实施例提供一种可穿戴式心率血氧检测仪，包括手环1、显示盘2和检测单元。其中，显示盘2设置在手环1上，手环1用于连接显示盘2，同时手环1可轻松穿戴到人体腕部。显示盘2为检测单元的承载部件，检测单元可设置在显示盘2上。上述检测单元包括控制模块10、显示模块和检测模块11，显示盘2包括上端盖201和与上端盖201扣接的下端盖202，上端盖201与下端盖202限定形成容纳腔13，下端盖202中心处开设有通孔12，检测模块11设置在通孔12上方的容纳腔13内，显示模块设置在上端盖201的外表面，控制模块10分别与显示模块和检测模块11连接。上述显示模块主要用于实时显示使用者的血氧信息。上述检测模块11为检测血氧信息的主要部件，其透过通孔12对人体腕部进行检测，实时将检测信号传输到控制模块10，用于检测模块11的逻辑判断。上述控制模块10主要用于接收检测模块11的检测信息，并对检测信息进行逻辑判断，并控制显示模块显示经过判断后的信息。由此，使用者可通过显示模块实时了解到自己的血氧数据，从而使使用者了解到自己的身体状况。
因此，该可穿戴式心率血氧检测仪能够方便的穿戴到使用者手部，并实时智能检测到血氧数据。其避免了使用者忘记使用、不会使用、不方便使用和无法正确使用上述血氧检测仪的情况发生。
在本实施例的一些实施方式中，上述显示盘2内设置有通信模块4，上述通信模块4与上述控制模块10连接。
在本实施例中，上述通信模块4主要用于实现数据通信，将检测模块11检测到的血氧信息传输到需要显示的设备上，方便在其它设备上显示监测。
在本实施例的一些实施方式中，上述通信模块4连接有移动端和云服务端。上述通信模块4实现移动端、云服务端的通信，使经过控制模块10处理的血氧信息传输到移动端或云服务端。
在需要照料的老人或患者等不便人群中，往往还需要他人来监护，通过通信模块4将血氧信息传输到监护者的移动设备上，可使监护者实时了解情况。同样的，云服务端可方便后台人员实时通过计算机实现数据交换，方便后台人员实时了解血氧数据，并通过计算机实现对血氧信息的报警。
在本实施例中，通信模块4可以包括WiFi通讯模块、蓝牙网络模块、ZigBee模块、GPRS通信模组等，可以根据具体的情况选用不同类型的无线通讯组件，无线通讯可以增加可穿戴式心率血氧检测仪的便携性。本实施例具体选用GPRS通信模组，该GPRS通信模组连接有用于SIM卡接入的SIM卡接口电路，可插入SIM卡直接通信。
进一步的，在本实施例中，上述控制模块10还连接有报警模块3，报警模块3包括声控报警电路和灯光报警电路，声控报警电路包括蜂鸣器，控制模块10控制蜂鸣器发出报警。灯光报警电路包括LED等，控制模块10可控制LED灯闪烁报警。
在本实施例的一些实施方式中，上述显示模块包括显示屏5，上述显示屏5镶嵌在上述显示盘2上。
在本实施例中，上述显示屏5主要用于显示时间和血氧数据等信息，通过显示屏5实时显示出使用者的健康数据。
在本实施例的一些实施方式中，上述下端盖202为弧形结构，上述弧形结构与人体皮肤贴合。
在本实施例中，上述下端盖202为弧形结构，能够使下端盖202与人体皮肤贴合紧密，方便检测模块11透过通孔12对使用者的血氧数据进行检查。
在本实施例的一些实施方式中，上述检测模块11包括光发射器和光接收器，上述光发射器和上述光接收器设置在上述通孔12上方。上述光发射器包括发光二极管和光敏二极管。
在本实施例中，上述检测模块11的原理是根据还原血红蛋白和氧合血红蛋白在红光和近红光去的吸收光谱特性为依据。其工作原理是采用光电血氧检测技术结合容积脉搏描记技术，用两束不同波长的光照射人体特定部位而由光敏组件获取测量信号，所获取信息经过处理后分析出血氧饱和度值。
一般的检测模块包括两个上述发光二极管，分别为波长为650nm～660nm的红光发射管和波长为910～940nm的红外光发射管。通过依次驱动一个红光发射管(650nm～660nm)和一个红外光发射管(910～940nm)，透过通孔12照射到人体腕部，还原血红蛋白对660nm红光的吸收比较强,而对910nm红外光的吸收长度比较弱。血红知蛋白并带有氧分子的血红细胞时接收管对氧合血红蛋白感应曲线，对660nm红光的吸收道比较弱，对910nm红外光的吸收比较强。在血氧测量时，还原血红蛋白和有氧合血红蛋白，通过检测两种对不同波长的光吸收的区别，所测出来的数据差就是测量血氧饱和度最基本的数据。
上述一般的检测模块为透射式血氧饱和度检测，透射式血氧饱和度检测中，光接收器与发光二极管分别置于被检测部位的两侧，通过发光二极管发出的光透过人体组织然后被光接收器接收，通过接收到的光强度来计算血氧饱和度值。而反射式血氧饱和度检测仪的光接收器和发光二极管是在同一侧的，光波在通过人体组织时除了一部分被人体组织吸收以外，还会有另外一部分散射出来。根据光的传播理论，光子的传播可用组织光学特性参数来描述，这些特性参数定量的描述了组织光学效应。反射式血氧饱和度检测仪就是通过这部分散射光对血氧饱和度进行计算。
在本实施例中，采用反射式原理，光敏二极管通过接收红光和红外光两路波长的发光频率和强度。根据朗伯－比尔定律，即光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关；在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。在该理论支持下，通过红光和红外光两路波长的发光管交替向人体发射光线，再由光电二极管接收反射信号。通过检测两路反射信号的容积脉搏波(PPG)，可求解出人体被检测部位的血氧饱和度大小。血氧饱和度计算公式为：
SpO2＝A′R+B (1)
式中：SpO2为血氧饱和度；A′为比例系数；B为校正因子，A′和B最终经过实验拟合得到；R为比值变量。
式中：ACred为红光的吸收PPG因脉搏波动而产生的交流信号；DCred为红光的吸收PPG中的直流成分；ACir为红外光的吸收PPG因脉搏波动而产生的交流信号；DCir为红外光的吸收PPG中的直流成分。
在测量计算得到R值后，可通过定标校验的方法获得R与SpO2的关系曲线，但在实时测量时常通过查表法获得与R对应的脉搏血氧饱和度。
脉率是根据动脉血液中脉动的周期计算出的，是PPG信号中的交流信号。PI(血流灌注指数)的计算公式为：
式中：ACir是红外光的吸收PPG因脉搏波动而产生的交流信号；DCir是红外光的吸收中PPG的直流成分。
在本实施例的一些实施方式中，上述检测模块11与上述控制模块10之间设置有信号处理模块，上述信号处理模块包括依次连接的放大电路、滤波电路和A/D转换电路。
在本实施例中，上述光敏二极管将接收到的光信号转换为电信号，放大电路用于将电信号放大，滤波电路用于过滤电信号中的干扰，A/D转换电路用于将电信号转换为数字信号，其中A/D转换电路与以下微控制器连接，使微控制器接收到数字信号。
在本实施例中，上述信号处理模块还包括解调电路、双光束分离电路和交直流分离电路，分别用于信号的解调、光信号的分离和交直流电信号分离。
在本实施例的一些实施方式中，上述控制模块10包括微控制器，上述微控制器连接有电源模块8。在本实施例中，上述微控制器为PLC控制器，具体选用型号为STM32F103VCT6。
请参照图4，在本实施例中，光发射器与微控制器之间设置有驱动模块7，驱动模块7用于驱动光发射器中的两个发光二极管，两个发光二极管为第一发光二极管111和第二发光二极管113。第一发光二极管111和第二发光二极管113分别发出红光和红外光。上述光敏二极管包括针对红光的第一光敏二极管110和针对红外光的第二光敏二极管112，第一光敏二极管110和第二光敏二极管112分别设置在红光接收电路和红外光接收电路中。通过第一光敏二极管110和第二光敏二极管112接收人体检测部位反射的两种光信号，经过信号处理模块(放大电路、滤波电路和A/D转换电路)传输到STM32F103VCT6。PLC控制器根据上述光信号计算出光强和频率，并通过上述计算公式，利用光强和频率计算出血氧饱和度和脉率。
在本实施例的一些实施方式中，上述微控制器连接有存储模块6。上述存储主要用于存储数据，方便记录和存储人体数据。
在本实施例的一些实施方式中，上述微控制器连接有按键模块，上述按键模块包括设置在显示盘2两侧的开关键位9。开关键位9主要用于控制电源模块8的使用和关闭。
在使用时，通过手环1将显示盘2带在人体腕部，并将手环1调节到使下端盖202刚好与腕部贴合的位置。然后按下开关键位9使电源模块8接通，PLC控制器控制驱动模块7启动光发射器，光发射器中的两个发光二极管分别发出红光和红外光。红光和红外光透过通孔12照射在腕部，部分光线透过人体腕部，另一部分光线反射到光接收器上，通过第一光敏二极管110和第二光敏二极管112接收人体检测部位反射的两种光信号，经过信号处理模块(放大电路、滤波电路和A/D转换电路)传输到STM32F103VCT6。PLC控制器根据上述光信号计算出光强和频率，并通过上述计算公式，利用光强和频率计算出血氧饱和度和脉率。PLC控制器控制显示模块实时显示出检测到的血氧饱和度和脉率信息。同时，通信模块4将血氧饱和度和脉率信息传输到移动端和云服务端，可供监护人员实时了解被检测人员的情况；同时，PLC控制器可将通信模块4将血氧饱和度和脉率信息存储到存储模块6；同时，PLC控制器设置有额定的血氧饱和度安全值和脉率安全值，PLC控制器可根据逻辑判断，判断血氧饱和度和脉率是否超过安全值，若超过则控制报警模块3报警。
综上，本发明的实施例提供一种可穿戴式心率血氧检测仪，包括手环1、显示盘2和检测单元。其中，显示盘2设置在手环1上，手环1用于连接显示盘2，同时手环1可轻松穿戴到人体腕部。显示盘2为检测单元的承载部件，检测单元可设置在显示盘2上。上述检测单元包括控制模块10、显示模块和检测模块11，显示盘2包括上端盖201和与上端盖201扣接的下端盖202，上端盖201与下端盖202限定形成容纳腔13，下端盖202中心处开设有通孔12，检测模块11设置在通孔12上方的容纳腔13内，显示模块设置在上端盖201的外表面，控制模块10分别与显示模块和检测模块11连接。上述显示模块主要用于实时显示使用者的血氧信息。上述检测模块11为检测血氧信息的主要部件，其透过通孔12对人体腕部进行检测，实时将检测信号传输到控制模块10，用于检测模块11的逻辑判断。上述控制模块10主要用于接收检测模块11的检测信息，并对检测信息进行逻辑判断，并控制显示模块显示经过判断后的信息。由此，使用者可通过显示模块实时了解到自己的血氧数据，从而使使用者了解到自己的身体状况。因此，该可穿戴式心率血氧检测仪能够方便的穿戴到使用者手部，并实时智能检测到血氧数据。其避免了使用者忘记使用、不会使用、不方便使用和无法正确使用上述血氧检测仪的情况发生。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，包括手环、显示盘和检测单元，所述显示盘设置在所述手环上，所述检测单元包括控制模块、显示模块和检测模块，所述显示盘包括上端盖和与上端盖扣接的下端盖，所述上端盖与所述下端盖限定形成容纳腔，所述下端盖中心处开设有通孔，所述检测模块设置在所述通孔上方的所述容纳腔内，所述显示模块设置在所述上端盖的外表面，所述控制模块分别与所述显示模块和检测模块连接。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述显示盘内设置有通信模块，所述通信模块与所述控制模块连接。
3.根据权利要求2所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述通信模块连接有移动端和云服务端。
4.根据权利要求1所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述显示模块包括显示屏，所述显示屏镶嵌在所述显示盘上。
5.根据权利要求1所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述下端盖为弧形结构，所述弧形结构与人体皮肤贴合。
6.根据权利要求5所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述检测模块包括光发射器和光接收器，所述光发射器和所述光接收器设置在所述通孔上方。
7.根据权利要求6所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述检测模块与所述控制模块之间设置有信号处理模块，所述信号处理模块包括依次连接的放大电路、滤波电路和A/D转换电路。
8.根据权利要求1-7任一项所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述控制模块包括微控制器，所述微控制器连接有电源模块。
9.根据权利要求8所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述微控制器连接有存储模块。
10.根据权利要求9所述的可穿戴式心率血氧检测仪，其特征在于，所述微控制器连接有按键模块，所述按键模块包括设置在显示盘两侧的开关键位。
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- 2020-11-13 CN CN202011270531.4A patent/CN112244798A/zh active Pending
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