CN113229789A - 一种基于无线耳机的生理指标监测方法和系统 - Google Patents

一种基于无线耳机的生理指标监测方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于无线耳机的生理指标监测方法,包括以下步骤:体温测试,接收对温度传感器采集的温度数据进行放大整形及滤波处理后的信号,将接收到的体表温度值转换为数字信号,数字信号经校正和数据转换处理得到人体温度值;心率测试,接收透过皮肤组织反射回的光并转换成包含直流信号和交流信号的电信号,提取电信号中的交流信号,得到心率测试值;血氧测试,检测还原血红蛋白和有氧合血红蛋白对不同波长的红外光的吸收差异,得到血氧饱和度测试值。本发明将无线耳机融合体温、心率、血氧等人体生理指标的自动检测功能,实现无线耳机在传输音乐时同步接收生理指标的信息。

Description

一种基于无线耳机的生理指标监测方法和系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种基于无线耳机的生理指标监测方法和系统。
背景技术
人们对生活的质量越来越注重,有个健康的身体是现代人的一个新目标。现代人的身体状况变化缺乏可以随时监控其疾病相关的生理指标、随身携带的便捷工具。如今,市面上有很多检测人体各项指标的仪器一般只有单一检测功能,并且不宜携带,很多类似的健康状况检测仪器使用的频率及广泛度不高,甚至于被搁置在一边,很少使用。因而,现有的单一功能的生理指标检测仪器已不能满足广大用户的实际需求。
随着科技的发展,无线耳机因其方便携带等特点得到越来越广泛的应用。无线耳机是中间的线被电波代替,是从设备的音频出口连接到发射端,再由发射端通过电波发送到接收端的耳机中。目前无线耳机产品存在以下缺点:功能相对单一,只能听音乐或语音;没有测量生理指标的功能。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种基于无线耳机的生理指标监测方法,将人体生理传感器与无线耳机相结合,实现边听音乐边自动检测体温、心率和血氧等指标的功能。
为实现上述目的之一,本发明采用如下技术方案:
一种基于无线耳机的生理指标监测方法,包括以下步骤:
体温测试,接收对温度传感器采集的温度数据进行放大整形及滤波处理后的信号,将接收到的体表温度值转换为数字信号,所述数字信号经校正和数据转换处理得到人体温度值;
心率测试,接收透过皮肤组织反射回的光并转换成包含直流信号和交流信号的电信号,提取所述电信号中的交流信号,得到心率测试值;
血氧测试,检测还原血红蛋白和有氧合血红蛋白对不同波长的红外光的吸收差异,得到血氧饱和度测试值。
进一步地,所述血氧测试步骤中,所述红外光的波长包括660nm和910nm。
进一步地,还包括运动数据测试,接收加速度传感器采集的人体运动状态下人体产生的偏角,将所述偏角与标准零值进行比较,得到人体运动状态测试结果。
本发明的目的之二在于提供一种基于无线耳机的生理指标监测系统,将人体生理传感器与无线耳机相结合,实现边听音乐边自动检测体温、心率和血氧等指标的功能。
为实现上述目的之二,本发明采用如下技术方案:
一种基于无线耳机的生理指标监测系统,包括无线耳机、若干红外发射传感器、若干红外接收传感器、温度传感器、加速度传感器,所述无线耳机内设有微处理单元、无线通信模块、音频处理模块,所述红外发射传感器、所述红外接收传感器、所述温度传感器、所述加速度传感器,所述无线通信模块和所述音频处理模块与所述微处理单元连接,所述微处理单元通过所述无线通信模块与外部终端连接。
进一步地,所述红外发射传感器、所述红外接收传感器、所述温度传感器和所述加速度传感器安装在所述无线耳机的耳洞内鼓部分。
进一步地,还包括放大电路,所述温度传感器通过所述放大电路与所述微处理单元连接。
进一步地,所述无线通信模块采用蓝牙模块、WiFi模块或2.4GHz无线模块。
进一步地,所述红外发射传感器采用660nm波长的红外发射传感器和910nm波长的红外发射传感器。
进一步地,所述温度传感器采用NTC热敏电阻。
进一步地,所述无线耳机包括左声道无线耳机和右声道无线耳机。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明提供一种基于无线耳机的生理指标监测方法,包括以下步骤:体温测试,接收对温度传感器采集的温度数据进行放大整形及滤波处理后的信号,将接收到的体表温度值转换为数字信号,数字信号经校正和数据转换处理得到人体温度值;心率测试,接收透过皮肤组织反射回的光并转换成包含直流信号和交流信号的电信号,提取电信号中的交流信号,得到心率测试值;血氧测试,检测还原血红蛋白和有氧合血红蛋白对不同波长的红外光的吸收差异,得到血氧饱和度测试值。本发明将无线耳机融合体温、心率、血氧等人体生理指标的自动检测功能,实现无线耳机在传输音乐时同步接收生理指标的信息。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明的一种基于无线耳机的生理指标监测方法流程图;
图2为本发明的一种基于无线耳机的生理指标监测系统示意图一;
图3为本发明的一种基于无线耳机的生理指标监测系统示意图二。
图中:1、无线耳机;2、红外发射传感器;3、红外接收传感器。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种基于无线耳机的生理指标监测方法,如图1所示,包括以下步骤:
体温测试,温度传感器采集温度数据,采集的温度数据进入放大电路进行放大整形及滤波处理,放大整形及滤波处理后的信号进入MCU内部的ADC变换电路,高位双积分式的ADC电路将采集到的体表温度值转换成数字信号,ADC转数字信号经校正和数据转换处理驱动显示出人体温度值,实现对人体的温度实时显示;
心率测试,当红外LED光射向皮肤,透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号再经过AD转换成数字信号,当光照透过皮肤组织再反射到光敏传感器时,光照有一定的衰减。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收是基本不变的,前提是测量部位没有大幅度的运动,但是血液不同,由于动脉里有血液的流动,那么对光的吸收自然也有所变化。
当把光信号转换成电信号时,由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变,得到的信号分为直流信号和交流信号,提取其中的交流信号,就能反应出血液流动的特点。
血氧测试,通过依次驱动一个660nm波长的红外光LED和一个910nm波长的红外光LED,血红蛋白不带氧分子的时候接收管对还原血红蛋白感应,由于还原血红蛋白对660nm红光的吸收比较强,而对910nm红外光的吸收长度比较弱。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,测出的数据差就是测量血氧饱和度最基本的数据。
运动数据测试,接收加速度传感器采集的人体运动状态下人体产生的偏角,将偏角与标准零值进行比较,得到人体运动状态测试结果。本实施例中,采集加速度传感器与物理地面X、Y、Z轴三个方向上的差值角并计算每个方向上的平均值数据,将该三个方向上的差值角的平均值数据作为标准零值,当人体在不同方向产生的基于标准零值的偏角时,MCU进行分析拟合,得到人体运动状态。
一种基于无线耳机1的生理指标监测系统,如图2-图3所示,包括无线耳机1、若干红外发射传感器2、若干红外接收传感器3、温度传感器、加速度传感器,无线耳机1包括左声道无线耳机和右声道无线耳机。左声道无线耳机和右声道无线耳机内均设有微处理单元、无线通信模块、音频处理模块,红外发射传感器2、红外接收传感器3、温度传感器、加速度传感器,无线通信模块和音频处理模块与微处理单元连接,微处理单元通过无线通信模块与外部终端连接。无线通信模块采用蓝牙模块、WiFi模块或2.4GHz无线模块。无线通信模块实现和智能手机等的无线通信,通过智能手机或电脑等在传输音乐时同步接收生理指标的信息。
红外发射传感器2、红外接收传感器3、温度传感器和加速度传感器安装在无线耳机1的耳洞内鼓部分。本实施例中,温度传感器采用NTC热敏电阻,阻值随着温度上升而迅速下降。温度传感器采集温度数据,采集的温度数据进入放大电路进行放大整形及滤波处理,放大整形及滤波处理后的信号进入MCU内部的ADC变换电路,高位双积分式的ADC电路将采集到的体表温度值转换成数字信号,ADC转数字信号经校正和数据转换处理驱动显示出人体温度值,实现对人体的温度实时显示。
当红外发射传感器2的光射向皮肤,透过皮肤组织反射回的光被红外接收传感器3接受并转换成电信号再经过AD转换成数字信号,当光照透过皮肤组织再反射到红外接收传感器3时,光照有一定的衰减。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收是基本不变的,前提是测量部位没有大幅度的运动,但是血液不同,由于动脉里有血液的流动,那么对光的吸收自然也有所变化。
当把光信号转换成电信号时,由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变,得到的信号分为直流信号和交流信号,提取其中的交流信号,就能反应出血液流动的特点。
通过依次驱动一个660nm波长的红外发射传感器2和一个910nm波长的红外发射传感器2,血红蛋白不带氧分子的时候接收管对还原血红蛋白感应,由于还原血红蛋白对660nm红光的吸收比较强,而对910nm红外光的吸收长度比较弱。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,测出的数据差就是测量血氧饱和度最基本的数据。
运动数据测试,MCU接收加速度传感器采集的人体运动状态下人体产生的偏角,将偏角与标准零值进行比较,得到人体运动状态测试结果。本实施例中,采集加速度传感器与物理地面X、Y、Z轴三个方向上的差值角并计算每个方向上的平均值数据,将该三个方向上的差值角的平均值数据作为标准零值,当人体在不同方向产生的基于标准零值的偏角时,MCU进行分析拟合,得到人体运动状态。
以上,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无线耳机的生理指标监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
体温测试,接收对温度传感器采集的温度数据进行放大整形及滤波处理后的信号,将接收到的体表温度值转换为数字信号,所述数字信号经校正和数据转换处理得到人体温度值;
心率测试,接收透过皮肤组织反射回的光并转换成包含直流信号和交流信号的电信号,提取所述电信号中的交流信号,得到心率测试值;
血氧测试,检测还原血红蛋白和有氧合血红蛋白对不同波长的红外光的吸收差异,得到血氧饱和度测试值。
2.如权利要求1所述的一种基于无线耳机的生理指标监测方法,其特征在于:所述血氧测试步骤中,所述红外光的波长包括660nm和910nm。
3.如权利要求1所述的一种基于无线耳机的生理指标监测方法,其特征在于:还包括运动数据测试,接收加速度传感器采集的人体运动状态下人体产生的偏角,将所述偏角与标准零值进行比较,得到人体运动状态测试结果。
4.一种基于无线耳机的生理指标监测系统,其特征在于:包括无线耳机、若干红外发射传感器、若干红外接收传感器、温度传感器、加速度传感器,所述无线耳机内设有微处理单元、无线通信模块、音频处理模块,所述红外发射传感器、所述红外接收传感器、所述温度传感器、所述加速度传感器,所述无线通信模块和所述音频处理模块与所述微处理单元连接,所述微处理单元通过所述无线通信模块与外部终端连接。
5.如权利要求4所述的一种基于无线耳机的生理指标监测系统,其特征在于:所述红外发射传感器、所述红外接收传感器、所述温度传感器和所述加速度传感器安装在所述无线耳机的耳洞内鼓部分。
6.如权利要求4所述的一种基于无线耳机的生理指标监测系统,其特征在于:还包括放大电路,所述温度传感器通过所述放大电路与所述微处理单元连接。
7.如权利要求4所述的一种基于无线耳机的生理指标监测系统,其特征在于:所述无线通信模块采用蓝牙模块、WiFi模块或2.4GHz无线模块。
8.如权利要求4所述的一种基于无线耳机的生理指标监测系统,其特征在于:所述红外发射传感器采用660nm波长的红外发射传感器和910nm波长的红外发射传感器。
9.如权利要求4所述的一种基于无线耳机的生理指标监测系统,其特征在于:所述温度传感器采用NTC热敏电阻。
10.如权利要求4所述的一种基于无线耳机的生理指标监测系统,其特征在于:所述无线耳机包括左声道无线耳机和右声道无线耳机。
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