CN113273982A - 一种带血压等健康检测的智能体重秤 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种带血压等健康检测的智能体重秤，包括体重秤主体和健康分析APP（或微信小程序）两部分。所述体重秤主体包括承载板、电源、充电接口、四块电极贴片、可用于血压等信息检测的光电传感器模块、单片机、压力传感器、蓝牙模块、显示屏。所述贴片电极获取生理电信号，可计算体脂、体水、骨量等信息。光电传感器模块包括两个发射端，一个接收端，可获取容积脉搏波计算用户心率、血压和血氧，电极也能提取心电信号辅助校准。压力传感器用于测量体重，显示屏用于显示体重、心率、血压。健康分析APP可以接收蓝牙信号，分析并记录用户生理特征，给出健康走势图。本发明通过体重秤获取血压等用户健康状况，有助于引起人们对于自身健康状况的重视。
Description
技术领域
本发明涉及了一种智能体重秤，特别是涉及了一种可以智能检测人体生理特征的体重秤，例如体重、心率、血压、血氧、体脂、体水、骨量。
背景技术
目前，家用健康领域日趋热门，家用健康设备这个概念逐渐受到人们关注，但是目前的家用健康设备多是手环，尚未覆盖人的日常生活其他领域。由于现代社会人们对于体重的重视，体重秤几乎成为了家庭的必需品。
但是，目前市场上的体重秤大多只是单一的体重测量功能，即使是高端的智能体重秤，也仅仅增加了对体脂的计算，不能满足现代社会人们对于健康生活的追求。尤其是健身人群，运动过程中他们对于自己的身体状况渴望得到实时的了解，而智能体重秤则是他们最方便快捷的选择。因此，当前市场急需一种可以检测人生理健康状况，且简单方便的智能体重秤。
根据由国家心血管病中心组织编撰的《中国心血管病报告2018》，我国心血管疾病现患人数2.9亿，其中高血压2.45亿，心血管疾病死亡居各种疾病首位。高血压的传统定义是收缩压大于140mmHg，舒张压大于90mmHg。但是人的血压在一天内是动态变化的，单单依靠医院检测血压，往往会造成高血压的漏检情况。
因此，无创动态连续血压检测已经成为心血管风险检测和指导治疗的重要工具。
目前的连续测量血压方法有容积补偿法，动脉张力法，超声法，脉搏波波速法。容积补偿法需要外部对血管进行加压，调节外压力和动脉血压平衡，然后使用压力传感器测量外部压力，长时间对血管加压会给测量者带来不适感，而且对压力计要求很高，成本过高。动脉张力法对于传感器位置放置非常严格，要求压力传感器精准放置于动脉正上方，而且长时间血管要被压制在骨骼上，极为不舒适，也不方便测量。超声法采用多普勒效应，通过8MHz的震荡源去探测血液流动情况，优点在于适用人群广，缺点是设备复杂，设备和血管的声波路径会因为测量者活动而发生改变，从而产生误差。
而脉搏波波速法测量简单方便，侵入感低，成本低，可以动态连续检测血压变化情况，应用场景广泛，可以很好地用于智能体重秤。
发明内容
为了填充上述需求的不足，本发明提出了一种带血压等健康检测的智能体重秤，包括智能体重秤主体和健康分析APP（或微信小程序）两部分，所述的体重秤主体包括承载板、电源、充电接口、四块电极贴片、用于测量血压等健康参数的光电传感器模块、单片机、压力传感器、蓝牙模块、显示屏。
进一步的，所述充电接口位于承载板后侧，用于给电源充电，电源位于承载板中心，电源给体重秤主体的其他模块供电。
进一步的，所述四片电极贴片，位于承载板面板的脚底板处，每只脚底板放置两片电极贴片，用于测量人体的电信号。
进一步的，所述光电传感模块位于承载板面板凸起处，凸起高度如2cm，凸起部分贴合人体脚侧面，保证人脚侧面贴合光电传感器。
进一步的，光电传感器模块，由一个接受口和两个发射口组成，发射光分别为红光与红外光，两种波长的光快速交替发射。
进一步的，基于一种波长的反射光可以计算出用户的心率和血压，如图1所示，具体方法如下：采集到的脉搏波信号使用FIR低通滤波器进行处理，去除噪声的干扰，使用幅度阈值法的方法去精确找到脉搏波和加速度脉搏波的特征点，避免的峰的错寻和漏寻，使用脉搏波特征点去计算心率，使用加速脉搏波特征点去计算脉搏波传播时间，通过建立脉搏波传播时间和血压之间的关系，获得血压，最后使用统计学中分布的方法，解决了脉搏波测量血压中数据离散性过高的问题。
进一步的，由电极贴片所得的电信号解析出的心电信号可以结合光电容积脉搏波，R波作为起点，光电容积脉搏波PPG的峰值作为终点，二者相差的时刻即为脉搏波的传导时间，同样可以获得血压，作为对上面血压的校准。
进一步的，基于两种波长的反射光，利用两种波长消光系数的不同可以计算出用户的血氧。
进一步的，所述单片机和四块电极贴片、光电传感器模块、压力传感器相连，来短暂存储数据和对信号滤波并计算心率和血压、血氧、体重。
进一步的，所述压力传感器对承重时产生的应力进行检测，并将检测到的应力数据传输到单片机进行处理，得到用户体重。
进一步的，所述蓝牙模块位于承载板面板上，实现与手机APP的实时通信与数据传输。
进一步的，所述显示屏嵌置在所述承载板面板前端部分，单片机数据传输到显示模块，这样智能体重秤可以显示出用户关心的心率和血压、血氧、体重，方便无手机时阅读检测结果。
进一步的，所述健康分析APP，接收蓝牙模块发送的信息，可以基于人体电信号计算用户的体脂、体水、骨量，同时记录心率和血压、血氧、体重，APP可以基于人体健康标准给用户的身体生理参数给予健康评定，通过长时间的存储用户数据，画出人体生理状况曲线，更加明确地反应用户身体健康变化情况。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种带血压等健康检测的智能体重秤，不仅具有压力传感器，拥有测量用户体重的基本功能，还有四块贴片电极，可以测量人体电信号，并通过蓝牙模块将数据传输到APP上，计算人体体脂、体水、骨量等信息，其光电传感器模块可以获得脉搏波，并通过单片机计算人的心率、血压和血氧。除此之外，蓝牙模块可以发送所有传感器所获取的体重、心率、血压、血氧、体脂、体水、骨量等信息到手机APP，并将该数据与人体标准数据进行比对分析，自动生成健康评估报告，使人们对于自己的健康状况有一定的了解，有助于用户健康改善。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种带血压等健康检测的智能体重秤不局限于实施例。
附图说明
图1是测量血压的算法流程图 。
图2是本发明的原理示意图。
图3是本发明的配置示意图。
具体实施方式
这里将详细地对实施例进行说明，并且将实例表示在附图里，除非有另外表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
实施例，请参见图2所示，本发明的一种带血压等健康检测的智能体重秤，包括承载板10、电源1、充电接口9、四块电极贴片5、光电传感器模块3、单片机2、压力传感器4、蓝牙模块7、显示屏6、健康分析APP（或微信小程序）11。
电源1为单片机2供电，压力传感器4放置于承载板10面板下面，测得原始信号传递到单片机2，计算得到体重结果，单片机2与显示屏6相连，显示屏6显示体重结果。电极贴片5，光电传感器模块3同时与单片机2相连，传递原始生理电信号和光电容积脉搏波信号到单片机2，然后通过单片机2计算得到心率、血压和血氧。蓝牙模块7与单片机相连，将单片机计算出的体重、心率、血压和血氧等信息发送到健康分析APP（或微信小程序）11，并将该数据与人体标准数据进行比对分析，自动生成健康评估报告，有助于用户健康改善。
参见图3所示，所述的显示屏6位于承载板10面板前端，所述蓝牙模块7位于承载板10面板右前方，信号接收发射口裸露，便于提高信号质量，所述的压力传感器4位于承载板10下方，图中不可视，所述四片电极贴片5，位于承载板10面板的脚底板处，每只脚底板放置两片电极贴片，所述的充电接口9位于承载板10后侧，所述的电源1位于承载板10内，所述的光电传感模块位3于承载板面板凸起处，凸起高度如2cm，凸起部分贴合人体脚侧面，保证人脚侧面贴合光电传感器，光电传感模块包括红光发射端31和红外发射端33，一个接收端32，两个发射端快速交替发射红光和红外光。
工作方式：当用户站在体重秤上时，压力传感器4传递到单片机2后计算得到的重量超过一定阈值，显示屏6显示单片机2所计算出的体重信息，此时4块贴片电极片5，光电传感模块3开始工作，用户需要脚站在贴片电极片5并且脚侧面紧贴光电传感模块3三十秒，数据从贴片电极片5和光电传感模块3传输到单片机，进行滤波并处理，得到心率、血压和血氧，然后数据传输到显示屏6上显示。同时，将测得的体重、心率、血压和血氧以及电极测得的生理电信号通过蓝牙模块7发送到健康分析APP（或微信小程序）11，健康分析APP（或微信小程序）11通过生理电信号和体重信息计算出体脂、体水、骨量等信息，然后根据获得的体重、体脂、体水、骨量、心率、血压和血氧等生理信息，结合人体健康标准，自动生成分析报告，此外，长期测量还可以结合之前存储的生理信息，绘制健康状况曲线，使用户知道自己的健康状况变化。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种带血压等健康检测的智能体重秤，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种带血压等健康检测的智能体重秤，包括智能体重秤主体和健康分析APP（或微信小程序）两部分，其特征在于，所述的智能体重秤主体包括承载板、电源、充电接口、四块电极贴片、用于测量血压等健康参数的光电传感器模块、单片机、压力传感器、蓝牙模块、显示屏。
2.根据权利要求1所述的智能体重秤，其特征在于还包括四片电极贴片，位于承载板面板的脚底板处，每只脚底板放置两片电极贴片，用于测量人体的电信号。
3.根据权利要求1或2所述的智能体重秤，其特征在于还包括单片机，单片机和四块电极贴片、光电传感器模块、压力传感器、显示屏相连，单片机处理人的生理原始信号并得到生理参数。
4.根据权利要求1或3所述的智能体重秤，其特征在于还包括显示屏，显示屏嵌置在所述承载板面板前端部分，其与单片机相连，单片机测得的生理参数传输到显示模块，智能体重秤显示出用户关心的心率和血压、血氧、体重。
5.根据权利要求1所述的智能体重秤，其特征在于还包括健康分析APP（或微信小程序），可接收蓝牙模块发送的信息，可基于人体电信号计算用户的体脂、体水、骨量，同时记录心率和血压、血氧、体重，APP可以利用人体健康标准给用户的身体生理参数给予健康评定，通过长时间的存储用户数据，画出人体生理状况曲线，更加明确地反应用户身体健康变化情况。
6.根据权利要求1所述的智能体重秤，其特征在于还包括用于测量血压等健康参数的光电传感器模块，所述光电传感模块位于承载板面板凸起处，凸起高度如2cm，凸起部分贴合人体脚侧面，保证人脚侧面贴合光电传感器，所述用于测量血压等健康参数的光电传感模块包括两个发射端如LED，一个接收端如pin光电二极管，发射光分别为红光与红外光，两种光快速交替发射。
7.根据权利要求6所述的智能体重秤，其特征在于所述血氧是基于两种不同波长的反射光，利用两种波长消光系数的不同，通过所述单片机计算得到。
8.根据权利要求6所述的智能体重秤，其特征在于所述心率是基于一种波长的反射光，通过所述单片机滤波获得用户的光电容积脉搏波然后通过寻找脉搏波特征点计算得到的。
9.根据权利要求8所述的智能体重秤，其特征在于所述血压是基于光电容积脉搏波，使用FIR低通滤波器进行处理，去除噪声的干扰，使用幅度阈值法的方法去精确找到脉搏波和加速度脉搏波的波峰，使用加速度脉搏波特征点去计算脉搏波传播时间，然后通过建立脉搏波传播时间和血压之间的关系所获得的，并通过在时域上建立每个周期的血压分布，解决离散性高的问题。
10.根据权利要求2或8，其特征在于所述的电信号解析出的心电信号，结合光电容积脉搏波，同样可以计算出用户的心率和血压，然后两种方法计算结果相互校准。
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