CN201879669U - 一种人体信息监测与处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种人体信息监测与处理系统，由人体信息监测装备、人体信息多功能腕表和所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表之间的通信单元组成，其中，所述人体信息监测装备用来实时监测的心率和其他生理及非生理参数；所述人体信息多功能腕表用于对所得到的人体信息进行分析；所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表之间的通信单元用于将所获得的人体信息传输到所述人体信息多功能腕表。本实用新型的人体信息监测与处理系统，不仅能够实时地监测多种人体信息，而且通过人体信息多功能腕表内嵌的专家-用户健康交互软件，能够存储用户的健康信息，实现方便快捷的网络在线专家咨询，有利于实时获得有效的健康指导。

Description

一种人体信息监测与处理系统

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，尤其涉及一种人体信息监测与处理系统。

背景技术

随着人们对健康的日益重视，体育及健身运动已经成为预防疾病、改变生活方式，提高生活质量的重要手段。同时，由于近年来社区、公共场所、健身房及学校等运动器械的普及，体育及健身运动的方式也日益广泛化和多样化。在运动健身过程中，有两个方面重要方面：一方面，运动者期望通过运动反馈身体状况，及时调整运动计划，从而达到最佳的健身效果；另一方面，运动安全是体育健身的前提。然而，运动者本身只能通过个人肢体和部分生理变化来感知运动的强度和效果，这种定性的感知往往不能给运动者准确而及时的反馈，因此，运动者不能及时调整个人运动方案。尤为重要的是，定性的感知常常会忽略或者不能及时反映一些生理状况的突发变化，例如，人们对于体重变化的感知并不敏感，而体重、身体健康指数的定量监测是减肥塑身过程中的必要环节，是安全减肥、有效减肥的重要保障；猝发性心源性疾病、突发性室性心动过速等等，这对于运动者的安全是极为不利的。因此，研制能定量反应运动者生理及非生理状态、及时给予运动者安全提醒、提供运动结果反馈并提供有效的运动方案的系统有非常重要意义。

运动状态下人体信息包括生理信息和非生理信息。生理信息包括心率，血压，肌电，温度以及皮肤阻抗等。非生理信息主要是运动信息，包括运动的速度，加速度，距离，姿态，压力和地理位置信息等。生理信息中的心率是一项重要的指标。心率能反映人体的机能活动变 化及代谢活动，已成为监测体育锻炼过程中的身体状态及锻炼结果的重要指标之一。研究证明，心率与运动强度呈明显的线性关系，尤其是能更具体地反映有氧运动中的摄氧量变化等。因此，可以通过实时监测运动心率可以有效控制运动的强度，防止由运动过度或不当而造成的危险，把握休息与运动的间隔，掌握身体恢复状况。此外，运动心率数据可以用于冠状动脉等疾病的诊断。在其他的生理信息中，肌电能够提供肌肉紧张状态的信息，也可以帮助计算运动消耗的能量；温度能够和心率结合计算人体在一定时间里消耗的卡路里；皮肤阻抗可以用来反应运动者的在运动过程中的心理状态，包括注意力集中程度和在运动过程中的紧张和疲劳程度。在非生理信息中，速度和加速度能够测量实际的人体运动状态；距离能够用来反映运动的强度；姿态和压力信息能够用作评估运动过程中的动作的准确性和合理性；地理位置信息可以记录运动者的运动轨迹，为运动者提供周边环境信息，以及建立运动者之间的互动式的社交网络等。

目前，国内外已经存在一些运动状态下生理信息和运动信息的检测专利技术。但是这些专利技术存在以下问题：

(1)国内外现有的相关专利技术大多为单一的运动心率检测或者单一的运动信息检测。

(2)国外现有的相关专利技术大多采用胸带式电极采集心电信号，这种方式最主要的问题在于佩戴舒适度不好，准确度不高，很难被绝大部分用户采纳，从而影响了技术的推广和应用。

(3)国内现有的相关专利技术大多采用腕部桡动脉脉搏测量法获得心率，但是，这种方法存在脉搏信号微弱和检测位置容易偏移的问题，极易影响心率检测的准确性。尤其不适合运动中的心率检测。

(4)国内外现有的相关专利技术仅仅局限于检测和显示运动时的心率，并没有相应的分析方法和软件，不能提供对运动心率的分析。尤其不能实时地监控运动者个人生理状况的变化，不能给出报警提 示。

(5)国内外现有的相关专利技术不能提供实时的运动状态反馈。

(6)国内外现有的相关专利技术不能提供自动制定并修改运动计划的功能。

(7)国内外现有的相关专利技术不能长期跟踪和有效存储运动者的身体状态数据。

(8)国内外现有的相关专利技术不能为运动者个人提供有效的健康咨询和疾病预警平台。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种人体信息监测装备，使其可以实时监测和综合分析多种人体的生理信息和运动信息，并将数据通过有线或无线通信单元传输至人体信息多功能腕表。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

本实用新型提供了一种人体信息监测与处理系统，包括人体信息监测装备、人体信息多功能腕表和位于所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表之间的通信单元，其中，所述人体信息监测装备用来实时监测心率和其他生理及非生理参数；所述人体信息多功能腕表用于对所得到的心率和其他生理及非生理参数进行分析；所述通信单元用于将所获得的心率和其他生理及非生理参数传输到所述人体信息多功能腕表。

优选地，所述人体信息监测装备包括心电监测单元、血压传感器、加速度传感器、姿态传感器，温度传感器和全球卫星定位系统，其中，所述心电监测单元、血压传感器、加速度传感器、姿态传感器，温度传感器和全球卫星定位系统并联地连接所述中心处理单元。

优选地，所述心电监测单元包括心电传感器、肌电传感器和皮肤阻抗传感器，其中，所述心电传感器、肌电传感器和皮肤阻抗传感器并联，并经A/D数据转换后与所述中心处理单元连接。

优选地，所述人体信息多功能腕表包括中心处理单元、主机通讯单元、液晶显示单元以及用户按键，其中，所述中心处理单元与主机通讯单元双向连接，所述中心处理单元分别与所述用户按键与所述液晶显示单元单向连接。

优选地，所述通信单元包括分别设置于所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表的USB标准接口或串口。

优选地，所述通信单元包括分别设置于所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表的无线数据收发单元，用于将所获得的心率和其他生理及非生理参数传输到无线网络上。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型的人体信息监测与处理系统能够获得如下有益效果：

1)现有的专利技术多为单一的运动心率检测或者单一的运动信息检测。本实用新型通过实时监测和综合分析多种人体的生理信息和运动信息，可以更加精确和定量地反应运动者的生理及非生理状态，帮助运动者更加科学和有效地进行运动和健身。

2)现有的专利技术中运动心率检测准确度较低。桡动脉脉搏信号弱、腕部动脉检测位置容易偏移、运动引起的信号漂移、运动引起噪声等是运动心率检测的难点，也是造成目前运动心率检测准确度低的主要原因。本实用新型通过佩戴于手臂部位的袖带式人体信息监测装备检测心电信号，采用多模式、多通道信号采集与处理的方法，克服了现有心率检测技术用户使用舒适度不好和准确度低的问题，提高了运动心率检测的准确度，也提高了实时性。

3)现有的专利技术尚未见实时而有效的运动者安全保障装置和系统。运动者的运动安全是一个至关重要的问题。现有的专利技术仅 仅提供心率数据，并没有合适和准确的软件算法根据心率对个体运动时的生理状态进行分析，尤其没有分析身体变化的异常状态，没有有效地实时报警功能。本实用新型设计了功能丰富的腕表，实时地跟踪运动状态，对运动异常给予及时的报警提示，有效地保证了运动者的运动安全。

4)现有的专利技术尚不能长期跟踪和有效存储运动者的身体状态数据。本实用新型能长期存储这些数据。不仅可以帮助运动者及时了解个人身体状况的变化，尤其能为减肥、塑身和形体控制提供及时的数据支持，同时为运动者就医、参加保险的提供了有用的依据。

5)现有的专利技术尚没有提供运动者身体状况与运动计划制定的交互服务。运动健身作为一个长期的过程，非常有必要根据个人的身体状况经常性地调整个人运动的项目、强度和时间等计划，以期达到最佳的身体状况。运动者个人往往缺乏专业的运动知识及专业的人体生理学知识。本实用新型提供了专业和高效的服务软件，根据运动者身体状况指标提出合理的运动计划，非常有利于运动者进行合理、专业而有效的减肥塑身。

6)现有的专利技术尚没有对个人的心率变化状态建立符合数字通信传输协议和网络协议的数据库。本实用新型为使用者建立了个人运动心率变化数据库，将有利于实现方便、快捷的网络在线专家咨询。尤其重要的是，有利于及时发现和预防疾病，有利于实时获得有效的健康指导。

附图说明

图1是袖带式人体信息监测装备的原理图；

图2是人体信息多功能腕表功能框图；

图3是结合通信单元的系统工作原理框图。

具体实施方式

本实用新型提出的人体信息监测与处理系统，结合附图和实施例 详细说明如下。

如图1、2和3所示，依照本实用新型一种实施方式的人体信息监测与处理系统。由三部分组成：袖带式人体信息监测装备；人体信息多功能腕表以及监测装备与腕表通信单元。下面对这三个部分进行详细描述。

1、袖带式人体信息监测装备

利用心电传感器、血压传感器、肌电传感器、皮肤阻抗传感器、加速度计、运动方位陀螺仪、温度传感器和全球卫星定位系统同时采集了运动状态下的心电、肌电、皮肤阻抗、加速度、运动姿态、体表温度和地理位置信息，可以同时获得运动状态下的多种人体生理信息和运动信息。同时，通过多通道和多模式信号相结合的技术，建立了多通道信号的数学模型，由信号模型实时计算出心率。该装备克服了传统的脉搏心率检测中存在的问题。与此同时，本实用新型的心率检测部分采用手臂部位检测心电信号，有效地提高了运动心率检测的准确度和使用的舒适度。本实用新型同时解决了由于运动汗液引起的心电电极位置偏移和传导问题，提高了心电测量的精度。本实用新型只需要将狭长型袖带固定在手臂部位，即可开始测量，有效地保证检测位置在运动中的稳定性。本实用新型检测装备具备检测精度高，适用性号，操作简单，易于推广。

2、人体信息多功能腕表

如图2所示，人体信息多功能腕表包括无线数据收发单元、中心处理单元、主机通讯单元、液晶显示单元以及用户按键等，通过有线或无线通信方式，袖带式人体信息监测装备检测到的心率数据实时地传输到健康运动指导腕表。该腕表内嵌专家-用户健康交互软件，可以实现以下功能：

1)个人运动数据实时显示。

2)实时运动指导和安全报警。

有氧运动时，控制心率可以有效地保护和增强心脏功能。即可以跟踪运动时的心率，及时给予运动人员提示，以达到安全且有效的健身效果。

3)个人运动数据长时间大数据量存储。

4)个人运动历史数据管理。

良好的操作界面，便于用户调用、存储和修改历史数据。

5)个人运动强度、时间、项目计划制定。

本腕表软件将根据运动者的信息，身体状况数据变化情况，利用虚拟/个人健身教练进行交互式的指导，给予每周健身计划中的运动量、运动项目和运动时间等全面且专业的运动建议。例如，对于运动时的心率，在心率最大值范围内做不同的调整，可以达到不同的运动效果。对于健身运动入门者，或是长时间没有锻炼的运动者，将建议运动强度控制范围在最大心率的60％～70％；对于已经经过一段时间训练的运动者，心率控制范围建议在最大心率的70％～80％；

对于逐渐达到运动员训练活动水平，或需要获得最佳有氧健身水平的运动者，心率控制范围建议在最大心率的80％～90％。

6)健康状况专家预警平台。

根据个人健康状况的数据变化，通过专家系统软件，及时对可能发生的疾病给予预警，给出适当的就医提示建议。

7)个人健康状况数据库可移植。由腕表存储的个人健康状况数据可以通过USB标准接口便捷地移植到台式机、U盘、移动硬盘、笔记本电脑等数字终端设备中。

8)个人健康状况数据库符合网络协议，便于网络信息提交和交流。该数据库便于网络传输，用户能够在网络上提交个人数据库，从而获得医生的在线意见。这种方式具备实时、便捷、造价低等优势。

3、监测装备与腕表通信单元

如图3所示，袖带式人体信息监测装备和多功能腕表通过有线和无线数字通信方式连接。其中无线通信方式包括但不限于蓝牙、Zigbee和ANT等，有线通信方式包括但不限于串口和USB标准接口等。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种人体信息监测与处理系统，其特征在于，所述多功能人体信息监测系统包括人体信息监测装备、人体信息多功能腕表和位于所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表之间的通信单元。

2.如权利要求1所述的人体信息监测与处理系统，其特征在于，所述人体信息监测装备包括心电监测单元、血压传感器、加速度传感器、姿态传感器，温度传感器和全球卫星定位系统，其中，所述心电监测单元、血压传感器、加速度传感器、姿态传感器，温度传感器和全球卫星定位系统分别并联地连接所述中心处理单元。

3.如权利要求2所述的人体信息监测与处理系统，其特征在于，所述心电监测单元包括心电传感器、肌电传感器和皮肤阻抗传感器，其中，所述心电传感器、肌电传感器和皮肤阻抗传感器并联，并经A/D数据转换后与所述中心处理单元连接。

4.如权利要求1所述的人体信息监测与处理系统，其特征在于，所述人体信息多功能腕表包括中心处理单元、主机通讯单元、液晶显示单元以及用户按键，其中，所述中心处理单元与主机通讯单元双向连接，所述中心处理单元分别与所述用户按键与所述液晶显示单元单向连接。

5.如权利要求1所述的人体信息监测与处理系统，其特征在于，所述通信单元包括分别设置于所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表的USB标准接口或串口。

6.如权利要求1～5任一项所述的人体信息监测与处理系统，其特征在于，所述通信单元包括分别设置于所述人体信息监测装备与人体信息多功能腕表的无线数据收发单元。 

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