CN202960526U - 一种无线式运动员生理参数监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线式运动员生理参数监控系统，包括至少一个所述测试终端用于测试收集人体参数，并将所述人体参数传送至所述无线接收基站；所述无线接收基站用于建立覆盖至少一个所述测试终端的局域无线网络，并通过所述局域无线网络将接收到的所述人体参数实时以无线方式传输至所述监控终端；测试终端即测试指夹其上设置有血氧光电传感器，将测试指夹夹持在被测人员的手指上即可对其生理参数进行测量并通过无线接收基站传输至监控终端进行分析，避免了现有的测量方式需要被测人员的配合造成的运动员移动而造成的测量结果不准。

Description

一种无线式运动员生理参数监控系统

技术领域

本实用新型涉人体生理参数监测系统，尤其涉及一种无线式运动员生理参数监控系统。 

背景技术

关于运动员疲劳的监测一直以来都是运动医学和体育科学研究的重点，由于运动员是一个比较特定的群体，他们的身体疲劳状态对于指导科学有效的训练非常重要，也是提高竞技水平的重要依据，通过研究运动员的晨脉、安静时血氧的变化，运动中的心率的变化和运动后的即刻心率、血氧的变化，以及心率恢复时间、血氧恢复时间来了解运动员当前的训练强度对身体的影响，为此来评价运动强度是否合适，运动员的身体是否已经适应了当前的训练要求。 

由于晨脉需要早晨这一特定时间进行测量方法为有效，现在测试方式是教练员或者队医早晨进入到运动员房间，采用手指触摸运动员颈动脉同时秒表计时的方式进行计数测量。这种测量方式需要运动员的配合，这样会引起运动员晨脉的发生变化，测量的实际意义和机会消失，而且只能测试到脉率，对于意味着运动员一晚上休息完好程度的动脉血氧饱和度来说，却是无法进行测试。不管用什么仪器进行测量，只要需要进入运动员房间进行操作，同样会出现运动员行动，影响晨脉的变化，无法显示其真实数据。 

运动中的心率测试采用手部腕表和心率带组成，心率带测试的结果通过无线发射装置将数据发送到腕表中进行显示；心率带需要捆绑在运动员的胸口，使得运动员胸口处出现摩擦，高速跑动过程中容易造成淤血，测试带捆绑在运动员的胸口处，会使运动员胸口处有捆绑和束缚感，在心理和生理上都无法发 挥其运动最大强度。运动后的即刻脉率主要用于了解运动员体能极限和疲劳恢复的速度。采用的方法是除了心率表之外，实际应用最多的是即刻让运动员自己触摸颈动脉，然后计时，到了10秒钟运动员即刻报数。由于都是人为的操作，个体差距就很多，数据的客观性就必然受到影响。 

除了心率之外，影响和揭示运动员疲劳情况的还有身体的供氧、耐氧和缺氧情况。而对于身体耐氧和缺氧的情况以及身体供氧恢复能力的测量，主要采用有创采血的血乳酸测试。通常采用采集耳血，一般冲刺后需要即刻采集，时间错过之后就没有意义。而且需要采集3次，甚至更多。这使得运动员耳朵经常感染和多个创口的发生。除了使用手持式血乳酸仪进行有创测试外，在医院有多参数监护仪和血氧仪同样可以测试血液含氧程度。但是由于多参数监护仪和血氧仪体积比较大，数据线比较多，要求的测试环境非常稳定，因此一直都无法用于运动员的特殊要求。同时，由于测试的时间要求很短，而且运动员往往是一个团队整体训练，要想使用这么复杂的仪器，往往需要更多的人力进行支持，在极短的时间内记录每一个运动员的测试数据，既耗人力又影响数据的客观性。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种无线式运动员生理参数监控系统，采用的测试终端体积较小，在不需要运动员配合的情况下，对运动员的早晨和运动中的各项生理参数进行测试，使测试结果更加准确和可以实时对测试数据进行分析。 

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案： 

一种无线式运动员生理参数监控系统，包括：无线接收基站、监控终端、以及至少一个测试终端； 

至少一个所述测试终端用于测试收集人体参数，并将所述人体参数传送至所述无线接收基站； 

所述无线接收基站用于建立覆盖至少一个所述测试终端的局域无线网络，并通过所述局域无线网络将接收到的所述人体参数实时以无线方式传输至所述监控终端。 

作为上述监控系统的一个优选方案，所述测试终端中设置有能够检测血氧和心率信号的光电传感器，所述光电传感器与滤波放大模块连接，所述滤波放大模块与AD转换器连接，AD转换器通过数据传输单元与所述数据处理单元连接，数据处理单元还连接有数据输出装置和存储单元。 

作为上述无线运动员生理多参数监控系统的一个优选方案，所述测试终端的外部结构为测试指夹式、额头头带式、腕表式或耳麦式。 

作为上述无线运动员生理多参数监控系统的一个优选方案，所述测试终端包括光电传感器、滤波放大模块、AD转换器、数据传输单元、数据处理单元、显示与控制面板、供电单元；其中所述供电单元用于对整个仪器的独立供电。 

作为上述无线运动员生理多参数监控系统的一个优选方案，所述测试终端还包括定时器，所述定时器用于由监控终端远程地设定时间，并在预定时刻(例如早晨)将被测试人员唤醒；所述供电单元用于对整个仪器的独立供电。 

作为上述无线运动员生理多参数监控系统的一个优选方案，包括安装在所述测试指夹一侧的两个发光管，以及安装在测试指夹另一侧的光电传感器；所述两个发光管分别为用于发射红光的红发光管和用于发射红外光的红外发光管。 

作为上述无线运动员生理多参数监控系统的一个优选方案，所述光电传感 器与滤波放大模块连接，所述滤波放大模块与AD转换器连接，AD转换器通过数据传输单元与所述数据处理单元连接，数据处理单元还连接有数据输出装置和存储单元。 

作为上述监控系统的一个优选方案，所述无线接收基站包括数据接收装置和数据传输装置，数据接收装置用于接收所述测试终端所传送的人体参数，所述数据传输装置用于向所述监控终端传输所述人体参数。 

作为上述监控系统的一个优选方案，所述数据传输装置至少包括USB接口、RS232接口、蓝牙模块、Zigbee模块、GPRS模块、CDMA模块、WIFI模块、Ethernet模块、3G模块中的一个。 

作为上述监控系统的一个优选方案，所述监控终端上设置有与所述数据传输装置相匹配的接收装置。 

作为上述监控系统的一个优选方案，所述监控终端中还设置有数据存储装置和/或数据处理装置，所述数据存储装置用于对所述监控终端接收到的数据进行数据存储，所述数据处理装置用于对所述监控终端接收到的数据进行数据分析和处理。 

作为上述监控系统的一个优选方案，所述数据处理单元用于数据分析和处理，并将处理后的数据传输至显示和控制面板显示。 

本实用新型还提供一种无线式运动员生理参数测试终端，其中，在该测试终端一侧设置两个发光管，在所述测试终端另一侧中设置有血氧光电传感器。 

作为上述测试终端的一个优选方案，所述两个发光管分别为用于发射红光的红发光管和用于发射红外光的红外发光管。 

作为上述测试终端的一个优选方案，所述测试终端包括血氧光电传感器、滤波放大模块、AD转换器、数据传输单元、数据处理单元、显示与控制面 板、供电单元。 

作为上述测试终端的一个优选方案，所述光电传感器与滤波放大模块连接，所述滤波放大模块与AD转换器连接，AD转换器通过数据传输单元与所述数据处理单元连接，数据处理单元还连接有数据输出装置和存储单元。 

作为上述测试终端的一个优选方案，所述测试终端还包括定时器，其中定时器用于定时并在预定时刻将被测试人员唤醒。 

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过提供了一种无线运动员生理多参数监控系统，通过无线接收基站将测试终端采集到的运动员的早晨刚睡醒时或运动中的血氧/血氧含量、脉率的各项参数传输到监控终端，再通过监控终端对数据进行分析，测试终端体积较小不需要运动员的配合即可进行测量，避免了由于测量过程需要运动员配合而导致的测量结果不准确，可以得出准确、实时的运动员的各项生理参数和对运动的疲劳强度进行分析，并且测试终端具有体积小巧、不妨碍休息、方便操作、快速佩戴、快速开始、快速结束的优点。 

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式1提供的无线运动员生理多参数监控系统结构框图。 

图2是本实用新型具体实施方式1提供的无线运动员生理多参数监控系统的测试终端的结构框图。 

图3是本实用新型具体实施方式1提供的无线运动员生理多参数监控系统的测试终端中的信号流向图。 

图4是本实用新型具体实施方式1中的光电传感器的测试原理图。 

图5是本实用新型具体实施方式1提供的无线运动员生理多参数监控系统的测试终端的使用状态图。 

图6是本实用新型具体实施方式1提供的无线运动员生理多参数监控系统的无线接收基站的结构框图。 

图7是本实用新型具体实施方式1提供的无线运动员生理多参数监控系统的测试终端的信号流向图。 

其中：1：测试终端；2：无线接收基站；3：监控终端；4：测试者手指；11：血氧光电传感器；12：滤波放大模块；13：AD转换器；14：数据传输单元；15：数据处理单元；16：显示和控制面板；17：供电单元；21：数据接收装置；22：数据传输装置；111：红外发光管；112：红光发光管113：光电检测器；251：USB接口；252：RS232接口；253：蓝牙模块；254：Zigbee模块；255：GPRS模块；256：CDMA模块；257：WIFI模块；258：Ethernet模块；259:3G模块。 

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。 

如图1至4所示，无线运动员生理多参数监控系统，包括至少一个测试终端1用于测试收集人体参数，并将人体参数传送至无线接收基站2、无线接收基站2用于建立覆盖至少一个测试终端1的局域无线网络，将网络覆盖内的测试终端1测试的人体参数实时的无线传输给监控终端3；监控终端3上设置有与数据传输装置22相匹配的接收装置，并且还设置有数据存储装置和/或数据处理装置，数据处理装置上设置有数据分析软件，用于数据的存储和/或分析。 

如图2、图3所示，测试终端1的外部结构包括测试指夹式、额头头带式、腕表式或耳麦式，在本实施方式中采用测试指夹式测试终端，测试终端1上设置有用于收集人体血氧变化的光电式血氧传感器11，但不仅限于此种传感器，滤波放大模块12、AD转换器13、数据传输单元14、数据处理单元15、显示与控制面板16、供电单元17。 

在测试指夹一侧设置两个发光管，两个发光管分别为用于发射红外光的红外发光管111和用于发射红光的红光发光管112。光电式传感器11包括安装在测试指夹另一侧的光电检测器113。 

血氧光电传感器测试带侧人员的心率和血氧含量的原理和过程如下： 

分光光度测定是采用波长为660nm的红光和940nm的红外光，根据氧合血红蛋白（HbO2）对660nm红光吸收量较少，而对940nm红外光吸收量较多；血红蛋白（Hb）则反之的特性，用分光光度法测定红外光吸收量与红光吸收量之比值，就能确定血红蛋白的氧合程度。血氧饱和度表达式为：SPO2%=氧合血红蛋白/（氧合血红蛋白+去氧血红蛋白）X100%=红光吸收量/（红光吸收量+红外光吸收量）X100%。在测试指夹的一侧安装了两个发光管，一个为发出红光的红光发光管，另一个为发出红外光的红外发光管，另一侧安装有一个光电检测器，两种光交替打开或者关闭，光电探测器才能分辩出不同波长的光，将检测到的透过手指动脉血管的红光和红外光转换成电信号。由于皮肤、肌肉、脂肪、静脉血、色素和骨骼等对这两种光的吸收系数是恒定的，只有动脉血流中HbO2和Hb浓度随着动脉血液周期性的变化，从而引起光电检测器输出的信号强度随之周期性变化，因为将光完全遮挡和完全不遮挡时，分别是光强的最小值和最大值，手指放进探头后，光强在这两值之间进行变化，将这些周期性变化的信号进行处理，就可以测出对应的含氧血红蛋白所占的百分比，也就是血氧饱和度值。 

由于血氧饱和度每次周期性的变化都是由心脏跳动引起的，也就是说，心脏每收缩一次，含氧血红蛋白就充盈一次，血红蛋白就衰减一次。因为我们可以通过光电传感器直接测试出相邻两次含氧血红蛋白充盈的时间间隔，我们再用60秒去除以这个时间T，那么所得结果就是脉率（脉率是脉搏每分钟跳动的 次数）。 

脉率=60秒/相邻两次血氧充盈时间间隔T； 

以上就是光电法测试血氧饱和度和脉率的原理。 

测试终端1还包括，定时器、以及与数据处理单元15连接的数据输出装置和存储单元（未示出）。所述定时器能够由监控终端在远程设定时间，并在预定时刻(例如早晨)将被测试人员唤醒。 

血氧光电传感器11与滤波放大模块12连接，滤波放大模块12与AD转换器13连接，AD转换器通过数据传输单元15与数据处理单元15连接连接，数据输出装置、存储单元和显示与控制面板16均与数据处理单元15连接，其中血氧光电传感器11用于采集待测者的生理参数，然后将采集到的参数传输至滤波放大模块12进行信号滤波放大，滤波放大后的信号经AD转化器13将模拟信号转换成数字信号，通过数据传输单元14将数据传输至数据处理单元15，数据处理单元15将数据进行分析和整合后由存储单元存储，或经显示和控制面板16显示。 

数据传输单元14包括各种有线传输和各种无线传输方式，无线传输方式至少包括红外传输、蓝牙传输、Zigbee传输、GPRS传输、CDMA传输、WIFI传输、internet传输、3G传输当中的一个。 

供电单元17至少包括普通干电池、充电电池、太阳能电池中的一种。 

数据处理单元15包括单一智能芯片、智能芯片工作组、独立CPU当中的一种。 

显示和控制面板16中显示屏要求是LED屏、OLED屏、LCD屏、TFT屏、CSTN屏当中的一个；显示屏的整体界面可以自由翻转，其触发方式至少包括：按键触发、重力传感触发。 

数据处理单元15用于数据分析和处理，并将处理后的数据传输至显示和控制面板显示。 

测试终端1还包括供电单元17，供电单元用于对整个仪器的独立供电。 

当运动员的身体的各项参数需要进行测量时，只要将测试终端1佩戴在身上即可进行测量，在本实用新型中测试终端为测试指夹，所以在需要进行生理参数进行测量时，只要将测试指夹夹持在被测人的手指上打开测试终端即可，无需运动员进行其它动作，不会因为有其它的动作影响血氧/血氧含量、脉率等测量数据的准确性，在本实用新型中测量终端1上的血氧光电传感器11的工作顺序为依次进行，但并不仅限此中测量方式，在测量终端工作时，各个传感器也可以同时进行测量。 

如图4所示，无线接收基站2包括数据接收装置21和数据传输装置22，数据接收装置21用于接收测试终端1发射的信号，数据传输装置22用于向监控终端3发射信号，数据传输装置22至少包括USB接口、RS232接口、蓝牙模块、Zigbee模块、GPRS模块、CDMA模块、WIFI模块、Ethernet模块和3G模块中的一个，在本实用新型中数据传输装置22均包括以上信号发射方式。当信号被无线接收基站2发送至监控终端3以后，设置在监控终端3上的数据存储装置进行数据存储和数据处理装置进行数据分析。 

如图5所示本实用新型中信号的流向为，经血氧光电传感器11测量的模拟信号经信号滤波放大模块12进行滤波和放大后传输至AD转化器，AD转化器将模拟信号转化成数字信号并把信号传输至数据处理单元15，数字信号经数据处理单元15处理后，同时将数据发送至存储单元18进行数据存储和发送至数据输出装置16进行数据发射，同时用户可以通过测试终端1上的显示和控制面板16对数据进行实时查看；无线接收基站2的数据接收装置21接收到信号后，传 输至数据传输装置22，通过至少USB接口、RS232接口、蓝牙模块、Zigbee模块、GPRS模块、CDMA模块、WIFI模块、Ethernet模块和3G模块中的一个将信号发送至监控终端3，监控终端3设置有数据存储装置和/或数据装置，并对接收的数据进行分析得出运动员的生理状况，并以此为依据制定合适的训练方案。 

上述无线运动员生理多参数监控系统的测试方法与测试步骤如下，包括， 

步骤一：打开测试终端，直接将测试指夹套在手指上,测试终端上的血氧光电传感器对运动员血氧/血氧含量、脉率等进行测试并对数据进行分析、存储，并通将数据传输至测试终端的数据处理单元上，数据处理单元经数据分析处理后，过数据输出装置把信号发射到无线接收基站；教练员可以通过上的显示控制面板查看运动员的生理参数指标。 

步骤二：无线接收基站接收到测试终端发射的信号后，经无线基站上的信号发射终端向监控终端发送信号；监控终端接收信号后进行数据分析并显示运动员的各项数据和疲劳度。 

步骤三:从手指上取下指夹，指夹自动识别手指脱落状态，并在5秒钟自动关机，测试结束。 

监控系统不仅可以用于对运动员早晨的各种参数进行测试，监控系统可以在运动员训练过程中使用，对每个运动员的即可血氧/血氧含量、脉率等生理参数进行监测和分析。 

本实用新型通过测试终端即测试指夹其上设置血氧光电传感器，只需要将测试指夹夹持在运动员的手指上即可对运动员的血氧/血氧含量和晨脉率进行测量并通过无线接收基站传输至监控终端进行数据分析，避免了现有的测量方式需要运动员的配合造成的运动员移动而造成的测量结果不准，现有的仪器体积比较大不方便使用以及测量结果运动员可见影响运动员的心理；在测量运动 员运动时的实时生理参数时，由于测量指夹体积比较小只要夹持在运动员手指上即可，并且依靠无线装置发射测量数据，无需多余的线路不会影响运动员的正常训练。 

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种无线式运动员生理参数监控系统，其特征在于，包括：无线接收基站、监控终端、以及至少一个测试终端； 

至少一个所述测试终端用于测试收集人体生理参数，并将所述人体生理参数传送至所述无线接收基站； 

所述无线接收基站用于建立覆盖至少一个所述测试终端的局域无线网络，并通过所述局域无线网络将接收到的所述人体生理参数实时以无线方式传输至所述监控终端。 

2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述测试终端中设置有能够检测血氧和心率信号的光电传感器，所述光电传感器与滤波放大模块连接，所述滤波放大模块与AD转换器连接，AD转换器通过数据传输单元与所述数据处理单元连接，数据处理单元还连接有数据输出装置和存储单元。 

3.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述无线接收基站包括数据接收装置和数据传输装置，数据接收装置用于接收所述测试终端所传送的人体参数，所述数据传输装置用于向所述监控终端传输所述人体生理参数。 

4.根据权利要求3所述的监控系统，其特征在于，所述监控终端上设置有与所述数据传输装置相匹配的接收装置。 

5.根据权利要求4所述的监控系统，其特征在于，所述监控终端中还设置有数据存储装置和/或数据处理装置；所述数据存储装置用于对所述监控终端接收到的数据进行数据存储；所述数据处理装置用于对所述监控终端接收到的数据进行数据分析和处理，并将处理后的数据传输至显示和控制面板来显示。 

6.根据权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述测试终端还包括定时器，其中所述定时器能够由监控终端远程地设定时间，并在预定时刻将被测试人员唤醒。 

7.一种无线式运动员生理参数测试终端，其特征在于，在该测试终端一侧设置两个发光管，在所述测试终端另一侧中设置有用于检测血氧和心率信号的光电传感器。 

8.根据权利要求7所述的测试终端，其特征在于，所述两个发光管分别为用于发射红光的红发光管和用于发射红外光的红外发光管；所述测试终端还包括定时器，其中定时器能够定时并在预定时刻将被测试人员唤醒。 

9.根据权利要求7所述的测试终端，其特征在于，所述测试终端包括血氧光电传感器、滤波放大模块、AD转换器、数据传输单元、数据处理单元、显示与控制面板、供电单元。 

10.根据权利要求9所述的测试终端，其特征在于，所述血氧光电传感器与滤波放大模块连接，所述滤波放大模块与AD转换器连接，AD转换器通过数据传输单元与所述数据处理单元连接，数据处理单元还连接有数据输出装置和存储单元。 

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