CN204542088U - 老人用智能健康腕带 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种老人用智能健康腕带，包括腕带本体和实时健康监测装置，实时健康监测装置包括嵌入式处理器，嵌入式处理器的输入端连接有供电模块和信号采集模块，嵌入式处理器的输出端连接有报警模块、无线通讯模块、USB接口和显示屏；信号采集模块包括心率信号监测单元、睡眠信号检测单元、体温信号监测单元、跌倒信号监测单元和血糖信号监测单元；使用时，老人将腕带本体佩戴在手腕部即可，实时健康监测装置可以实时检测老人的心率、睡眠状态、体温、是否出现有跌倒及血糖指数等信号；当出现意外情况时，可以通过报警模块进行报警，同时还可以通过无线通讯模块进行远程通知，最大程度的监测老人日常状态，且体积小、方便携带。

Description

老人用智能健康腕带

技术领域

本实用新型涉及一种健康实时监测设备，尤其涉及一种适于老人使用的智能健康腕带。

背景技术

随着人口老龄化速度的加快及独生子女时代的到来，老人独居现象日益严重，因此老年人的健康和日常安全问题已经引起社会的广泛关注。随着年龄的增长，老年人独立的生活能力日益减弱，跌倒、走失、突发疾病、忘记服药等问题屡见不鲜。虽然现在市场上出现了如血压计、血糖仪等日常健康监测设备，但上述设备都是独立设置，且品种众多，老人在使用时很难区分，再加上上述设备操作比较繁琐，因此老年人很难独立完成，进而成为华而不实的摆设，不能对老年人的身体健康形成实时、全面的检测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种携带方便、可以实时监测和监控老年人身体状态的老人用智能健康腕带。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：老人用智能健康腕带，包括腕带本体，所述腕带本体上固定有实时健康监测装置，所述实时健康监测装置包括嵌入式处理器，所述嵌入式处理器的输入端连接有供电模块和信号采集模块，所述嵌入式处理器的输出端连接有报警模块、无线通讯模块和USB接口和显示屏；所述信号采集模块包括心率信号监测单元、睡眠信号检测单元、体温信号监测单元、跌倒信号监测单元和血糖信号监测单元；所述心率信号监测单元设置为光电式心率传感器；所述睡眠信号检测单元设置为三轴加速度传感器；所述体温信号监测单元设置为温度传感器；所述跌倒信号监测单元包括所述三轴加速度传感器，还包括水平陀螺仪或磁力计；所述血糖信号监测单元设置为葡萄糖传感器。

作为优选的技术方案，所述嵌入式处理器内设有存储单元、电源管理单元、检测信号处理单元、串口通讯单元、输出驱动单元和扩展单元，所述供电模块与所述电源管理单元相连，所述检测信号处理单元与所述信号采集模块相连，所述串口通讯单元与所述无线通讯模块相连，所述输出驱动单元与所述报警模块相连，所述扩展单元与所述USB接口相连。

作为优选的技术方案，所述葡萄糖传感器包括凝胶垫体，所述凝胶垫体内设有正负两个电极，两所述电极与电源管理单元连接。

作为优选的技术方案，所述报警模块包括LED灯光报警器、蜂鸣器、振动电机和/或马达。

作为优选的技术方案，所述无线通讯模块包括包括蓝牙模块、GPS定位模块和Wi-Fi模块。

作为对上述技术方案的改进，所述供电模块包括稳压器、所述稳压器的输出端设有充电电池，所述充电电池的输出端设有电能输出单元，所述电能输出单元与所述电源管理单元连接。

作为对上述技术方案的改进，所述显示屏一侧设有功能按键。

由于采用了上述技术方案，老人用智能健康腕带，包括腕带本体，所述腕带本体上固定有实时健康监测装置，所述实时健康监测装置包括嵌入式处理器，所述嵌入式处理器的输入端连接有供电模块和信号采集模块，所述嵌入式处理器的输出端连接有报警模块、无线通讯模块、USB接口和显示屏；所述信号采集模块包括心率信号监测单元、睡眠信号检测单元、体温信号监测单元、跌倒信号监测单元和血糖信号监测单元；本实用新型的有益效果是：使用时，老人将腕带本体佩戴在手腕部即可，实时健康监测装置可以实时检测老人的心率、睡眠状态、体温、是否出现有跌倒及血糖指数等信号；当出现意外情况时，可以通过报警模块进行报警，同时还可以通过无线通讯模块进行远程通知，最大程度的监测老人日常状态，且体积小、方便携带。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例实时健康监测装置的结构框图；

图3是本实用新型实施例实时健康监测装置的工作流程图；

图4是本实用新型实施例心率检测的工作流程图；

图5是本实用新型实施例心率检测的子工作流程图；

图6是本实用新型实施例睡眠检测的工作流程图；

图7是本实用新型实施例体温检测的工作流程图；

图8是本实用新型实施例跌倒报警的工作流程图；

图9是本实用新型实施例血糖监测的工作流程图；

图10是本实用新型实施例电源管理单元的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1所示，老人用智能健康腕带，包括腕带本体1，所述腕带本体1上固定有实时健康监测装置2，在所述实时监控监测装置2的外部设有保护外壳，所述实时监控监测装置2通过所述保护外壳与所述腕带本体1固定连接在一起。使用时，老年人将外带本体佩戴在腕部即可，体积小巧、轻便。

如图2所示，所述实时健康监测装置包括嵌入式处理器，所述嵌入式处理器内设有存储单元、电源管理单元、检测信号处理单元、串口通讯单元、输出驱动单元和扩展单元，所述嵌入式处理器的输入端连接有供电模块和信号采集模块，所述嵌入式处理器的输出端连接有报警模块、无线通讯模块和USB接口和显示屏，所述显示屏一侧设有功能按键。其中所述信号采集模块包括心率信号监测单元、睡眠信号检测单元、体温信号监测单元、跌倒信号监测单元和血糖信号监测单元，具体的连接方式为：所述供电模块与所述电源管理单元相连，所述检测信号处理单元与所述信号采集模块相连，所述串口通讯单元与所述无线通讯模块相连，所述输出驱动单元与所述报警模块相连，所述扩展单元与所述USB接口相连。结合图3便可清楚其工作过程及方式。

在嵌入式处理器内的设有软件，且上述软件分为系统软件和应用软件。系统软件即运行于嵌入式硬件平台之上的嵌入式操作系统。鉴于医疗监测需要保证实时和快速应答，这里嵌入式操作系统选用的是轻量级的RTOS(real-timeoperating system),实时操作系统RTOS的优点是消耗系统资源少、耗电量小、通常无延迟，缺点是功能和软件相对固定，功能扩展较复杂。由于医疗可穿戴设备的数据分析使用大数据的算法，十分复杂，可以将数据分析通过所述串口通讯单元送给云端处理。故在智能腕带内部只需要完成基本的数据采集、简单处理和传输等功能即可，无需高级的操作系统。

由于老人用智能健康腕带为时刻佩戴在老年人的腕部，因此其电容量一般比较小，电池容量为100mAh左右即可，且随着发展超低静态电流和小封装电源管理单芯片是个趋势，因此该电源管理芯片需集成线性充电、LDO和DC/DC等多种功能。LDO和DC/DC给其他模块供电，比如蓝牙模块、各个传感器、GPS等。TI的MicroSiP电源模块TPS82740，它支持200mA输出电流、具有95％的转换效率、工作状态时的静态电流仅为360nA，待机电流为70nA，非常适合可穿戴的应用。

所述报警模块包括LED灯光报警器、蜂鸣器、振动电机和/或马达。所述LED灯光报警器、蜂鸣器、振动电机和/或马达可以帮助实现设备向用户提供的提醒与反馈。举例来说，当老人在做噩梦或在最佳睡眠唤醒时间时，振动电机启动以振醒老人。在所述输出驱动单元设有脉宽调制(PWM)组件，脉宽调制(PWM)组件是驱动这些元件的关键。PWM可用于实现调光等各种LED效果，而且还能提供实现触觉反馈的各种振动效果。

如图2所示，所述心率信号监测单元设置为光电式心率传感器；所述睡眠信号检测单元设置为三轴加速度传感器；所述体温信号监测单元设置为温度传感器；所述跌倒信号监测单元包括所述三轴加速度传感器，还包括水平陀螺仪或磁力计；所述血糖信号监测单元设置为葡萄糖传感器。其中部分组件为模拟组件，因此需要利用所述检测信号处理单元对检测信号进行处理，所述检测信号处理单元可以设置为模拟前端(AFE)的特殊组件，AFE包含运算放大器、滤波器和远程物理输出ADC，其用于将模拟信号调节并转换成数字信号，以便于所述嵌入式处理器进行处理，该功能模块有时可与所述嵌入式处理器集成，亦可以与各传感器芯片集成。

所述光电式心率传感器的工作原理为：当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到指端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱，其中皮肤肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变，的而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化，将此光强度变化信号转换成电信号便可获得容积脉搏血流的变化。所述光电式心率传感器集成了波长570nm的绿光二极管和光感应传感器，其优点是：

1、相比传统的采用红光的二极管，绿光更适合测量脉搏用，反射率更高，测量感度更高。

2、内部集成高科技纳米涂层环境光检测传感器，过滤不需要的光源，减少由其他光源干扰的误判动作，准确度高。

如图4所示，为心率检测的工作流程图，当心率检测功能键按下时，光电式心率传感器开始工作，进行数据采集、信号采样、量化，并把信号传输至检测信号处理单元进行信号处理及心率计算，然后将数据进行由存储单元进行存储，以备查询使用，还可以选择通过蓝牙模块和Wi-Fi模块进行网络连接，进行上传数据更新，如果存在新功能时及时下载安装。当心率计算出现异常情况时，通过报警模块进行报警，同时可以通过无线通讯模块进行报警信息上传，以方便监测方实时在线查看。

如图5所示，为检测信号处理单元进行心率检测的子工作流程图，当所述检测信号处理单元收到心率采样数据时，会依次进行低通滤波运算、滤除高频噪音、数字微分运算、匹配滤波运算及利用中值算法进行计算心率，从而得到准确的心率监测值。

本实施例通过所述三轴加速度传感器和手腕的接触，来监测人的动作。本实施例的腕带主要通过体动频率获知睡眠的状态，动作多说明睡眠浅，深度睡眠用户体动相对较少。配以在所述嵌入式处理器内的心电监测功能，结合软件算法，能够比较精确的得出用户睡眠过程的图谱。主要有以下特点：

1、睡眠深度一般是以身体活动减少和感觉灵敏度降低作为衡量指标的。

2、睡眠监测是通过三轴加速度传感器监测人的动作，以系统的计算方式进行累计计算，每2分钟记录一次合计值，与此同时的姿势数据得到记录，通过计算来判断睡眠状态。

如图6所示，为睡眠检测的工作流程图，首先从所述存储单元调取到心率监测结果，然后通过所述三轴加速度传感器获得翻身频率及体动频率，通过所述检测信号处理单元对心率、翻身频率、体动频率的计算，得出睡眠程度结果，当判断进入深度睡眠时，可以通过无线通讯模块进行信息上传，以告知监测者，本单元还可以与家庭中的其它智能设备进行连接，如空调、扫地机器人、空气净化器及闹钟等，用于根据睡眠程度控制上述智能电器的开启或关闭。当判断睡眠出现异常时，可以触发报警模块进行报警。

通过温度传感器，可以时刻测量老人的体表温度，并将数据传送到检测信号处理单元，在所述嵌入式处理器经过处理后，根据所述嵌入式处理器内特定的算法，将采集到的温度信息进行一定的校正，一旦校正后的温度出现异常，则发起报警，还可以通过蓝牙模块等传送到智能手机。所述温度传感器的型号可以选择AT30TSE002B-MAH-T，其检测范围为-20～+125度，分段精度：在+75℃～+95℃时精度为±1℃，在+40℃～+125℃时精度为±2℃，在-20℃～+125℃时精度为±3℃，此温度传感器在一秒内至少刷新温度寄存器的值8次以上，即刷新时间最大是125ms刷新一次，正常情况是75ms刷新一次值。

如图7所示，为体温检测的工作流程图，首先对温度参数进行采样、量化，并输送至所述检测信号处理单元进行数字信号处理，处理后，将数字信息输送至存储单元进行存储，也可以利用所述无线通讯模块进行信息上传，以告知监测者，当体温出现异常时，驱动报警模块进行报警，同时将报警信息上传至监测者。

在进行跌倒信号检测时，可以配合所述三轴加速度传感器、水平陀螺仪或磁力计。老人摔倒时，他那一瞬间的运动肯定与正常睡觉的状态不一样。最明显的就是手部的三轴加速度传感器的重力加速度很快，而且与脚部在相近的水平线，全身都处于重力不平衡状态。

如图8所示，为跌倒报警的工作流程图，从所述三轴加速度传感器中获得加速度数据，在所述嵌入式处理器内设有加速度设定值，如果加速度值大于设定值，则判断老人摔倒，同时也可以从所述水平陀螺仪的检测数据中获取手、脚的水平高度，并进行计算水平高度差，在所述嵌入式处理器内设有水平高度差设定值，当检测值大于设定值时，同样可以判定老人摔倒，此时可以发出报警信息，同时将数据上传，告知监测者，或向周围发出求助信息。

所述葡萄糖传感器包括凝胶垫体，所述凝胶垫体内设有正负两个电极，两所述电极与电源管理单元连接。所述葡萄糖传感器的背面通过一层凝胶垫与人体皮肤接触。(凝胶，是一种介于固体与液体之间的物质形态，不会像液体一样流动，却能够让溶解在其中的不同大小的分子，在电场的作用下穿过。)凝胶中有两个电极，使用时电路接通，产生一股微电流通过人体的皮肤。皮肤中的带电离子在电流作用下分别向正负两个电极运动，而组织液中的葡萄糖分子会被带电离子“裹夹”着一起运动，进入凝胶。所述葡萄糖传感器通过测量葡萄糖分子与凝胶中一种酶(葡萄糖氧化酶)的反应程度，就可以计算出当前的血糖水平，测量结果就可在显示屏上显示出来。

如图9所示、为血糖监测的工作流程图，当按下血糖检测键时，进入血糖检测模式，进行采集血糖数据，并进行分析，最后得出血糖参数，并传送至所述存储单元进行存储，当检测值较高时，驱动报警模块进行报警，同时也可以上传报警信息。

所述无线通讯模块包括包括蓝牙模块、GPS定位模块和Wi-Fi模块。串口通信单元可以通过I2C总线实现与蓝牙模块、GPS定位模块和Wi-Fi模块的连接，Wi-Fi模块用于接入互联网，实时传送数据到云端，蓝牙模块用来与子女手机相通信，老人出现轻微症状可及时通知身边的子女，同时从手机端也能看到老人的身体状况统计信息，GPS定位模块实时对老人的位置进行定位，防止老年人走丢。

所述供电模块包括稳压器、所述稳压器的输出端设有充电电池，所述充电电池的输出端设有电能输出单元，所述电能输出单元与所述电源管理单元连接。如图10所示，为电源管理单元的工作流程图，本单元可以对电池的充电/放电进行保护，对电池使用过程中的自身温度也进行实施检测保护，以保证整个装置的安全工作。

本实用新型使用时，老人将腕带本体佩戴在手腕部即可，实时健康监测装置可以实时检测老人的心率、睡眠状态、体温、是否出现有跌倒及血糖指数等信号；当出现意外情况时，可以通过报警模块进行报警，同时还可以通过无线通讯模块进行远程通知，最大程度的监测老人日常状态，且体积小、方便携带。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.老人用智能健康腕带，包括腕带本体，所述腕带本体上固定有实时健康监测装置，其特征在于：所述实时健康监测装置包括嵌入式处理器，所述嵌入式处理器的输入端连接有供电模块和信号采集模块，所述嵌入式处理器的输出端连接有报警模块、无线通讯模块、USB接口和显示屏；

所述信号采集模块包括心率信号监测单元、睡眠信号检测单元、体温信号监测单元、跌倒信号监测单元和血糖信号监测单元；

所述心率信号监测单元设置为光电式心率传感器；所述睡眠信号检测单元设置为三轴加速度传感器；所述体温信号监测单元设置为温度传感器；所述跌倒信号监测单元包括所述三轴加速度传感器，还包括水平陀螺仪或磁力计；所述血糖信号监测单元设置为葡萄糖传感器。

2.如权利要求1所述的老人用智能健康腕带，其特征在于：所述嵌入式处理器内设有存储单元、电源管理单元、检测信号处理单元、串口通讯单元、输出驱动单元和扩展单元，所述供电模块与所述电源管理单元相连，所述检测信号处理单元与所述信号采集模块相连，所述串口通讯单元与所述无线通讯模块相连，所述输出驱动单元与所述报警模块相连，所述扩展单元与所述USB接口相连。

3.如权利要求2所述的老人用智能健康腕带，其特征在于：所述葡萄糖传感器包括凝胶垫体，所述凝胶垫体内设有正负两个电极，两所述电极与所述电源管理单元连接。

4.如权利要求2或3所述的老人用智能健康腕带，其特征在于：所述供电模块包括稳压器、所述稳压器的输出端设有充电电池，所述充电电池的输出端设有电能输出单元，所述电能输出单元与所述电源管理单元连接。

5.如权利要求1所述的老人用智能健康腕带，其特征在于：所述报警模块包括LED灯光报警器、蜂鸣器、振动电机和/或马达。

6.如权利要求1所述的老人用智能健康腕带，其特征在于：所述无线通讯模块包括包括蓝牙模块、GPS定位模块和Wi-Fi模块。

7.如权利要求6所述的老人用智能健康腕带，其特征在于：所述显示屏一侧设有功能按键。