CN210277135U - 一种便携的健康检测及智能报警的仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种便携的健康检测及智能报警的仪器，包括：STM32芯片主控部分；体征辨识部分分三部分：运动趋势检测单元、血氧心率检测单元和体温检测单元；运动趋势检测单元为MPU6050六轴传感器模块；血氧心率检测单元采用MAX30100心率血氧传感器模块；体温检测单元采用DS18B20数字温度传感器模块，与主控部分相连接；SD卡模块；ds1302z芯片；蓝牙通信部分；USR GM3P模块；按键输入及显示部分，包括触摸屏、电源键、“一键报警”键；震动提醒部分。上述各部分及单元均与主控部分连接。该仪器能同时检测体温、血氧、心率等生理指标，并能与使用者的身体运动趋势相结合，能在多种突发情况下使使用者向外求救。

Description

一种便携的健康检测及智能报警的仪器

技术领域

本实用新型涉及检测仪器，为提供一种便携的健康检测及智能报警的仪器。

背景技术

在人财物大流动、充满喧嚣与躁动的今天，很多社会参与者身体长期处于亚健康状态，需要频繁的注意自身健康指数。血压计、血氧计等健康体检仪器已经逐渐走入人们的家庭，让使用者对自己的身体状况了如指掌。

但是，一方面，现在的家用身体健康检测仪器比如血压仪、体温计功能单一；并且其中血压仪等多用于高血压等患者，亚健康群众并不会选择这种较为专业的仪器。普通大众更需要多功能，比如兼顾血压、血氧、心率等指标，能够同时检测多种身体健康数据的自检仪器。

实用新型内容

根据上述提出的现实问题，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种便携的健康检测及智能报警的仪器。该仪器能同时检测体温、血氧、心率等生理指标，并能与使用者的身体运动趋势相结合，能在多种突发情况下使使用者向外求救。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种便携的健康检测及智能报警的仪器，包括：

STM32芯片主控部分，

体征辨识部分分三部分：运动趋势检测单元、血氧心率检测单元和体温检测单元，

运动趋势检测单元为MPU6050六轴传感器模块，与主控部分相连接，MPU6050六轴传感器模块内部嵌有加速度传感器与陀螺仪传感器；

血氧心率检测单元采用MAX30100心率血氧传感器模块，与主控部分相连接；

体温检测单元采用DS18B20数字温度传感器模块，与主控部分相连接；

SD卡模块，与主控部分相连接，

ds1302z芯片，与主控部分相连接；

蓝牙通信部分，与主控部分相连接；

USR GM3P模块，与主控部分相连接；

按键输入及显示部分，与主控部分相连接；包括触摸屏、电源键、“一键报警”键；

震动提醒部分，与主控部分相连接。

电源键为按动开关；“一键报警”键为旋钮开关。

该仪器以智能腕带形式呈现，腕带本体佩戴在使用者手腕上。

该仪器除了腕带形式以外，也可以分为指环与颈环两个部分，指环与颈环佩戴于人体，二者之间靠蓝牙通信，指环内部置有蓝牙接收器、MAX30100心率血氧传感器模块；STM32芯片主控部分、蓝牙发送器、DS18B20数字温度传感器模块、MPU6050六轴传感器模块置于颈环体内部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)进一步地，作为日常穿戴设备，本实用新型可以设计成为腕带、指环、颈环等形式。本实用新型仪器添加ds1302z芯片，加入时间显示特征，提供时间显示功能。生活中作为便携仪器的价值得到了充分利用。

2)体征辨识部分加入了运动趋势检测单元，可以检测人体加速度和倾斜角，配合对人体心率、血氧、体温的检测，判断使用者所处的身体状态，用以决定是否需要求救，提高了检测使用者身体是否需要求救的检出率；

3)数据传输通信方式为两种：其一，蓝牙通信，无需网络，用于将检查报告发送到使用者手机上；其二，报警定位通信部分采用GPRS+GPS透传——USR GM3P实现定位、数据传输以及信息发送，用于报警信息的发送。

4)具体实施例中选用XPT2046芯片控制触摸屏，同时实现输入输出部分的功能，选用触摸屏，既实现显示功能，也能进行输入，人机交互界面一目了然，使用方便简洁。

5)主控部分选用STM32芯片，低功耗且控制功能强大，可以根据微处理器运行时不同的应用需求来适时调整电压从而实现功耗的动态平衡，比如仪器在时间模式下工作时，可以令芯片工作在低功耗模式。

6)“一键报警”键设置为旋钮，电源键为按动开关，如此设计防止误按开关，错误报警。

7)本实用新型以兼顾身体健康日常监测与特殊状况下的求救为特征，可以在家中用于身体自检，也可以应用成外出活动时的智能求救仪器。一方面，仪器用于日常生活中检测使用者多方面身体健康数据，形成健康报告，便于使用者掌握自身健康动态，并且能够存储健康数据，为求医时提供参考信息；另一方面在身体处于危机时刻，仪器智能分析是否对外发出求救信息。

附图说明

图1是本实用新型便携的健康检测及智能报警的仪器的结构框图。

图2-1为腕带摁下电源键后显示界面；

图2-2为腕带进入“体检模式”后的显示界面；

图2-3为腕带监测使用者身体异常时显示的界面；

图2-4为腕带在将身体健康报告发送至使用者手机后显示的界面。

图3是本实用新型主控部分的主程序流程示意图。

图4-1～图4-11为实施例1的主控部分电路原理图。

图中，1主控部分、2体征辨识部分、3数据存储部分、4蓝牙通信部分、5报警定位通信部分、6实时时钟部分、7按键输入及显示部分、8震动提醒部分、9电源部分，7.1电源键、7.2“一键报警”键。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型便携的健康检测及智能报警的仪器(简称仪器，参见图1)包括：

主控部分1，是仪器的控制核心；用于对体征辨识部分采集的数据生成健康报告，并将采集的数据与健康的身体指标作比较，判断身体状况是否需要发出求救信息，即判断是否报警；同时能供使用者日常查看或求医时为医生提供参考数据；可以根据使用者要求传输健康报告到智能终端(如手机、平板电脑)上；

体征辨识部分2，包括血氧心率检测、体温检测、运动趋势检测三部分；用于检测身体健康数据，包括心率、血氧、体温、运动趋势等信息，发送到主控部分；

数据存储部分3，通过主控部分获得的体征辨识数据进行存储，同时能接收主控部分指令从数据存储部分中抽调数据；

蓝牙通信部分4，用于建立手机与主控部分之间的通信；

报警定位通信部分5，用于向指定手机进行报警，并对仪器进行定位；当身体异常时，主控部分获得报警定位通信部分发送的报警求救信息(包括定位信息)，并将该报警信息发送到指定手机上；

实时时钟部分6，获取时间信息，使腕带提供手表功能；一方面主控部分给时钟部分设置参数，发送工作指令；一方面，时钟发送时间信息到主控部分，主控部分再将时间信息显示在触摸屏上；

按键输入及显示部分7，用于整个仪器的输入输出数据，输入至少要满足电源开关、一键报警、模式选择、报警取消这四项功能；显示部分能够清晰显示时间、体征辨识数据等信息；

震动提醒部分8，用于发出震动，提醒使用者当前状况；

电源部分9，为整个系统提供电源。

主控部分的程序流程如图3所示：

第一步骤：主控部分初始化，等待使用者的指令，若接收指令为“体检模式”，进行第二步骤；若否，进行第五步骤；

第二步骤：判断是否接收指令“进入监测状态”，若是，进行第三步骤；若否，进行第四步骤；

第三步骤：主控部分对MAX30100模块(运动趋势检测单元)、MPU6050模块(血氧心率检测单元)、DS18B20模块(体温检测单元)进行参数设置，检测人体健康数据并进行分析处理；判断得到的身体数据是否异常，若是，则主控部分先驱动震动提醒部分的电机震动持续十秒，然后设置定时器等待30秒，此时判断是否接收指令“取消报警”，若是则设置定时器等待十分钟后重新进行第三步骤，否则主控部分设置USR GM3P模块(报警定位通信部分)参数，发出报警信息；若判断身体数据是否异常时为否，则设置定时器等待十分钟后重新进行第三步骤。

第四步骤：判断是否接收指令“一键体检”，若是，主控部分对MAX30100模块、DS18B20 模块进行参数设置，检测健康数据并进行分析处理，生成健康报告，之后，主控部分设置蓝牙通信部分参数，将报告发送至使用者手机。否则，返回第一步骤；

第五步骤：判断是否接收指令“时间模式”，若是，则主控部分设置时钟模块与触摸屏参数，时钟工作，并用触摸屏显示出来。若否，进行第六步骤。

第六步骤：判断是否接收指令“自主报警”，若是，则主控部分设置USR GM3P模块参数，发出报警信息。否则，返回第一步骤。

本实用新型仪器具有两种工作模式：

其一：时间模式。在时间模式下，仪器不提供体检功能，和一般的手表无异，只可以实时显示时间；

其二：体检模式。在体检模式下，仪器可以循环检测人体健康数据，当身体健康数据异常，经主控部分分析，超出预设的健康值时，主控部分会触发腕带上的报警定位通信部分进行报警。

进一步地，仪器报警有两种模式触发：

其一：自主报警。在孤身一人在家或者外出时，使用者自觉需要求救，可以自主选择“一键报警”键，键开关配置适宜以旋钮形式设置于仪器外壳表面，有效防止误按，错发报警，包括但不限于遭受抢劫等意外危险以及身体突发不适等状况。此种自主报警方式在时间模式和体检模式下都可以正常应用；

其二：自动报警。在体检模式的“进入监测状态”下，当得到的健康数据异常时，仪器认为使用者可能陷于摔倒昏迷等状况下，会触发自动报警。此时，仪器首先震动提醒使用者即将发送报警信息，若使用者意识清醒，不需求救，则可以摁下取消键，仪器将取消报警；反之，使用者若没有反馈，则在短暂等待30秒后，仪器自动发出报警信息到预设的指定人手机上。

本实用新型能在使用者在进行健身等生活活动时，检测并存储身体数据，供使用者参考，合理控制活动强度；在使用者求医时也可以为医生提供参考数据，是医生看诊的辅助手段。

实施例1

本实施例便携的健康检测及智能报警的仪器，该仪器以智能腕带形式呈现。腕带本体佩戴在使用者手腕上，便携使用。

在腕带本体内部有如下功能部分：

主控部分选用STM32芯片。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM。STM32系列不仅低功耗，控制性能也十分强大。非常适合于可穿戴和物联网设备，以及消费、医疗和工业领域的低功耗应用。

体征辨识部分分三部分：

运动趋势检测单元选用MPU6050六轴传感器模块，(以下称MPU6050模块)与主控部分相连接。内部嵌有加速度传感器(测加速度)与陀螺仪传感器(测角度)，用于获得佩戴部位运动轨迹，判断是否为晕倒趋势；

采用MAX30100心率血氧传感器模块(以下称MAX30100模块)，与主控部分相连接。利用红外光检测，获得血氧饱和度和心率的数据值；

采用DS18B20数字温度传感器模块(以下称DS18B20模块)，与主控部分相连接。进行体温采集；

三者配合构成体征辨识部分，体征辨识部分将数据发送给主控部分，进行分析，确定使用者身体情况，判定使用者是否需要求救。

数据存储部分：在腕带内置内存中贮存测得的身体健康数据。这一部分选用SD卡模块，与主控部分相连接，主控部分控制读写SD卡，将大量数据实时存到SD卡中。

实时时钟部分：选择时钟模块，时钟模块与主控部分相连接。时钟模块采用ds1302z芯片设计电路，显示实时时钟。

蓝牙通信部分：采用HC05蓝牙模块，与主控部分相连接。无需网络，可以根据使用者要求传输健康报告到手机。

报警定位通信部分：与主控部分相连接。这部分采用GPRS+GPS透传部分——USRGM3P 模块实现定位、数据传输以及信息发送。进一步地，报警信息要包括但不限于时间、定位地点、使用者名称、身体健康数据、求救叙述五项信息。

按键输入及显示部分：与主控部分相连接。这部分采用电阻触摸屏，定位准确，单点触摸。触摸屏可以同时满足输入输出功能。触摸屏上按键及显示参考图2-1-图2-4。腕带右上侧凸起表示电源键7.1，属于按动开关；腕带右下侧凸起表示“一键报警”键7.2，属于旋钮开关，防止误触。该部分触摸屏可以选择XPT2046芯片控制。

震动提醒部分：与主控部分相连接。在发送求救信息之前驱动腕带内置的小马达发出震动，提醒使用者。

电源部分：与主控部分相连接。这部分选择锂电池为整个系统供电。

系统处于体检模式时，使用过程是这样的：

使用者佩戴腕带，开启电源键7.1，触摸屏上显示“时间模式”和“体检模式”两个选项，选择触摸屏上的体检模式，则出现体检模式界面，该界面中呈现“一键体检”、“进入监测状态”、“返回”选项。若选择“一键体检”，则腕带开始监测人体体征信息，形成健康报告，发送到使用者手机上，并在腕带上的触摸屏上显示“已发送至手机”(参见图2-4)。若选择“进入监测状态”，腕带中的体征辨识部分开始自动十分钟一次循环检测身体，当测得健康数据，经主控部分比较超出仪器预设的健康阈值后，配合得到的佩戴部位运动轨迹数据(佩戴部位位置的变化，表示其运动轨迹的变化)，主控部分判断是否体征异常，若状况异常，在报警定位通信部分调取位置信息，整合使用者信息、体征参数信息及位置信息后将其存储为救援信息，形成报警短信。形成报警短信后，马达震动提醒使用者，在触摸屏上弹出“取消报警？”界面，若使用者此时处于清醒状态，无异常，则点击触摸屏上的“取消报警”选项，不会发送求救信息；若使用者已昏迷，没有对震动提醒做出反应，系统会自动将救援信息发送到预设的联系人手机上。

腕带的触摸屏显示界面，(参见图2-1～图2-4)图2(a)为腕带摁下电源键7.1后显示界面，点击“体检模式”进入图2-2界面。此时使用者若点击“一键体检”，腕带开始检测使用者身体健康状况，形成健康报告，并通过蓝牙发送到使用者手机上，发送后在触摸屏上显示“已发送至手机”，显示图2-4界面；使用者若点击“进入监测状态”，腕带开始十分钟一次的循环检测身体健康，一旦发现异常，预备启动报警，触摸屏弹出界面如图2-3 所示，点击“取消报警”则取消发送报警信息，否则三十秒后自动发送报警信息至使用者预先指定的手机上。

主控部分的电路连接构成(参见图4-1～图4-11)是：主控部分的主要采用STM32F103Z 芯片和CH340芯片构成，

图4-1是STM32芯片引脚连接示意图；

图4-2～图4-6是STM32芯片工作的附属电路：依次是STM32芯片启动电路(图4-2)、复位电路(图4-3)、通信电路(图4-4)、通信指示灯电路(图4-5)、时钟源电路(图4-6)；

图4-7～图4-11是电源开关电路(图4-7)、电源转换电路(图4-8)、电源滤波电路(图 4-9)、电源指示灯电路(图4-10)、USR GM3P模块供电电路(图4-11)，其中一些主要元器件，如ASM1117是用于5v转3.3v的电压转换芯片(图4-8)，F1为保险丝(图4-7)、CH340 是USB转串口芯片，1N4001是整流二极管。

主控部分STM32芯片的126引脚与DS18B20模块的SDA引脚相连；

主控部分STM32芯片的136引脚与MPU6050模块的SCL引脚相连；

主控部分STM32芯片的137引脚与MPU6050模块的SDA引脚相连；

主控部分STM32芯片的40引脚与MPU6050模块的INT引脚相连；

主控部分STM32芯片的110引脚与MPU6050模块的AD0引脚相连；

主控部分STM32芯片的98引脚与SD卡模块的DATA0引脚相连；

主控部分STM32芯片的99引脚与SD卡模块的DATA1引脚相连；

主控部分STM32芯片的111引脚与SD卡模块的DATA2引脚相连；

主控部分STM32芯片的112引脚与SD卡模块的DATA3引脚相连；

主控部分STM32芯片的113引脚与SD卡模块的CLK引脚相连；

主控部分STM32芯片的116引脚与SD卡模块的CMD引脚相连；

主控部分STM32芯片的47引脚与电阻触摸屏的CLK引脚相连；

主控部分STM32芯片的48引脚与电阻触摸屏的MISO引脚相连；

主控部分STM32芯片的49引脚与电阻触摸屏的T_CS引脚相连；

主控部分STM32芯片的21引脚与电阻触摸屏的MOSI引脚相连；

主控部分STM32芯片的22引脚与电阻触摸屏的T_PEN引脚相连；

主控部分STM32芯片的74引脚与时钟模块的SCLK引脚相连；

主控部分STM32芯片的75引脚与时钟模块的RST/引脚相连；

主控部分STM32芯片的76引脚与时钟模块的I/O引脚相连；

主控部分STM32芯片的69引脚与蓝牙通信部分的RXD引脚相连；

主控部分STM32芯片的70引脚与蓝牙通信部分的TXD引脚相连；

主控部分STM32芯片的136引脚与MAX30100模块的SCL引脚相连；

主控部分STM32芯片的137引脚与MAX30100模块的SDA引脚相连；

主控部分CH340芯片的RXD引脚与USR GM3P模块的HST-TXD引脚相连；

主控部分CH340芯片的TXD引脚与USR GM3P模块的HST-RXD引脚相连；

本实用新型仪器为实现低功耗，具体实施方式有以下特征：

其一，仪器日常选择时间模式，功能部分(主要是实时时钟部分工作)占用少，功耗低；

其二，仪器主控部分优选STM32低功耗芯片，主控部分通过中断可选择睡眠模式运行；

其三，仪器具体实施方式可采用基于部分化的系统级集成技术，将各功能部分所需的芯片集成在单个标准封装内，成品尺寸小，利于便携式设计，且低功耗。

实施例2

比如将仪器分为指环与颈环两个部分设计。指环与颈环佩戴于人体，距离不超过十米，二者之间靠蓝牙通信，这是区别于实施例1的关键一点。

指环内部置有蓝牙接收器、MAX30100模块。主控部分、蓝牙发送器、DS18B20模块、MPU6050 模块等其他组成部分置于颈环体内部。指环与颈环配合使用，完成对人体的健康检测、状态评估及报警求救。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种便携的健康检测及智能报警的仪器，包括：

STM32芯片主控部分；

体征辨识部分分三部分：运动趋势检测单元、血氧心率检测单元和体温检测单元，

运动趋势检测单元为MPU6050六轴传感器模块，与主控部分相连接，MPU6050六轴传感器模块内部嵌有加速度传感器与陀螺仪传感器；

血氧心率检测单元采用MAX30100心率血氧传感器模块，与主控部分相连接；

体温检测单元采用DS18B20数字温度传感器模块，与主控部分相连接；

SD卡模块，与主控部分相连接；

ds1302z芯片，与主控部分相连接；

蓝牙通信部分，与主控部分相连接；

USR GM3P模块，与主控部分相连接；

按键输入及显示部分，与主控部分相连接；包括触摸屏、电源键、“一键报警”键；

震动提醒部分，与主控部分相连接。

2.根据权利要求1所述的便携的健康检测及智能报警的仪器，其特征在于，电源键为按动开关；“一键报警”键为旋钮开关。

3.根据权利要求1所述的便携的健康检测及智能报警的仪器，其特征在于，该仪器以智能腕带形式呈现，腕带本体佩戴在使用者手腕上。

4.根据权利要求1所述的便携的健康检测及智能报警的仪器，其特征在于，该仪器可以分为指环与颈环两个部分，指环与颈环佩戴于人体，二者之间靠蓝牙通信，指环内部置有蓝牙接收器、MAX30100心率血氧传感器模块；STM32芯片主控部分、蓝牙发送器、DS18B20数字温度传感器模块、MPU6050六轴传感器模块置于颈环体内部。

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