CN211381321U - 一种便携式心率监测反馈系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型请求保护一种便携式心率监测反馈系统，包括佩戴终端和移动终端；佩戴终端包括心率数据采集单元，系统控制单元，数据传输单元，和数据反馈单元；佩戴终端采集的使用者心率信息通过控制单元的电路由数据传输单元传递至移动终端，移动终端对使用者的心率进行监控并在使用者的佩戴终端向用户进行报警提示。该实用新型所涉及的便携式进行心率监测反馈系统使得监测心率的装置的便携性增强，准确度提升，并且功耗降低，设备成本降低，数据读取方便，数据传输更加稳定安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种心率监测系统，具体地，该系统属于一种便携式进行心率监测和信息反馈的电子系统。
背景技术
据人社部数据：在1999年时中国已进入老龄化社会，至今，老龄化程度日趋严重。截止至2014年，60岁以上老年人口占总人口比例超过15％，而老人正是各类心脏病的高发人群。但不仅仅是老人，青壮年人群也会出现突发性的心脏问题，比如一些球迷因为半夜看球兴奋过度突然心梗、一些长时间熬夜的上班族过劳死等。这表明人们突发心脏疾病的几率正快速上升，并且发病人群年龄段呈下降趋势。而目前市面上现有的各类心率监测产品，均具有各种各样的缺陷。综上所述，现在我国正严重需要一种集携带便利、准确度高、价格低廉、能耗较低的心率监测产品。
现有市场上的针对心率监测的技术产品主要采用的有基于心率传感器、信号放大器、信号滤波器、信号处理器实现的数据采集技术、基于近场传输协议实现的数据传输技术以及利用设备终端实现的远程控制及数据分析、储存技术等，但是由于数据采集技术缺陷、数据分析技术复杂导致的设备精确性不高，追求数据精确性导致的设备便携性差、价格高昂，此外设备大型化带来的能耗过高。
实用新型内容
本实用新型属于一种便携式进行心率监测和信息反馈的电子系统，意图通过使用小微型数据采集仪器实现设备的便携性，通过对数据分析技术的改良实现设备的精确性，通过对产品硬件恰当选取解决设备的能耗、价格问题。
本实用新型涉及一种便携式心率监测反馈系统，其特征在于：包括佩戴终端和移动终端；佩戴终端包括心率数据采集单元，系统控制单元，数据传输单元；
其中心率数据采集单元由Pulsesensor光电反射式模拟传感器构成，利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量；
系统控制单元由upduino系统控制板组成，与数据采集单元通过杜邦线电连接，以及通过蓝牙传输协议与移动终端连接；
所述数据传输单元为带有蓝牙模块的电子元件，利用蓝牙传输协议发送与接收特定字符，实现远程控制；
所述数据反馈单元由移动终端反馈单元和佩戴终端反馈单元构成，进行数据分析并对数据结果进行相应反馈，佩戴终端反馈单元具有RGB灯环和无源蜂鸣器实现声光反馈；
佩戴终端具有五种工作模式，分别为普通模式、运动模式、睡眠模式、无声模式和色度障碍模式。
该实用新型所涉及的便携式进行心率监测反馈系统使得监测心率的装置的便携性增强，准确度提升，并且功耗降低，设备成本降低，数据读取方便，数据传输更加稳定安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为系统模块控制流程图；
附图2为系统工作模式示例图；
附图3为测试者典型PPG信号与对应变换频率示意图；
附图4为典型PPG信号序列图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示为本实用新型的具体结构模块图，本实用新型采用基于开源电子原型平台(包括但不限于arduino)实现的系统控制及数据分析技术、基于Pulsesensor脉搏心率传感器实现的数据采集技术以及基于蓝牙传输协议实现的数据传输及远程控制技术，利用App Inventor构造的移动端application、全球移动通信系统(GSM)实现的移动端数据反馈技术还有RGB灯环、无源蜂鸣器实现的声光反馈技术本。
该实用新型涉及一种便携式心率监测反馈系统，其特征在于：包括佩戴终端和移动终端；佩戴终端包括心率数据采集单元，系统控制单元，数据传输单元；
其中心率数据采集单元由Pulsesensor光电反射式模拟传感器构成，利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量，数据采集单元可使用现有心率血氧传感器和心电传感器代替；
系统控制单元由upduino系统控制板组成，与数据采集单元通过杜邦线电连接，以及通过蓝牙传输协议与移动终端连接；
所述数据传输单元为带有蓝牙模块的电子元件，利用蓝牙传输协议发送与接收特定字符，实现远程控制；
所述数据反馈单元由移动终端反馈单元和佩戴终端反馈单元构成，进行数据分析并对数据结果进行相应反馈，移动终端反馈单元对经蓝牙传输协议传输的数据进行判断，并根据判断的结果分类利用蓝牙传输协议、全球移动通信系统(GSM)进行不同的反馈，佩戴终端反馈单元具有RGB灯环和无源蜂鸣器实现声光反馈；
参照附图2，佩戴终端具有五种工作模式，分别为普通模式、运动模式、睡眠模式、无声模式和色度障碍模式。
其中，优选的，所述的普通模式具体为数据采集单元的心率传感器实时监控使用者心率，并将监控到的心率分为三大类：极快、较快、正常，并根据不同的分类作出不同的反馈。
一般而言，本实用新型的默认工作模式为普通模式，即对使用者的心率进行正常监控，根据使用者当时所处状态环境下的具体心率值，如<100次/分，认定心率值分类为正常，如心率值>＝100次/分且<130次/分，认定心率值分类为较快，如心率值>＝130次/分，则认定心率值分类为极快，根据监测到的使用者的心率值的分类向监测端报告并采取应急措施。
其中，优选的，所述的运动模式具体为在运动环境下为防止运动自身产生的心率变快的误报问题所设置的数据采集单元只会监测心率不会报警。
由于生物体在运动的情况下会产生心跳加速呼吸急促的情况，因而在运动状态下的心率监测存在一定的不准确性，在这种环境下的心跳过速的报警也就容易出现误报误诊的情况；因而，本系统设定运动工作模式，主要可以用于对使用者的心跳进行实时监测便于后续历史记录或分析使用，而并不会发出心跳过速的报警。
优选的，所述的睡眠模式具体为在睡眠环境下为防止睡眠时受周围灯光等外界干扰所导致的低质量睡眠问题所设置的数据采集单元只有在监测到心率处于极快状态下才会报警。
同样地，人体在睡眠环境下的心跳也存在不稳定性，受周围环境的影响，当灯光、声音等外界因素以及人体自身夜晚的生理活动出现时，人体心跳同样会出现过速情况，因而，在睡眠环境下，我们默认只有当监测到心率处于极快的环境下才会发出报警。
优选的，所述的无声模式具体为采用灯光提醒代替声音在公共场合下向用户提醒。
无声工作模式主要适用于当前的环境不适宜发出声音向监测者报警，主要在公共场合下等禁止大声喧哗的场所内部。
优选的，所述的色度障碍模式具体为针对色觉障碍人群采用不同颜色的灯光向用户提醒。
针对色弱等色觉辨识度低的人群，如红绿色盲人群而言，采用其他颜色的灯光向使用者进行报警，如蓝色和绿色等。
优选的，所述反馈单元进行数据分析时，数据选取为两百个，对所得PPG信号进FTT运算，图3为测试者典型PPG信号与对应变换频率，图4为典型PPG信号序列。多次试验后发现，PPG信号频域中0.3Hz与1.2Hz附近位置有明显峰值，取模拟信号数据200个，去掉前二十与后二十，标号1号至180号，取2号到11号的平均值记Xbar1，1号到10号的平均值 Xbar2，经多次实验后发现，[30/(Xbar1-Xbar2)*60]所得结果取绝对值后除以325， [30/(Xbar3-Xbar2)*60]所得结果取绝对值后除以325,[30/(Xbar4-Xbar3) *60]..........所得结果取绝对值后除以325与测试者当时心率监测仪显示心率具有良好相关性，说明可以使用基于PPG信号计算心率算法代替心电监护仪进行心率测量。
收集十组数据后，利用excel平台对所取算法进行验证，并与已有高精度心率监测产品所得数据对比后，发现此算法测量精度高，误报可能性低。
此外，控制系统及数据处理分析系统可使用其他便携式硬件替代现有开源硬件(包括但不仅限于树莓派等)；数据传输系统可使用红外激光信号，无线局域网络技术(即WLAN)，近距离无线通讯技术(即NFC)，全球移动通信系统(即GSM)等；数据采集系统可使用现有心率血氧传感器和心电传感器，及其他各类型的心电传感器代替；各设备之间的连接可采用无线连接。
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 (1)
1.一种便携式心率监测反馈系统，其特征在于：
包括佩戴终端和移动终端；佩戴终端包括心率数据采集单元，系统控制单元，数据传输单元和数据反馈单元；其中心率数据采集单元由Pulsesensor光电反射式模拟传感器构成，利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量；系统控制单元由upduino系统控制板组成，与数据采集单元通过杜邦线电连接，以及通过蓝牙传输协议与移动终端连接；所述数据传输单元为带有蓝牙模块的电子元件，利用蓝牙传输协议发送与接收特定字符，实现远程控制；所述数据反馈单元由移动终端反馈单元和佩戴终端反馈单元构成，进行数据分析并对数据结果进行相应反馈，佩戴终端反馈单元具有RGB灯环和无源蜂鸣器实现声光反馈；佩戴终端具有五种工作模式，分别为普通模式、运动模式、睡眠模式、无声模式和色度障碍模式；所述数据采集单元可使用现有心率血氧传感器和心电传感器代替；移动终端反馈单元对经蓝牙传输协议传输的数据进行判断，并根据判断的结果分类利用蓝牙传输协议、全球移动通信系统(GSM)进行不同的反馈；
所述的普通模式具体为数据采集单元实时监控使用者心率并将监控到的心率分为三大类：极快、较快、正常，并根据不同的分类作出不同的反馈；
所述的运动模式具体为在运动环境下为防止运动自身产生的心率变快的误报问题所设置的数据采集单元只会监测心率不会报警；
所述的睡眠模式具体为在睡眠环境下为防止睡眠时受周围灯光等外界干扰所导致的低质量睡眠问题所设置的数据采集单元只有在监测到心率处于极快状态下才会报警；
所述的无声模式具体为采用灯光提醒代替声音在公共场合下向用户提醒；
所述的色度障碍模式具体为针对色觉障碍人群采用不同颜色的灯光向用户提醒；
采用基于开源电子原型平台arduino实现的系统控制及数据分析技术、基于Pulsesensor脉搏心率传感器实现的数据采集技术以及基于蓝牙传输协议实现的数据传输及远程控制技术，利用App Inventor构造的移动端application、全球移动通信系统(GSM)实现的移动端数据反馈技术还有RGB灯环、无源蜂鸣器实现的声光反馈。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112617780A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-09 | 上海蕴迩通讯设备有限公司 | 一种学生健康监护方法、系统及设备 |
| CN114052682A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-02-18 | 重庆科技学院 | 一种基于树莓派的生理参数监测系统 |
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2017
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