CN218899456U - 一种可穿戴体征采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴体征采集装置，包括壳体、体征采集模块、数据处理器、数据传输模块、显示模块和电源模块；所述体征采集模块与数据处理器的输入端电连接，所述数据处理器的输出端与所述数据传输模块的输入端电连接；所述数据传输模块包括无线传输模块，所述无线传输模块用于将信号传输至用户终端；所述电源模块为体征采集模块、数据处理器、数据传输模块和显示模块供电，所述体征采集模块和显示模块置于壳体上，实现了对佩戴者心率、血氧和体温的数据采集。

Description

一种可穿戴体征采集装置

技术领域

本实用新型涉及智能手环技术领域，特别是涉及一种可穿戴体征采集装置。

背景技术

随着经济和社会的快速发展，人类的生活节奏逐渐加快,劳动强度和生活压力也在急剧增大,由于不健康饮食、运动量不足、过于劳累、吸烟嗜酒等不良生活方式或缺乏自主防范意识导致的突发心血管疾病的病例大幅度增大，预计未来十年我国心血管疾病患病人数成持续上涨趋势。在临床诊断中，人体血红蛋白浓度是评价人体是否贫血和营养状况的重要指标之一，也是佩戴者在治疗期间的常规检测参数。帮助人们及时监测自己的身体状况、是否潜在患有心血管疾病，已经成为不得不面对的紧迫问题,同时意味着针对心血管疾病的智能监测设备将长期成为需求品，而产品的实用化、轻便化、无创化、准确化、价格的亲民化将成为可穿戴体征采集装置设计的核心。

市面上现有的智能手环产品多为运动型手环，而传统的医疗监测设备功能相对单一且不方便携带，不能实现实时的动态监测。目前市面上的检测仪器大多需要采集血液样本，操作繁琐，而且采集过程也会对检测者造成二次伤害。其次，专业的医疗监测设备庞大且不适合家庭使用。因此通过可穿戴体征采集装置时刻监测心血管疾病佩戴者，为健康人群进行身体监测提供便利。

实用新型内容

本实用新型提供一种可穿戴体征采集装置，用于采集用户血氧、心率、体温体征信息。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种可穿戴体征采集装置，包括壳体、体征采集模块、数据处理器、数据传输模块、显示模块和电源模块；所述体征采集模块与数据处理器的输入端电连接，所述数据处理器的输出端与所述数据传输模块的输入端电连接；所述数据传输模块包括无线传输模块，所述无线传输模块用于将信号传输至用户终端；所述电源模块为体征采集模块、数据处理器、数据传输模块和显示模块供电；所述体征采集模块和显示模块置于壳体上。

上述方案中，用户终端可以为手机APP。

作为优选方案，所述体征采集模块包括心率血氧采集模块和体温采集模块，用于采集佩戴者心率、血氧和体温。

作为优选方案，所述壳体正面设置有用于放置佩戴者手指的凹槽，所述心率血氧采集模块置于所述凹槽内。

作为优选方案，所述心率血氧采集模块采用MAX30102心率血氧传感器，体温采集模块采用NST1001温度传感器。

作为优选方案，所述数据传输模块还包括有线传输模块，所述有线传输模块为USB串口。

作为优选方案，所述无线传输模块为4G模块、5G模块、蓝牙模块、WIFI模块、GPRS模块中的任意一种。

上述方案中，无线传输模块可以将数据发送至手机APP端，有线传输模块可将数据发送至PC端。

作为优选方案，还包括数据存储模块，所述数据存储模块和数据处理器的输出端电连接，用于储存所述体征采集模块采集的心率、血氧和体温值，所述数据存储模块为存储器、内存卡中的一种。

作为优选方案，还包括警报器，所述警报器和数据处理器的输出端电连接。

上述方案中，警报器在任意一个心率、血氧和体温体征电信号低于正常参数范围时，向外发出救助警报。

作为优选方案，壳体还连接有便于用户佩戴的编织带，所述编织带设有能调节长度的卡扣。

卡扣用于佩戴者根据手臂粗细进行调节。

上述方案中，为了显示模块和体征采集模块更好的连接，上述可穿戴体征采集装置采用环状形式以便更好地贴合佩戴者地手臂皮肤。使用时可以根据佩戴者的手臂情况使用两个可调节松紧的卡扣编织带进行松紧调节。

作为优选方案，所述数据处理器采用FM33LG单片机。

上述方案中，数据处理器采用FM33LG单片机，使用单片机内置的SPI接口、UART串口、ADC、GPIO等接口进行工作。所述显示模块采用0.96寸OLED显示屏。显示屏嵌于壳体上，方便佩戴者实时查看。所述电源模块为锂电池。所述锂电池配有电源适配器；所述电源适配器用于为所述锂电池进行电能补给，电源适配器与所述壳体分离设置。所述电源模块采用锂电池供电，也可支持恒定电压线性充电，锂电池安装在电路板上，给各个模块供电。充电式模块将作为锂电池补充电源，保证装置的长时间稳定运行。

所述电源模块进行电量存储和供电；所述显示模块用来显示所述体征采集模块所采集的信息；所述数据传输模块用来将心率、血氧和体温电信号发送给手机APP。数据传输模块和手机APP匹配使用。手机APP通过数据传输模块的无线传输功能与数据处理器连接，把采集处理后的数据通过无线传输模块发送到手机APP端，便于查看和记录。

作为优选方案，所述壳体采用TPE防水的材质。TPE防水材质具备防水防尘的功能，同时内部一体化设计，结构强度高，具备IP68级防水性能，耐压系数高，防水性能好。防水等级可以让人们在淋浴的时候佩戴，可以轻松应对各种环境。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型对佩戴者心率、血氧和体温的数据进行采集，结构轻巧便携可穿戴，结构紧密高度集成，厚度适中，既保证了续航又考虑了轻薄，体积小，重量轻，贴合手臂佩戴者佩戴舒适轻便。

附图说明

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

图1为本实用新型一实施例所述的一种可穿戴体征采集装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所述的一种可穿戴体征采集装置的模块示意图；

图3为本实用新型一实施例所述的一种可穿戴体征采集装置PPG信号采集数据流程示意图；

附图标记说明：1、壳体；2、显示模块；3、编织带；4、凹槽；5、开关；6、按键。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的模块或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

为了便于理解，请参阅图1，本实用新型提供的一种可穿戴体征采集装置的一个实施例，包括：壳体1、体征采集模块、数据处理器、数据存储模块、数据传输模块、显示模块2和电源模块；所述体征采集模块包括心率血氧采集模块和体温采集模块，用于采集佩戴者心率、血氧和体温；所述体征采集模块与所述数据处理器的输入端电连接，所述数据处理器的输出端与所述数据传输模块的输入端电连接，所述数据传输模块的输出端与显示模块2的输入端电连接；所述电源模块为体征采集模块、数据处理器、数据存储模块、数据传输模块和显示模块2供电；所述体征采集模块和显示模块2置于壳体1上。

上述方案中，数据存储模块与数据处理器相连接。使用过程中，数据存储模块可以存储各个体征电信号，方便佩戴者的后续调取。

实施例2

具体地，在实施例1的基础上，结合具体的实施例子对方案进行说明，如图1-图3，进一步体现本方案的技术效果。具体为：

具体的，所述心率血氧采集模块采用MAX30102心率血氧传感器，体温采集模块采用NST1001温度传感器。

具体的，所述数据处理器采用FM33LG单片机。

具体的，还包括警报器，用于在任意一个心率、血氧和体温体征电信号低于正常参数范围时，向外发出救助警报，所述数据处理器的输出端与警报器电连接。

具体的，所述壳体1正面设置有用于放置佩戴者手指的凹槽4，所述心率血氧采集模块置于所述凹槽4内。

具体的，所述数据传输模块包括有线传输模块与无线传输模块；所述有线传输模块为USB串口；所述无线传输模块为4G模块、5G模块、蓝牙模块、WIFI模块、GPRS模块中的任意一种。

具体的，所述显示模块2采用0.96寸OLED(OrganicLight-EmittingDiode，有机发光二极管)显示屏。

上述方案中，所述显示模块2与数据处理器FM33LG单片机的I/O驱动引脚电连接。在测量过程中，显示屏能够实时显示采集的体征信息，通过按键6结束系统采集，确保在测量结束时尽可能减小误差。测量结束后佩戴者可在显示模块2上实时查看自己的体征，也可在手机APP端查看数据。

上述方案中，心率血氧采集模块通过手指在凹槽4上按压进行检测，体温采集模块安装在壳体1的背面与佩戴者手臂贴合。所述心率血氧采集模块采集佩戴者的血氧饱和度信息和心率信息；所述体温采集模块采集佩戴者的体温信息；

心率血氧的采集采用MAX30102心率血氧传感器，其内置的ADC将5ms进行一次两组波长的PPG信号模数转换，转换后的PPG信号通过IIC接口数据传输的方式被FM33LG单片机读取。FM33LG单片机内设有程序，通过IIC接口通讯协议与MAX30102心率血氧传感器建立数据连接。

体征采集模块、电源模块、显示模块2、数据传输模块均设置在壳体1上，佩戴者在佩戴后即可开启对血氧、心率、体温信号的监测，实施过程中，体征采集模块用来采集佩戴者的血氧、心率、体温，数据处理器用来将血氧、心率、体温转化为体征电信号，数据传输模块将电信号后发送给显示模块2和手机APP端进行显示，佩戴者通过显示模块2或手机APP即可查看到自己的体征状态，省去了佩戴者必须前往医院进行血氧等检测的步骤，进而实现了对佩戴者日常的身体监测，方便快捷。

在实施过程中，首先通过两个可调节的编织带3调节松紧以适应不同的佩戴者，使佩戴者手臂与壳体1充分贴合以便数据的采集。调整好大小后打开开关5，手指指端置于凹槽4之，按键6按下测试开始，单片机、体征采集模块和显示屏进行初始化。MAX30102心率血氧传感器检测到有手指放入后开始测量，否则一直等待。如果检测到手指放入，MAX30102心率血氧传感器开始采集PPG(Photoplethysmography，光体积变化描记图法)信号，凹槽4中体温采集模块内置的ADC(模拟数字转换器)将每5ms进行一次两组波长的PPG信号模数转换，转换后的PPG信号通过单片机的IIC接口传输的方式被单片机读取并处理，显示屏显示处理后的数据波形；同时，数据将通过传输模块进行数据传输，无线传输模块发送到手机APP端进行保存，有线传输模块发送到PC端显示，以供后续数据处理以及建立血红蛋白浓度检测模型，此时数据采集结束。

在实际应用中，本实用新型的数据处理器会对实时收集到的血氧、心率、体温数据进行记录，进行同类数据汇集形成可视化图表，便于佩戴者更直观了解自己的血氧、心率、体温生命体征。

实施例3

具体地，在实施例1的基础上，结合具体的实施例子对方案进行说明，进一步体现本方案的技术效果。具体为：

本实用新型还包括编织带3，所述编织带3为可调节的卡扣编织带，所述卡扣编织带连接于所述壳体1，可根据佩戴者的手臂粗细进行调节。

本实用新型旨在为心血管疾病佩戴者及潜在佩戴者提供无创性、功能多样化、轻巧便携的体征便携式智能采集监测模块。通过可调节的卡扣编织带佩戴于佩戴者的小臂上，再通过体征采集模块实时监测体征数据，再通过内置的单片机进行数据处理，再将处理后的数据传输到显示模块2上方便查看。本实用新型还设有存储模块，存储模块作为存储器能储存历史数据，同时能将数据传输到手机APP上，便于佩戴者观察心率、血氧和体温的变化情况，能及时的发现疾病并尽早就医治疗。当心率、血氧和体温数据不在参数正常范围时，处理器会发出信号触发警报器发出警报，保证佩戴者的安全。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可穿戴体征采集装置，其特征在于，包括壳体(1)、体征采集模块、数据处理器、数据传输模块、显示模块(2)和电源模块；所述体征采集模块与数据处理器的输入端电连接，所述数据处理器的输出端与所述数据传输模块的输入端电连接；所述数据传输模块包括无线传输模块，所述无线传输模块用于将信号传输至用户终端；所述电源模块为体征采集模块、数据处理器、数据传输模块和显示模块(2)供电，所述体征采集模块和显示模块(2)置于壳体(1)上，所述体征采集模块包括心率血氧采集模块和体温采集模块，用于采集佩戴者心率、血氧和体温；所述心率血氧采集模块采用MAX30102心率血氧传感器，所述体温采集模块采用NST1001温度传感器；

所述壳体(1)正面设置有用于放置佩戴者手指的凹槽(4)，所述心率血氧采集模块置于所述凹槽(4)内；

还包括警报器，所述警报器和数据处理器的输出端电连接；壳体(1)还连接有便于用户佩戴的编织带(3)，所述编织带(3)设有能调节长度的卡扣。

2.根据权利要求1所述的一种可穿戴体征采集装置，其特征在于，所述数据传输模块还包括有线传输模块，所述有线传输模块为USB串口。

3.根据权利要求2所述的一种可穿戴体征采集装置，其特征在于，所述无线传输模块为4G模块、5G模块、蓝牙模块、WIFI模块、GPRS模块中的任意一种。

4.所述根据权利要求3所述的一种可穿戴体征采集装置，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块和数据处理器的输出端电连接，用于储存所述体征采集模块采集的心率、血氧和体温值，所述数据存储模块为存储器、内存卡中的任一种。

5.根据权利要求4所述的一种可穿戴体征采集装置，其特征在于，所述数据处理器采用FM33LG单片机。

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