專利名稱：腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種可佩戴于手腕，用于人體脈搏和運(yùn)動(dòng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò) 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA)將實(shí)時(shí)信息傳送到監(jiān)護(hù)中 心，同時(shí)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲得被監(jiān)護(hù)對(duì)象位置信息的腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)儀，可以用 于個(gè)人、家庭和社區(qū)對(duì)老年人、小孩和病人的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，通過(guò)其脈搏、活動(dòng)狀況、能量消耗以 及位置等信息，了解其實(shí)時(shí)的狀況，當(dāng)發(fā)生危急狀況時(shí)，以便提前或及時(shí)為其提供緊急救治 措施或幫助。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)老齡化程度的提高，越來(lái)越多的老年人需要在家進(jìn)行長(zhǎng)期的醫(yī)療監(jiān)護(hù)， 尤其是一些長(zhǎng)期患有心臟疾病的人或長(zhǎng)期臥床的老人，更需要對(duì)他們的一些重要生命體征 (如脈搏、運(yùn)動(dòng)信息)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便在發(fā)生緊急狀況時(shí)能及時(shí)進(jìn)行救護(hù)。當(dāng)今社會(huì)兒 童的監(jiān)護(hù)問(wèn)題也日益突出，父母希望及時(shí)了解孩子的位置和活動(dòng)狀態(tài)，以便及時(shí)采取相應(yīng) 的措施或行動(dòng)來(lái)保障他們的安全，幫助孩子更健康、更安全、更幸福地成長(zhǎng)。另外，隨著人們生活節(jié)奏的加快及工作壓力的增加，心臟病的發(fā)病率不斷增加。由 于心臟病發(fā)作帶有很大的偶然性和突發(fā)性，將心臟病監(jiān)護(hù)從醫(yī)院擴(kuò)展到社區(qū)、家庭，利用當(dāng) 前日益普及的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)心臟病人實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，不論是從減輕病人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，提高對(duì) 病情的早期預(yù)防能力。還是從增強(qiáng)醫(yī)院的服務(wù)能力來(lái)說(shuō)，都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和推 廣價(jià)值。而腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)裝置體積小、質(zhì)量輕、功能實(shí)用，不影響佩戴者自由活動(dòng)，尤其 受到使用者的歡迎。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種體積小、成本低、佩戴舒 適，能將脈搏的檢測(cè)裝置、加速度傳感器以及無(wú)線通訊模塊集成在腕式手表型裝置內(nèi)，可佩 戴于手腕處的腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)儀。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法，它包 括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)該監(jiān)測(cè)儀將人體的脈搏、運(yùn)動(dòng)和位置信息通過(guò)無(wú) 線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)護(hù)中心，一旦被監(jiān)測(cè)對(duì)象發(fā)生緊急狀況時(shí)，以便提前或及時(shí)為其 提供緊急救治措施或幫助；該監(jiān)測(cè)方法主要是通過(guò)內(nèi)含的紅外傳感器裝置感應(yīng)血液中含氧 血紅蛋白和血紅蛋白的比例變化計(jì)算出人體的脈搏，通過(guò)內(nèi)置的三維加速度傳感器感應(yīng)人 體的運(yùn)動(dòng)信息，然后將這些信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過(guò)集成的無(wú)線通訊電路傳送至后臺(tái)監(jiān)護(hù)中 心，同時(shí)采用無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的基站定位技術(shù)確定被監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)位置，以便為被監(jiān)測(cè)對(duì) 象提供更及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。本發(fā)明是通過(guò)內(nèi)置的三維加速度傳感器電路感應(yīng)人體的步行節(jié)奏、跑步步速、跌 倒的運(yùn)動(dòng)信息。一種如上所述腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法的監(jiān)測(cè)儀，它主要由主機(jī)殼體部分、主機(jī)內(nèi)部的主控電路板和表帶組成，所述的主機(jī)殼體部分正面設(shè)置有顯示屏，側(cè)面設(shè)置有操作按 鈕和USB接口 ；所述的主控電路板集成有脈搏監(jiān)測(cè)數(shù)字電路、三維加速度傳感器電路、無(wú)線 通訊射頻電路或無(wú)線模塊、中央基帶處理器、電源管理電路、接口電路、SIM卡電路；所述表 帶的內(nèi)側(cè)安裝有與手腕皮膚緊密接觸的，且所述發(fā)光二極管的光垂直射入手腕皮膚；所述 主機(jī)的背面安裝有可檢測(cè)透過(guò)手腕組織紅外光來(lái)計(jì)算脈搏的紅外光敏二極管。所述主機(jī)的內(nèi)部還安裝有天線、電池、揚(yáng)聲器、馬達(dá)、麥克風(fēng)、USB數(shù)據(jù)/充電接口 ； 所述紅外傳感器裝置測(cè)量人體的脈搏，并通過(guò)脈搏監(jiān)測(cè)數(shù)字電路產(chǎn)生100HZ脈沖信號(hào)控制 恒流源加到發(fā)光二極管上，使其發(fā)出波長(zhǎng)660nm的紅光和波長(zhǎng)940nm的紅外光；前置放大器 將從光敏二極管上得到的信號(hào)初步放大，通過(guò)模擬開關(guān)將紅光和紅外光信號(hào)分開，最后通 過(guò)脈搏檢測(cè)處理單元MPU內(nèi)置的測(cè)頻電路接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)高通、低通數(shù)字濾波和 數(shù)字信號(hào)處理后計(jì)算出脈搏。 本發(fā)明采用紅外傳感器感應(yīng)血流中含氧血紅蛋白和血紅蛋白的比例變化紅計(jì)算 出脈搏，它克服了目前采用壓電式傳感器測(cè)量手腕處脈搏方法干擾多、不穩(wěn)定問(wèn)題；同時(shí)增 加了三維加速度傳感器可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)信息和活動(dòng)狀況，計(jì)算出人體的能量消 耗狀況，并通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的基站定位技術(shù)確定位置，從而多方面地確定被監(jiān)測(cè)對(duì)象的 生理、活動(dòng)狀況、能量消耗和位置信息，以便提前或及時(shí)為其提供緊急救治措施或必要的幫 助；另外，其輔助的通話、短信、緊急呼救按鈕等功能為被監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)護(hù)中心的雙向溝通 提供了進(jìn)一步的手段；它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，體積小、成本低、佩戴舒適等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的反面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的原理框圖；圖4脈搏監(jiān)測(cè)電路原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹本發(fā)明所述的腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法， 它包括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)該監(jiān)測(cè)儀將人體的脈搏、運(yùn)動(dòng)和位置信息通 過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)護(hù)中心，一旦被監(jiān)測(cè)對(duì)象發(fā)生緊急狀況時(shí)，以便提前或及時(shí) 為其提供緊急救治措施或幫助；該監(jiān)測(cè)方法主要是通過(guò)內(nèi)含的紅外傳感器裝置感應(yīng)血液中 含氧血紅蛋白和血紅蛋白的比例變化計(jì)算出人體的脈搏，通過(guò)內(nèi)置的三維加速度傳感器感 應(yīng)人體的運(yùn)動(dòng)信息，然后將這些信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過(guò)集成的無(wú)線通訊電路傳送至后臺(tái)監(jiān) 護(hù)中心，同時(shí)采用無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的基站定位技術(shù)確定被監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)位置，以便為被監(jiān) 測(cè)對(duì)象提供更及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。本發(fā)明所述人體的運(yùn)動(dòng)信息包括人體的步行節(jié)奏、跑步步速、跌倒等運(yùn)動(dòng)信息。圖1、2所示，本發(fā)明所述的腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)儀類似于手表形態(tài)，它主要由主機(jī) 殼體部分1-1、主機(jī)內(nèi)部的主控電路板和表帶1-2組成，所述的主機(jī)殼體部分正面設(shè)置有 顯示屏1-3，側(cè)面設(shè)置有操作按鈕1_4(如緊急呼救鍵、設(shè)置鍵和開關(guān)機(jī)鍵)等和USB接口 1_5(充電和數(shù)據(jù)傳輸)；底部是電池蓋2-3和紅外光敏二極管2-1，見圖2所示，圖中所示的表帶內(nèi)側(cè)安裝了發(fā)光二極管2-2。圖3所示，本發(fā)明所述的主控電路板集成有脈搏監(jiān)測(cè)數(shù)字電路3-2、三維加速度傳 感器電路3-3、無(wú)線通訊射頻電路或無(wú)線模塊3-4、中央基帶處理器3-1、電源管理電路3-5、 接口電路3-6、SIM卡電路3-11 ；所述表帶的內(nèi)側(cè)安裝有與手腕皮膚緊密接觸的，且所述發(fā) 光二極管的光垂直射入手腕皮膚；所述主機(jī)的背面安裝有可檢測(cè)透過(guò)手腕組織紅外光來(lái)計(jì) 算脈搏的紅外光敏二極管3-13，檢測(cè)透過(guò)手腕組織的紅外光來(lái)計(jì)算脈搏。本發(fā)明所述主機(jī)的內(nèi)部還安裝有天線3-14、電池3-15、揚(yáng)聲器3-10、馬達(dá)3-16、 麥克風(fēng)3-9、USB數(shù)據(jù)/充電接口 3-6 ；外部安裝有按鍵3-7，顯示器3_8 ；所述紅外傳感器 裝置測(cè)量人體的脈搏，并通過(guò)脈搏監(jiān)測(cè)數(shù)字電路3-2產(chǎn)生100HZ脈沖信號(hào)控制恒流源4-2 加到紅外發(fā)光二極管4-5上，使其發(fā)出波長(zhǎng)660nm的紅光和波長(zhǎng)940nm的紅外光；前置放 大器4-6將從紅外光敏二極管4-7上得到的信號(hào)初步放大，通過(guò)模擬開關(guān)將紅光和紅外光 信號(hào)分開，最后通過(guò)脈搏檢測(cè)處理單元4-1MPU內(nèi)置的測(cè)頻電路接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)高 通、低通數(shù)字濾波和數(shù)字信號(hào)處理后計(jì)算出脈搏，見圖4所示的脈搏監(jiān)測(cè)電路原理框圖，圖 中有脈搏檢測(cè)處理單元4-1，LED恒流源驅(qū)動(dòng)電路4-2，紅外發(fā)光二極管4-5，后級(jí)放大4_3， 紅外解調(diào)、濾波4-4，前置放大4-6，紅外光敏二極管4-7。本發(fā)明還內(nèi)置了三維加速度傳感器電路，用于判斷被監(jiān)護(hù)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)信息和活動(dòng) 狀態(tài)，通過(guò)各種運(yùn)動(dòng)模式下的計(jì)算公式得出被監(jiān)護(hù)對(duì)象的能量消耗。另外，與檢測(cè)得到的脈 搏信息和被監(jiān)測(cè)對(duì)象的年齡信息相結(jié)合，可對(duì)活動(dòng)的合適度做出判斷，給被監(jiān)護(hù)對(duì)象和監(jiān) 護(hù)中心及時(shí)的建議和預(yù)警。本發(fā)明可以通過(guò)顯示屏顯示脈搏值、步速，也可通過(guò)無(wú)線通訊電路與監(jiān)護(hù)中心進(jìn) 行語(yǔ)音、短信息的雙向溝通。在被監(jiān)護(hù)對(duì)象處于緊急情況的時(shí)候，可通過(guò)側(cè)面的按鍵進(jìn)行緊 急呼救，及時(shí)告知監(jiān)護(hù)中心需要救護(hù)。本發(fā)明通過(guò)其集成的無(wú)線通信電路建立起監(jiān)護(hù)儀和監(jiān)護(hù)中心的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音的無(wú)線 連接，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的定位，以便監(jiān)護(hù)中心提供及時(shí)的、 準(zhǔn)確的救護(hù)和必要幫助。本發(fā)明利用血液中含氧血紅蛋白和血紅蛋白對(duì)紅外光的吸收率的不同，來(lái)檢測(cè)手 腕處血流中二種血紅蛋白變化而計(jì)算出脈搏。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低、佩戴便利舒適，采 用專利所述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到穩(wěn)定的脈搏信號(hào)檢出，抗干擾能力強(qiáng)。克服了采用壓力傳感器 檢測(cè)脈搏方法而存在的抗干擾能力弱、長(zhǎng)時(shí)間佩戴不舒服的缺點(diǎn)。另外，本專利創(chuàng)新性地 將心率信息檢測(cè)與人體的活動(dòng)信息的檢測(cè)相結(jié)合，二種信息的結(jié)合可更準(zhǔn)確地判斷人體生 理、心理和活動(dòng)的狀態(tài)，為不同的適用人群提供更準(zhǔn)確、更貼切和人性化的服務(wù)。本發(fā)明采用將內(nèi)置紅外脈搏傳感器裝置的發(fā)光二極管2-2放置于表帶的內(nèi)側(cè)，并 與手腕皮膚緊密接觸，發(fā)光二極管的紅外光垂直射入手腕皮膚和組織。紅外接收光敏二極 管2-1置于監(jiān)測(cè)儀的底部，并與手腕皮膚緊密接觸，能檢測(cè)到透過(guò)手腕組織的發(fā)光二極管 光線。經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換、濾波和數(shù)字信號(hào)處理后計(jì)算出脈搏。本發(fā)明采用三維加速度傳感器感應(yīng)人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)三維的運(yùn)動(dòng)矢量感應(yīng)， 從而判斷被監(jiān)測(cè)對(duì)象是處于靜止休息狀態(tài)、步行狀態(tài)、跑步狀態(tài)還是突然跌倒的狀態(tài)等，并 通過(guò)公式預(yù)估出人體的活動(dòng)能量消耗。本發(fā)明集成了無(wú)線通信功能，可將紅外脈搏傳感器裝置和三維加速度傳感器測(cè)得的脈搏、活動(dòng)狀態(tài)、能力消耗情況無(wú)線傳送至中央監(jiān)護(hù)中心，并可通過(guò)語(yǔ)音、短信等方 式與中央監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通；同時(shí)還可利用無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)(GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/ CDMA2000/TD-SCDMA)的基站定位技術(shù)提供被監(jiān)測(cè)對(duì)象的位置信息。本專利可以用于老年 人、兒童、心臟病或亞健康人群、殘障特殊人群的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，為家庭、社區(qū)和機(jī)構(gòu)提供遠(yuǎn)程的 監(jiān)護(hù)手段，為上述這些人群提供一個(gè)便捷、安全和健康的生活保障。
權(quán)利要求
一種腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法，它包括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)該監(jiān)測(cè)儀將人體的脈搏、運(yùn)動(dòng)和位置信息通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)護(hù)中心，一旦被監(jiān)測(cè)對(duì)象發(fā)生緊急狀況時(shí)，以便提前或及時(shí)為其提供緊急救治措施或幫助；該監(jiān)測(cè)方法主要是通過(guò)內(nèi)含的紅外傳感器裝置感應(yīng)血液中含氧血紅蛋白和血紅蛋白的比例變化計(jì)算出人體的脈搏，通過(guò)內(nèi)置的三維加速度傳感器感應(yīng)人體的運(yùn)動(dòng)信息，然后將這些信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過(guò)集成的無(wú)線通訊電路傳送至后臺(tái)監(jiān)護(hù)中心，同時(shí)采用無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的基站定位技術(shù)確定被監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)位置，以便為被監(jiān)測(cè)對(duì)象提供更及時(shí)、準(zhǔn)確的服務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于它是通過(guò)內(nèi)置的三維加 速度傳感器電路感應(yīng)人體的步行節(jié)奏、跑步步速、跌倒的運(yùn)動(dòng)信息。
3.一種用于如權(quán)利要求1或2所述腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法的監(jiān)測(cè)儀，它主要由主機(jī)殼 體部分(1-1)、主機(jī)內(nèi)部的主控電路板和表帶(1-2)組成，其特征在于所述的主機(jī)殼體部分 正面設(shè)置有顯示屏(1-3)，側(cè)面設(shè)置有操作按鈕(1-4)和USB接口(1-5)；所述的主控電路 板集成有脈搏監(jiān)測(cè)數(shù)字電路(3-2)、三維加速度傳感器電路(3-3)、無(wú)線通訊射頻電路或無(wú) 線模塊(3-4)、中央基帶處理器(3-1)、電源管理電路(3-5)、接口電路(3-6)、SIM卡電路 (3-11)；所述表帶的內(nèi)側(cè)安裝有與手腕皮膚緊密接觸的，且所述發(fā)光二極管的光垂直射入 手腕皮膚；所述主機(jī)的背面安裝有可檢測(cè)透過(guò)手腕組織紅外光來(lái)計(jì)算脈搏的紅外光敏二極 管(3-13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述主機(jī)的內(nèi)部還安裝有 天線(3-14)、電池(3-15)、揚(yáng)聲器(3-10)、馬達(dá)(3-16)、麥克風(fēng)(3-19)、USB數(shù)據(jù)/充電接口 (3-6)；所述紅外傳感器裝置測(cè)量人體的脈搏，并通過(guò)脈搏監(jiān)測(cè)數(shù)字電路(3-2)產(chǎn)生100HZ 脈沖信號(hào)控制恒流源(4-2)加到紅外發(fā)光二極管(4-5)上，使其發(fā)出波長(zhǎng)660nm的紅光和 波長(zhǎng)940nm的紅外光；前置放大器(4_6)將從紅外光敏二極管(4_7)上得到的信號(hào)初步放 大，通過(guò)模擬開關(guān)將紅光和紅外光信號(hào)分開，最后通過(guò)脈搏檢測(cè)處理單元(4-l)MPU內(nèi)置的 測(cè)頻電路接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)高通、低通數(shù)字濾波和數(shù)字信號(hào)處理后計(jì)算出脈搏。全文摘要
一種腕式紅外脈搏監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)儀，所述的方法包括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)該監(jiān)測(cè)儀將人體的脈搏、運(yùn)動(dòng)和位置信息通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)護(hù)中心，一旦被監(jiān)測(cè)對(duì)象發(fā)生緊急狀況時(shí)，以便提前或及時(shí)為其提供緊急救治措施或幫助；所述的監(jiān)測(cè)儀，它主要由主機(jī)殼體部分、主機(jī)內(nèi)部的主控電路板和表帶組成，所述的主機(jī)殼體部分正面設(shè)置有顯示屏，側(cè)面設(shè)置有操作按鈕和USB接口；所述的主控電路板集成有脈搏監(jiān)測(cè)數(shù)字電路、三維加速度傳感器電路、無(wú)線通訊射頻電路或無(wú)線模塊、中央基帶處理器、電源管理電路、接口電路、SIM卡電路；它克服了目前采用壓電式傳感器測(cè)量手腕處脈搏方法干擾多、不穩(wěn)定的問(wèn)題；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，體積小、成本低、佩戴舒適等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/02GK101953679SQ20101017847
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者顧林躍 申請(qǐng)人:浙江好絡(luò)維醫(yī)療技術(shù)有限公司