專利名稱：腕式紅外脈搏監(jiān)測方法及監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種可佩戴于手腕，用于人體脈搏和運動信息的實時監(jiān)測，通過 無線通信網(wǎng)絡(luò)(GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA)將實時信息傳送到監(jiān)護中 心，同時通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實時獲得被監(jiān)護對象位置信息的腕式紅外脈搏監(jiān)測儀，可以用 于個人、家庭和社區(qū)對老年人、小孩和病人的實時監(jiān)護，通過其脈搏、活動狀況、能量消耗以 及位置等信息，了解其實時的狀況，當(dāng)發(fā)生危急狀況時，以便提前或及時為其提供緊急救治 措施或幫助。
背景技術(shù)：
隨著社會老齡化程度的提高，越來越多的老年人需要在家進行長期的醫(yī)療監(jiān)護， 尤其是一些長期患有心臟疾病的人或長期臥床的老人，更需要對他們的一些重要生命體征 (如脈搏、運動信息)進行實時監(jiān)控，以便在發(fā)生緊急狀況時能及時進行救護。當(dāng)今社會兒 童的監(jiān)護問題也日益突出，父母希望及時了解孩子的位置和活動狀態(tài)，以便及時采取相應(yīng) 的措施或行動來保障他們的安全，幫助孩子更健康、更安全、更幸福地成長。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)護從醫(yī)院擴展到社區(qū)、家庭，利用當(dāng) 前日益普及的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對心臟病人實施遠程監(jiān)護，不論是從減輕病人的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，提高對 病情的早期預(yù)防能力。還是從增強醫(yī)院的服務(wù)能力來說，都具有非常重要的現(xiàn)實意義和推 廣價值。而腕式紅外脈搏監(jiān)測裝置體積小、質(zhì)量輕、功能實用，不影響佩戴者自由活動，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，能將脈搏的檢測裝置、加速度傳感器以及無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)測方法及監(jiān)測儀。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種腕式紅外脈搏監(jiān)測方法，它包 括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測儀，通過該監(jiān)測儀將人體的脈搏、運動和位置信息通過無 線通訊網(wǎng)絡(luò)實時傳送至監(jiān)護中心，一旦被監(jiān)測對象發(fā)生緊急狀況時，以便提前或及時為其 提供緊急救治措施或幫助；該監(jiān)測方法主要是通過內(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算出人體的脈搏，通過內(nèi)置的三維加速度傳感器感應(yīng)人 體的運動信息，然后將這些信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過集成的無線通訊電路傳送至后臺監(jiān)護中 心，同時采用無線通訊網(wǎng)絡(luò)的基站定位技術(shù)確定被監(jiān)測對象的實時位置，以便為被監(jiān)測對 象提供更及時、準(zhǔn)確的服務(wù)。本發(fā)明是通過內(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 倒的運動信息。一種如上所述腕式紅外脈搏監(jiān)測方法的監(jiān)測儀，它主要由主機殼體部分、主機內(nèi)部的主控電路板和表帶組成，所述的主機殼體部分正面設(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)測數(shù)字電路、三維加速度傳感器電路、無線 通訊射頻電路或無線模塊、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 主機的背面安裝有可檢測透過手腕組織紅外光來計算脈搏的紅外光敏二極管。所述主機的內(nèi)部還安裝有天線、電池、揚聲器、馬達、麥克風(fēng)、USB數(shù)據(jù)/充電接口 ； 所述紅外傳感器裝置測量人體的脈搏，并通過脈搏監(jiān)測數(shù)字電路產(chǎn)生100HZ脈沖信號控制 恒流源加到發(fā)光二極管上，使其發(fā)出波長660nm的紅光和波長940nm的紅外光；前置放大器 將從光敏二極管上得到的信號初步放大，通過模擬開關(guān)將紅光和紅外光信號分開，最后通 過脈搏檢測處理單元MPU內(nèi)置的測頻電路接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)高通、低通數(shù)字濾波和 數(shù)字信號處理后計算出脈搏。 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算 出脈搏，它克服了目前采用壓電式傳感器測量手腕處脈搏方法干擾多、不穩(wěn)定問題；同時增 加了三維加速度傳感器可用于實時監(jiān)測人體的運動信息和活動狀況，計算出人體的能量消 耗狀況，并通過無線通訊網(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)測對象的 生理、活動狀況、能量消耗和位置信息，以便提前或及時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)測對象與監(jiān)護中心的雙向溝通 提供了進一步的手段；它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，體積小、成本低、佩戴舒適等特點。


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)測電路原理框圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細的介紹本發(fā)明所述的腕式紅外脈搏監(jiān)測方法， 它包括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測儀，通過該監(jiān)測儀將人體的脈搏、運動和位置信息通 過無線通訊網(wǎng)絡(luò)實時傳送至監(jiān)護中心，一旦被監(jiān)測對象發(fā)生緊急狀況時，以便提前或及時 為其提供緊急救治措施或幫助；該監(jiān)測方法主要是通過內(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算出人體的脈搏，通過內(nèi)置的三維加速度傳感器感 應(yīng)人體的運動信息，然后將這些信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過集成的無線通訊電路傳送至后臺監(jiān) 護中心，同時采用無線通訊網(wǎng)絡(luò)的基站定位技術(shù)確定被監(jiān)測對象的實時位置，以便為被監(jiān) 測對象提供更及時、準(zhǔn)確的服務(wù)。本發(fā)明所述人體的運動信息包括人體的步行節(jié)奏、跑步步速、跌倒等運動信息。圖1、2所示，本發(fā)明所述的腕式紅外脈搏監(jiān)測儀類似于手表形態(tài)，它主要由主機 殼體部分1-1、主機內(nèi)部的主控電路板和表帶1-2組成，所述的主機殼體部分正面設(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)測數(shù)字電路3-2、三維加速度傳 感器電路3-3、無線通訊射頻電路或無線模塊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；所述主機的背面安裝有可檢測透過手腕組織紅外光來計 算脈搏的紅外光敏二極管3-13，檢測透過手腕組織的紅外光來計算脈搏。本發(fā)明所述主機的內(nèi)部還安裝有天線3-14、電池3-15、揚聲器3-10、馬達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 裝置測量人體的脈搏，并通過脈搏監(jiān)測數(shù)字電路3-2產(chǎn)生100HZ脈沖信號控制恒流源4-2 加到紅外發(fā)光二極管4-5上，使其發(fā)出波長660nm的紅光和波長940nm的紅外光；前置放 大器4-6將從紅外光敏二極管4-7上得到的信號初步放大，通過模擬開關(guān)將紅光和紅外光 信號分開，最后通過脈搏檢測處理單元4-1MPU內(nèi)置的測頻電路接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)高 通、低通數(shù)字濾波和數(shù)字信號處理后計算出脈搏，見圖4所示的脈搏監(jiān)測電路原理框圖，圖 中有脈搏檢測處理單元4-1，LED恒流源驅(qū)動電路4-2，紅外發(fā)光二極管4-5，后級放大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)護對象的運動信息和活動 狀態(tài)，通過各種運動模式下的計算公式得出被監(jiān)護對象的能量消耗。另外，與檢測得到的脈 搏信息和被監(jiān)測對象的年齡信息相結(jié)合，可對活動的合適度做出判斷，給被監(jiān)護對象和監(jiān) 護中心及時的建議和預(yù)警。本發(fā)明可以通過顯示屏顯示脈搏值、步速，也可通過無線通訊電路與監(jiān)護中心進 行語音、短信息的雙向溝通。在被監(jiān)護對象處于緊急情況的時候，可通過側(cè)面的按鍵進行緊 急呼救，及時告知監(jiān)護中心需要救護。本發(fā)明通過其集成的無線通信電路建立起監(jiān)護儀和監(jiān)護中心的數(shù)據(jù)、語音的無線 連接，并通過無線網(wǎng)絡(luò)基站定位技術(shù)實現(xiàn)對被監(jiān)測對象的定位，以便監(jiān)護中心提供及時的、 準(zhǔn)確的救護和必要幫助。本發(fā)明利用血液中含氧血紅蛋白和血紅蛋白對紅外光的吸收率的不同，來檢測手 腕處血流中二種血紅蛋白變化而計算出脈搏。該方法實現(xiàn)簡單、成本低、佩戴便利舒適，采 用專利所述的結(jié)構(gòu)設(shè)計達到穩(wěn)定的脈搏信號檢出，抗干擾能力強?？朔瞬捎脡毫鞲衅?檢測脈搏方法而存在的抗干擾能力弱、長時間佩戴不舒服的缺點。另外，本專利創(chuàng)新性地 將心率信息檢測與人體的活動信息的檢測相結(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)測儀的底部，并與手腕皮膚緊密接觸，能檢測到透過手腕組織的發(fā)光二極管 光線。經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換、濾波和數(shù)字信號處理后計算出脈搏。本發(fā)明采用三維加速度傳感器感應(yīng)人體的運動狀態(tài)，通過三維的運動矢量感應(yīng)， 從而判斷被監(jiān)測對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 通過公式預(yù)估出人體的活動能量消耗。本發(fā)明集成了無線通信功能，可將紅外脈搏傳感器裝置和三維加速度傳感器測得的脈搏、活動狀態(tài)、能力消耗情況無線傳送至中央監(jiān)護中心，并可通過語音、短信等方 式與中央監(jiān)護中心進行實時溝通；同時還可利用無線通訊網(wǎng)絡(luò)(GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/ CDMA2000/TD-SCDMA)的基站定位技術(shù)提供被監(jiān)測對象的位置信息。本專利可以用于老年 人、兒童、心臟病或亞健康人群、殘障特殊人群的實時監(jiān)護，為家庭、社區(qū)和機構(gòu)提供遠程的 監(jiān)護手段，為上述這些人群提供一個便捷、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)測方法，它包括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測儀，通過該監(jiān)測儀將人體的脈搏、運動和位置信息通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)實時傳送至監(jiān)護中心，一旦被監(jiān)測對象發(fā)生緊急狀況時，以便提前或及時為其提供緊急救治措施或幫助；該監(jiān)測方法主要是通過內(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算出人體的脈搏，通過內(nèi)置的三維加速度傳感器感應(yīng)人體的運動信息，然后將這些信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后通過集成的無線通訊電路傳送至后臺監(jiān)護中心，同時采用無線通訊網(wǎng)絡(luò)的基站定位技術(shù)確定被監(jiān)測對象的實時位置，以便為被監(jiān)測對象提供更及時、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)測方法，其特征在于它是通過內(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、跌倒的運動信息。
3.一種用于如權(quán)利要求1或2所述腕式紅外脈搏監(jiān)測方法的監(jiān)測儀，它主要由主機殼 體部分(1-1)、主機內(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)測數(shù)字電路(3-2)、三維加速度傳感器電路(3-3)、無線通訊射頻電路或無 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；所述主機的背面安裝有可檢測透過手腕組織紅外光來計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)測儀，其特征在于所述主機的內(nèi)部還安裝有 天線(3-14)、電池(3-15)、揚聲器(3-10)、馬達(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量人體的脈搏，并通過脈搏監(jiān)測數(shù)字電路(3-2)產(chǎn)生100HZ 脈沖信號控制恒流源(4-2)加到紅外發(fā)光二極管(4-5)上，使其發(fā)出波長660nm的紅光和 波長940nm的紅外光；前置放大器(4_6)將從紅外光敏二極管(4_7)上得到的信號初步放 大，通過模擬開關(guān)將紅光和紅外光信號分開，最后通過脈搏檢測處理單元(4-l)MPU內(nèi)置的 測頻電路接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)高通、低通數(shù)字濾波和數(shù)字信號處理后計算出脈搏。全文摘要
一種腕式紅外脈搏監(jiān)測方法及監(jiān)測儀，所述的方法包括一可佩戴于人體手腕處的監(jiān)測儀，通過該監(jiān)測儀將人體的脈搏、運動和位置信息通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)實時傳送至監(jiān)護中心，一旦被監(jiān)測對象發(fā)生緊急狀況時，以便提前或及時為其提供緊急救治措施或幫助；所述的監(jiān)測儀，它主要由主機殼體部分、主機內(nèi)部的主控電路板和表帶組成，所述的主機殼體部分正面設(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)測數(shù)字電路、三維加速度傳感器電路、無線通訊射頻電路或無線模塊、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量手腕處脈搏方法干擾多、不穩(wěn)定的問題；具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，體積小、成本低、佩戴舒適等特點。
文檔編號A61B5/02GK101953679SQ20101017847
公開日2011年1月26日 申請日期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 申請人:浙江好絡(luò)維醫(yī)療技術(shù)有限公司