本實用新型涉及智能穿戴技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種融合多傳感器的人體生理特征信息采集裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代運(yùn)動醫(yī)學(xué)經(jīng)常把心率監(jiān)測作為生物反饋的儀器以及評估工具。生物反饋就是將生理變量的信息轉(zhuǎn)化成為心率等可聽或可視的形式。這對評價訓(xùn)練中的有氧過程、有氧速度具有重要參考意義。更為重要的是，生物反饋還可以用來測算人體結(jié)構(gòu)與生化指標(biāo)的運(yùn)動潛力、精神/情感壓力等識別過度訓(xùn)練的因素。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越先進(jìn)的傳感技術(shù)涌現(xiàn)出來，但是目前的生物反饋儀器功能單一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種融合多傳感器的人體生理特征信息采集裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型實現(xiàn)了在腕部進(jìn)行心率、皮膚溫度、皮膚阻抗的生理信號采集，為人們提供一個非常準(zhǔn)確穩(wěn)定可靠的生理特征信息采集裝置。

為達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種融合多傳感器的人體生理特征信息采集裝置，包括微控制器單元，微控制器單元上連接有用于測量人體皮膚阻抗的皮膚阻抗測量單元、用于測量人體生物學(xué)動力信號的加速度測量單元、用于測量人體心率的心率測量單元以及用于測量人體皮膚溫度的皮表溫度測量單元，還包括電源管理單元，所述微控制器單元、加速度測量單元、心率測量單元以及皮表溫度測量單元均與電源管理單元相連，微控制器單元通過通訊單元連接至智能終端。

進(jìn)一步地，所述微控制器單元、皮膚阻抗測量單元、加速度測量單元、心率測量單元、皮表溫度測量單元以及電源管理單元均設(shè)置在殼體中，殼體的兩側(cè)設(shè)有人體手腕匹配的腕帶。

進(jìn)一步地，腕帶為熱塑性硫化硅膠材料；殼體為PC+ABS材料。

進(jìn)一步地，所述通訊單元為藍(lán)牙無線通訊單元，且藍(lán)牙無線通訊單元包括低功耗BLE藍(lán)牙芯片DA14580。

進(jìn)一步地，電源管理單元上連接有無線充電接收單元，且無線充電接收單元包括芯片IDTP9028AC及無線接收線圈。

進(jìn)一步地，微控制器單元上還連接有馬達(dá)振動單元和LED指示燈，且馬達(dá)振動單元與電源管理單元相連。

進(jìn)一步地，所述馬達(dá)振動單元包括驅(qū)動芯片DRV2605及線性馬達(dá)。

進(jìn)一步地，微控制器單元包括MAX32600，電源管理單元包括充電芯片BQ24040、低壓差穩(wěn)壓芯片TLV70033以及鋰電池。

進(jìn)一步地，皮膚阻抗測量單元通過導(dǎo)電探針接觸人體皮膚；皮表溫度測量單元包括溫度傳感器LMT70，且溫度傳感器LMT70通過導(dǎo)熱探針接觸人體皮膚。

進(jìn)一步地，心率測量單元包括光學(xué)傳感器，且光學(xué)傳感器型號為AS7000；加速度測量單元包括加速度傳感器LIS3DH。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實用新型通過采集多維度人體生理信號及生物動力學(xué)信號，在智能終端的應(yīng)用上可視化展示采集到數(shù)據(jù)隨時間變化情況，并保存這些數(shù)據(jù)到本地或通過網(wǎng)絡(luò)連接上傳至云端服務(wù)器，以供科研人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)用戶佩戴該采集裝置時，在智能終端發(fā)送命令，通過多種生物傳感器及動力學(xué)傳感器實時檢測生理信號及運(yùn)動狀態(tài)，由微控制器單元進(jìn)行采集到的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理，并將運(yùn)算結(jié)果通過通訊單元發(fā)送至智能終端，在智能終端中進(jìn)行數(shù)據(jù)的圖形化繪制并進(jìn)行實時的保存。

進(jìn)一步地，利用殼體和腕帶進(jìn)行佩戴，實現(xiàn)了在腕部進(jìn)行心率、皮膚溫度、皮膚阻抗的生理信號采集，為人們提供一個非常準(zhǔn)確穩(wěn)定可靠的生理特征信息采集裝置。

進(jìn)一步地，通過無線充電方式，給裝置進(jìn)行充電，提高裝置的防水等級，減少繁多數(shù)據(jù)線的困擾。

進(jìn)一步地，心率測量單元通過AS7000光學(xué)傳感器采集手腕脈搏信號，當(dāng)光學(xué)傳感器AS7000和加速度傳感器LIS3DH結(jié)合時，AS7000內(nèi)部算法會過濾掉由運(yùn)動引起的虛假的心跳PPG信號，加之AS7000模擬電路的低噪音和高靈敏度使得無論使用者在休息或鍛煉，該心率測量單元都能保持高精確性。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實用新型的整體外觀圖；

圖3是本實用新型的佩戴示意圖。

其中，1、微控制器單元；2、心率測量單元；3、皮表溫度測量單元；4、皮膚阻抗測量單元；5、加速度測量單元；6、藍(lán)牙無線通訊單元；7、電源管理單元；8、無線充電接收單元；9、LED指示燈；10、馬達(dá)振動單元；11、智能終端；12、殼體；13、腕帶；14、線性馬達(dá)；15、鋰電池；16、導(dǎo)電探針；17、光學(xué)傳感器；18、導(dǎo)熱探針；19、無線接收線圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見圖1，一種融合多傳感器的人體生理特征信息采集裝置，該裝置有微控制器單元1，心率測量單元2，皮表溫度測量單元3，皮膚阻抗測量單元4，加速度測量單元5，藍(lán)牙無線通訊單元6，電源管理單元7，無線充電接收單元8，LED指示燈9及馬達(dá)振動單元10。微控制器單元1分別與心率測量單元2、皮表溫度測量單元3、皮膚阻抗測量單元4、加速度測量單元5、藍(lán)牙無線通訊單元6、電源管理單元7、LED指示燈9相連，微控制器單元1、心率測量單元2、皮表溫度測量單元3、加速度測量單元5、馬達(dá)振動單元10分別與電源管理單元7相連，無線充電接收單元8與電源管理單元7相連，藍(lán)牙無線通訊單元6與智能終端11進(jìn)行無線連接。本實用新型采用腕帶式采集裝置采集上述人體生理信號(心率、皮膚溫度、皮膚阻抗)及生物動力學(xué)信號(加速度)，并將采集的數(shù)據(jù)傳送給移動智能終端(電腦或智能手機(jī))，在智能終端進(jìn)行多維度生理特征信息的圖形化展示，并將數(shù)據(jù)加上時間戳保存至終端或通過網(wǎng)絡(luò)連接上傳至云端服務(wù)器。

藍(lán)牙無線通訊單元6由低功耗BLE藍(lán)牙芯片DA14580及其外圍電路構(gòu)成；微控制器單元1由MAX32600及其外圍電路構(gòu)成；電源管理單元7由充電芯片BQ24040，低壓差穩(wěn)壓芯片TLV70033及其外圍電路構(gòu)成及鋰電池15構(gòu)成；馬達(dá)振動單元10由驅(qū)動芯片DRV2605及線性馬達(dá)14構(gòu)成；無線充電接收單元8由IDTP9028AC及外圍電路和無線接收線圈19構(gòu)成，無線接收線圈19位于朝向殼體12的底部位置。

心率測量單元2由光學(xué)傳感器AS7000及其外圍電路構(gòu)成，朝向殼體12的底部位置；皮表溫度測量單元3由溫度傳感器LMT70及導(dǎo)熱探針18構(gòu)成，導(dǎo)熱探針18朝向殼體12的底部位置；皮膚阻抗測量單元4是通過導(dǎo)電探針16接觸手腕皮表；加速度測量單元5由傳感器LIS3DH及其外圍電路構(gòu)成。

下面對本實用新型的操作過程做詳細(xì)描述：

腕帶式采集裝置示意如圖1所示，用戶只需如圖2所示佩戴在腕部，便可使用。當(dāng)開啟心率測量單元2時，光學(xué)傳感器7用光照射皮膚表面，血液和周圍組織分別吸收不同量的光，未被吸收的光則被反射回光學(xué)傳感器7，由光學(xué)傳感器7內(nèi)部算法計算出心率值送給微控制器單元1。同時也可以通過皮表溫度測量單元3、皮膚阻抗測量單元4、加速度測量單元5測量皮膚溫度、皮膚阻抗及生物動力學(xué)信號(加速度)，微控制器單元1將采集到的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙無線通訊單元6發(fā)送至智能終端11進(jìn)行數(shù)據(jù)圖形繪制和保存，當(dāng)該圖1中的設(shè)備放置于無線充電發(fā)射單元時，LED指示燈9用于顯示當(dāng)前設(shè)備的充電狀態(tài)。當(dāng)該采集設(shè)備與智能終端11超出藍(lán)牙的有效傳輸距離，智能終端11會發(fā)出告警信息，如蜂鳴提醒，同時智能終端11通過藍(lán)牙發(fā)送指令到微控制器單元1，微控制器單元1根據(jù)指令控制馬達(dá)振動單元10震動進(jìn)行提示。若采集設(shè)備數(shù)分鐘搜索配對不上智能終端11，會進(jìn)入休眠狀態(tài)，只進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，直到智能終端發(fā)送指令將其喚醒。