專利名稱：運動狀態(tài)體能監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬監(jiān)測儀器技術(shù)范疇，具體是運動狀態(tài)體能監(jiān)測儀。二背景技術(shù)：
運動訓(xùn)練、比賽中的運動員需要了解運動強(qiáng)度和疲勞程度，以確定運動訓(xùn)練方案和比賽中的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)。運動強(qiáng)度和疲勞程度的監(jiān)測指標(biāo)最主要的是脈搏和血氧飽和
度。現(xiàn)有的脈搏和血氧飽和度監(jiān)測裝置大都是放置在室內(nèi)、固定在檢測人員容易操作的地方，監(jiān)測時需要被監(jiān)測者處于靜止?fàn)顟B(tài)，被監(jiān)測者有微小的運動如手指的活動就會影響監(jiān)測結(jié)果。中國專利201010136449. 2《運動狀態(tài)下的血氧飽和度監(jiān)測裝置》、中國專利201120242132. 7《一種新型無線脈搏測量儀》分別對現(xiàn)有的血糖測試和脈搏測試做了改進(jìn)。但是，這些監(jiān)測裝置仍然需要被監(jiān)測者停下運動在室內(nèi)進(jìn)行，同時監(jiān)測的項目單一。這樣的監(jiān)測儀器顯然對運動員是不夠和不利的。首先。停止運動狀態(tài)會影響運動訓(xùn)練，其次靜止?fàn)顟B(tài)與運動狀態(tài)的監(jiān)測值是有誤差的，在監(jiān)測要求不斷提高的背景下，顯然不能滿足實時、實地準(zhǔn)確監(jiān)測，從而最大限度的科學(xué)制定訓(xùn)練計劃的目的。三
實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在運動員運動訓(xùn)練甚至比賽時實時、實地監(jiān)測體能而不影響運動的體能檢測儀。這種檢測儀可以監(jiān)控脈搏和血氧飽和度，易于佩戴，不影響運動，具有無線傳輸能力和語音提醒功能，實時檢測精度較高的運動體能狀態(tài)監(jiān)測儀。本監(jiān)測儀不僅適合運動員，也適合各類需要體能狀態(tài)檢測、運動狀態(tài)監(jiān)測、人體健康監(jiān)測。本實用新型的目的是這樣達(dá)到的一種運動狀態(tài)體能監(jiān)測儀，其特征在于監(jiān)測儀由一個彈性環(huán)狀連接器，一個中央采集裝置和η個發(fā)光與傳感裝置三部分組成，中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置安裝在彈性環(huán)狀連接器上，彈性環(huán)狀連接器用有彈性的材料作基材，基材上設(shè)有中央采集裝置的固定和安裝底座、中央采集裝置的連接接口，發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座、發(fā)光與傳感裝置的連接接口以及連接線。在中央采集裝置的固定和安裝底座上安裝中央采集裝置，在發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座上安裝發(fā)光與傳感裝置；中央采集裝置通過中央采集裝置的連接接口與連接線連接，并通過連接線連接發(fā)光與傳感裝置；各個發(fā)光與傳感裝置通過各自的連接接口與連接線連接，并通過連接線連接中央采集裝置。各個發(fā)光與傳感裝置的連接接口都是多芯接口，多芯接口連接所有發(fā)光與傳感裝置與中央采集裝置的公共連接線和各個發(fā)光與傳感裝置與中央采集裝置的單獨連接線。各個發(fā)光與傳感裝置的連接接口都是多芯接口，其多芯接口有3根與中央采集裝置的公共連接線和7根與中央采集裝置的單獨連接線，3根公共連接線分別為電源線、電源地線、電路地線，7根單獨連接線分別為3根紅外燈控制線，3根紅色燈控制線，I根光傳感輸出線。發(fā)光與傳感裝置由發(fā)光與傳感模塊支架，發(fā)光與傳感模塊電路板和透明材料隔板組成。發(fā)光與傳感模塊支架，發(fā)光與傳感模塊電路板和透明材料隔板上都有安裝螺絲孔，通過安裝螺絲孔將發(fā)光與傳感裝置與彈性環(huán)狀連接器上的發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座緊密連接。在發(fā)光與傳感模塊電路板上有連接電路和連接接口，通過連接電路焊接一個光傳感器、3個紅色燈，3個紅外燈，通過連接接口安裝發(fā)光與傳感裝置的接口插件；發(fā)光與傳感模塊支架上設(shè)有與電路板相配合的安裝孔，包括3個紅色燈安裝孔，3個紅外燈安裝孔，一個光傳感器感光孔，這些安裝孔貫穿整個發(fā)光與傳感模塊支架上的底面和頂面。發(fā)光與傳感模塊支架上設(shè)有與電路板相配合的安裝孔，其3個紅色燈安裝孔和3個紅外燈安裝孔分別與傳感模塊支架的水平面呈45度，90度，135度角。 彈性環(huán)狀連接器上的中央采集裝置固定和安裝底座、發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座都有螺孔，中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置通過各自的固定和安裝底座用螺釘固定在彈性環(huán)狀連接器上。監(jiān)測儀有η個發(fā)光與傳感裝置是指有4-16個發(fā)光與傳感裝置。中央采集裝置包括控制與計算模塊，無線傳輸模塊，有線通信模塊，語音播報模塊和顯示模塊。本實用新型的積極效果是對于訓(xùn)練中的運動員，教練員可以實時監(jiān)測和記錄運動員的脈搏和血氧，通過實時監(jiān)測運動員的脈搏和血氧調(diào)整訓(xùn)練計劃，同時通過所記錄的脈搏、血氧的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行體育科學(xué)的相關(guān)研究。運動員也可以實時知道自己的訓(xùn)練狀態(tài)，自我控制，調(diào)整訓(xùn)練強(qiáng)度。對于比賽中的運動員，教練員可以實時監(jiān)測運動員的體能狀況，根據(jù)運動員的體能狀況實時調(diào)整比賽策略。對于個人鍛煉和有一定強(qiáng)度的工作和勞動者，可以實時監(jiān)控身體狀況，及時調(diào)整鍛煉強(qiáng)度和勞動強(qiáng)度，控制休息時間和休息間隔。對于其它需要監(jiān)控心跳和血氧的應(yīng)用場合提供實時的、遠(yuǎn)距離的、高精度的監(jiān)控與測量。四
圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是彈性環(huán)狀連接器的剖面示意圖。圖3是彈性環(huán)狀連接器的外形側(cè)面示意圖。圖4是發(fā)光與傳感裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是發(fā)光與傳感模塊支架頂面示意圖。圖6是紅色燈安裝孔位置示意圖。圖7是紅外燈安裝孔位置示意圖。圖8是紅色燈安裝后在發(fā)光與傳感模塊電路板與發(fā)光與傳感模塊支架位置剖面示意圖。圖9是紅外燈安裝后在發(fā)光與傳感模塊電路板與發(fā)光與傳感模塊支架位置剖面示意圖。圖10中央采集裝置結(jié)構(gòu)方框圖。圖11是使用上位機(jī)與本檢測儀連接示意圖。圖12是發(fā)光與傳感模塊電路板的電路圖。圖13是彈性環(huán)狀連接器連接線電路中與發(fā)光與傳感裝置連接接口的接插件圖。圖14是彈性環(huán)狀連接器連接線電路中與中央采集裝置連接接口的接插件圖。[0034]圖15是彈性環(huán)狀連接器連接線電路中與中央采集裝置的控制系統(tǒng)的接插件圖。圖16是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中FPGA主芯片電路圖。圖17是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中FPGA配置芯片電路圖。圖18是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中FPGA加載電路圖。圖19是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中DSP主電路圖。圖20是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中DSP復(fù)位電路圖。圖21是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中DSP調(diào)試與仿真接口圖。圖22是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中DSP存儲器圖。圖23是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中有線通信模塊電路圖。圖24是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中無線通信模塊電路圖。圖25是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中語音模塊電路圖。圖26是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中顯示模塊電路圖。圖27是中央采集裝置中控制與計算模塊電路中鍵盤模塊電路圖。圖中，I是彈性環(huán)狀連接器，2是中央采集裝置，3是發(fā)光與傳感裝置，其中3-1、3-Γ3-Π表示有η個，4是中央采集裝置的固定和安裝底座，5是中央采集裝置的連接接口，6是發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座，其中6-f 6-8表示有8個相同底座，7是發(fā)光與傳感裝置的連接接口，其中7-廣7-8表示有8個相同的連接接口，8是連接線，9是發(fā)光與傳感模塊電路板，10是發(fā)光與傳感模塊支架，11-1、11-2是安裝螺釘孔，12是透明材料隔板，13-1、13-2、13-3是紅色燈安裝孔，14是光傳感器透光孔，15_1、15_2、15_3是紅外燈安裝孔，16-1、16-2、16-3 是紅色燈，17-1、17-2、17-3 紅外燈。五具體實施方式
附圖給出了本實用新型的具體實施例。參見附圖1、2、3。監(jiān)測儀由一個彈性環(huán)狀連接器1，一個中央采集裝置2和η個發(fā)光與傳感裝置3三部分組成，本例中共采用了 8個發(fā)光與傳感裝置。中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置安裝在彈性環(huán)狀連接器上，彈性環(huán)狀連接器用有彈性的材料作基材，基材上設(shè)有中央采集裝置的固定和安裝底座4、中央采集裝置連接接口 5，8個發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座6-Γ6-8.8個發(fā)光與傳感裝置的連接接口 7-f 7-8以及連接線8。每個發(fā)光與傳感裝置中的發(fā)光與傳感模塊電路板分別用10芯連接線連接到發(fā)光與傳感裝置的連接接口。10根連接線中，有3根為所有發(fā)光與傳感裝置與中央采集裝置連接的公共連接線，7根為各個發(fā)光與傳感裝置與中央采集裝置單獨的連接線。發(fā)光與傳感裝置的連接接口通過連接線與中央采集裝置的連接接口連接，中央采集裝置與每個發(fā)光與傳感裝置用3根公共連接線以及7根單獨連接線連接。如果有η個發(fā)光與傳感模塊，則中央采集系統(tǒng)的連接導(dǎo)線總共有3+7Xη根，其連接接口有3+7Xη芯。10芯連接線和10芯連接接口中，3根公共連接線分別為電源、電源地線、電路地線。7根單獨的連接線分別為3根紅外燈控制線，3根紅色燈控制線，I根光傳感輸出線。參見附圖4、5。發(fā)光與傳感裝置由發(fā)光與傳感模塊支架10和發(fā)光與傳感模塊電路板9以及透明材料隔板12組成。發(fā)光與傳感裝置上有安裝螺絲孔11-1、11_2，通過安裝螺絲孔將發(fā)光與傳感裝置與彈性環(huán)狀連接器上的發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座緊密連接。發(fā)光與傳感模塊支架上設(shè)有與電路板相配合的安裝孔，3個紅色燈安裝孔13-1、13-2、13-3，3個紅外燈安裝孔15-1、15-2、15-3，一個光傳感器感光孔14。這些安裝孔貫穿整個發(fā)光與傳感模塊支架上的底面和頂面。在發(fā)光與傳感模塊電路板上通過安裝孔安裝有一個光傳感器，3個紅色燈16-1、16-2、16-3，3個紅外燈17_1、17_2、17_3紅外燈。參見附圖6、7、8、9。3個紅色燈安裝孔13-1、13-2、13-3，和3個紅外燈安裝孔15_1、15_2、15_3分別與傳感模塊支架的水平面呈45度，90度，135度角。3個紅色燈16_1、16_2、16_3和3個紅外燈17-1、17-2、17-3安裝后依然與傳感模塊支架的水平面呈45度，90度，135度角。參見附圖10。中央采集裝置包括控制與計算模塊，無線傳輸模塊，有線通信模塊，語音播報模塊和顯示模塊。中央采集裝置連接接口用于中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置的電路連接?？刂婆c計算模塊用于各控制發(fā)光與傳感模塊的紅色燈和紅外燈的放光順序，接收發(fā)光與傳感模塊的光傳感信號，計算脈搏與血氧值，通過無線傳輸模塊或有線通信模塊發(fā)送脈搏與血氧值，通過語音播報模塊發(fā)出相關(guān)的語音信號，通過鍵盤輸入確定計算模式設(shè)置，通過顯示模塊顯示計算值、工作狀態(tài)和控制狀態(tài)。無線傳輸模塊可以將中央采集裝置的計算數(shù)據(jù)，工作狀態(tài)，控制狀態(tài)通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斀o上位機(jī)，也可以將上位機(jī)的控制命令傳輸給控制與計算模塊。語音播報模塊可以語音播報中央采集裝置的計算數(shù)據(jù)，工作狀態(tài)，控制狀態(tài)，或其他所設(shè)置需要語音播報的信息。鍵盤輸入模塊用于給中央采集裝置輸入控制命令。顯示模塊用于顯示中央采集裝置的計算數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)、控制狀態(tài)。有線通信模塊可以將中央采集裝置的計算數(shù)據(jù)，工作狀態(tài)，控制狀態(tài)通過有線傳輸?shù)姆绞絺鬏斀o上位機(jī)，也可以接收上位機(jī)的控制命令。電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源。參見附圖11。使用時，本監(jiān)測儀可以單獨使用，也可以使用上位機(jī)。監(jiān)測儀與上位機(jī)的通信與控制可以使用無線傳輸模塊或有線通信模塊來實現(xiàn)。使用上位機(jī)時的連接如圖11。上位機(jī)可以是計算機(jī)或平板電腦，通信模塊可以是無線通信模塊或有線通信模塊。通過鍵盤或在上位機(jī)的控制下，通過無線傳輸模塊或有線通信模塊為中央采集裝置設(shè)置控制命令，設(shè)置中央采集裝置的計算模式、語音播報信息。中央采集裝置根據(jù)所設(shè)置的計算模式，依次設(shè)置各發(fā)光與傳感裝置的紅色燈與紅外燈的發(fā)光順序，同時采集各發(fā)光與傳感模塊的光傳感模塊的輸出信號，根據(jù)各發(fā)光與傳感模塊的紅色燈與紅外燈的發(fā)光順序與采集到的光傳感模塊的輸出信號，計算血氧值和脈搏值。并存儲所計算的血氧值和脈搏值，通過無線模塊發(fā)送所計算的血氧值和脈搏值。根據(jù)語音播報信息的設(shè)置，播報相關(guān)的計算信息。根據(jù)顯示內(nèi)容設(shè)置，顯示相關(guān)的內(nèi)容。參見附圖12-27。本例具體采用的發(fā)光與傳感裝置的電路設(shè)計如圖12。發(fā)光與傳感模塊電路板上有連接電路和連接接口，通過連接電路焊接一個光傳感器、3個紅色燈，3個紅外燈，通過連接接口安裝發(fā)光與傳感裝置的接口插件。圖中Ul:光傳感器，型號0PT101;TexasInstruments公司生產(chǎn)。D1、D2、D3 :紅色發(fā)光二極管，D4、D5、D6:紅外發(fā)光二極管，Jl:發(fā)光與傳感模塊的連接接口接插件，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6:三極管。彈性環(huán)狀連接器連接線電路采用了 8個與圖13中JLl相同的接插件與圖14中的發(fā)光與傳感模塊的接插件Jl連接。中央采集裝置包括控制與計算模塊，無線傳輸模塊，有線通信模塊，語音播報模塊和顯示模塊。在中央采集裝置的控制與計算模塊的現(xiàn)場可編程門陣列模塊FPGA電路如圖
16、17、18所示，其中，F(xiàn)PGA主芯片電路的主芯片UF8型號為EP1C3T144，生產(chǎn)廠家美國ALTERA公司。FPGA配置芯片電路芯片UF6，生產(chǎn)廠家美國ALTERA公司。在中央采集裝置的控制與計算模塊的數(shù)字信號處理器DSP電路如圖19、20、21、22所示。DSP主芯片電路UCl為數(shù)字信號處理芯片，型號TMS320F2812，美國TI公司生產(chǎn)。DSP的存儲器型號CY1021,生產(chǎn)廠家美國Sharma Electro Components公司。在中央采集裝置的控制與計算模塊的有線通信如圖23所示。有線通信芯片UC2:AX3232CSE，用于RS232通信接口，由美國TI公司生產(chǎn)。無線通信如圖24所示。圖中Uffl:CC2520無線傳輸芯片，美國TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)。UW2:CC2561，無線傳輸前端芯片，美國TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)。在中央采集裝置的控制與計算模塊的語音模塊電路如圖25所示。其UC8:語音芯片，型號為ISD2560，臺灣winbond電子公司生產(chǎn)?？刂婆c計算模塊的顯示電路和鍵盤電路如圖26、27所示。
權(quán)利要求1.一種運動狀態(tài)體能監(jiān)測儀，其特征在于監(jiān)測儀由一個彈性環(huán)狀連接器，一個中央采集裝置和η個發(fā)光與傳感裝置三部分組成，中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置安裝在彈性環(huán)狀連接器上，彈性環(huán)狀連接器用有彈性的材料作基材，基材上設(shè)有中央采集裝置的固定和安裝底座、中央采集裝置的連接接口，發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座、發(fā)光與傳感裝置的連接接口以及連接線； 在中央采集裝置的固定和安裝底座上安裝中央采集裝置，在發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座上安裝發(fā)光與傳感裝置；中央采集裝置通過中央采集裝置的連接接口與連接線連接，并通過連接線連接發(fā)光與傳感裝置；各個發(fā)光與傳感裝置通過各自的連接接口與連接線連接，并通過連接線連接中央采集裝置； 各個發(fā)光與傳感裝置的連接接口都是多芯接口，多芯接口連接所有發(fā)光與傳感裝置與中央采集裝置的公共連接線和各個發(fā)光與傳感裝置與中央采集裝置的單獨連接線。
2.如權(quán)利要求I所述的體能監(jiān)測儀，其特征在于所述各個發(fā)光與傳感裝置的連接接口都是多芯接口，其多芯接口有3根與中央采集裝置的公共連接線和7根與中央采集裝置的單獨連接線，3根公共連接線分別為電源線、電源地線、電路地線，7根單獨連接線分別為 3根紅外燈控制線，3根紅色燈控制線，I根光傳感輸出線。
3.如權(quán)利要求I所述的體能監(jiān)測儀，其特征在于所述發(fā)光與傳感裝置由發(fā)光與傳感模塊支架，發(fā)光與傳感模塊電路板和透明材料隔板組成； 發(fā)光與傳感模塊支架，發(fā)光與傳感模塊電路板和透明材料隔板上都有安裝螺絲孔(11-1、11-2)，通過安裝螺絲孔將發(fā)光與傳感裝置與彈性環(huán)狀連接器發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座緊密連接； 在發(fā)光與傳感模塊電路板上有連接電路和連接接口，通過連接電路焊接一個光傳感器、3個紅色燈，3個紅外燈，通過連接接口安裝發(fā)光與傳感裝置的接口插件；發(fā)光與傳感模塊支架上設(shè)有與電路板相配合的安裝孔，包括3個紅色燈安裝孔(13-1、13-2、13-3)，3個紅外燈安裝孔(15-1、15-2、15-3)，一個光傳感器感光孔(14)，這些安裝孔貫穿整個發(fā)光與傳感模塊支架上的底面和頂面。
4.如權(quán)利要求3所述的體能監(jiān)測儀，其特征在于所述發(fā)光與傳感模塊支架上設(shè)有與電路板相配合的安裝孔，其3個紅色燈安裝孔和3個紅外燈安裝孔分別與傳感模塊支架的水平面呈45度，90度，135度角。
5.如權(quán)利要求I所述的體能監(jiān)測儀，其特征在于所述彈性環(huán)狀連接器上的中央采集裝置固定和安裝底座、發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座都有螺孔，中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置通過各自的固定和安裝底座用螺釘固定在彈性環(huán)狀連接器上。
6.如權(quán)利要求I所述的體能監(jiān)測儀，其特征在于所述監(jiān)測儀有η個發(fā)光與傳感裝置是指有4-16個發(fā)光與傳感裝置。
7.如權(quán)利要求I所述的體能監(jiān)測儀，其特征在于所述中央采集裝置包括控制與計算模塊，無線傳輸模塊，有線通信模塊，語音播報模塊和顯示模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種運動狀態(tài)體能監(jiān)測儀。監(jiān)測儀由一個彈性環(huán)狀連接器，一個中央采集裝置和n個發(fā)光與傳感裝置三部分組成。中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置安裝在彈性環(huán)狀連接器上，彈性環(huán)狀連接器用有彈性的材料作基材，基材上設(shè)有中央采集裝置和發(fā)光與傳感裝置的固定和安裝底座、連接接口以及連接線。各個發(fā)光與傳感裝置通過3根公共連接線和7根單獨連接線將彈性環(huán)狀連接器、中央采集裝置和n個發(fā)光與傳感裝置構(gòu)成完整的系統(tǒng)。本檢測儀可在運動員運動訓(xùn)練甚至比賽時實時、實地監(jiān)測體能而不影響運動。可以監(jiān)控脈搏和血氧飽和度，易于佩戴。不僅適合運動員，也適合各類需要體能狀態(tài)檢測、運動狀態(tài)監(jiān)測、人體健康監(jiān)測的人群。
文檔編號A61B5/024GK202636919SQ20122032450
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者莫思特, 李亮, 寧佳 申請人:四川大學(xué)