具有反饋放松功能的智能手環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有反饋放松功能的智能手環(huán)，包括傳感器模塊，中央處理單元，輸出模塊，無線通信模塊和電源模塊，所述傳感器模塊與所述中央處理單元電連接，所述中央處理單元與所述輸出模塊電連接，所述中央處理單元還與所述無線通信模塊連接，所述傳感器模塊，所述中央處理單元和所述無線通信模塊都與所述電源模塊連接。采用本發(fā)明技術方案，不僅可以實時檢測手環(huán)佩戴者的心電、脈搏波、皮膚阻抗等生理信號，而且通過對生理信號的實時分析，指導手環(huán)佩戴者進行放松訓練，緩解其心理緊張，有利于手環(huán)佩戴者保持心理健康。
【專利說明】具有反饋放松功能的智能手環(huán)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能手環(huán)，具體涉及一種具有反饋放松功能的智能手環(huán)。

【背景技術】
[0002] 當今社會生活節(jié)奏不斷加快，由此帶來的壓力給人們造成了多種生理或心理問 題。在物質(zhì)生活水平得到提高的同時，很多人開始關注自身的心理健康，但身心健康不能只 依靠藥物和咨詢治療，更多的還需要依靠人體自身的放松調(diào)節(jié)能力，從而達到緩解壓力，保 持心理健康的目的。
[0003] 隨著傳感檢測與電子技術的發(fā)展，市場上出現(xiàn)了一大批具有生理信號檢測、信息 存儲、智能提醒、與智能手機互聯(lián)等功能的智能手環(huán)，使手環(huán)超越了原有的裝飾功能，附加 了更多的實用化用途，方便了人們的生活。但是市場上現(xiàn)有的智能手環(huán)尚不具備通過采集 使用者生理參數(shù)從而反饋指導使用者進行主動放松訓練的功能，而該功能對受壓力困擾的 人群非常有利，故有必要將該功能添加到智能手環(huán)上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種具有反饋放松功能的智能 手環(huán)，該手環(huán)可以采集使用者的心電、脈搏波、皮膚阻抗等生理信號，從而評估使用者的緊 張程度和放松狀態(tài)，通過聲光信號指導使用者進行主動放松訓練。
[0005] 為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)： 具有反饋放松功能的智能手環(huán)，包括傳感器模塊，中央處理單元，輸出模塊，無線通信 模塊和電源模塊，所述傳感器模塊與所述中央處理單元電連接，所述中央處理單元與所述 輸出模塊電連接，所述中央處理單元還與所述無線通信模塊連接，所述傳感器模塊，所述中 央處理單元和所述無線通信模塊都與所述電源模塊連接； 所述傳感器模塊檢測手環(huán)佩戴者的生理信號，并接收所述傳感器模塊采集的生理信號 進行分析和處理，據(jù)此通過評估算法得到手環(huán)佩戴者的緊張程度和放松狀態(tài)，根據(jù)手環(huán)佩 戴者的緊張程度和放松狀態(tài)，所述中央處理單元選擇相應的放松指導方式控制所述輸出單 元指導手環(huán)佩戴者進行放松訓練 優(yōu)選的，所述傳感器模塊包括心電傳感器，脈搏波傳感器和皮膚阻抗傳感器，通過所述 心電傳感器，所述脈搏波傳感器和所述皮膚阻抗傳感器分別檢測手環(huán)佩戴者的心電，脈搏 波和皮膚阻抗的生理信號，并將所述信號傳送至所述中央處理單元。
[0006] 進一步的，所述中央處理單元包括主控微處理器和存儲器，所述主控微處理器和 所述存儲器是電連接的。
[0007] 進一步的，所述輸出模塊包括LED和揚聲器，所述LED由所述中央處理模塊控制發(fā) 光顏色及閃爍頻率，所述揚聲器也由所述中央處理模塊控制發(fā)出的音頻信號。
[0008] 進一步的，所述無線通信模塊用于所述智能手環(huán)與智能手機之間的無線通信。
[0009] 優(yōu)選的，所述電源模塊包括電池和電源管理電路，用于提供所述智能手環(huán)的電源。
[0010] 本發(fā)明的有益效果： 采用本發(fā)明技術方案，不僅可以實時檢測手環(huán)佩戴者的心電、脈搏波、皮膚阻抗等生理 信號，而且通過對生理信號的實時分析，指導手環(huán)佩戴者進行放松訓練，緩解其心理緊張， 有利于手環(huán)佩戴者保持心理健康。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的具有反饋放松功能的智能手環(huán)的結構框圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
[0013] 參照圖1所示，具有反饋放松功能的智能手環(huán)，包括傳感器模塊1、中央處理單元 2、輸出模塊3、無線通信模塊4和電源模塊5。
[0014] 其中，所述傳感器模塊1與所述中央處理單元2電連接，用于檢測手環(huán)佩戴者的心 電、脈搏波、皮膚阻抗等生理信號，并將其傳送至所述中央處理單元2,所述中央處理單元2 包括主控微處理器21，所述主控微處理器21電連接有存儲器22,用于接收和處理所述傳感 器模塊1采集生理信號，并控制所述輸出模塊3和所述無線通信模塊4進行工作。
[0015] 本實施例中，所述傳感器模塊1包括分別與所述中央處理單元2電連接的心電傳 感器11、脈搏波傳感器12和皮膚阻抗傳感器13,所述心電傳感器11與所述中央處理單元 2電連接，采用兩個或三個電極采集手環(huán)佩戴者的心電信號，經(jīng)過放大和濾波之后進行模 數(shù)轉換為數(shù)字信號，并將其傳送到所述中央處理單元2,所述脈搏波傳感器12與所述中央 處理單元2電連接，采用光電容積描記技術采集手環(huán)佩戴者的脈搏波信號，經(jīng)過放大和濾 波之后進行模數(shù)轉換為數(shù)字信號，并將其傳送到所述中央處理單元2,所述皮膚阻抗傳感器 13與所述中央處理單元2電連接，采用恒流或恒壓法檢測手環(huán)佩戴者的腕部兩處皮膚之間 的阻抗，并將其傳送到所述中央處理單元2。
[0016] 本實施例中，所述輸出模塊3包括分別與所述中央處理單元2電連接的LED31和 揚聲器32,所述中央處理單元2控制所述LED31的顏色及閃爍頻率，所述中央處理單元2控 制所述揚聲器32的發(fā)聲，使其發(fā)出不同頻率或不同時長的音頻信號。
[0017] 本實施例中，所述無線通信模塊4采用藍牙協(xié)議，用于實現(xiàn)用戶的智能手環(huán)和智 能手機之間的無線通信連接，將智能手環(huán)的信息傳送到智能手機上。
[0018] 本實施例中，所述電源模塊5包括電池和電源管理電路，用于給其他模塊提供電 源，電池采用不可充電紐扣電池或可充電電池，電源模塊還設有USB接口，USB接口用于連 接電源通過電源管理電路對可充電電池進行充電。
[0019] 本實施例中，所述中央處理單元2采用的手環(huán)佩戴者的緊張程度和放松狀態(tài)的評 估算法的原理根據(jù)所述傳感器模塊1采集到的手環(huán)佩戴者的心電、脈搏波、皮膚阻抗等生 理信號，分別計算得到手環(huán)佩戴者的心率、心率變異性、脈率、皮膚電導等生理參數(shù)，通過綜 合心率、心率變異性、脈率三項指標得到手環(huán)佩戴者的緊張程度，給出緊張程度評分；通過 皮膚電導及皮膚電導的變化趨勢得到手環(huán)佩戴者的放松狀態(tài)，給出放松狀態(tài)評價，所述評 估算法的具體內(nèi)容為： a)分別接收并存儲特定時間長度內(nèi)的所述傳感器模塊1上傳的心電、脈搏波和皮膚阻 抗數(shù)據(jù)； b) 根據(jù)存儲的心電、脈搏波和皮膚阻抗數(shù)據(jù)，分別計算手環(huán)佩戴者的心率、心率變異 性、脈率、皮膚電導的平均值等生理指標，并寫入存儲器，同時通過所述無線通信模塊4將 手環(huán)佩戴者的心率、心率變異性、脈率、皮膚電導等生理指標上傳至智能手機； c) 分別計算上一時間長度與本時間長度內(nèi)計算得到的心率、心率變異性、脈率、皮膚電 導的平均值差值，分別乘以各項差值對應的權重值，得到本時間長度內(nèi)的放松狀態(tài)得分，并 寫入存儲器； e) 計算上一時間長度與本時間長度內(nèi)的放松狀態(tài)得分差值，并與預先定義的正負閾值 進行比較，設置手環(huán)佩戴者的身心狀態(tài)標志位F (初始值F=0):若差值大于或等于正閾值， 則表明手環(huán)佩戴者的放松程度較好，緊張程度得到緩解，F(xiàn)=1 ;若差值小于正閾值并大于負 閾值，則表明手環(huán)佩戴者的放松程度和緊張程度沒有明顯變化，F(xiàn)=0 ;若差值小于或等于負 閾值，則表明手環(huán)佩戴者的放松程度較差，緊張程度加重了，F(xiàn)=-l ; f) 為避免數(shù)據(jù)溢出，清除存儲區(qū)中保存的步驟（a)所述的心電、脈搏波和皮膚阻抗數(shù) 據(jù)，隨后重復步驟（a)_ (d)。 本實施例中，所述中央處理單元2采用的針對手環(huán)佩戴者的放松指導方式，其原理通 過控制所述LED31的閃爍頻率和所述揚聲器32發(fā)出的音頻信號，引導手環(huán)佩戴者進行有 節(jié)律的深呼吸，通過呼吸放松方式抑制交感神經(jīng)興奮性，降低心率，緩解手環(huán)佩戴者緊張程 度，放松指導算法具體為： a)接收并存儲上述緊張程度和放松狀態(tài)評估算法步驟（d)中得到的當前身心狀態(tài)標志 位Fn。
[0020] b)綜合比較當前接收的身心狀態(tài)標志位？1<與之前η次接收的身心狀態(tài)標志位 &，IV 2，…，IVn，評判手環(huán)佩戴者的放松訓練效果。
[0021] C)通過LED31的顏色及閃爍頻率，揚聲器32輸出特定的音頻信號對手環(huán)佩戴者 進行放松訓練指導；所述LED31的顏色用于表示放松訓練的效果(在本實施例中，紅色表示 放松訓練效果較差，黃色表示放松訓練效果一般，綠色表示放松訓練效果較好）;所述LED31 按特定頻率閃爍的作用是指導手環(huán)佩戴者按此節(jié)律進行深呼吸，以達到呼吸放松訓練的目 的，所述揚聲器32輸出特定的音頻信號用于對手環(huán)佩戴者進行聲音反饋，不僅可使手環(huán)佩 戴者在閉眼（不看所述LED31)的情況下亦可以知道自身的放松訓練效果如何，而且特定的 音頻信號可以幫助手環(huán)佩戴者更好地進行放松訓練。
[0022] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技 術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 具有反饋放松功能的智能手環(huán)，包括傳感器模塊（1)，中央處理單元（2)，輸出模塊 (3)，無線通信模塊（4)和電源模塊（5)，其特征在于，所述傳感器模塊（1)與所述中央處理 單元（2 )電連接，所述中央處理單元（2 )與所述輸出模塊（3 )電連接，所述中央處理單元（2 ) 還與所述無線通信模塊（4 )連接，所述傳感器模塊（1 )，所述中央處理單元（2 )和所述無線 通信模塊（4)都與所述電源模塊（5)連接； 所述傳感器模塊（1)檢測手環(huán)佩戴者的生理信號，并接收所述傳感器模塊（1)采集的 生理信號進行分析和處理，據(jù)此通過評估算法得到手環(huán)佩戴者的緊張程度和放松狀態(tài)，根 據(jù)手環(huán)佩戴者的緊張程度和放松狀態(tài)，所述中央處理單元（2)選擇相應的放松指導方式控 制所述輸出單元（3 )指導手環(huán)佩戴者進行放松訓練。
2. 根據(jù)權利要求1所述的具有反饋放松功能的智能手環(huán)，其特征在于，所述傳感器模 塊（1)包括心電傳感器（11)，脈搏波傳感器（12)和皮膚阻抗傳感器（13)，通過所述心電傳 感器（11 )，所述脈搏波傳感器（12)和所述皮膚阻抗傳感器（13)分別檢測手環(huán)佩戴者的心 電，脈搏波和皮膚阻抗的生理信號，并將所述信號傳送至所述中央處理單元（2)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的具有反饋放松功能的智能手環(huán)，其特征在于，所述中央處理 單元（2 )包括主控微處理器（21)和存儲器（22 )，所述主控微處理器（21)和所述存儲器（22 ) 是電連接的。
4. 根據(jù)權利要求1所述的具有反饋放松功能的智能手環(huán)，其特征在于，所述輸出模塊 (3)包括LED (31)和揚聲器（32)，所述LED (31)由所述中央處理模塊（2)控制發(fā)光顏色及 閃爍頻率，所述揚聲器（32)也由所述中央處理模塊（2)控制發(fā)出的音頻信號。
5. 根據(jù)權利要求1所述的具有反饋放松功能的智能手環(huán)，其特征在于，所述無線通信 模塊（4 )用于所述智能手環(huán)與智能手機之間的無線通信。
6. 根據(jù)權利要求1所述的具有反饋放松功能的智能手環(huán)，其特征在于，所述電源模塊 (5 )包括電池和電源管理電路，用于提供所述智能手環(huán)的電源。
【文檔編號】A61B5/02GK104042207SQ201410278503
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權日:2014年6月20日
【發(fā)明者】王守巖, 俞乾, 余冠成, 趙曉東, 陳驍, 張云鵬 申請人:中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所