本發(fā)明涉及便攜式人體健康狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

近年來心臟病仍然是威脅人類生命的主要疾病之一，世界上心臟病的死亡率仍占首位。據(jù)統(tǒng)計全世界死亡人數(shù)中，約有三分之一死于此類疾病，這己成為危害人類健康最常見的疾病，因此心臟系統(tǒng)疾病的防治和診斷是當(dāng)今醫(yī)學(xué)界面臨的首要問題。心電信號是人類最早研究并應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床的生物信號之一，它比其它生物電信號更易于檢測，并且具有較直觀的規(guī)律性，因而心電圖分析技術(shù)促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的發(fā)展。心電圖檢查是臨床上診斷心血管疾病的重要方法。心率變化與心臟疾病密切相關(guān)。如果心率超過160次/分鐘，或低于40次/分鐘，大多見于心臟病患者，如常伴有心悸、胸悶等不適感，應(yīng)及早進(jìn)行詳細(xì)檢查，以便針對病因進(jìn)行治療。

血氧飽和度是反映呼吸循環(huán)功能的一個重要生理參數(shù)，血氧飽和度監(jiān)測在臨床應(yīng)用中日趨普遍。在心肺危重病人、麻醉手術(shù)病人、早產(chǎn)兒和新生兒中都有大量應(yīng)用，以便及時評價血氧飽和度的狀態(tài)，極早地發(fā)現(xiàn)低氧血癥的病人，從而更有效地預(yù)防或減少缺氧所致的意外死亡。人體的溫度與環(huán)境溫度有著密切關(guān)系，兩者同時影響著人體的身體健康。

國內(nèi)調(diào)研結(jié)果是已見的有關(guān)醫(yī)療監(jiān)護(hù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的文獻(xiàn)報道中，有些雖與本文研究內(nèi)容相似，但在無線通信方面采用的是藍(lán)牙技術(shù)，而且也不是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。僅僅是設(shè)計了個人醫(yī)療便攜式設(shè)備，用于患者平時生理參數(shù)的采集，不具備無線傳輸功能。另外，市面上的檢測設(shè)備交互端，采用配套的顯示設(shè)備，成本比較高，一般適用于醫(yī)院等特殊場所。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕及監(jiān)測方法，實現(xiàn)健康數(shù)據(jù)的測量、無線傳輸以及監(jiān)測的技術(shù)方案，提前預(yù)防部分疾病。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

本發(fā)明第一方面提出了一種基于zigbee的便攜式多功能健康檢測護(hù)腕，所述護(hù)腕包括：護(hù)腕主體和無線接收端，其中，所述護(hù)腕主體包括：環(huán)狀護(hù)腕腕帶5和固定在所述環(huán)狀護(hù)腕腕帶5上的護(hù)腕本體，所述護(hù)腕本體包括：oled屏幕1、zigbee主控板2、心電傳感器3、心率傳感器4、血氧體溫傳感器8、電池管理模塊6和無線充放電模塊7，所述oled屏幕1、所述zigbee主控板2、所述心電傳感器3和所述心率傳感器4依次從上往下堆疊成護(hù)腕本體的上部分，所述血氧體溫傳感器8、所述電池管理模塊6和所述無線充放電模塊7依次從上往下堆疊成護(hù)腕下部分，上、下部分通過導(dǎo)線進(jìn)行連接；所述無線接收端包括：zigbee從控板9和串口轉(zhuǎn)usb模塊10，所述zigbee從控板9與所述串口轉(zhuǎn)usb模塊10通過集成的方式處于同一塊電路板上；

所述心率傳感器4的探測頭與佩戴者的食指接觸，通過光電變換器接收經(jīng)人體組織反射的光線并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柗糯筝敵?，用于進(jìn)行佩戴者的心率測量；

所述心電傳感器3通過集成的生物電測量專用儀表放大器放大心電信號，同時抑制外部干擾信號，用于進(jìn)行佩戴者的心率測量；

所述血氧體溫傳感器8基于動脈血對光的吸收量動脈搏動而變化的原理進(jìn)行無創(chuàng)血氧飽和度測量，通過識別脈搏波的最大值和最小值，計算脈搏波的交直流比獲得spo2值，用于進(jìn)行佩戴者的血氧測量，同時，所述血氧體溫傳感器8利用輻射熱效應(yīng)，使用探測器件通過賽貝克效應(yīng)來探測輻射，當(dāng)探測器件接收輻射后，引起非電量的物理變化，根據(jù)變化的電信號進(jìn)行佩戴者的體溫測量。

進(jìn)一步地，所述zigbee主控板2和所述zigbee從控板9內(nèi)均設(shè)有微處理器、天線模塊、按鍵模塊、io接口、電源管理模塊和存儲模塊，并且上述天線模塊、按鍵模塊、io接口、電源管理模塊和存儲模塊均分別與所述微處理器連接，

所述微處理器作為數(shù)據(jù)與控制中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各模塊正常運行，所述微處理器通過所述天線模塊與所述zigbee從控板9的無線模塊進(jìn)行通信，通過所述io接口對所述oled屏幕1、所述心電傳感器3、所述心率傳感器4、所述血氧體溫傳感器8進(jìn)行控制并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述微處理器接受所述按鍵模塊產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)對上述傳感器進(jìn)行控制，所述微處理器將采集的數(shù)據(jù)暫存于所述存儲模塊，其中所述電源管理模塊為各個模塊提供電能。

進(jìn)一步地，所述oled屏幕1接受來自存儲模塊的數(shù)據(jù)并將其顯示，將所述護(hù)腕主體的zigbee主控板2得到的心率數(shù)據(jù)，血氧濃度數(shù)據(jù)和體溫數(shù)據(jù)通過oled屏幕顯示。

進(jìn)一步地，所述zigbee主控板2將得到的心電數(shù)據(jù)，通過所述zigbee主控板2的天線模塊發(fā)送至所述無線接收端的zigbee從控板9的天線模塊，然后，天線模塊由微處理器控制將數(shù)據(jù)發(fā)往所述串口轉(zhuǎn)usb模塊10，經(jīng)由所述串口轉(zhuǎn)usb模塊10將數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)，同時計算機(jī)通過webapp將數(shù)據(jù)上傳云端，并顯示心電圖。

進(jìn)一步地，所述心電傳感器3包括ad8232芯片和紅、綠、黃三個貼片電極。

進(jìn)一步地，所述環(huán)狀護(hù)腕腕帶5上方部分留有矩形缺口，所述oled屏幕1可通過此缺口暴露于腕帶外側(cè)，用于觀察數(shù)據(jù)，腕帶下方留有圓形洞口，用于將所述血氧體溫傳感器8的探測頭露出于腕帶外側(cè)，探測佩戴者的血氧濃度。

本發(fā)明第二方面提出了一種基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕的監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法包含以下步驟：

心率傳感器4的探測頭與佩戴者的食指接觸，通過光電變換器接收經(jīng)人體組織反射的光線并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柗糯筝敵?，與io接口連接，微處理器通過計算電信號的周期性變化的周期得到心率，并存儲于存儲模塊中；

心電傳感器3通過集成的生物電測量專用儀表放大器放大心電信號，同時抑制外部干擾信號，放大后的心電信號輸入zigbee主控板2的io接口，微處理器通過adc采樣采集來自io接口的數(shù)據(jù)，并存儲于存儲模塊中；

血氧體溫傳感器8基于動脈血對光的吸收量動脈搏動而變化的原理進(jìn)行無創(chuàng)血氧飽和度測量，通過識別脈搏波的最大值和最小值，計算脈搏波的交直流比獲得spo2值，然后輸入zigbee主控板2的io接口，微處理器通過adc采樣采集來自io接口的數(shù)據(jù)，并存儲于存儲模塊中；

血氧體溫傳感器8利用輻射熱效應(yīng)，使用探測器件通過賽貝克效應(yīng)來探測輻射，當(dāng)探測器件接收輻射后，引起非電量的物理變化，將變化的電信號輸入微處理器，輸入zigbee主控板2的io接口，微處理器通過adc采樣采集來自io接口的數(shù)據(jù)，并存儲于存儲模塊中；

護(hù)腕主體的zigbee主控板2將得到的心率數(shù)據(jù)、血氧濃度數(shù)據(jù)和體溫數(shù)據(jù)通過oled屏幕1顯示；

護(hù)腕主體的zigbee主控板2將得到的心電數(shù)據(jù)，通過主控板上的天線模塊發(fā)送至無線接收端的zigbee從控板9的天線模塊，天線模塊由微處理器控制將數(shù)據(jù)發(fā)往串口轉(zhuǎn)usb模塊，經(jīng)由串口轉(zhuǎn)usb模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)，同時計算機(jī)通過webapp將數(shù)據(jù)上傳云端，并顯示心電圖。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測方法還包含以下步驟：

通過按下護(hù)腕主體的按鍵，可以切換oled屏幕1的顯示狀態(tài)，使佩戴者觀察到自身的簡略心率波形圖。

進(jìn)一步地，所述心電傳感器3包括ad8232芯片和紅、綠、黃三個貼片電極，將紅色貼片電極粘貼在佩戴者的右手手腕處，綠色貼片電極粘貼在佩戴者的左手手腕處，黃色貼片電極粘貼在佩戴者的下腹右側(cè)處。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：

1、集合多種健康數(shù)據(jù)的監(jiān)測：本發(fā)明可以同時測量溫度、心電、心率以及血氧四個指標(biāo)，利用目前成熟的傳感器原理，可實時測量四項數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控人體健康。進(jìn)一步提高實用性和通用性。

2、zigbee協(xié)議組網(wǎng)：zigbee價格低廉，相對于藍(lán)牙來說，zigbee的距離遠(yuǎn)、功耗優(yōu)勢明顯。zigbee開發(fā)簡單，成本進(jìn)一步壓低。另外zigbee的傳輸適用于小數(shù)據(jù)量，由于該設(shè)備針對個人健康，其帶寬足夠。

3、不依賴特殊的交互系統(tǒng)：由于使用webapp，可實現(xiàn)電腦、手機(jī)、平板等監(jiān)控健康數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高實用性，通用性。顯示利用highchart視圖化技術(shù)，直觀顯示數(shù)據(jù)，方便快捷。經(jīng)測試，顯示效果與專業(yè)設(shè)備相差可忽略不計。

附圖說明

圖1是本發(fā)明公開的基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕的護(hù)腕主體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明公開的基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明公開的基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕及監(jiān)測方法所包含初始化設(shè)置方法的流程圖；

圖4是本發(fā)明公開的基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕及監(jiān)測方法的流程圖。

其中，1---oled屏幕，2---zigbee主控板，3---心電傳感器，4---心電傳感器，5---環(huán)形護(hù)腕腕帶，6---電池管理模塊，7---無線充電模塊，8---血氧體溫傳感器，9---zigbee從控板，10---串口轉(zhuǎn)usb模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例一

請參見圖1，圖1是本實施例一中公開的基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕的護(hù)腕主體結(jié)構(gòu)示意圖，如附圖1所示，該護(hù)腕包括：護(hù)腕主體和無線接收端兩大主要部分。

其中，護(hù)腕主體包括：環(huán)狀護(hù)腕腕帶5和護(hù)腕本體，其中所述護(hù)腕本體固定在環(huán)狀護(hù)腕腕帶5上，護(hù)腕本體包括oled屏幕1、zigbee主控板2、心電傳感器3、心率傳感器4、血氧體溫傳感器8、電池管理模塊6和無線充放電模塊7，oled屏幕1、zigbee主控板2、心電傳感器3和心率傳感器4依次從上往下堆疊成護(hù)腕本體的上部分，血氧體溫傳感器8、電池管理模塊6和無線充放電模塊7依次從上往下堆疊成護(hù)腕下部分，上、下部分通過導(dǎo)線進(jìn)行連接；

其中無線接收端包括：zigbee從控板9和串口轉(zhuǎn)usb模塊10，zigbee從控板9與串口轉(zhuǎn)usb模塊10通過集成的方式處于同一塊電路板上。

護(hù)腕主體的zigbee主控板2內(nèi)設(shè)有微處理器作為數(shù)據(jù)與控制中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各模塊正常運行，微處理器分別通過所述天線模塊與其他無線接收端的zigbee從控板進(jìn)行通信，通過io接口對所述oled屏幕1、心電傳感器3、心率傳感器4、血氧體溫傳感器8等模塊進(jìn)行控制并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，微處理器接受所述按鍵模塊產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)對上述傳感器進(jìn)行控制，所述微處理器將采集的數(shù)據(jù)暫存于所述存儲模塊，其中電源管理模塊為各個模塊提供電能。

請參見圖2，圖2是本實施例一中公開的基于zigbee的zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕的連接示意圖，包括護(hù)腕主體和無線接收端兩部分，如圖2中所示，護(hù)腕主體內(nèi)設(shè)有oled屏幕1、zigbee主控板2、心電傳感器3、心率傳感器4、血氧體溫傳感器8、電池管理模塊6和無線充放電模塊7；無線接收端內(nèi)設(shè)有zigbee從控板9和串口轉(zhuǎn)usb模塊10，zigbee從控板9與串口轉(zhuǎn)usb模塊10通過集成的方式處于同一塊電路板。

并且上述zigbee主控板2和zigbee從控板9內(nèi)均設(shè)有微處理器、天線模塊、按鍵模塊、io接口、電源管理模塊和存儲模塊。

并且上述天線模塊、按鍵模塊、io接口、電源管理模塊和存儲模塊均分別與所述微處理器連接。

其中，心電傳感器3通過集成的生物電測量專用儀表放大器放大心電信號，同時抑制外部干擾信號，放大后的心電信號輸入zigbee主控板2的io接口，微處理器通過adc采樣采集來自io接口的數(shù)據(jù)，并存儲于存儲模塊中；

其中，心率傳感器4采用的處理方法是通過光電變換器接收經(jīng)人體組織反射的光線并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柗糯筝敵觯cio接口連接，微處理器通過計算電信號的周期性變化的周期得到心率，并存儲于存儲模塊中。

其中，血氧體溫傳感器8采用的處理方法是通過識別脈搏波的最大值和最小值，計算脈搏波的交直流比獲得spo2值。無創(chuàng)血氧飽和度測量是基于動脈血對光的吸收量動脈搏動而變化的原理。當(dāng)動脈脈動時，動脈體積變化引起光程的改變，因此動脈血對光的吸收量也在隨之變化，由此引起光電探測器件輸出的信號強(qiáng)度隨脈動的變化而變化，將變化的電信號輸入微處理器，微處理器將數(shù)據(jù)存儲于存儲模塊中。

同時，血氧體溫傳感器8利用輻射熱效應(yīng)，使探測器件接收輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使傳感器的溫度性能發(fā)生變化，通過賽貝克效應(yīng)來探測輻射，當(dāng)器件接收輻射后，引起非電量的物理變化，也可通過適當(dāng)變化變?yōu)殡娏亢筮M(jìn)行測量。

oled屏幕1通過算法，可以接受來自存儲模塊的數(shù)據(jù)并將其顯示。所述護(hù)腕主體的zigbee主控板2將得到的上述的心率數(shù)據(jù)，血氧濃度數(shù)據(jù)和體溫數(shù)據(jù)通過oled屏幕顯示。

同時，所述護(hù)腕主體的zigbee主控板2將得到的上述的心電數(shù)據(jù)，通過主控板上的天線模塊發(fā)送至無線接收端的zigbee從控板9的天線模塊，天線模塊由微處理器控制將數(shù)據(jù)發(fā)往串口轉(zhuǎn)usb模塊，經(jīng)由串口轉(zhuǎn)usb模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)，同時計算機(jī)通過webapp將數(shù)據(jù)上傳云端，并顯示心電圖。

心電傳感器包括ad8232芯片和紅、綠、黃三個貼片電極。

護(hù)腕主體的環(huán)狀護(hù)腕腕帶5上方部分留有矩形缺口，oled屏幕1可借助此缺口暴露于外側(cè)，用于觀察數(shù)據(jù)，腕帶下方留有圓形洞口，用于將血氧體溫傳感器8的探測頭暴露，探測人體血氧濃度。本實施例采用縫紉的方式組裝上述組件，展示說明功能，其外觀不計入專利要求范圍。

綜上所述，本發(fā)明公開的基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕及監(jiān)測方法，護(hù)腕可進(jìn)行人體心率、心電、體溫與血氧濃度的檢測，起到遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)作用。該護(hù)腕利用心電傳感器采集佩戴者的心電信息，利用血氧體溫傳感器采集佩戴者的血氧濃度和體溫信息，利用心率傳感器采集佩戴者的心率信息，并用oled屏幕顯示心率圖、血氧濃度和體溫信息，從而使佩戴者不需要在醫(yī)院厚重的設(shè)備的情況下，方便地對日常健康數(shù)據(jù)的監(jiān)測；此外，護(hù)腕主體利用zigbee主控板上的天線模塊將采集的發(fā)送至無線接收端，無線接收端利用串口轉(zhuǎn)usb模塊將數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，如果計算機(jī)配好環(huán)境便可以將數(shù)據(jù)上傳云端，佩戴者者的醫(yī)生可以通過連接對應(yīng)服務(wù)器的移動設(shè)備觀察佩戴者的健康狀況，實現(xiàn)“云診斷”。同時，護(hù)腕主體通過電池管理模塊供電，利用無線充放電模塊實現(xiàn)無線充電，達(dá)到便攜的目的。

實施例二

參照附圖3，附圖3為一種基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕及監(jiān)測方法所包含初始化設(shè)置步驟，具體為：

r1、佩戴者通過打開護(hù)腕主體的邊緣開關(guān)作前期準(zhǔn)備；

r2、佩戴者通過將無線接收端插入計算機(jī)的usb口作前期準(zhǔn)備；

r3、佩戴者通過運行計算機(jī)的webapp與接收端的串口轉(zhuǎn)usb模塊10通信。

參照附圖4，附圖4為本實施例公開的一種基于zigbee的便攜式多功能健康監(jiān)測護(hù)腕的監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法包含以下步驟：

心率傳感器4的探測頭與佩戴者的食指接觸，通過光電變換器接收經(jīng)人體組織反射的光線并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柗糯筝敵觯cio接口連接，微處理器通過計算電信號的周期性變化的周期得到心率，并存儲于存儲模塊中；

心電傳感器3通過集成的生物電測量專用儀表放大器放大心電信號，同時抑制外部干擾信號，放大后的心電信號輸入zigbee主控板2的io接口，微處理器通過adc采樣采集來自io接口的數(shù)據(jù)，并存儲于存儲模塊中；

血氧體溫傳感器8基于動脈血對光的吸收量動脈搏動而變化的原理進(jìn)行無創(chuàng)血氧飽和度測量，通過識別脈搏波的最大值和最小值，計算脈搏波的交直流比獲得spo2值，然后輸入zigbee主控板2的io接口，微處理器通過adc采樣采集來自io接口的數(shù)據(jù)，并存儲于存儲模塊中；

血氧體溫傳感器8利用輻射熱效應(yīng)，使用探測器件通過賽貝克效應(yīng)來探測輻射，當(dāng)探測器件接收輻射后，引起非電量的物理變化，將變化的電信號輸入微處理器，輸入zigbee主控板2的io接口，微處理器通過adc采樣采集來自io接口的數(shù)據(jù)，并存儲于存儲模塊中；

護(hù)腕主體的zigbee主控板2將得到的心率數(shù)據(jù)、血氧濃度數(shù)據(jù)和體溫數(shù)據(jù)通過oled屏幕1顯示；

護(hù)腕主體的zigbee主控板2將得到的心電數(shù)據(jù)，通過主控板上的天線模塊發(fā)送至無線接收端的zigbee從控板9的天線模塊，天線模塊由微處理器控制將數(shù)據(jù)發(fā)往串口轉(zhuǎn)usb模塊，經(jīng)由串口轉(zhuǎn)usb模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)，同時計算機(jī)通過webapp將數(shù)據(jù)上傳云端，并顯示心電圖。

在優(yōu)選的實施方式中，通過按下護(hù)腕主體的按鍵，可以切換oled屏幕1的顯示狀態(tài)，使佩戴者觀察到自身的簡略心率波形圖。

在優(yōu)選的實施方式中，心電傳感器包括ad8232芯片和紅、綠、黃三個貼片電極，將心電傳感器的紅色貼片電極粘貼在佩戴者的右手手腕處，綠色貼片電極粘貼在佩戴者的左手手腕處，黃色貼片電極粘貼在佩戴者的下腹右側(cè)處。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。