专利名称：手表式基础体温和睡眠质量自动检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及人体基础体温和睡眠质量自动检测装置。
背景技术：
基础体温对于育龄妇女的安全期、排卵期和是否已怀孕的判断有着直接 的关系。现有检测基础体温的技术，是采用各种体温计由人工测量和记录的。 人的体温和心率是相关的，当人睡醒后，随着人的意识逐渐清醒，思维活动 的增加，大脑的耗氧量增加，心率也会提高，而随着心率的提高人的体温会 产生变化，人工测量影响了基础体温的测量准确度。所以，到目前为止没有 一个很可靠的、方便的准确测量育龄妇女基础体温的装置。
随着现代社会的发展，人们的工作和生活压力不断加大，出现了大量文 明疾病，睡眠障碍就是其中之一，成为社会上一大难题。现有检测睡眠质量 的手段，是通过住进医院作专门的脑电图检査，进行分析诊断，收费高，耗 费时间多，使人们无法经常作此类检查，尤其是上班一族。到目前为止没有 一种能方便准确检测睡眠质量的便携式装置。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种手表式基础体温和睡眠 质量自动检测装置，通过对心率和体表温度的检测分析，能方便的实时准确 地判断睡眠质量和育龄妇女的基础体温。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案
一种手表式基础体温和睡眠质量自动检测装置，包括手表型检测仪和无 线接收转换器；手表型检测仪由红外发射管、红外接收管、温度传感芯片、
一号微处理器、红外发射驱动电路、红外接收滤波电路、外部存储芯片、液 晶显示驱动芯片、液晶显示片、 一号晶振电路、无线发射天线、电池、时钟
调整按钮、时钟调整开关组成；红外发射管与红外发射驱动电路连接；红外 接收管与红外接收滤波电路的输入端连接，红外接收滤波电路的输出端与一 号微处理器的A/D转换通道连接；温度传感芯片的I2C总线端口与一号微处 理器的第零路、第一路通用I/O端口连接；液晶显示驱动芯片的使能端、数据端、读控制端、写控制端分别与一号微处理器的第二路、第三路、第四路、 第五路通用I/O端口并行连接；时钟调整按钮与一号微处理器的第六路通用 1/0端口连接；时钟调整开关与一号微处理器的第七路通用I/0端口连接；液 晶显示驱动芯片的背电极和字段端口与液晶显示片连接； 一号晶振电路与一 号微处理器的外接晶振端口连接； 一号微处理器的SPI输出口与外部存储芯 片的串行口连接； 一号微处理器的SPI输入口与外部存储芯片的串行口连接; 一号微处理器的SPI时钟口与外部存储芯片的时钟口连接； 一号微处理器的 SPI使能控制端与外部存储芯片的使能控制端连接;无线发射天线与一号微处 理器的无线发射端口连接；电池为温度传感芯片、 一号微处理器、红外发射 驱动电路、红外接收滤波电路、外部存储芯片、液晶显示驱动芯片供电；无 线接收转换器由二号微处理器、无线接收天线、二号晶振电路、USB接口转 换芯片、USB端口插头组成；其中，无线接收天线与二号微处理器的无线接 收端口连接；二号晶振电路与二号微处理器的外接晶振端口连接；二号微处 理器的第零路、第一路、第二路、第三路、第四路、第五路、第六路、第七
路通用I/O端口与USB接口转换芯片的八位并行数据口连接；二号微处理器 的SPI使能控制端与USB接口转换芯片的地址/数据选择端连接；二号微处理 器的SPI输出口与USB接口转换芯片的写控制端连接；二号微处理器的SPI 输入口与USB接口转换芯片的读控制端连接；二号微处理器的SPI时钟口与 USB接口转换芯片的时钟口连接；USB接口转换芯片的正、负USB数据线、 电源线、接地线与USB端口插头连接。
所述红外发射管，红外接收管、温度传感芯片都设置在手表型检测仪的 底部，该手表型检测仪戴在手腕上。
由于采取以上技术方案，本实用新型具有如下有益效果-
1、 通过方便准确的监测基础体温，可以向妇女提示安全期，排卵期， 并及时判断出是否已经怀孕。
2、 可以准确地判断和跟踪记录人的睡眠状况，根据深睡眠与浅睡眠和 快速眼动睡眠时间的相对比例分析人的睡眠质量。
3、 无线接收转换器可以将手表型检测仪检测分析后的人体信息数据， 经过USB接口传输到电脑，很方便地在电脑上建立起个人睡眠质量和育龄妇 女安全期健康档案。
图1是本实用新型手表型检测仪的外形示意图。 图2是图1的后视图。
图3是本实用新型手表型检测仪的使用状态示意图。 图4是无线接收转换器的外形示意图。图5是本实用新型手表型检测仪的原理框图。 图6是无线接收转换器的原理框图。
图7是图5的电路原理图。 图8是图6的电路原理图。
具体实施方式
请参照图1、图2，图3、图4、图5、图6，本实用新型是一种手表式 基础体温和睡眠质量自动检测装置，包括手表型检测仪1和无线接收转换器 2。手表型检测仪l由红外发射管D1，红外接收管D2、温度传感芯片U8、 一号微处理器、红外发射驱动电路、红外接收滤波电路、外部存储芯片、液 晶显示驱动芯片、液晶显示片、 一号晶振电路、无线发射天线、电池、时钟 调整按钮K1、时钟调整开关K2组成。请参照图2、图3，红外发射管D1， 红外接收管D2、温度传感芯片U8都设置在手表型检测仪1的底部，该手表 型检测仪1戴在手腕3上。
请参照图5、图6、图7、图8，红外发射管Dl与红外发射驱动电路连 接，红外发射驱动电路由电阻R1和电池构成。
红外接收管D2与红外接收滤波电路的输入端连接，红外接收滤波电路 的输出端与一号微处理器U6的A/D转换通道连接。
红外接收滤波电路由阻抗变换器、低通滤波器、高通滤波器、前级放大 器共四级组成。
其中，阻抗变换器由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和运算放大 器U1组成；
低通滤波器由电阻R7、电容C2、电容C3、运算放大器U2组成； 高通滤波器由电阻R8、电阻R9、电容C4、电容C5、运算放大器U3
组成；
前级放大器由电阻RIO、电阻Rll、运算放大器U4组成； 运算放大器U1、 U2、 U3、 U4由四运放集成电路芯片LM124构成。 红外发射管Dl采用波长940纳米的红外发射二极管，其发出的红外光 线照射到动脉血管上，动脉血管血流量随心脏跳动而脉动、红外接收管D2 接收到光电流随之产生变化，从而发出与心脏跳动次数相应的脉冲电流信号， 经过电阻R2、电容C1变成了脉冲电压信号，低通滤波器、高通滤波器的作 用是滤除噪声、保留有用的脉冲电压信号，通过下一级微处理器U6对该脉 冲电压信号进行周期性采样和A/D模数转换，从而检测出心率。
温度传感芯片U8的I2C总线端口 SCL、 SDA分别与一号微处理器U6 的第零路、第一路通用I/O端口连接；温度传感芯片U8的端口 SDA向一号 微处理器U6提供检测到的温度数据，U8的端口 SCL向微处理器U6提供I2C总线的同步时钟信号。
温度传感芯片U8的型号可以是AD7416, AD7416是单片温度监控系统 集成电路，其内部包含有带隙温度传感器和IO位模数转换器，可将感应温度 转换为数字信号。
一号微处理器U6、 二号微处理器U9的型号可以是nRF9E5， nRF9E5 是一种低电压低功耗的片上系统，它内置无线射频收发器、高性能80C51MCU 和A/D转换器。
一号微处理器U6首先将接收到的心率和体温数据进行分析处理和分 类，然后经过一号微处理器U6的第二路通用I/O端口 P02直接连接到液晶 显示驱动芯片U5的使能端CS非， 一号微处理器U6的第三路通用I/O端口 P03直接连接到液晶显示驱动芯片U5的数据端DATA， 一号微处理器U6的 第四路通用I/O端口 P04直接连接到液晶显示驱动芯片U5的读控制端RD 非， 一号微处理器U6的第五路通用I/O端口 P05直接连接到液晶显示驱动 芯片U5的写控制端WR非；这样将上述分析处理和分类的数据从一号微处 理器U6传送给液晶显示驱动芯片U5。液晶显示驱动芯片U5的型号可以是 HT1621,液晶显示驱动芯片U5的背电极COM0—COM3、字段端口 SEGO—SEG31与液晶显示片LCD PANEL相应的背电极、字段端口连接，将 一号微处理器U6发出的时间和安全期、睡眠质量指示显示出来，如图1所 示。同时， 一号微处理器U6会将经过分析处理和分类的数据(如日期、时 间、睡眠质量的等级、安全期分析结果等数据)送入外部存储芯片U7进行 存储，外部存储芯片U7的型号可以是25320，它是8位的电可擦除EEPROM。
一号微处理器的SPI输出口 MOSI与外部存储芯片U7的串行口 SI连接； 一号微处理器U6的SPI输入口 MISO与外部存储芯片U7的串行口 SO连接； 一号微处理器U6的SPI时钟口 SCK与外部存储芯片U7的时钟口 SCK连接； 一号微处理器U6的使能控制端EECSN与外部存储芯片U7的使能控制端CS 非连接。
一号晶振电路由晶振X1和外围电阻R12、电容C7、 C8组成， 一号晶 振电路与一号微处理器U6的外接晶振端口 CX1、 CX2连接。
无线发射天线Ml与一号微处理器U6的无线发射端口 ANT1连接；一 号微处理器U6通过无线发射天线Ml把数据发给无线接收转换器2。
无线接收转换器2由二号微处理器、无线接收天线、二号晶振电路、USB 接口转换芯片、USB端口插头组成。无线接收转换器2的外形可以如图4所 示。
请参照图6、图8，无线接收天线M2与二号微处理器U9的无线接收端 口 ANT2连接，
二号微处理器U9的第零路、第一路、第二路、第三路、第四路、第五 路、第六路、第七路通用I/O端口 PO0—PO7与USB接口转换芯片U10的八位并行数据口 DATA0~~DATA7直接对应连接，将数据传输到USB接口转换 芯片U10。无线接收天线M2接收无线发射天线Ml发来的数据，通过无线 接收端口 ANT2送入二号微处理器U9的内部，经过二号微处理器U9的软件 处理，将分析处理和分类的心率和体温数据通过八位并行数据口传输到USB 接口转换芯片UIO。
二号晶振电路由晶振X2和外围电阻R15、电容Cll、 C12组成，二号晶 振电路与二号微处理器U9的外接晶振端口 CX1、 CX2连接；
二号微处理器U9的SPI使能控制端EECSN与USB接口转换芯片U10 的地址/数据选择端A0连接；
二号微处理器U9的SPI输出口 MOSI与USB接口转换芯片U10的写 控制端WR一N连接；
二号^"处理器U9的SPI输入口 MISO与USB接口转换芯片U10的读 控制端RD—N连接；
二号#处理器U9的SPI时钟口 SCK与USB接口转换芯片U10的时钟 口 XTAL1连接。
USB接口转换芯片Ul0直接连接USB端口插头J1 ，其中USB接口转换 芯片U10的USB正数据线D+与USB端口插头Jl的D+连接；
USB接口转换芯片U10的USB负数据线D-与USB端口插头Jl的D-
连接；
USB接口转换芯片U10的USB电源线Vcc与USB端口插头Jl的电源 线Vcc连接；
USB接口转换芯片U10的USB接地线GND与USB端口插头Jl的接地 线GND连接。
USB接口转换芯片U10的型号可以是PDIUSBD12, PDIUSBD12是一
款USB器件，它可以将来自二号微处理器U9的高速并行信号转换成USB串 行总线格式，通过USB端口插头Jl输入电脑。从而实现手表型检测仪与电 脑之间的无线数据传输。人们可以在电脑上査阅和编辑、存储这些数据。 本实用新型的电路工作原理如下
手表型检测仪在装入电池后，即开始工作。首先调整时钟，按动时钟调 整开关K2，使其接地， 一号微处理器U6的第六路通用I/0端口P06检测到 低电位信号时，即开始读入第七路通用I/O端口 P07的时钟调整按钮Kl被 按动接地时发出的低电位信号，进行时间参数的调整； 一号微处理器U6用 其内部程序存储器中的时钟程序将时间参数处理后，送到液晶显示驱动芯片 U5和液晶显示片LCD PANEL显示。
当红外发射管Dl发射波长为940纳米的红外光线照射到动脉血管上， 红外接收管D2接收到光电变量，这些反应人体心跳次数的模拟信号，通过 红外接收滤波电路转换为与心率相对应的信号，传送给一号微处理器U6进行信息分析处理和分类；
温度传感芯片U8检测到人体表温度数据，传送给一号微处理器U6进行 温度信息处理，转换成体温。
以上经过处理和分类的数据由一号微处理器U6将存储的原始数据排 列、比较后，根据需要送相应数据到液晶显示驱动芯片U5和液晶显示片LCD PANEL显示。同时分类存放在外部存储芯片U7中，并经过一号微处理器U6 的无线发射天线M1，将这些数据信息发送给二号微处理器U9，再通过USB 接口转换芯片UIO，将无线电信号转换为USB格式，由USB端口插头J1向 电脑设备传输相应的数据。
基础体温的变化与育龄妇女的安全期、排卵期和是否已经怀孕的判断有 着直接的关系。由于人的体温和心率是相关的，所以当人睡醒后，随着人的 意识逐渐清醒，思维活动的增加，大脑的耗氧量增加，心率也会提高，而随 着心率的提高人的体温会产生变化，请参照图2、图7，为了可靠的和方便的 准确测量基础体温，本实用新型采用通过红外发射管Dl发射的红外光线照 射到动脉血管上，红外接收管D2接收到光电变量，通过红外接收滤波电路 转换为与心率对应的信号，传送给一号微处理器U6进行数据分析处理，当 时钟进入清晨，可根据检测出的心率变化，由软件来判断被测者是否刚刚睡 醒，并在人睡醒的瞬间自动记录下由温度传感芯片U8检测到的基础体温。 检测到的基础体温数据，存放在外部存储芯片U7中。 一号微处理器U6按照 每个基础体温原始数据的变化、体温波动的时段，分析出是否在安全期、是 否开始进入排卵期及是否已经怀孕，按照分析数据的结果分为安全、不安全、 孕期三个等级，通过手表型检测仪面板上的液晶显示片显示，如图1所示。
人在睡眠当中分为深睡眠、浅睡眠和快速眼动睡眠，在不同的睡眠阶段 人的心率不同，本实用新型正是根据这个原理，来准确测量睡眠质量，由红 外发射管D1、红外接收管D2检测出心率信号，通过一号微处理器U6进行 数据分析处理，当时钟进入晚间后，自动跟踪记录人的睡眠状况， 一号微处 理器U6内部程序存储器中的程序准确地分类计算深睡眠与浅睡眠和快速眼 动睡眠时间的相对比例，分析出被测者的睡眠质量，存放在外部存储芯片U7 中。按照睡眠质量分为很好、 一般、不好三个等级，由设置在手表型检测仪 面板上的液晶显示片显示，如图1所示。
权利要求1. 一种手表式基础体温和睡眠质量自动检测装置，包括手表型检测仪和无线接收转换器；其特征是手表型检测仪由红外发射管、红外接收管、温度传感芯片、一号微处理器、红外发射驱动电路、红外接收滤波电路、外部存储芯片、液晶显示驱动芯片、液晶显示片、一号晶振电路、无线发射天线、电池、时钟调整按钮、时钟调整开关组成；红外发射管与红外发射驱动电路连接；红外接收管与红外接收滤波电路的输入端连接，红外接收滤波电路的输出端与一号微处理器的A/D转换通道连接；温度传感芯片的I2C总线端口与一号微处理器的第零路、第一路通用I/O端口连接；液晶显示驱动芯片的使能端、数据端、读控制端、写控制端分别与一号微处理器的第二路、第三路、第四路、第五路通用I/O端口并行连接；时钟调整按钮与一号微处理器的第六路通用I/O端口连接；时钟调整开关与一号微处理器的第七路通用I/O端口连接；液晶显示驱动芯片的背电极和字段端口与液晶显示片连接；一号晶振电路与一号微处理器的外接晶振端口连接；一号微处理器的SPI输出口与外部存储芯片的串行口连接；一号微处理器的SPI输入口与外部存储芯片的串行口连接；一号微处理器的SPI时钟口与外部存储芯片的时钟口连接；一号微处理器的SPI使能控制端与外部存储芯片的使能控制端连接；无线发射天线与一号微处理器的无线发射端口连接；电池为温度传感芯片、一号微处理器、红外发射驱动电路、红外接收滤波电路、外部存储芯片、液晶显示驱动芯片供电；无线接收转换器由二号微处理器、无线接收天线、二号晶振电路、USB接口转换芯片、USB端口插头组成；其中，无线接收天线与二号微处理器的无线接收端口连接；二号晶振电路与二号微处理器的外接晶振端口连接；二号微处理器的第零路、第一路、第二路、第三路、第四路、第五路、第六路、第七路通用I/O端口与USB接口转换芯片的八位并行数据口连接；二号微处理器的SPI使能控制端与USB接口转换芯片的地址/数据选择端连接；二号微处理器的SPI输出口与USB接口转换芯片的写控制端连接；二号微处理器的SPI输入口与USB接口转换芯片的读控制端连接；二号微处理器的SPI时钟口与USB接口转换芯片的时钟口连接；USB接口转换芯片的正、负USB数据线、电源线、接地线与USB端口插头连接。
2. 如权利要求1所述的手表式基础体温和睡眠质量自动检测装置，其 特征是所述红外发射管，红外接收管、温度传感芯片都设置在手表型检测 仪的底部，该手表型检测仪戴在手腕上。
专利摘要一种手表式基础体温和睡眠质量自动检测装置，包括手表型检测仪和无线接收转换器，手表型检测仪由红外发射管，红外接收管、温度传感芯片、一号微处理器、红外发射驱动电路、红外接收滤波电路、外部存储芯片、液晶显示驱动芯片、液晶显示片、一号晶振电路、无线发射天线、电池、时钟调整按钮、时钟调整开关组成；无线接收转换器由二号微处理器、无线接收天线、二号晶振电路、USB接口转换芯片、USB端口插头组成，无线接收天线与二号微处理器的无线接收端口连接；二号微处理器的通用I/O端口与USB接口转换芯片的数据口连接；USB接口转换芯片与USB端口插头连接。本装置通过对心率和体表温度的检测分析，能方便的实时准确地判断睡眠质量和育龄妇女的基础体温。
文档编号A61B5/01GK201253199SQ20082013979
公开日2009年6月10日 申请日期2008年10月27日 优先权日2007年12月18日
发明者沈晓霞 申请人:沈晓霞