具有反馈放松功能的智能手环的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有反馈放松功能的智能手环，包括传感器模块，中央处理单元，输出模块，无线通信模块和电源模块，所述传感器模块与所述中央处理单元电连接，所述中央处理单元与所述输出模块电连接，所述中央处理单元还与所述无线通信模块连接，所述传感器模块，所述中央处理单元和所述无线通信模块都与所述电源模块连接。采用本发明技术方案，不仅可以实时检测手环佩戴者的心电、脉搏波、皮肤阻抗等生理信号，而且通过对生理信号的实时分析，指导手环佩戴者进行放松训练，缓解其心理紧张，有利于手环佩戴者保持心理健康。
【专利说明】具有反馈放松功能的智能手环
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种智能手环，具体涉及一种具有反馈放松功能的智能手环。
【背景技术】
[0002] 当今社会生活节奏不断加快，由此带来的压力给人们造成了多种生理或心理问 题。在物质生活水平得到提高的同时，很多人开始关注自身的心理健康，但身心健康不能只 依靠药物和咨询治疗，更多的还需要依靠人体自身的放松调节能力，从而达到缓解压力，保 持心理健康的目的。
[0003] 随着传感检测与电子技术的发展，市场上出现了一大批具有生理信号检测、信息 存储、智能提醒、与智能手机互联等功能的智能手环，使手环超越了原有的装饰功能，附加 了更多的实用化用途，方便了人们的生活。但是市场上现有的智能手环尚不具备通过采集 使用者生理参数从而反馈指导使用者进行主动放松训练的功能，而该功能对受压力困扰的 人群非常有利，故有必要将该功能添加到智能手环上。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种具有反馈放松功能的智能 手环，该手环可以采集使用者的心电、脉搏波、皮肤阻抗等生理信号，从而评估使用者的紧 张程度和放松状态，通过声光信号指导使用者进行主动放松训练。
[0005] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 具有反馈放松功能的智能手环，包括传感器模块，中央处理单元，输出模块，无线通信 模块和电源模块，所述传感器模块与所述中央处理单元电连接，所述中央处理单元与所述 输出模块电连接，所述中央处理单元还与所述无线通信模块连接，所述传感器模块，所述中 央处理单元和所述无线通信模块都与所述电源模块连接； 所述传感器模块检测手环佩戴者的生理信号，并接收所述传感器模块采集的生理信号 进行分析和处理，据此通过评估算法得到手环佩戴者的紧张程度和放松状态，根据手环佩 戴者的紧张程度和放松状态，所述中央处理单元选择相应的放松指导方式控制所述输出单 元指导手环佩戴者进行放松训练 优选的，所述传感器模块包括心电传感器，脉搏波传感器和皮肤阻抗传感器，通过所述 心电传感器，所述脉搏波传感器和所述皮肤阻抗传感器分别检测手环佩戴者的心电，脉搏 波和皮肤阻抗的生理信号，并将所述信号传送至所述中央处理单元。
[0006] 进一步的，所述中央处理单元包括主控微处理器和存储器，所述主控微处理器和 所述存储器是电连接的。
[0007] 进一步的，所述输出模块包括LED和扬声器，所述LED由所述中央处理模块控制发 光颜色及闪烁频率，所述扬声器也由所述中央处理模块控制发出的音频信号。
[0008] 进一步的，所述无线通信模块用于所述智能手环与智能手机之间的无线通信。
[0009] 优选的，所述电源模块包括电池和电源管理电路，用于提供所述智能手环的电源。
[0010] 本发明的有益效果： 采用本发明技术方案，不仅可以实时检测手环佩戴者的心电、脉搏波、皮肤阻抗等生理 信号，而且通过对生理信号的实时分析，指导手环佩戴者进行放松训练，缓解其心理紧张， 有利于手环佩戴者保持心理健康。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是本发明的具有反馈放松功能的智能手环的结构框图。
【具体实施方式】
[0012] 下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0013] 参照图1所示，具有反馈放松功能的智能手环，包括传感器模块1、中央处理单元 2、输出模块3、无线通信模块4和电源模块5。
[0014] 其中，所述传感器模块1与所述中央处理单元2电连接，用于检测手环佩戴者的心 电、脉搏波、皮肤阻抗等生理信号，并将其传送至所述中央处理单元2,所述中央处理单元2 包括主控微处理器21，所述主控微处理器21电连接有存储器22,用于接收和处理所述传感 器模块1采集生理信号，并控制所述输出模块3和所述无线通信模块4进行工作。
[0015] 本实施例中，所述传感器模块1包括分别与所述中央处理单元2电连接的心电传 感器11、脉搏波传感器12和皮肤阻抗传感器13,所述心电传感器11与所述中央处理单元 2电连接，采用两个或三个电极采集手环佩戴者的心电信号，经过放大和滤波之后进行模 数转换为数字信号，并将其传送到所述中央处理单元2,所述脉搏波传感器12与所述中央 处理单元2电连接，采用光电容积描记技术采集手环佩戴者的脉搏波信号，经过放大和滤 波之后进行模数转换为数字信号，并将其传送到所述中央处理单元2,所述皮肤阻抗传感器 13与所述中央处理单元2电连接，采用恒流或恒压法检测手环佩戴者的腕部两处皮肤之间 的阻抗，并将其传送到所述中央处理单元2。
[0016] 本实施例中，所述输出模块3包括分别与所述中央处理单元2电连接的LED31和 扬声器32,所述中央处理单元2控制所述LED31的颜色及闪烁频率，所述中央处理单元2控 制所述扬声器32的发声，使其发出不同频率或不同时长的音频信号。
[0017] 本实施例中，所述无线通信模块4采用蓝牙协议，用于实现用户的智能手环和智 能手机之间的无线通信连接，将智能手环的信息传送到智能手机上。
[0018] 本实施例中，所述电源模块5包括电池和电源管理电路，用于给其他模块提供电 源，电池采用不可充电纽扣电池或可充电电池，电源模块还设有USB接口，USB接口用于连 接电源通过电源管理电路对可充电电池进行充电。
[0019] 本实施例中，所述中央处理单元2采用的手环佩戴者的紧张程度和放松状态的评 估算法的原理根据所述传感器模块1采集到的手环佩戴者的心电、脉搏波、皮肤阻抗等生 理信号，分别计算得到手环佩戴者的心率、心率变异性、脉率、皮肤电导等生理参数，通过综 合心率、心率变异性、脉率三项指标得到手环佩戴者的紧张程度，给出紧张程度评分；通过 皮肤电导及皮肤电导的变化趋势得到手环佩戴者的放松状态，给出放松状态评价，所述评 估算法的具体内容为： a)分别接收并存储特定时间长度内的所述传感器模块1上传的心电、脉搏波和皮肤阻 抗数据； b) 根据存储的心电、脉搏波和皮肤阻抗数据，分别计算手环佩戴者的心率、心率变异 性、脉率、皮肤电导的平均值等生理指标，并写入存储器，同时通过所述无线通信模块4将 手环佩戴者的心率、心率变异性、脉率、皮肤电导等生理指标上传至智能手机； c) 分别计算上一时间长度与本时间长度内计算得到的心率、心率变异性、脉率、皮肤电 导的平均值差值，分别乘以各项差值对应的权重值，得到本时间长度内的放松状态得分，并 写入存储器； e) 计算上一时间长度与本时间长度内的放松状态得分差值，并与预先定义的正负阈值 进行比较，设置手环佩戴者的身心状态标志位F (初始值F=0):若差值大于或等于正阈值， 则表明手环佩戴者的放松程度较好，紧张程度得到缓解，F=1 ;若差值小于正阈值并大于负 阈值，则表明手环佩戴者的放松程度和紧张程度没有明显变化，F=0 ;若差值小于或等于负 阈值，则表明手环佩戴者的放松程度较差，紧张程度加重了，F=-l ; f) 为避免数据溢出，清除存储区中保存的步骤（a)所述的心电、脉搏波和皮肤阻抗数 据，随后重复步骤（a)_ (d)。 本实施例中，所述中央处理单元2采用的针对手环佩戴者的放松指导方式，其原理通 过控制所述LED31的闪烁频率和所述扬声器32发出的音频信号，引导手环佩戴者进行有 节律的深呼吸，通过呼吸放松方式抑制交感神经兴奋性，降低心率，缓解手环佩戴者紧张程 度，放松指导算法具体为： a)接收并存储上述紧张程度和放松状态评估算法步骤（d)中得到的当前身心状态标志 位Fn。
[0020] b)综合比较当前接收的身心状态标志位？1<与之前η次接收的身心状态标志位 &，IV 2，…，IVn，评判手环佩戴者的放松训练效果。
[0021] C)通过LED31的颜色及闪烁频率，扬声器32输出特定的音频信号对手环佩戴者 进行放松训练指导；所述LED31的颜色用于表示放松训练的效果(在本实施例中，红色表示 放松训练效果较差，黄色表示放松训练效果一般，绿色表示放松训练效果较好）;所述LED31 按特定频率闪烁的作用是指导手环佩戴者按此节律进行深呼吸，以达到呼吸放松训练的目 的，所述扬声器32输出特定的音频信号用于对手环佩戴者进行声音反馈，不仅可使手环佩 戴者在闭眼（不看所述LED31)的情况下亦可以知道自身的放松训练效果如何，而且特定的 音频信号可以帮助手环佩戴者更好地进行放松训练。
[0022] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 具有反馈放松功能的智能手环，包括传感器模块（1)，中央处理单元（2)，输出模块 (3)，无线通信模块（4)和电源模块（5)，其特征在于，所述传感器模块（1)与所述中央处理 单元（2 )电连接，所述中央处理单元（2 )与所述输出模块（3 )电连接，所述中央处理单元（2 ) 还与所述无线通信模块（4 )连接，所述传感器模块（1 )，所述中央处理单元（2 )和所述无线 通信模块（4)都与所述电源模块（5)连接； 所述传感器模块（1)检测手环佩戴者的生理信号，并接收所述传感器模块（1)采集的 生理信号进行分析和处理，据此通过评估算法得到手环佩戴者的紧张程度和放松状态，根 据手环佩戴者的紧张程度和放松状态，所述中央处理单元（2)选择相应的放松指导方式控 制所述输出单元（3 )指导手环佩戴者进行放松训练。
2. 根据权利要求1所述的具有反馈放松功能的智能手环，其特征在于，所述传感器模 块（1)包括心电传感器（11)，脉搏波传感器（12)和皮肤阻抗传感器（13)，通过所述心电传 感器（11 )，所述脉搏波传感器（12)和所述皮肤阻抗传感器（13)分别检测手环佩戴者的心 电，脉搏波和皮肤阻抗的生理信号，并将所述信号传送至所述中央处理单元（2)。
3. 根据权利要求1所述的具有反馈放松功能的智能手环，其特征在于，所述中央处理 单元（2 )包括主控微处理器（21)和存储器（22 )，所述主控微处理器（21)和所述存储器（22 ) 是电连接的。
4. 根据权利要求1所述的具有反馈放松功能的智能手环，其特征在于，所述输出模块 (3)包括LED (31)和扬声器（32)，所述LED (31)由所述中央处理模块（2)控制发光颜色及 闪烁频率，所述扬声器（32)也由所述中央处理模块（2)控制发出的音频信号。
5. 根据权利要求1所述的具有反馈放松功能的智能手环，其特征在于，所述无线通信 模块（4 )用于所述智能手环与智能手机之间的无线通信。
6. 根据权利要求1所述的具有反馈放松功能的智能手环，其特征在于，所述电源模块 (5 )包括电池和电源管理电路，用于提供所述智能手环的电源。
【文档编号】A61B5/02GK104042207SQ201410278503
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】王守岩, 俞乾, 余冠成, 赵晓东, 陈骁, 张云鹏 申请人:中国科学院苏州生物医学工程技术研究所