健康腕表及其工作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种腕表，尤其涉及一种健康腕表。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的不断更新和飞速发展，人体健康监测装置等产品逐渐丰富起来， 从最传统的人工测量方式向模拟量产品、数字化产品和综合化产品发展，并且不断的走向 人性化，而腕表式健康监测装置是市场上较为畅销的人体健康监测装置。
[0003] 现有的运动信息采集的腕表/手表大多是采集单一的加速度信息，并不能很 好的推测出人体的运动。新的产品功能过于复杂，大多依赖于智能手机。申请号为 201220605125. 3的专利提出了一种腕式运动量计步器，通过加速度计采集腕部运动信息， 并通过LED提醒用户是否运动过量。简单易用，但是只使用了单一的加速度计，并不能完全 真实的反应人体的运动；申请号为201120572481. 5的专利提出的一种有训练计划的和提 醒的无线心跳计步运动手表，通过佩戴在胸腔上的心跳带和佩戴在鞋子或者腰部计步器采 集运动生理参数并通过无线传输到手表，使用安装复杂，传感器分开布置，不便于使用；申 请号为201220173620. 1的专利提出了了一种智能手表式健康提醒装置，通过设置闹钟来 提醒用户及时运动，并不能真实反映用户运动状态，只是简单的定时提醒功能。
【发明内容】
[0004] 鉴于此，有必要提供一种能够真实反应人体运动状态且操作方便的健康腕表。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] -种健康腕表，其特征在于，包括：
[0007] 数据采集模块，用于采集人体手腕部的运动数据、心电数据及体温数据；
[0008] 数据处理模块，电性连接于所述数据采集模块，用于根据所述运动数据获得人体 手腕部的腕部姿态，根据所述心电数据获取人体的运动状态及根据所述体温数据获取人体 的生理状态，及根据所述腕部姿态、运动状态及生理状态获取人体的运动量，并根据所述运 动量增加或减少健康值；
[0009] 显示模块，设置于腕表的半透明腕带表面，所述显示模块内置有健康的状态阈值， 并根据所述健康值与状态阈值的关系，实时显示相应的颜色以反映人体的健康状况；及
[0010] 电源模块，电性连接于所述数据采集模块、数据处理模块及显示模块。
[0011] 在一些实施例中，所述数据采集模块包括MEMS芯片，所述MEMS芯片集成有加速度 计、陀螺仪及磁力计，所述加速度计用于采集人体手腕部X轴、Y轴、Z轴上的加速度、所述陀 螺仪用于采集人体手腕部X轴、Y轴、Z轴上的角速度，所述磁力计用于采集地磁场数据。
[0012] 在一些实施例中，所述数据采集模块包括心电传感芯片，所述心电传感芯片用于 采集人体的心电数据。
[0013] 在一些实施例中，所述数据采集模块包括温度传感芯片，所述温度传感芯片用于 采集人体的体温数据。
[0014] 在一些实施例中，所述数据处理模块包括嵌入式处理器，所述嵌入式处理器用于 根据人体手腕部的运动数据通过姿态解算算法获得人体手腕部的腕部姿态。
[0015] 在一些实施例中，所述嵌入式处理器采用卡尔曼滤波算法，利用四元数的姿态角 解算方法计算腕部姿态。
[0016] 在一些实施例中，所述数据处理模块还包括与所述嵌入式处理器电性连接的时钟 单元及存储单元。
[0017] 在一些实施例中，所述显示模块包括LED控制单元，所述LED控制单元用于根据所 述健康值与状态阈值的关系控制所述显示模块显示相应的颜色，当所述健康值小于所述状 态阈值时，所述LED控制单元控制所述显示模块呈现红色；当所述健康值大于所述状态阈 值时，所述LED控制单元控制所述显示模块呈现绿色，当所述健康值与所述状态阈值相等 时，所述LED控制单元控制所述显示模块呈现黄色。
[0018] 另外，本发明还提供了一种健康腕表的工作方法，包括下述步骤：
[0019] 采集人体手腕部的运动数据、心电数据及体温数据；
[0020] 根据所述运动数据、心电数据及体温数据分别获取腕部姿态、运动状态及生理状 态，及根据所述腕部姿态、运动状态及生理状态获取人体运动量，并根据所述运动量增加或 减少健康值；
[0021] 根据所述健康值与状态阈值的关系实时显示相应的颜色以反映人体的健康状况。
[0022] 本发明采用上述技术方案的有益效果在于：
[0023] 上述健康腕表通过采集到的人体手腕部的运动数据、心电数据及体温数据；分别 获取腕部姿态、运动状态及生理状态，及根据所述腕部姿态、运动状态及生理状态获取人体 运动量，并根据所述运动量增加或减少健康值，根据所述健康值与状态阈值的关系实时显 示相应的颜色以反映人体的健康状况，上述健康腕表能够真实反映人体运动状态，实时方 便，操作简单。
【附图说明】
[0024] 图1为一实施方式的健康腕表的工作原理图。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发 明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本 发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在 不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0026] 如图1所示，一实施方式的健康腕表100,包括：数据采集模块110、数据处理模块 120、显示模块130及电源模块140。
[0027] 其中，数据采集模块110用于采集人体手腕部的运动数据、心电数据及体温数据。
[0028] 优选地，数据采集模块110包括MEMS芯片111，所述MEMS芯片111集成有加速度 计1112、陀螺仪1114及磁力计1116,所述加速度计1112、陀螺仪1114及磁力计1116分别 用于采集人体手腕部X方向上的运动数据、Y方向的运动数据及人体所在地的磁场。
[0029] 优选地，所述数据采集模块110还包括心电传感芯片112,所述心电传感芯片112 用于采集人体的心电数据。
[0030] 优选地，所述数据采集模块110还包括温度传感芯片113,所述温度传感芯片113 用于采集人体的体温数据。
[0031] 数据处理模块120电性连接于所述数据采集模块110,用于根据所述运动数据获 得人体手腕部的腕部姿态，根据所述心电数据获取人体的运动状态及根据所述体温数据获 取人体的生理状态，及根据所述腕部姿态、运动状态及生理状态获取人体的运动量，并根据 所述运动量增加或减少健康值。
[0032] 本发明采用"三维加速度测量为主，以心率测量为辅"的运动能耗测量方法，通 过对三轴加速度获取腕部姿态信号进行绝对值积分，间接推算出运动能耗量，具体公式如 下：
【主权项】
1. 一种健康腕表，其特征在于，包括： 数据采集模块，用于采集人体手腕部的运动数据、心电数据及体温数据； 数据处理模块，电性连接于所述数据采集模块，用于根据所述运动数据获得人体手腕 部的腕部姿态，根据所述心电数据获取人体的运动状态及根据所述体温数据获取人体的生 理状态，及根据所述腕部姿态、运动状态及生理状态获取人体的运动量，并根据所述运动量 增加或减少健康值； 显示模块，设置于腕表的半透明腕带表面，所述显示模块内置有健康的状态阈值，并根 据所述健康值与状态阈值的关系，实时显示相应的颜色以反映人体的健康状况，所述阈值 包括低阈值和高阈值；及 电源模块，电性连接于所述数据采集模块、数据处理模块及显示模块。
2. 根据权利要求1所述的健康腕表，其特征在于，所述数据采集模块包括MEMS芯片， 所述MEMS芯片集成有加速度计、陀螺仪及磁力计，所述加速度计用于采集人体手腕部X轴、 Y轴、Z轴上的加速度、所述陀螺仪用于采集人体手腕部X轴、Y轴、Z轴上的角速度，所述磁 力计用于采集地磁场数据。
3. 根据权利要求1所述的健康腕表，其特征在于，所述数据采集模块包括心电传感芯 片，所述心电传感芯片用于采集人体的心电数据。
4. 根据权利要求1所述的健康腕表，其特征在于，所述数据采集模块包括温度传感芯 片，所述温度传感芯片用于采集人体的体温数据。
5. 根据权利要求1所述的健康腕表，其特征在于，所述数据处理模块包括嵌入式处理 器，所述嵌入式处理器用于根据人体手腕部的运动数据通过姿态解算算法获得人体手腕部 的腕部姿态。
6. 根据权利要求5所述的健康腕表，其特征在于，所述嵌入式处理器采用卡尔曼滤波 算法，利用四元数的姿态角解算方法计算腕部姿态。
7. 根据权利要求5所述的健康腕表，其特征在于，所述数据处理模块还包括与所述嵌 入式处理器电性连接的时钟单元及存储单元。
8. 根据权利要求1所述的健康腕表，其特征在于，所述显示模块包括LED控制单元，所 述LED控制单元用于根据所述健康值与状态阈值的关系控制所述显示模块显示相应的颜 色，当所述健康值小于低阈值的60%时，所述LED控制单元控制所述显示模块呈现红色；当 所述健康值大于低阈值的60%并且小于高阈值80%，所述LED控制单元控制所述显示模块 呈现绿色，当所述健康值大于高阈值80%，所述LED控制单元控制所述显示模块呈现黄色。
9. 一种根据权利要求1所述的健康腕表的工作方法，其特征在于，包括下述步骤： 采集人体手腕部的运动数据、心电数据及体温数据； 根据所述运动数据、心电数据及体温数据分别获取腕部姿态、运动状态及生理状态，及 根据所述腕部姿态、运动状态及生理状态获取人体运动量，并根据所述运动量增加或减少 健康值； 根据所述健康值与状态阈值的关系实时显示相应的颜色以反映人体的健康状况。
【专利摘要】本发明提供了一种健康腕表，通过数据采集模块采集人体手腕部的运动数据、心电数据及体温数据；并根据数据处理模块分别获取腕部姿态、运动状态及生理状态，及根据所述腕部姿态、运动状态及生理状态获取人体运动量，同时根据所述运动量增加或减少健康值，再根据所述健康值与状态阈值的关系实时显示相应的颜色以反映人体的健康状况，上述健康腕表能够真实反映人体运动状态，实时方便，操作简单。
【IPC分类】A61B5-01, A61B5-0402, A61B5-11
【公开号】CN104814742
【申请号】CN201510227562
【发明人】宁运琨, 李剑, 李慧奇, 赵国如, 王磊, 马英楠, 靳宗振, 高星
【申请人】中国科学院深圳先进技术研究院, 北京城市系统工程研究中心
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月6日