一种用于测量心率的耳夹及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于测量心率的耳夹，包括耳夹主体，耳夹主体包括心率采集模块、信号放大电路模块、数据转换模块、处理器模块和射频传输模块，心率采集模块依次连接信号放大电路模块、数据转换模块、处理器模块和射频传输模块，其控制方法包括：步骤1：心率采集模块在人体耳朵部位采集血液变化信号；步骤2：得到瞬时心率值；步骤3：对步骤一采样的瞬时心率值进行累加；步骤4：对第一累加和进行平均化；步骤5：心率采集模块在人体耳朵部位再次采集血液变化信号；步骤6：求第二累加和；步骤7：得到第二平均值；步骤8：处理器模块将第二平均值通过射频传输模块进行传输。本发明使心率的测量更加舒适、便捷和精准，提高了产品的用户体验。
【专利说明】
一种用于测量心率的耳夹及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种耳夹，特别涉及一种用于测量心率的耳夹及其控制方法。
【背景技术】
[0002]作为人体健康的一项重要生理指标，心率是脉搏波的最基本信息，其稳定性直接反映着心脏功能的好坏。目前，习知的心率测量工具包括:一、测量工具通过无线胸带佩戴在胸前，导电胶必须直接接触到人体皮肤，佩戴时需要将衣服脱下，再将胸带紧紧贴合在人体皮肤上，测量操作复杂且不便，不适合日常的随时监测，甚至会引起人体的不适;二、测量工具包括四个钢片，钢片分别设置在跑步机左、右两侧的扶手上，人们通过双手紧握住钢片采集信号，当测试心跳时，人体的手必须一直握着扶手上的钢片，无法正常跑步摆动，一旦手握的力度改变，就会对信号的采集产生影响，造成心率测量存在误差。
[0003]有鉴于此，本发明人专门设计了一种用于测量心率的耳夹及其控制方法，本案由此产生。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于测量心率的耳夹及其控制方法，使心率的测量更加舒适、便捷和精准，提高产品的用户体验。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]—种用于测量心率的耳夹，包括耳夹主体，耳夹主体的形状与耳背形状相符，耳夹主体包括心率采集模块、信号放大电路模块、数据转换模块、处理器模块和射频传输模块，心率采集模块依次连接信号放大电路模块、数据转换模块、处理器模块和射频传输模块，心率采集模块为一红外传感器。
[0007]用于测量心率的耳夹还包括充电管理模块，充电管理模块连接所述处理器模块。
[0008]用于测量心率的耳夹还包括终端设备，终端设备与所述射频传输模块无线连接。
[0009]所述射频传输模块为蓝牙模块。
[0010]所述蓝牙模块为低功耗蓝牙模块。
[0011 ]用于测量心率的耳夹还包括电平采集模块和定时模块，电平采集模块和定时模块分别连接所述处理器模块。
[0012]—种用于测量心率的耳夹的控制方法，包括以下步骤:
[0013]步骤I:心率采集模块在人体耳朵部位采集η次的血液变化信号，其中，η 2 I;
[0014]步骤2:血液变化信号依次经信号放大电路模块和数据转换模块的处理，得到η组瞬时心率值，依次记为X1、X2、X3、……、Xn、Xn，其中，X 2 O;
[0015]步骤3:处理器模块对步骤一采样的前η组瞬时心率值进行累加，得到第一累加和Sn，Sn = Xl+X2+X3+......+Xn-1+Xn ；
[0016]步骤4:处理器模块对第一累加和Sn进行平均化，得到第一平均值Vn，Vn = Sn/n;
[0017]步骤5:心率采集模块在人体耳朵部位第n+1次采集血液变化信号，依次经信号放大电路模块和数据转换模块的处理，得到第n+1组的瞬时心率值，并记为Xn+1;
[001 8] 步骤6:根据公式Sn+1 = Sn-Vn+Xn+1，求第二累加和Sn+1;
[0019]步骤7:处理器模块对第二累加和Sn+1进行平均化，得到第二平均值Vn+1，Vn+1 = Sn+l/(n+1)；
[0020]步骤8:处理器模块将第二平均值Vn+1通过射频传输模块进行传输，从而完成心率的测量。
[0021]所述步骤2包括:
[0022]步骤21，设定定时模块的定时时间，电平采集模块在定时时间内采集血液变化信号的电平；
[0023]步骤22，当定时模块的定时时间到达时，处理器模块判断电平采集模块所采集到的电平，若电平采集模块所采集到的电平为低电平，则处理器模块累加低电平出现的时间，并记为Tl，若电平采集模块所采集到的电平为高电平，则执行下一步骤；
[0024]步骤23，处理器模块累加高电平出现的时间，并记为Th;
[0025]步骤24，若高电平出现的前一次为低电平，则执行下一步骤，若高电平出现的前一次依旧为高电平，则返回步骤22;
[0026]步骤25，处理器模块计算瞬时心率的周期T，T= Tl+Th ；
[0027]步骤26，根据公式瞬时心率值=60000/T，即可得到瞬时心率值(单位:毫秒MS)。
[0028]用于测量心率的耳夹的控制方法还包括步骤10:在执行所述步骤I之前检测耳夹是否佩戴。
[0029]所述步骤1包括:
[0030]步骤101，电平采集模块采集血液变化信号的电平；
[0031]步骤102，处理器模块检测电平是否变化，若电平没有发生变化，则执行下一步骤，若电平发生变化，则检测出耳夹已佩戴，并开启心率采集模块；
[0032]步骤103，处理器模块统计电平没有发生变化的时间，待该时间到达预设好的时间，则检测出耳夹未佩戴，并关闭心率采集模块，若电平没有发生累加，则返回步骤102。
[0033]采用上述方案后，本发明具有以下几个优点:
[0034]—、本发明的耳夹主体的形状与人体耳背形状相符，使用时，只需将产品佩戴在人体的耳朵上，佩戴起来更加简单和舒适，大大加强了用户体验；
[0035]二、本发明通过红外传感器采集微弱血液变化信号，具有灵敏度高和响应快等优点，避免了产品与人体皮肤直接接触，适合于日常的随时监测，测量操作简单且便捷；
[0036]三、本发明结构简单，设计巧妙，先由心率采集模块采集微弱血液变化信号，血液变化信号再依次经信号放大电路模块、数据转换模块和处理器模块等处理后输出心率信号，心率信号最后通过射频传输模块进行传输，使测量更加实时且精准，进一步完善产品的性能。
[0037]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0038]图1是本发明的原理图；
[0039]图2是本发明控制方法的流程图；
[0040]图3是本发明瞬时心率算法的流程图；
[0041 ]图4是本发明检测耳夹佩戴的流程图。
[0042]标号说明
[0043]心率采集模块I，信号放大电路模块2，数据转换模块3，处理器模块4，射频传输模块5。
【具体实施方式】
[0044]如图1所示，本发明揭示的一种用于测量心率的耳夹，包括耳夹主体，耳夹主体的形状与耳背形状相符，耳夹主体包括心率采集模块1、信号放大电路模块2、数据转换模块3、处理器模块4和射频传输模块5，心率采集模块I依次连接信号放大电路模块2、数据转换模块3、处理器模块4和射频传输模块5，心率采集模块I为一红外传感器。
[0045]在本实施例中，用于测量心率的耳夹还包括充电管理模块，充电管理模块连接所述处理器模块4，在耳夹的电源不足时，充电管理模块能够对耳夹进行充电，以备不时之需，使用起来更加便捷。
[0046]进一步地，用于测量心率的耳夹还包括终端设备，终端设备与所述射频传输模块5无线连接，终端设备有多种，具体可以是手持终端，可以是PC个人计算机，还可以是服务器。当然，终端设备的安装方式也有多种，可以设置在跑步机上，也可以独立设置。
[0047]为了使心率的测量更加精准，所述射频传输模块5为蓝牙模块，蓝牙模块的设置使信号传输更加稳定，不受外界因素干扰，有利于提高心率测量的精准度。此实施例的蓝牙模块为低功耗蓝牙模块，有益于节约电量，完善产品的性能。
[0048]在本实施例中，用于测量心率的耳夹还包括电平采集模块和定时模块，电平采集模块和定时模块分别连接所述处理器模块4，不仅可以检测产品是否佩戴，而且能够累计电平采集的时间，使最后测量的心率值更加平均和准确，进一步提高测量的精准度。
[0049]如图2所示，本发明还揭示了一种用于测量心率的耳夹的控制方法，包括以下步骤:
[0050]步骤I:心率采集模块I在人体耳朵部位采集η次的血液变化信号，其中，η 2 I;
[0051]步骤2:血液变化信号依次经信号放大电路模块2和数据转换模块3的处理，得到η组瞬时心率值，依次记为Xl、X2、X3、……、Xn-1、Xn，其中，X 2 O ;
[0052]步骤3:处理器模块4对步骤一采样的前η组瞬时心率值进行累加，得到第一累加和Sn,Sn = Xl+X2+X3+……+Xn-1+Xn；
[0053]步骤4:处理器模块4对第一累加和Sn进行平均化，得到第一平均值Vn，Vn = Sn/n;
[0054]步骤5:心率采集模块I在人体耳朵部位第n+1次采集血液变化信号，依次经信号放大电路模块2和数据转换模块3的处理，得到第n+1组的瞬时心率值，并记为Xn+1;
[0055]步骤6:根据公式Sn+1 = Sn-Vn+Xn+1，求第二累加和Sn+1 ；
[0056]步骤7:处理器模块4对第二累加和Sn+1进行平均化，得到第二平均值Vn+1，Vn+1 =Sn+i/(n+l)；
[0057]步骤8:处理器模块4将第二平均值Vn+1通过射频传输模块进行传输，从而完成心率的测量。
[0058]瞬时心率值的算法有多种，如图3所示，所述步骤2具体包括:
[0059]步骤21，设定定时模块的定时时间，电平采集模块在定时时间内采集血液变化信号的电平；
[0060]步骤22，当定时模块的定时时间到达时，处理器模块4判断电平采集模块所采集到的电平，若电平采集模块所采集到的电平为低电平，则处理器模块4累加低电平出现的时间，并记为Tl，若电平采集模块所采集到的电平为高电平，则执行下一步骤；
[0061]步骤23，处理器模块4累加高电平出现的时间，并记为Th;
[0062]步骤24，若高电平出现的前一次为低电平，则执行下一步骤，若高电平出现的前一次依旧为高电平，则返回步骤22;
[0063]步骤25，处理器模块计算瞬时心率的周期T，T= Tl+Th ；
[0064]步骤26，根据公式瞬时心率值=60000/T，即可得到瞬时心率值(单位:毫秒MS)。
[0065]如图4所示，用于测量心率的耳夹的控制方法还包括步骤10:在执行所述步骤I之前检测耳夹是否佩戴。
[0066]所述步骤10包括:
[0067]步骤101，电平采集模块采集血液变化信号的电平；
[0068]步骤102，处理器模块4检测电平是否变化，若电平没有发生变化，则执行下一步骤，若电平发生变化，则检测出耳夹已佩戴，并开启心率采集模块I;
[0069]步骤103，处理器模块4统计电平没有发生变化的时间，待该时间到达预设好的时间，则检测出耳夹未佩戴，并关闭心率采集模块I，若电平没有发生累加，则返回步骤102。
[0070]当检测到无佩戴时，开始计时，当计时到预设好的时间后，可认为使用者长时间将不佩戴本耳夹，从而关闭心率采集模块I，避免耳夹长时间不工作，达到节省电量的效果，当用户再次使用，只需要在终端设备上点击使能按钮，使能指令通过低功耗蓝牙模块发送给处理器模块4，处理器后再次启动心率采集模块I进行工作。
[0071 ]本发明具有以下几个优点:
[0072]—、本发明的耳夹主体的形状与人体耳背形状相符，使用时，只需将产品佩戴在人体的耳朵上，佩戴起来更加简单和舒适，大大加强了用户体验；
[0073]二、本发明通过红外传感器采集微弱血液变化信号，具有灵敏度高和响应快等优点，避免了产品与人体皮肤直接接触，适合于日常的随时监测，测量操作简单且便捷；
[0074]三、本发明结构简单，设计巧妙，先由心率采集模块I采集微弱血液变化信号，血液变化信号再依次经信号放大电路模块2、数据转换模块3和处理器模块4等处理后输出心率信号，心率信号最后通过射频传输模块5进行传输，使测量更加实时且精准，进一步完善产品的性能。
[0075]上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
【主权项】
1.一种用于测量心率的耳夹，其特征在于:包括耳夹主体，耳夹主体的形状与耳背形状相符，耳夹主体包括心率采集模块、信号放大电路模块、数据转换模块、处理器模块和射频传输模块，心率采集模块依次连接信号放大电路模块、数据转换模块、处理器模块和射频传输模块，心率采集模块为一红外传感器。2.根据权利要求1所述的一种用于测量心率的耳夹，其特征在于:还包括充电管理模块，充电管理模块连接所述处理器模块。3.根据权利要求1所述的一种用于测量心率的耳夹，其特征在于:还包括终端设备，终端设备与所述射频传输模块无线连接。4.根据权利要求3所述的一种用于测量心率的耳夹，其特征在于:所述射频传输模块为蓝牙模块。5.根据权利要求4所述的一种用于测量心率的耳夹，其特征在于:所述蓝牙模块为低功耗蓝牙模块。6.根据权利要求1所述的一种用于测量心率的耳夹，其特征在于:还包括电平采集模块和定时模块，电平采集模块和定时模块分别连接所述处理器模块。7.—种用于测量心率的耳夹的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I:心率采集模块在人体耳朵部位采集η次的血液变化信号，其中，η > I; 步骤2:血液变化信号依次经信号放大电路模块和数据转换模块的处理，得到η组瞬时心率值，依次记为X1、Χ2、X3、……、Xn—l、Xn，其中，X 2 O ; 步骤3:处理器模块对步骤一采样的前η组瞬时心率值进行累加，得到第一累加和Sn，Sn=X1+X2+X3+......+Xn-1+Xn ； 步骤4:处理器模块对第一累加和Sn进行平均化，得到第一平均值￥?，Vn= Sn/n; 步骤5:心率采集模块在人体耳朵部位第n+1次采集血液变化信号，依次经信号放大电路模块和数据转换模块的处理，得到第n+1组的瞬时心率值，并记为Xn+1; 步骤6:根据公式Sn+1 = Sn-Vn+Xn+1，求第二累加和Sn+1; 步骤7:处理器模块对第二累加和Sn+1进行平均化，得到第二平均值Vn+1，Vn+1 = Sn+1/(n+I); 步骤8:处理器模块将第二平均值Vn+1通过射频传输模块进行传输，从而完成心率的测量。8.根据权利要求7所述的用于测量心率的耳夹的控制方法，其特征在于，所述步骤2包括: 步骤21，设定定时模块的定时时间，电平采集模块在定时时间内采集血液变化信号的电平； 步骤22，当定时模块的定时时间到达时，处理器模块判断电平采集模块所采集到的电平，若电平采集模块所采集到的电平为低电平，则处理器模块累加低电平出现的时间，并记为Tl，若电平采集模块所采集到的电平为高电平，则执行下一步骤； 步骤23，处理器模块累加高电平出现的时间，并记为Th; 步骤24，若高电平出现的前一次为低电平，则执行下一步骤，若高电平出现的前一次依旧为高电平，则返回步骤22; 步骤25，处理器模块计算瞬时心率的周期T，T = Tl+Th ； 步骤26，根据公式瞬时心率值=60000/T，即可得到瞬时心率值(单位:毫秒MS)。9.根据权利要求8所述的用于测量心率的耳夹的控制方法，其特征在于，还包括步骤10:在执行所述步骤I之前检测耳夹是否佩戴。10.根据权利要求9所述的用于测量心率的耳夹的控制方法，其特征在于，所述步骤10包括: 步骤101，电平采集模块采集血液变化信号的电平； 步骤102，处理器模块检测电平是否变化，若电平没有发生变化，则执行下一步骤，若电平发生变化，则检测出耳夹已佩戴，并开启心率采集模块； 步骤103，处理器模块统计电平没有发生变化的时间，待该时间到达预设好的时间，则检测出耳夹未佩戴，并关闭心率采集模块，若电平没有发生累加，则返回步骤102。
【文档编号】A61B5/0245GK105982659SQ201610153621
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】任杨杰
【申请人】厦门鑫奥力电器有限公司