一种可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及人体运动检测的技术领域，尤其是涉及一种可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备。
【背景技术】
[0002]血乳酸是体内糖代谢的中间产物，主要由红细胞、横纹肌和脑组织产生，血液中的乳酸浓度主要取决于肝脏及肾脏的合成速度和代谢率。对于人的身体来说，乳酸是疲劳物质之一，是身体在保持体温和肌体运动而产生热量过程中产生的废弃物。如果运动过于剧烈或持久，体内的乳酸来不及被处理，造成乳酸的堆积。乳酸过多将使呈弱碱性的体液呈酸性，影响细胞顺利吸收营养和氧气，削弱细胞的正常功能。堆积乳酸的肌肉会发生收缩，从而挤压血管，使得血流不畅，结果造成肌肉酸痛、发冷、头痛、头重感等。乳酸堆积在初期造成酸痛和倦怠，若长期置之不理，造成体质酸化，可能引起严重的疾病。乳酸阈是人体的代谢供能方式由有氧代谢供能为主而转入由无氧代谢为主供能的转折点，也就是人体在渐增负荷运动中，血乳酸浓度随运动负荷的渐增而增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸浓度急剧上升的开始起点。乳酸阈则反映人体在渐增负荷运动中，血乳酸浓度没有激剧堆积时的最大吸氧量(人体在运动时所能摄取、运输并利用的最大的氧量)实际所利用的百分比，即最大吸氧量利用率％ (%V02max)。其值愈高，有氧工作能力愈强；反之，有氧工作能力愈低。对人体运动过程进行血乳酸阈的检测，可以用来衡量个人的运动最大承受能力，对训练运动具有指导意义。
[0003]—般要检测运动过程中乳酸阈的出现点，传统的方法是通过对血液中乳酸浓度的检测，分析其乳酸浓度变化趋势，变化曲线的拐点即为乳酸阈点。而检测血乳酸浓度的传统的做法是有创伤性的测量，即全血乳酸测定法或血浆乳酸测定法。有创伤的测量首先要用设备破坏人体组织进行采血，然后用专用仪器对所采集的血液进行分析得出结果，该方法的优点是结果准确。但这种方式需要使用采血设备对人体进行采血，是有创测量，测量时间长，过程复杂，费用高且无法进行连续检测是传统方法最大的缺点。
[0004]在2010年，伴随着全球经济和无线通信技术的飞速发展，智能手机市场也发生了翻天覆地的变化。苹果1S和谷歌Android以迅雷不及掩耳之势将智能手机市场布局重新规划，新起之秀Android—跃成为全球第三大智能手机操作系统，而iPhone也成功超越了黑莓成为了全球第二大智能手机。智能手机、平板电脑等便携式通讯设备已不再是单纯的通讯工具，而是可以作为一个人体健康状况的记录终端。2014年:中国智能手机用户首次超过5亿人，成为智能手机用户最多的国家。2015年全球智能手机用户将达到19.1亿，2016年该指数将增长12.6%达到21.6亿。因此，智能手机作为人体健康状况记录终端将具有很大的应用潜力。
[0005]随着移动互联网生态圈的不断形成，以及移动终端设备的普及，加之一些医疗诊断方式的电子化，基于可穿戴设备的移动医疗开始逐渐显现出其市场潜力来。据有关数据显示，预计到2017年，仅中国的可穿戴便携医疗设备市场销售规模将接近50亿元。可以预见，基于可穿戴设备的移动医疗将会朝着“智慧医疗”的方向进行发展，因为，在医疗的各个细分领域，从诊断、监护、治疗、给药都将全面开启一个智能化的时代，人们对智能设备的要求不断提高，如要求便于携带甚至是可穿戴、使用方便操作简单等，所以今后的医疗保健设备系统必然向小型化、无线化、可穿戴化发展。
[0006]因此，一种能解决传统有创测量缺陷的可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备具有广泛的应用前景和重要的实用价值。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种无创测量，测量时间短，过程简单，使用方便，可进行连续检测，以提高用户体验的可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备。
[0008]为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下:
[0009]提供一种可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备，包括由人体乳酸阈检测单元、LED驱动装置、红外光二极管、光电二极管、增益电路和供电电路所组成的人体乳酸阈检测系统，所述LED驱动装置与所述人体乳酸阈检测单元的输出端相连接，所述红外光二极管与所述LED驱动装置的输出端相连接，所述供电电路分别与所述LED驱动装置、人体乳酸阈检测单元电性连接，所述LED驱动装置驱动所述红外光二极管按设定的脉冲宽度对人体上皮组织发射红外光，所述光电二极管与所述增益电路电性连接，所述增益电路与所述人体乳酸阈检测单元的输入端相连接，所述光电二极管接收人体上皮组织反射回来的光信号并转换为电信号传送到所述增益电路，所述增益电路将电信号放大后发送到所述人体乳酸阈检测单元，所述人体乳酸阈检测单元对电信号进行数字化处理从而实现对人体上皮组织信息的采集并检测出乳酸阈。
[0010]其中，所述人体乳酸阈检测单元包括单片机主控芯片和蓝牙芯片，所述LED驱动装置与所述单片机主控芯片的1\0端口相连接，所述增益电路与所述单片机主控芯片的AD转换端口相连接，所述供电电路与所述单片机主控芯片的VCC端口电性连接，所述单片机主控芯片可通过所述蓝牙芯片与具有蓝牙功能的移动终端进行数据传输。
[0011]进一步而言，还包括与所述单片机主控芯片的1\0端口相连接用于检测达到乳酸阈值并作出震动提醒的感应装置。
[0012]进一步的，所述单片机主控芯片的1\0端口还连接有液晶显示器和键盘。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0014]1、本实用新型一种可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备是利用近红外光照射皮下组织，以郎伯-比尔定律为基础，根据氧合血红蛋白和还原血红蛋白在光谱吸收上的特点和在运动过程中肌氧含量与血乳酸拐点的一致性原理，实现无创伤性检测乳酸阈，测量时间短，过程简单，可进行连续检测；
[0015]2、以低成本的单片机主控芯片作为检测单元，并利用蓝牙芯片与手机终端实现无线通信，使用方便，操作简单，便于实现用户数据的保存及管理；
[0016]3、当检测达到乳酸阈值时会作出震动提醒，改善用户体验；
[0017]4、使用时可穿戴，便于携带和测量。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型所述的一种可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备作进一步详细说明。
[0019]图1是本实用新型实施例一种可可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下是本实用新型所述一种可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备的最佳实例，并不因此限定本实用新型的保护范围。
[0021]请参考图1，图中示出了一种可穿戴式无线血乳酸阈运动检测设备，包括由人体乳酸阈检测单元1、LED驱动装置2、红外光二极管3、光电二极管4、增益电路5和供电电路6所组成的人体乳酸阈检测系统，LED驱动装置2与人体乳酸阈检测单元1的输出端相连接，红外光二极管3与LED驱动装置2的输出端相连接，供电电路6分别与LED驱动装置2、人体乳酸阈检测单元1电性连接，具体实施时，人体乳酸阈检测单元1控制LED驱动装置2驱动光学通道中的红外光二极管3按照设定的脉冲宽度对人体上皮组织发射红外光，光电二极管4与增益电路5电性连接，增益电路5与人体乳酸阈检测单元1的输入端相连接，利用光电二极管4接收人体上皮组织反射回来的光信号并转换为电信号传送到增益电路5，增益电路5将电信号进行放大后发送到人体乳酸阈检测单元1，人体乳酸阈检测单元1的模数转换部件对电路模拟信号进行数字化处理，从而实现对人体上皮组织信息的采集，再根据郎伯-比尔定律、氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白在光谱吸收上的特点和在运动过程中肌氧含量与血乳酸拐点的一致性原理，判断运动员是否达到乳酸阈点。
[0022]在本实施例中，所述红外光二极管3采用双波长红外光二极管，可以选用型号为GPF-2943或CLP-3001的双波长红外光二极管，如型号为GPF-2943的双波长红外光二极管包含两个红外光二极管，一个能发出峰值波长为805nm的红外光，一个能发出峰值波长为lOOOnm的红外光。当一端管脚为高电平，另一端管脚为低电平时，805nm红外光二极管导通，lOOOnm红外光二极管截止，所以发805nm红外光，反之发lOOOnm红外光。当两端管脚同时为高电平或低电平的时候，两个红外光二极管都截止。
[0023]近红外光谱(Near Infrared Spectrum,NIR)是介于可见光(Vis)和中红外(MIR)之间的电磁辐射波，美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为780-2526nm的区域，是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区。近红外光谱区与有机分子中含氢基团(0-H、N-H、C-H)振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，主要用于生物反应过程出的研究与检测。由于近红外响应速度快，又可进行多组分的同时和无损检测，因此可以获取生物过程中的一些重要变量参数；同时它还可以用于生化反应中微生物的鉴别和分类；在生命过程的研究中，被用于测定脑血流量和脑血管中C02的活性，人体肌肉组织在运动中的氧化代谢等。
[0024]本实用新型采用的就是基于上述近红外光谱理论的无创检测血乳酸阈技术，原理是通过检测血液中氧合血红蛋白和还原血红蛋白在运动过程中浓度的变化趋势，根据氧合血红蛋白和还原血红蛋白在光谱吸收上的特点和在运动过程中肌氧含量与血乳酸拐点的一致性原理，推出乳酸阈的出现点；通过驱动红外光二极管3对人体上皮组织发射805nm和lOOOnm的红外光，以反射回来的光强分析氧合血红蛋白和还原血红蛋白浓度，以郎伯-比尔定律为基础计算血乳酸阈是否已到来，从而实现无创伤性检测乳酸阈，这种检测方式测量时间短，过程简单，并且可进行连续检测。
[0025]在本实施例中，所述人体乳酸阈检测单元1包括单片机主控芯片11和蓝牙芯片12，所述单片机主控芯片11采用型号为CC2541的芯片，其集成了增强型8051MCU、系统内可编程闪存存储器、8kB RAM、蓝牙4.0协议栈和很多其它功能强大的特性和外设，有23个通过10 口，2个LED驱动功能的I/O引脚、八个12位A/D，三个定时\计数器，能完成采集模块