一种无线人体活动状态监测装置.pdf

1、(10)授权公告号 CN 202714853 U (45)授权公告日 2013.02.06 CN 202714853 U *CN202714853U* (21)申请号 201220359036.5 (22)申请日 2012.07.23 A61B 5/11(2006.01) A61B 5/01(2006.01) A61B 5/024(2006.01) G08C 17/02(2006.01) (73)专利权人 中慧有限公司 地址 中国香港新界沙田香港科学园科技大 道西2号生物资讯中心6楼609-610室 专利权人 榮通科技有限公司 (72)发明人 樊家伦 赵樑 何有就 (74)专利代理机构 北京北

2、新智诚知识产权代理 有限公司 11100 代理人 王宏伟 周家欣 (54) 实用新型名称 一种无线人体活动状态监测装置 (57) 摘要 本实用新型提供一种一种无线人体活动状态 监测装置， 包括设置为适于穿戴于人体的穿戴部， 穿戴部内设有容置一中央数据处理单元的容置空 间 ； 中央数据处理单元包括最少一传感器、 与传 感器连接并将传感器感测到的数据暂存的数据存 储装置、 以及与数据存储装置连接并设置为接收 一外置数据处理装置无线传送的启动信号以将暂 存于数据存储装置的数据无线传送至外置数据处 理装置作进一步处理的无线通信装置 ； 还包括电 源、 其连接并供电予中央数据处理单元 ； 其特征 在于

3、： 无线通信装置为蓝牙低功耗 BLE 装置。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种无线人体活动状态监测装置， 包括设置为适于穿戴于人体的穿戴部， 穿戴部内 设有容置一中央数据处理单元的容置空间 ； 中央数据处理单元包括最少一传感器、 与传感 器连接并将传感器感测到的数据暂存的数据存储装置、 以及与数据存储装置连接并设置为 接收一外置数据处理装置无线传送的启动信号以将暂存于数据存储装置的数据无线传送 至外置数据处理装置作进一

4、步处理的无线通信装置 ； 还包括电源、 其连接并供电予中央数 据处理单元 ； 其特征在于 ： 无线通信装置为蓝牙低功耗 BLE 装置。 2. 根据权利要求 1 所述的无线人体活动状态监测装置， 其特征在于 ： 传感器包括加速 度传感器、 光传感器、 人体体温传感器、 压力传感器、 录音器、 脉膊传感器、 环境光度传感器、 环境温度传感器和 / 或环境湿度传感器。 3. 根据权利要求 1 所述的无线人体活动状态监测装置， 其特征在于 ： 穿戴部为腕带、 腰 带、 臂带或脚带。 4. 根据权利要求 1 所述的无线人体活动状态监测装置， 其特征在于 ： 无线通信装置包 括差分偶极贴片天线， 天线包括

5、基板， 基板一面附上金属薄层作为接地板， 另一面设两块呈 镜像对称的辐射元件 ； 各幅射元件呈包括多个弯曲部的臂状 ； 辐射元件连接差分馈电端 ； 差分馈电端为两条微带线， 其分别连接两块幅射元件 ； 两块幅射元件之间以一微带线连接 作为抗阻匹配网络。 权 利 要 求 书 CN 202714853 U 2 1/4 页 3 一种无线人体活动状态监测装置 技术领域 0001 本实用新型涉及一种人体活动状态监测装置， 特别是一种可将测量的人体活动状 态数据无线传送至一外置的中央处理器作进一步处理的无线人体活动状态监测装置。 背景技术 0002 随着社会对自身健康意识的提高， 市面上出现不少装置供使用

6、者测量自己的身体 状况， 分析有关的数据并得出使用者身体状况的判断。 例如， 市面上有提供测量使用者睡眠 质素的装置， 使用者只需将装置穿戴在身上然后入睡， 装置便会录取使用者的鼾声并对鼾 声进行分析， 以得出使用者有否睡眠呼吸紊乱等症状。 又例如， 市面上有提供佩戴式的分电 监测装置， 使用者只需将装置佩戴在身， 装置便会通过分析检测到的使用者心电信号和加 速度信号等， 以判断使用者是否有健度隐患。 0003 由于这些装置一般是穿戴在使用者身上， 故其体积必须细小， 否则会为使用者造 成不适。因此， 很多这类型的装置本身不设置复杂的数据处理分析装置， 反而是设置有无 线通信装置以将检测到的数

7、据传送至外置的中央处理器作进一步的分析。不过， 一般的 无线通信装置的耗电量较高， 使用者需定期换电， 十分不便 ； 而且， 这些无线通信装置的天 线结构一般体积较大， 限制了装置的整体体积难以进一步缩小。例如， 美国专利公告号 US 2011/0248899 公开了一种差分偶极贴片天线， 如图 1 所示， 由于其包括两个占据一定面积 的幅射元件(图1所示的为半圆形， 但该专利文件亦有公开其它形状， 如三角形和椭圆形)， 使得其整体面积较大。 发明内容 0004 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点， 提供一种无线人体活动状态监测装 置。 0005 为实现上述目的， 本实用新型采用如下技术方

8、案 ： 0006 一种无线人体活动状态监测装置， 包括设置为适于穿戴于人体的穿戴部， 穿戴部 内设有容置一中央数据处理单元的容置空间 ； 中央数据处理单元包括最少一传感器、 与传 感器连接并将传感器感测到的数据暂存的数据存储装置、 以及与数据存储装置连接并设置 为接收一外置数据处理装置无线传送的启动信号以将暂存于数据存储装置的数据无线传 送至外置数据处理装置作进一步处理的无线通信装置 ； 还包括电源、 其连接并供电予中央 数据处理单元 ； 其特征在于 ： 无线通信装置为蓝牙低功耗 (BLE) 装置。 0007 在一个优选实施例中， 传感器包括三轴加速计、 光传感器、 人体体温传感器、 压力 传

9、感器、 录音器、 脉膊传感器、 环境光度传感器、 环境温度传感器和 / 或环境湿度传感器 ； 穿 戴部为腕带、 腰带、 臂带或脚带。 0008 在一个更优选实施例中， 无线通信装置包括差分偶极贴片天线， 天线包括基板， 基 板一面附上金属薄层作为接地板， 另一面设两块呈镜像对称的辐射元件 ； 各幅射元件呈包 括多个弯曲部的臂状 ； 辐射元件连接差分馈电端 ； 差分馈电端为两条微带线， 其分别连接 说 明 书 CN 202714853 U 3 2/4 页 4 两块幅射元件 ； 两块幅射元件之间以一微带线连接作为抗阻匹配网络。 0009 本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果 ： 0010

10、(1) 由于本实用新型的无线通信装置为蓝牙低功耗 (BLE) 装置， 其耗电量较低， 可 以提供更多的使用时间， 无需使用者频密地换电。 0011 (2) 本实用新型的天线的幅射元件设置为包括多个弯曲部的臂状， 与现有幅射元 件的圆形、 长方形、 椭圆形等形状相比， 本实用新型的天线占据的面积较小， 故给予设计师 进一步减低产品体积的可能性。 附图说明 0012 图 1 是现有技术的差分偶极贴片天线的示意图。 0013 图 2 是本实用新型第一、 第二及第三个实施例的功能方框图。 0014 图 3 是本实用新型第一个实施例的天线结构示意图。 0015 图 4 是本实用新型第四个实施例的功能方框

11、图。 具体实施方式 0016 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述， 但本实用新型的实施 方式不限于此。 0017 图 2-3 示出了第一个实施例， 本实施例用于监测人的睡眠质素。本实施例包括穿 戴于人的手腕的腕带， 腕带内设有容置一中央数据处理单元 10 的容置空间 ； 中央数据处理 单元 10 包括一三轴加速计 101、 与三轴加速计 101 连接并将三轴加速计 101 感测到的数据 暂存的数据存储装置 102、 以及与数据存储装置 102 连接并设置为接收一外置数据处理装 置20无线传送的启动信号以将暂存于数据存储装置20的数据无线传送至外置数据处理装 置 20 作进一步处

12、理的蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 ； 还包括电源 30、 其连接并供电予中央数 据处理单元 10。 0018 在本实施例中， 蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 包括差分偶极贴片天线 4， 天线 4 包括 基板 41， 基板一面附上金属薄层作为接地板， 另一面设两块呈镜像对称的辐射元件 42 ； 各 幅射元件 42 呈包括多个弯曲部的臂状 ； 辐射元件 42 连接差分馈电端 43 ； 差分馈电端 43 为 两条微带线， 其分别连接两块幅射元件 42 ； 两块幅射元件 42 之间以一微带线 44 连接作为 抗阻匹配网络。 0019 本实施例的操作方法如下 ： 使用者戴上腕带入睡， 三轴

13、加速计 101 感测使用者的 身体活动， 并将感测到的使用者身体活动数据暂存于数据存储装置 102 ； 当使用者需要知 悉其睡眠质素， 只需启动外置数据处理装置 20( 如桌面电脑、 智能手提电话等 ) 的相关程 序， 外置数据处理装置 20 便会无线传送一启动信号， 本实施例的无线人体活动状态监测装 置接收到启动信号后， 便会通过蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 将暂存于数据存储装置 102 的 数据无线传送至外置数据处理装置 20 ； 外置数据处理装置 20 的相关程序对数据进行分析 以得出使用者的睡眠质素， 并通过外置数据处理装置 20 的显示器将使用者的睡眠质素向 使用者显示。 0

14、020 在本实施例中， 外置数据处理装置 20 亦可提供闹钟程序， 允许使用者设定响闹时 间， 开始操作时外置数据处理装置 20 定时无线传送一启动信号要求本实施例的无线人体 说 明 书 CN 202714853 U 4 3/4 页 5 活动状态监测装置通过蓝牙低功耗 (BLE)103 装置将暂存于数据存储装置 102 的数据无线 传送至外置数据处理装置 20， 外置数据处理装置 20 的闹钟程序对数据进行分析以决定使 用者是否处于浅眠状态， 若使用者处于浅眠状态并当前时间与响闹时间相距少于一段预设 的时间 ( 例如三十分钟 )， 则闹钟程序驱动外置数据处理装置 20 发出响闹声。 0021

15、本实用新型的第二个实施例用于监测人的扭腰运动次数， 其功能方框图可参见图 2。本实施例包括穿戴于人体腰间的腰带， 腰带内设有容置一中央数据处理单元 10 的容置 空间 ； 中央数据处理单元 10 包括一三轴加速计 101、 与三轴加速计 101 连接并将三轴加速 计101感测到的数据暂存的数据存储装置102、 以及与数据存储装置102连接并设置为接收 一外置数据处理装置 20 无线传送的启动信号以将暂存于数据存储装置 102 的数据无线传 送至外置数据处理装置 20 作进一步处理的蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 ； 还包括电源 30、 其 连接并供电予中央数据处理单元 10。在本实施例中

16、， 蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 同样包括 差分偶极贴片天线， 其结构与实施例一相同， 在此不再赘述。 0022 本实施例的操作方法如下 ： 使用者戴上腰带做扭腰运动， 三轴加速计 101 感测使 用者的身体活动， 并将感测到的使用者身体活动数据暂存于数据存储装置 102 ； 当使用者 需要知悉其完成的扭腰运动次数， 只需启动外置数据处理装置 20( 如桌面电脑、 智能手提 电话等 ) 的相关程序， 外置数据处理装置 20 便会无线传送一启动信号， 本实施例的无线人 体活动状态监测装置接收到启动信号后， 便会通过蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 将暂存于数 据存储装置 102 的数

17、据无线传送至外置数据处理装置 20 ； 外置数据处理装置 20 的相关程 序对数据进行分析以得出使用者完成的扭腰运动次数， 并通过外置数据处理装置 20 的显 示器将使用者完成的扭腰运动次数向使用者显示。除了完成的扭腰运动次数外， 外置数据 处理装置 20 的相关程序亦可将扭腰运动次数数据结合预先输入的使用者身体资料， 以计 算出所消耗的卡路里等资料。 0023 本实用新型的第三个实施例用于监测人的跑步步数， 其功能方框图可参见图2。 本 实施例包括穿戴于人体手臂的臂带， 臂带内设有容置一中央数据处理单元 10 的容置空间 ； 中央数据处理单 10 元包括一三轴加速计 101、 与三轴加速计

18、101 连接并将三轴加速 101 计 感测到的数据暂存的数据存储装置 102、 以及与数据存储装置 102 连接并设置为接收一外 置数据处理装置 20 无线传送的启动信号以将暂存于数据存储装置 102 的数据无线传送至 外置数据处理装置 20 作进一步处理的蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 ； 还包括电源 30、 其连接 并供电予中央数据处理单元 10。在本实施例中， 蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 同样包括差分 偶极贴片天线， 其结构与实施例一相同， 在此不再赘述。 0024 本实施例的操作方法如下 ： 使用者戴上臂带跑步， 三轴加速计 101 感测使用者的 身体活动， 并将感测到

19、的使用者身体活动数据暂存于数据存储装置 102 ； 当使用者需要知 悉其完成的跑步步数， 只需启动外置数据处理装置20(如桌面电脑、 智能手提电话等)的相 关程序， 外置数据处理装置 20 便会无线传送一启动信号， 本实施例的无线人体活动状态监 测装置接收到启动信号后， 便会通过蓝牙低功耗(BLE)装置103将暂存于数据存储装置102 的数据无线传送至外置数据处理装置 20 ； 外置数据处理装置 20 的相关程序对数据进行分 析以得出使用者完成的跑步步数， 并通过外置数据处理装置 20 的显示器将使用者完成的 跑步步数向使用者显示。除了完成的跑步步数外， 外置数据处理装置 20 的相关程序亦可

20、将 跑步步数数据结合预先输入的使用者身体资料， 以计算出所消耗的卡路里等资料。 说 明 书 CN 202714853 U 5 4/4 页 6 0025 图 4 示出了第四个实施例的功能方框图， 本实施例用于监测人的心跳率。本实施 例包括穿戴于人体手腕的腕带， 腕带内设有容置一中央数据处理单元 101 的容置空间 ； 中 央数据处理单元 101 包括一发光二极体 104、 一光传感器 101a， 与光传感器 101a 连接并将 光传感器 101a 感测到的数据暂存的数据存储装置 102、 以及与数据存储装置 102 连接并设 置为接收一外置数据处理装置 20 无线传送的启动信号以将暂存于数据存储

21、装置 102 的数 据无线传送至外置数据处理装置 20 作进一步处理的蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 ； 发光二极 体 104 和光传感器 101a 相邻地设置于对应腕带上的透明监测窗口的位置， 使发光二极管 104 的光可照射到使用者身上， 并从使用者身上反射的光可被光传感器 101a 接收 ； 还包括 电源 30、 其连接并供电予中央数据处理单元 101。在本实施例中， 蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 同样包括差分偶极贴片天线， 其结构与实施例一相同， 在此不再赘述。 0026 本实施例的操作方法如下 ： 使用者戴上腕带， 并将腕带上的透明监测窗口贴近手 腕脉膊位置 ； 发光二

22、极体104发出405nm-700nm的光线照射到使用者的手腕脉膊位置， 从使 用者手腕脉膊位置反射的光被光传感器 101a 接收， 光的强度暂存于数据存储装置 102 ； 当 使用者需要知悉其心跳率， 只需启动外置数据处理装置 20( 如桌面电脑、 智能手提电话等 ) 的相关程序， 外置数据处理装置 20 便会无线传送一启动信号， 本实施例的无线人体活动状 态监测装置接收到启动信号后， 便会通过蓝牙低功耗 (BLE) 装置 103 将暂存于数据存储装 置 102 的数据无线传送至外置数据处理装置 20 ； 由于从使用者的手腕脉膊位置反射的光的 强度随脉膊跳动而改变， 故将光的强度数据分析便可得

23、出使用者的心跳率 ； 外置数据处理 装置 20 的相关程序对数据进行分析以得出使用者的心跳率， 并通过外置数据处理装置 20 的显示器将使用者的心跳率向使用者显示。 0027 上述实施例为本实用新型的优选方式， 但本实用新型的实施方式并不为上述实施 例所限定， 其他的任何未背离本实用新型的精神下所作的实质或原理上的改变、 修饰、 替 代、 组合、 简化， 均应为等效的置换或替换方式， 都包含在本实用新型的保护范围之内。 说 明 书 CN 202714853 U 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 202714853 U 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 202714853 U 8