一种身体体征数据监测与分析系统及分析方法与流程

本发明涉及体征监测技术领域，具体为一种身体体征数据监测及与分析系统及分析方法。

背景技术：

中国发明专利cn105411595a，其公开了一种穿戴式体表生理生化参数监测系统，包括控制端、以及与体表接触的穿戴式体表生理生化传感检测模块，该生理生化传感检测模块用于检测体表汗液的生化参数；穿戴式体表生理生化传感检测模块包括智能化检测与通讯模块、生化信号检测模块、电源模块，其中智能化检测与通讯模块包括微处理器、无线通讯模块、lcd显示模块、按键模块。

市面上现有的运动健康类的监测产品，大部分都只能提供心率、步数、卡路里、睡眠质量等基础的数据，用于健康分析数据的维度明显不足。

本系统可以监测用户在日常生活及运动中的各种体征数据，包含心率、血氧、血压、步数、汗液成分(汗糖、乳酸、钾离子、钠离子)等，从多个维度综合分析，为用户提供静止/运动数据分析、安全警告、葡萄糖预警、补水指导、状态分析、运动效果评估、营养膳食建议、报警定位等。同时采用nb-iot的传输方式，使得用户在使用中可以摆脱手机的束缚，更加适合在运动中的体征监测。

另外，在上述一种穿戴式体表生理生化参数监测系统的方案中，其通过生理生化传感检测模块来对汗液中的乳酸，na+，k+，尿素浓度变化以及ph变化等参数进行实时监控。

在实际应用中，可通过钠、钾离子的监测，了解运动中人体电解质失衡程度，提供合理的补水及运动建议。而乳酸有着＂训练标尺＂的美誉,乳酸指标在运动时常用来反映运动训练强度和生理负荷量，同时也是运动者机体内部代谢情况的灵敏指标，对于运动训练有着重要的指导意义。

同时，汗液葡萄糖可以有效的反应出血糖的水平，这对糖尿病的预防非常重要，可以无创监测糖尿病趋势。传统的糖尿病监测主要依靠血糖仪，患者每天都要穿刺采血，而基于汗液的糖尿病监测，是非入侵、无创的，可以在不改变用户生活习惯的同时为他们进行糖尿病趋势监测。

所以本申请所要解决的技术问题是：提出一种可对汗糖等多种体征及生化数据的监测及对应分析的系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种身体体征数据监测及与分析系统及分析方法，该身体体征数据监测及与分析系统有效地实现了包含心率、血氧、血压、步数、汗液成分(汗糖、乳酸、钾离子、钠离子)等的实时监测，从多个维度对身体体征数据进行监测以及分析，使健康分析数据的结果更全面。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种身体体征数据监测及与分析系统，包括用于监测身体生理参数的生理监测单元、用于检测和分析汗液生化参数的生化监测单元、用于控制生理监测单元、生化监测单元工作并将生理监测单元、生化监测单元产生的数据上传到云端的控制单元；所述生理监测单元与控制单元电连接；所述生化监测单元与控制单元通信连接；

所述生化监测单元包括汗液收集模块、与汗液收集模块接触连接的反应模块、与反应模块电连接的处理分析模块以及与处理分析模块通信连接的传输模块，所述传输模块与控制单元通信连接；

所述反应模块包括用于检测汗液中葡萄糖的第一电极。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，所述反应模块还包括但不限于用于检测汗液中钠离子的第二电极、用于检测汗液中钾离子的第三电极、用于检测汗液中乳酸的第四电极中的一种或多种。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，所述处理分析模块为第一微控制器。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，所述传输模块为通过蓝牙传输的方式传输数据到控制模块，或通过与控制模块触点直连的方式传输数据到控制模块。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，所述汗液收集模块为带有亲水膜的复合胶布。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，所述控制单元为第二微控制器，所述第二微控制器通过nb-iot模块将数据传输到云端；或通过蓝牙模块连接手机或蓝牙网关将数据传输到云端。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，所述生理监测单元包括但不限于与控制单元电连接的用于监测体温的第一监测模块、用于监测心率、血氧、血压的第二监测模块的一种或多种。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，所述第一监测模块为体温传感器；

所述第二监测模块包括用于照射到身体上的光源、用于监测光源的光学传感器；所述光学传感器与控制单元电连接。

在上述的身体体征数据监测及与分析系统中，还包括用于监测运动参数的运动监测单元，所述运动监测单元包括与控制单元电连接的加速度传感器。

本发明还提出一种身体体征数据的分析方法，所述方法包括：

汗液分析：复合胶布对身体分泌出来的汗液进行收集，汗液经过带有葡萄糖氧化酶的第一电极，葡萄糖氧化酶在有氧条件下催化葡萄糖氧化，生成d-葡萄糖酸-δ-内酯和过氧化氢。过氧化氢与电极接触产生电流，通过此电流数值先前已经过大量标准液测试得出的电流与葡萄糖的线性或非线性关系，进行比对得出当前汗液中葡萄糖的数值；

同理，采用对应的电极检测计算得出汗液中钠离子、钾离子以及乳酸的具体含量；

体温：采用的是ntc测温原理，ntc热敏电阻器的阻值与温度的关系是近似符合指数函数规律的，并可做出电阻-温度特性曲线，阻值与温度成一一对应的关系，利用ntc热敏电阻器的这一阻温特性，可由测量电阻值而推算出温度的高低。

心率：光源将led光线照射到皮肤上，检测特定时间段手腕处流通的血液量，得到压力脉冲导致的血流量变化数据，通过光学传感器检测有多少光线传输或者反射回光电二极管并将信息传输至第二微控制器，信息经过转换电路、信号放大电路将光学信号转换为电信号，最终由第二微控制器计算出一定时间内的波峰个数，既可算出心率值；

血氧：利用红光和接近红外线的光分别检测氧合血红蛋白和血红蛋白的所反射回来的光信号的强弱，然后通过转换电路将光信号转换成电信号，再经过滤波电路进行降噪，最终由第二微控制器处理计算出相应的比值，从而得当时的血氧值。

血压：光源将led光线照射到皮肤上，光束将通过透射或反射方式传送到光学传感器，当心脏收缩时外周血管血容量最多，光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，外周血管血容量最少，检测到的光强度最大。

光电传感器检测到的光强度随之呈脉动性变化，脉搏波传递的速度与血压是直接相关的，血压高时，脉搏波传递快，反之则慢，所以通过脉搏波信号获得脉搏传递时间，再加上常规的一些身体参数(如身高、体重)即可得出脉搏波传递速度，通过建立的特征方程来估计人体脉搏的收缩压与舒张压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在本发明中，第一电极上含有与葡萄糖反应的生物酶，其经过电化学反应产生微弱电流，经过处理分析模块的分析处理，结合处理分析模块内置的算法，得出汗液中葡萄糖的具体含量，再将数据通过传输模块输送到控制单元中，有效地实现了汗液中葡萄糖的含量的实时监测；

在本发明中，反应模块还包括第二电极、第三电极以及第四电极，其均通过电化学反应实现数据的监测，进一步实现汗液中其他物质的参数的监测；

本发明通过生理监测单元以及生化监测单元的设置，从多个维度对身体体征数据进行监测；同时通过运动监测单元对用户在运动状态下的体征数据进行监测，再通过控制单元将监测的数据传输到云端，使健康分析数据的结果更全面。

本发明采用带有亲水膜的复合胶布对汗液进行收集，其结构简单，不影响用户的正常活动或剧烈运动；其也可以在单次或多次使用后进行更换，保证监测数据的准确性。

本发明可以采用nb-iot模块或采用蓝牙模块连接手机或蓝牙网关将体征数据传输到云端，多种传输方式实现数据传输使其可适用与不同的应用场景；

当采用nb-iot模块传输体征数据到云端时，其可以使用户在使用过程中摆脱手机的束缚，更适合对运动过程中的体征数据进行监测。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构图；

图2为本发明的实施例1的汗液收集模块和反应模块配合的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1～2，一种身体体征数据监测及与分析系统，包括用于监测身体生理参数的生理监测单元1、用于检测和分析汗液生化参数的生化监测单元2、用于控制生理监测单元1、生化监测单元2工作并将生理监测单元1、生化监测单元2产生的数据上传到云端a的控制单元3；所述生理监测单元1与控制单元3电连接；所述生化监测单元2与控制单元3通信连接；

所述生化监测单元2包括汗液收集模块21、与汗液收集模块21接触连接的反应模块22、与反应模块22电连接的处理分析模块23以及与处理分析模块23通信连接的传输模块24，所述传输模块24与控制单元3通信连接；

所述反应模块22包括用于检测汗液中葡萄糖的第一电极221。

在实际应用中，第一电极221上含有与葡萄糖反应的生物酶，其经过电化学反应产生微弱电流，经过处理分析模块23的分析处理，结合处理分析模块23内置的算法，得出汗液中葡萄糖的具体含量，再将数据通过传输模块24输送到控制单元3中，有效地实现了汗液中葡萄糖的含量的实时监测；

而汗液葡萄糖可以有效地反应出血糖的水平，通过第一电极221来实现汗液中葡萄糖含量的监测，其是非入侵、无创的，可以在不改变用户生活习惯的同时监测血糖含量，对糖尿病的预防非常重要。

优选地，所述反应模块22还包括但不限于用于检测汗液中钠离子的第二电极222、用于检测汗液中钾离子的第三电极223、用于检测汗液中乳酸的第四电极224的一种或多种，本实施例对此不作限制；

其均通过电化学反应实现数据的监测，进一步实现汗液中其他物质的参数的监测；当然，本实施例并不排除反应模块22还包括用于检测汗液中其他物质的参数的其他电极，如检测汗液中的尿素等参数，其根据实际情况而定。

在本实施例中，所述处理分析模块23为第一微控制器，其内设置有与反应模块22适配的转换电路、信号放大电路以及滤波电路，同时，其内置有对汗液物质参数的算法，通过算法将反应模块22输出的信号转换为物质的含量。

所述传输模块24为通过蓝牙传输的方式传输数据到控制模块，或通过与控制模块触点直连的方式传输数据到控制模块；

本实施例对传输模块24输送数据的方式不作限制，本实施例通过传输模块24来使生化监测单元2与控制单元3连接。

所述汗液收集模块21为带有亲水膜的复合胶布，所述第一电极221、第二电极222、第三电极223、第四电极224与所述复合胶布接触连接，采用带有亲水膜的复合胶布对汗液进行收集，其结构简单，不影响用户的正常活动或剧烈运动；其也可以在单次或多次使用后进行更换，保证监测数据的准确性。

在本实施例中，所述控制单元3为第二微控制器，所述第二微控制器通过nb-iot模块4将数据传输到云端a；或通过蓝牙模块6连接手机或蓝牙网关5将数据传输到云端a，本实施例对此不作限制，多种传输方式实现数据传输使其可适用与不同的应用场景；

具体来说，采用nb-iot模块4实现数据的传输，使得用户在使用中可以摆脱手机的束缚，更加适合在运动中的体征监测；

具体来说，第二微控制器内设有与生理监测单元适配的转换电路、信号放大电路以及滤波电路。

在本实施例中，所述生理监测单元1包括但不限于与控制单元3电连接的用于监测体温的第一监测模块11、用于监测心率、血氧、血压的第二监测模块12的一种或多种，本实施例对此不作限制。

具体来说，所述第一监测模块11为体温传感器111，通过测出皮肤的温度，再配合心率变化，可监测人体体温的异常；

所述第二监测模块12包括用于照射到身体上的光源121、用于监测光源121的光学传感器122；所述光学传感器122与控制单元3电连接；

本实施例所述光源121为红绿led光源121，第二监测模块12的具体工作过程为：

光源121将led光线照射到皮肤上，通过光学传感器122检测有多少光线传输或者反射回光电二极管，在经过转换电路、信号放大电路以及滤波电路，最终由第二微控制器进行分析，检测特定时间段手腕处流通的血液量，以此方法得到压力脉冲导致的血流量变化数据，从而算出心率。

同样，由于人体血液，一氧化碳结合血红蛋白浓度与高铁血红蛋白的浓度都很低，因此在临床应用的过程中，一般用血红蛋白饱和度来描述动脉血氧饱和度。本发明中，测量血氧同样采用的是ppg“光电容积脉搏波描记法”，使用特定波长的红光射入光源121，通过光学传感器122检测有多少光线反射回光电二极管，在经过转换电路、以及滤波电路等，最终由第二微控制器进行分析，从而计算血红蛋白浓度和血氧饱和度。

血压监测同样是采用光电手段在活体组织中检测血液容积变化的方式，光源121将led光线照射到皮肤上，光束将通过透射或反射方式传送到光学传感器122。当心脏收缩时外周血管血容量最多，光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，外周血管血容量最少，检测到的光强度最大，使光电传感器122检测到的光强度随之呈脉动性变化，再经过转换电路将光信号转换为电信号、信号放大电路以及滤波电路，最终由第二微控制器结合对应算法，得出此时的血压值。

在本实施例中，还包括用于监测运动参数的运动监测单元，所述运动监测单元包括与控制单元3电连接的加速度传感器7；

所述第二微控制器内还设有与加速度传感器7适配的转换电路、信号放大电路以及滤波电路，以便于对运动参数进行分析和监测，提高分析的精准度。

本实施例通过生理监测单元1、生化监测单元2以及运动监测单元的设置有效地实现了从多个维度综合分析身体体征数据，使健康分析结果更为全面。

实施例2

一种身体体征数据的分析方法：

汗液分析：复合胶布对身体分泌出来的汗液进行收集，汗液经过带有葡萄糖氧化酶的第一电极，葡萄糖氧化酶在有氧条件下催化葡萄糖氧化，生成d-葡萄糖酸-δ-内酯和过氧化氢。过氧化氢与电极接触产生电流，通过此电流数值先前已经过大量标准液测试得出的电流与葡萄糖的线性或非线性关系，进行比对得出当前汗液中葡萄糖的数值；

同理，采用对应的电极检测分析计算得出汗液中钠离子、钾离子以及乳酸的具体含量；这里需要说明的是，在检测过程中不限于对钠离子、钾离子以及乳酸检测，可以根据实际需要，更换电极，检测对应离子含量。

体温：采用的是ntc测温原理，ntc热敏电阻器的阻值与温度的关系是近似符合指数函数规律的，并可做出电阻-温度特性曲线，阻值与温度成一一对应的关系，利用ntc热敏电阻器的这一阻温特性，可由测量电阻值而推算出温度的高低。

心率：光源将led光线照射到皮肤上，检测特定时间段手腕处流通的血液量，得到压力脉冲导致的血流量变化数据，通过光学传感器检测有多少光线传输或者反射回光电二极管并将信息传输至第二微控制器，信息经过转换电路、信号放大电路将光学信号转换为电信号，最终由第二微控制器计算出一定时间内的波峰个数，既可算出心率值；

血氧：利用红光和接近红外线的光分别检测氧合血红蛋白和血红蛋白的所反射回来的光信号的强弱，然后通过转换电路将光信号转换成电信号，再经过滤波电路进行降噪，最终由第二微控制器处理计算出相应的比值，从而得当时的血氧值。

血压：光源将led光线照射到皮肤上，光束将通过透射或反射方式传送到光学传感器，当心脏收缩时外周血管血容量最多，光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，外周血管血容量最少，检测到的光强度最大。

光电传感器检测到的光强度随之呈脉动性变化，脉搏波传递的速度与血压是直接相关的，血压高时，脉搏波传递快，反之则慢，所以通过脉搏波信号获得脉搏传递时间，再加上常规的一些身体参数(如身高、体重)即可得出脉搏波传递速度，通过建立的特征方程来估计人体脉搏的收缩压与舒张压。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。