一種可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及人體運(yùn)動(dòng)檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]血乳酸是體內(nèi)糖代謝的中間產(chǎn)物，主要由紅細(xì)胞、橫紋肌和腦組織產(chǎn)生，血液中的乳酸濃度主要取決于肝臟及腎臟的合成速度和代謝率。對于人的身體來說，乳酸是疲勞物質(zhì)之一，是身體在保持體溫和肌體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生熱量過程中產(chǎn)生的廢棄物。如果運(yùn)動(dòng)過于劇烈或持久，體內(nèi)的乳酸來不及被處理，造成乳酸的堆積。乳酸過多將使呈弱堿性的體液呈酸性，影響細(xì)胞順利吸收營養(yǎng)和氧氣，削弱細(xì)胞的正常功能。堆積乳酸的肌肉會發(fā)生收縮，從而擠壓血管，使得血流不暢，結(jié)果造成肌肉酸痛、發(fā)冷、頭痛、頭重感等。乳酸堆積在初期造成酸痛和倦怠，若長期置之不理，造成體質(zhì)酸化，可能引起嚴(yán)重的疾病。乳酸閾是人體的代謝供能方式由有氧代謝供能為主而轉(zhuǎn)入由無氧代謝為主供能的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也就是人體在漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，血乳酸濃度隨運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的漸增而增加，當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到某一負(fù)荷時(shí)，血乳酸濃度急劇上升的開始起點(diǎn)。乳酸閾則反映人體在漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，血乳酸濃度沒有激劇堆積時(shí)的最大吸氧量(人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)所能攝取、運(yùn)輸并利用的最大的氧量)實(shí)際所利用的百分比，即最大吸氧量利用率％ (%V02max)。其值愈高，有氧工作能力愈強(qiáng)；反之，有氧工作能力愈低。對人體運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行血乳酸閾的檢測，可以用來衡量個(gè)人的運(yùn)動(dòng)最大承受能力，對訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)具有指導(dǎo)意義。
[0003]—般要檢測運(yùn)動(dòng)過程中乳酸閾的出現(xiàn)點(diǎn)，傳統(tǒng)的方法是通過對血液中乳酸濃度的檢測，分析其乳酸濃度變化趨勢，變化曲線的拐點(diǎn)即為乳酸閾點(diǎn)。而檢測血乳酸濃度的傳統(tǒng)的做法是有創(chuàng)傷性的測量，即全血乳酸測定法或血漿乳酸測定法。有創(chuàng)傷的測量首先要用設(shè)備破壞人體組織進(jìn)行采血，然后用專用儀器對所采集的血液進(jìn)行分析得出結(jié)果，該方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)果準(zhǔn)確。但這種方式需要使用采血設(shè)備對人體進(jìn)行采血，是有創(chuàng)測量，測量時(shí)間長，過程復(fù)雜，費(fèi)用高且無法進(jìn)行連續(xù)檢測是傳統(tǒng)方法最大的缺點(diǎn)。
[0004]在2010年，伴隨著全球經(jīng)濟(jì)和無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，智能手機(jī)市場也發(fā)生了翻天覆地的變化。蘋果1S和谷歌Android以迅雷不及掩耳之勢將智能手機(jī)市場布局重新規(guī)劃，新起之秀Android—躍成為全球第三大智能手機(jī)操作系統(tǒng)，而iPhone也成功超越了黑莓成為了全球第二大智能手機(jī)。智能手機(jī)、平板電腦等便攜式通訊設(shè)備已不再是單純的通訊工具，而是可以作為一個(gè)人體健康狀況的記錄終端。2014年:中國智能手機(jī)用戶首次超過5億人，成為智能手機(jī)用戶最多的國家。2015年全球智能手機(jī)用戶將達(dá)到19.1億，2016年該指數(shù)將增長12.6%達(dá)到21.6億。因此，智能手機(jī)作為人體健康狀況記錄終端將具有很大的應(yīng)用潛力。
[0005]隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈的不斷形成，以及移動(dòng)終端設(shè)備的普及，加之一些醫(yī)療診斷方式的電子化，基于可穿戴設(shè)備的移動(dòng)醫(yī)療開始逐漸顯現(xiàn)出其市場潛力來。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2017年，僅中國的可穿戴便攜醫(yī)療設(shè)備市場銷售規(guī)模將接近50億元。可以預(yù)見，基于可穿戴設(shè)備的移動(dòng)醫(yī)療將會朝著“智慧醫(yī)療”的方向進(jìn)行發(fā)展，因?yàn)?，在醫(yī)療的各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，從診斷、監(jiān)護(hù)、治療、給藥都將全面開啟一個(gè)智能化的時(shí)代，人們對智能設(shè)備的要求不斷提高，如要求便于攜帶甚至是可穿戴、使用方便操作簡單等，所以今后的醫(yī)療保健設(shè)備系統(tǒng)必然向小型化、無線化、可穿戴化發(fā)展。
[0006]因此，一種能解決傳統(tǒng)有創(chuàng)測量缺陷的可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的實(shí)用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種無創(chuàng)測量，測量時(shí)間短，過程簡單，使用方便，可進(jìn)行連續(xù)檢測，以提高用戶體驗(yàn)的可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0009]提供一種可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備，包括由人體乳酸閾檢測單元、LED驅(qū)動(dòng)裝置、紅外光二極管、光電二極管、增益電路和供電電路所組成的人體乳酸閾檢測系統(tǒng)，所述LED驅(qū)動(dòng)裝置與所述人體乳酸閾檢測單元的輸出端相連接，所述紅外光二極管與所述LED驅(qū)動(dòng)裝置的輸出端相連接，所述供電電路分別與所述LED驅(qū)動(dòng)裝置、人體乳酸閾檢測單元電性連接，所述LED驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述紅外光二極管按設(shè)定的脈沖寬度對人體上皮組織發(fā)射紅外光，所述光電二極管與所述增益電路電性連接，所述增益電路與所述人體乳酸閾檢測單元的輸入端相連接，所述光電二極管接收人體上皮組織反射回來的光信號并轉(zhuǎn)換為電信號傳送到所述增益電路，所述增益電路將電信號放大后發(fā)送到所述人體乳酸閾檢測單元，所述人體乳酸閾檢測單元對電信號進(jìn)行數(shù)字化處理從而實(shí)現(xiàn)對人體上皮組織信息的采集并檢測出乳酸閾。
[0010]其中，所述人體乳酸閾檢測單元包括單片機(jī)主控芯片和藍(lán)牙芯片，所述LED驅(qū)動(dòng)裝置與所述單片機(jī)主控芯片的1\0端口相連接，所述增益電路與所述單片機(jī)主控芯片的AD轉(zhuǎn)換端口相連接，所述供電電路與所述單片機(jī)主控芯片的VCC端口電性連接，所述單片機(jī)主控芯片可通過所述藍(lán)牙芯片與具有藍(lán)牙功能的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0011]進(jìn)一步而言，還包括與所述單片機(jī)主控芯片的1\0端口相連接用于檢測達(dá)到乳酸閾值并作出震動(dòng)提醒的感應(yīng)裝置。
[0012]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)主控芯片的1\0端口還連接有液晶顯示器和鍵盤。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014]1、本實(shí)用新型一種可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備是利用近紅外光照射皮下組織，以郎伯-比爾定律為基礎(chǔ)，根據(jù)氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白在光譜吸收上的特點(diǎn)和在運(yùn)動(dòng)過程中肌氧含量與血乳酸拐點(diǎn)的一致性原理，實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)傷性檢測乳酸閾，測量時(shí)間短，過程簡單，可進(jìn)行連續(xù)檢測；
[0015]2、以低成本的單片機(jī)主控芯片作為檢測單元，并利用藍(lán)牙芯片與手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)無線通信，使用方便，操作簡單，便于實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的保存及管理；
[0016]3、當(dāng)檢測達(dá)到乳酸閾值時(shí)會作出震動(dòng)提醒，改善用戶體驗(yàn)；
[0017]4、使用時(shí)可穿戴，便于攜帶和測量。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型所述的一種可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一種可可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下是本實(shí)用新型所述一種可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備的最佳實(shí)例，并不因此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0021]請參考圖1，圖中示出了一種可穿戴式無線血乳酸閾運(yùn)動(dòng)檢測設(shè)備，包括由人體乳酸閾檢測單元1、LED驅(qū)動(dòng)裝置2、紅外光二極管3、光電二極管4、增益電路5和供電電路6所組成的人體乳酸閾檢測系統(tǒng)，LED驅(qū)動(dòng)裝置2與人體乳酸閾檢測單元1的輸出端相連接，紅外光二極管3與LED驅(qū)動(dòng)裝置2的輸出端相連接，供電電路6分別與LED驅(qū)動(dòng)裝置2、人體乳酸閾檢測單元1電性連接，具體實(shí)施時(shí)，人體乳酸閾檢測單元1控制LED驅(qū)動(dòng)裝置2驅(qū)動(dòng)光學(xué)通道中的紅外光二極管3按照設(shè)定的脈沖寬度對人體上皮組織發(fā)射紅外光，光電二極管4與增益電路5電性連接，增益電路5與人體乳酸閾檢測單元1的輸入端相連接，利用光電二極管4接收人體上皮組織反射回來的光信號并轉(zhuǎn)換為電信號傳送到增益電路5，增益電路5將電信號進(jìn)行放大后發(fā)送到人體乳酸閾檢測單元1，人體乳酸閾檢測單元1的模數(shù)轉(zhuǎn)換部件對電路模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理，從而實(shí)現(xiàn)對人體上皮組織信息的采集，再根據(jù)郎伯-比爾定律、氧合血紅蛋白、脫氧血紅蛋白在光譜吸收上的特點(diǎn)和在運(yùn)動(dòng)過程中肌氧含量與血乳酸拐點(diǎn)的一致性原理，判斷運(yùn)動(dòng)員是否達(dá)到乳酸閾點(diǎn)。
[0022]在本實(shí)施例中，所述紅外光二極管3采用雙波長紅外光二極管，可以選用型號為GPF-2943或CLP-3001的雙波長紅外光二極管，如型號為GPF-2943的雙波長紅外光二極管包含兩個(gè)紅外光二極管，一個(gè)能發(fā)出峰值波長為805nm的紅外光，一個(gè)能發(fā)出峰值波長為lOOOnm的紅外光。當(dāng)一端管腳為高電平，另一端管腳為低電平時(shí)，805nm紅外光二極管導(dǎo)通，lOOOnm紅外光二極管截止，所以發(fā)805nm紅外光，反之發(fā)lOOOnm紅外光。當(dāng)兩端管腳同時(shí)為高電平或低電平的時(shí)候，兩個(gè)紅外光二極管都截止。
[0023]近紅外光譜(Near Infrared Spectrum,NIR)是介于可見光(Vis)和中紅外(MIR)之間的電磁輻射波，美國材料檢測協(xié)會(ASTM)將近紅外光譜區(qū)定義為780-2526nm的區(qū)域，是人們在吸收光譜中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)非可見光區(qū)。近紅外光譜區(qū)與有機(jī)分子中含氫基團(tuán)(0-H、N-H、C-H)振動(dòng)的合頻和各級倍頻的吸收區(qū)一致，通過掃描樣品的近紅外光譜，可以得到樣品中有機(jī)分子含氫基團(tuán)的特征信息，而且利用近紅外光譜技術(shù)分析樣品具有方便、快速、高效、準(zhǔn)確和成本較低，不破壞樣品，不消耗化學(xué)試劑，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，主要用于生物反應(yīng)過程出的研究與檢測。由于近紅外響應(yīng)速度快，又可進(jìn)行多組分的同時(shí)和無損檢測，因此可以獲取生物過程中的一些重要變量參數(shù)；同時(shí)它還可以用于生化反應(yīng)中微生物的鑒別和分類；在生命過程的研究中，被用于測定腦血流量和腦血管中C02的活性，人體肌肉組織在運(yùn)動(dòng)中的氧化代謝等。
[0024]本實(shí)用新型采用的就是基于上述近紅外光譜理論的無創(chuàng)檢測血乳酸閾技術(shù)，原理是通過檢測血液中氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白在運(yùn)動(dòng)過程中濃度的變化趨勢，根據(jù)氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白在光譜吸收上的特點(diǎn)和在運(yùn)動(dòng)過程中肌氧含量與血乳酸拐點(diǎn)的一致性原理，推出乳酸閾的出現(xiàn)點(diǎn)；通過驅(qū)動(dòng)紅外光二極管3對人體上皮組織發(fā)射805nm和lOOOnm的紅外光，以反射回來的光強(qiáng)分析氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白濃度，以郎伯-比爾定律為基礎(chǔ)計(jì)算血乳酸閾是否已到來，從而實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)傷性檢測乳酸閾，這種檢測方式測量時(shí)間短，過程簡單，并且可進(jìn)行連續(xù)檢測。
[0025]在本實(shí)施例中，所述人體乳酸閾檢測單元1包括單片機(jī)主控芯片11和藍(lán)牙芯片12，所述單片機(jī)主控芯片11采用型號為CC2541的芯片，其集成了增強(qiáng)型8051MCU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存存儲器、8kB RAM、藍(lán)牙4.0協(xié)議棧和很多其它功能強(qiáng)大的特性和外設(shè)，有23個(gè)通過10 口，2個(gè)LED驅(qū)動(dòng)功能的I/O引腳、八個(gè)12位A/D，三個(gè)定時(shí)\計(jì)數(shù)器，能完成采集模塊