一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置及其监测方法

摘要

本发明公开了一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置及其监测方法，所述支撑机构的内部对称安装支撑杆，所述压缩管的两端分别固定连接支撑杆；压缩管的内部固定连接所述滑杆，滑杆的侧壁滑动连接所述固定块，且固定块的侧壁固定连接具有弹性的所述橡胶垫，第二弹簧套装在所述滑杆的侧壁；按摩机构，压缩管的侧壁对称安装所述限位杆，且限位杆的一端安装所述电动按摩棒。本发明提供的基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置及其方法具有便于测量运动员乳酸阈值、且减缓小腿疼痛的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及呼吸心跳监测装置领域，尤其涉及一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置及其监测方法。

背景技术

毫米波雷达（Millimeter wave）是指工作在毫米波波段的雷达，波长1-10mm，工作频率通常选在30-300吉赫范围内。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。

在运动员训练过程中，低强度的训练效果更倾向于耐力培养和身体素质的改变，一般的跑者，乳酸阈值点心率的位置—般都在其个人最大心率值的85%左右，使用毫米波雷达可测量乳酸阈值；根据乳酸心率阈值进行心率分区，才能科学、合理的安排训练强度，比如有氧训练可以让有氧阈值得到提升，同时增强脂肪燃烧的能力，且训练可以保持有氧耐力，初步提升肌肉耐酸能力，运动员在阈值间歇训练可以使腿部力量增大，提升乳酸阈值的心率和配速；但运动员测量乳酸阈值过程中由于运动量过大，导致腿部乳酸分泌过多，产生乳酸堆积，从而造成跑步后小腿疼痛。

因此，有必要提供一种新的基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置及其方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置，包括支撑机构、固定机构、监测机构、通风机构、挤压机构及按摩机构，所述支撑机构的侧壁设有所述指示标，支撑机构的内部通过连接机构与固定机构固定；所述监测机构通过其外壳安装在支撑机构的外侧壁，且所述外壳的外侧壁设有显示屏、发射器、毫米波雷达，外壳的内侧壁设有凸起，所述通风机构安装于支撑机构的侧壁居中处；

所述挤压机构包括压缩管、第二弹簧、固定块、橡胶垫、滑杆和支撑杆，所述支撑机构的内部对称设有支撑杆，所述压缩管的两端均与支撑杆固定连接；所述压缩管的内部与滑杆固定连接，所述滑杆的侧壁与固定块滑动连接，且所述固定块的侧壁与橡胶垫固定连接；所述第二弹簧的两端分别与固定块和压缩管固定连接，且第二弹簧套装在滑杆的侧壁；

所述按摩机构包括限位杆和电动按摩棒，所述压缩管的侧壁对称设有限位杆，且所述限位杆的一端设有电动按摩棒。

进一步的，所述支撑机构包括系带、侧壁为弧形的第一气囊、凸块和第一弹簧，第一气囊的侧壁设有指示标，所述第一气囊的侧壁设有半球形的凸块，所述第一弹簧的两端分别与所述第一气囊和所述压缩管固定连接。

进一步的，所述固定机构包括固定条、凹槽、第二气囊、棉布层和第三气囊，所述第一气囊的内部设有棉布层，所述棉布层的两端均设有系带、第二气囊和第三气囊；所述棉布层的内侧设有固定条，且所述棉布层的两端均等距设有凹槽，所述固定条与第三气囊连通。

进一步的，所述凹槽位于两个第二气囊之间，所述第二气囊与第三气囊连通。

进一步的，所述连接机构包括连接管和阀门，连接管设于棉布层一端的内部，所述连接管的侧壁设有阀门，且所述连接管的两端连通所述第一气囊和第三气囊。

进一步的，所述第一气囊和棉布层的内部居中处设有外壳，且所述棉布层的侧壁为弧形结构。

进一步的，所述通风机构包括安装管、喷头和连通管，棉布层的中部设有侧壁为弧形的安装管，所述安装管的两端等距设有喷头，所述安装管的侧壁与连通管连接，且所述连通管设于第一气囊的内部。

进一步的，其中一根所述支撑杆的一端为漏斗形结构，另一根所述支撑杆与连通管连通。

进一步的，所述支撑杆的一端固定在所述棉布层的侧壁，且所述支撑杆和压缩管位于所述第一气囊的内部。

本发明还包括一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置的监测方法，

步骤一：根据指示标所指向的方向，指示标指向膝盖，将棉布层套在小腿肌肉处；棉布层对齐小腿腓肠肌，使用系带将棉布层和第一气囊固定在小腿处；打开阀门，使第一气囊与第三气囊连通，挤压第一气囊，使第一气囊内部的气体通过连接管进入第三气囊、固定条和第二气囊的内部，第二气囊在棉布层的内部膨胀，使第二气囊紧贴皮肤，再将阀门关闭；

步骤二：打开外壳的开关，打开显示屏、毫米波雷达和外壳内部的蓄电池和中央处理器；

测量乳酸阀值时，在运动过程中，毫米波雷达监测收集运动速度、心率和呼吸信息，并将信息传递给中央处理器，中央处理器将心率和呼吸信息进行储存并处理，截取后20分钟的平均心率，为乳酸阈值心率，此时对应的配速，为乳酸阈值配速；

步骤三：测量乳酸阀值时；当小腿向下运动与时，小腿带动第一气囊和压缩管向下运动，当鞋与地面接触时，小腿向下运动趋势逐渐停止，此时压缩管内部的固定块和橡胶垫被用力的向下甩，使固定块带动橡胶垫沿着滑杆向下运动同时拉长第二弹簧，在此过程中，橡胶垫向下运动挤压压缩管内部的空气，压缩管内部的空气反向挤压橡胶垫，使具有弹性的橡胶垫在压缩管的内部撑开，橡胶垫撑开紧贴压缩管的内侧壁运动，橡胶垫向下运动挤压压缩管内部的空气，压缩管内部的空气被压入连通管和安装管的内部，安装管内部的空气通过喷头喷入棉布层的内部，为棉布层内部的皮肤散热，同时第二气囊膨胀挤压皮肤，使与棉布层和凹槽接触的皮肤之间间隙增加；且当小腿向上运动时，小腿带动压缩管向上运动，第二弹簧收缩带动固定块和橡胶垫向上运动，此时压缩管内部的空气挤压橡胶垫，橡胶垫被挤压收缩与压缩管的内侧壁分开，使压缩管内部上下的空气流通；

步骤四：在跑步过程中，腿部中积累的乳酸逐渐增加，同时外壳内部的距离监测模块监测外壳与地面之间的间距，同时距离监测模块将监测的信息传递给中央处理器，中央处理器将收集的信息储存并处理；当小腿向下运动时，中央处理器使蓄电池与电动按摩棒连通，电动按摩棒在第一气囊内部运动震动，此时小腿处的腓肠肌处于舒张状态，使电动按摩棒对小腿处的腓肠肌进行按摩，增加小腿处肌肉的乳酸降解效率，当向上运动，中央处理器使蓄电池与电动按摩棒断开，电动按摩棒停止运动。

采用本发明技术方案，本发明的有益效果为：本发增加所述棉布层中空气的流动性，便于对皮肤散热；随着运动员小腿的运动，使所述压缩管内部的空气不断进入所述棉布层的内部，提高运动员使用的舒适性；通过监测乳酸堆积量进行适当的小腿电刺激按摩，从而减轻运动员运动后小腿酸痛感。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置结构图；

图2为图1所示的第一气囊内部结构示意图；

图3为图2所示的A处结构放大图；

图4为图2所示的B处结构放大图；

图5为图1所示的棉布层内部结构示意图；

图6为图1所示的第一气囊内部结构侧视图；

图7为图6所示的电动按摩棒结构示意图；

图8为本发明提供的电路结构示意图。

其中：1、支撑机构，11、系带，12、第一气囊，13、凸块，14、第一弹簧，2、指示标，3、监测机构，31、外壳，32、显示屏，33、发射器，34、毫米波雷达，35、凸起，4、固定机构，41、固定条，42、凹槽，43、第二气囊，44、棉布层，45、第三气囊，5、通风机构，51、安装管，52、喷头，53、连通管，6、挤压机构，61、压缩管，62、第二弹簧，63、固定块，64、橡胶垫，65、滑杆，66、支撑杆，7、连接机构，71、连接管，72、阀门，8、按摩机构，81、限位杆，82、电动按摩棒。

具体实施方式

结合附图对本发明具体方案具体实施例作进一步的阐述。

如图所示，一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测装置，包括支撑机构1、固定机构4、监测机构3、通风机构5、挤压机构6及按摩机构8，所述支撑机构1的侧壁设有所述指示标2，支撑机构1的内部通过连接机构7与固定机构4固定；所述监测机构3通过其外壳31安装在支撑机构1的外侧壁，且所述外壳31的外侧壁设有显示屏32、发射器33、毫米波雷达34，外壳31的内侧壁设有凸起35，所述通风机构5安装于支撑机构1的侧壁居中处；

所述挤压机构6包括压缩管61、第二弹簧62、固定块63、橡胶垫64、滑杆65和支撑杆66，所述支撑机构1的内部对称设有支撑杆66，所述压缩管61的两端均与支撑杆66固定连接；所述压缩管61的内部与滑杆65固定连接，所述滑杆65的侧壁与固定块63滑动连接，且所述固定块63的侧壁与橡胶垫64固定连接；所述第二弹簧62的两端分别与固定块63和压缩管61固定连接，且第二弹簧62套装在滑杆65的侧壁；

所述按摩机构8包括限位杆81和电动按摩棒82，所述压缩管61的侧壁对称设有限位杆81，且所述限位杆81的一端设有电动按摩棒82。

所述支撑机构1包括系带11、侧壁为弧形的第一气囊12、凸块13和第一弹簧14，第一气囊12的侧壁设有指示标2，所述第一气囊12的侧壁设有半球形的凸块13，所述第一弹簧14的两端分别与所述第一气囊12和所述压缩管61固定连接。

所述固定机构4包括固定条41、凹槽42、第二气囊43、棉布层44和第三气囊45，所述第一气囊12的内部设有棉布层44，所述棉布层44的两端均设有系带11、第二气囊43和第三气囊45；所述棉布层44的内侧设有固定条41，且所述棉布层44的两端均等距设有凹槽42，所述固定条41与第三气囊45连通。

所述凹槽42位于两个第二气囊43之间，所述第二气囊43与第三气囊45连通。

所述连接机构7包括连接管71和阀门72，连接管71设于棉布层44一端的内部，所述连接管71的侧壁设有阀门72，且所述连接管71的两端连通所述第一气囊12和第三气囊43。

进一步的，所述第一气囊12和棉布层44的内部居中处设有外壳31，且所述棉布层44的侧壁为弧形结构。

所述通风机构5包括安装管51、喷头52和连通管53，棉布层44的中部设有侧壁为弧形的安装管51，所述安装管51的两端等距设有喷头52，所述安装管51的侧壁与连通管53连接，且所述连通管53设于第一气囊12的内部。

其中一根所述支撑杆66的一端为漏斗形结构，另一根所述支撑杆66与连通管53连通。

所述支撑杆66的一端固定在所述棉布层44的侧壁，且所述支撑杆66和压缩管61位于所述第一气囊12的内部。

一种基于毫米波雷达的呼吸心跳监测方法，包括以下步骤：

步骤一：根据所述指示标2所指向的方向，所述指示标2指向运动员的膝盖，将所述棉布层44套在运动员的小腿肌肉处；所述棉布层44将运动员的小腿腓肠肌对齐，使用所述系带11将所述棉布层44和所述第一气囊12固定在运动员的小腿处；打开所述阀门72，使所述第一气囊12与所述第三气囊45连通，挤压所述第一气囊12，使所述第一气囊12内部的气体通过所述连接管71进入所述第三气囊45、所述固定条41和所述第二气囊43的内部，所述第二气囊43在所述棉布层44的内部膨胀，使所述第二气囊43紧贴运动员的皮肤，增加所述棉布层44在皮肤上的稳定性，再将所述阀门72关闭；膨胀的所述第一气囊12和所述第一弹簧14对所述外壳31进行防护，避免所述外壳31内部的电器元件受到损伤；

步骤二：打开所述外壳31的开关，打开所述显示屏31、所述毫米波雷达34和所述外壳31内部的蓄电池和中央处理器，当需要测量运动员的乳酸阀值时，首先进行15分钟的充分热身，其中包括三次短时间冲刺，再进行持续30分钟或一小时竭尽全力的匀速跑步，后半程不能掉速，尽量保证节奏均匀；在运动员运动过程中，所述毫米波雷达34中的呼吸监测模块、心跳监测模块、速度监测模块分别监测运动员的呼吸、心跳和速度，并将信息传递给中央处理器，中央处理器将运动员的心率和呼吸信息进行储存并处理，截取后20分钟的平均心率，就是运动员的乳酸阈值心率，此时对应的配速，就是乳酸阈值配速；中央处理器将运动员跑步时呼吸、心跳和速度等信息传递给所述发射器34，所述发射器34将信息转化后发射给手机云端和蓝牙耳机，通过蓝牙耳机和手机使运动员了解运动过程的运动信息，便于运动员调节训练强度，当运动员运动过程中发生意外，运动员的呼吸和心跳出现问题后，中央处理器和发射器将信息传递给手机云端，手机云端将信息处理后打开报警模块，报警模板报警发出声音提醒周围人们对其进行救援；

步骤三：当运动员跑步过程中，运动员腿部的腓肠肌不断舒张和收缩，运动员抬腿过程中腓肠肌收缩，运动员小腿向下时腓肠肌舒张；运动员测量乳酸阀值时，小腿处被所述棉布层44和所述第一气囊45包裹，被包裹处的皮肤透气性和散热性差，使运动员的小腿处感动炎热；当运动员小腿向下快速运动与时，小腿带动所述第一气囊45和所述压缩管61向下运动，当运动员的鞋与地面接触时，运动员小腿向下运动趋势逐渐停止，此时所述压缩管61内部的所述固定块63和所述橡胶垫64被用力的向下甩，使所述固定块63带动所述橡胶垫64沿着所述滑杆65向下运动同时拉长所述第二弹簧62，在此过程中，所述橡胶垫64向下运动挤压所述压缩管61内部的空气，所述压缩管61内部的空气反向挤压所述橡胶垫64，使具有弹性的所述橡胶垫64在所述压缩管61的内部撑开，所述橡胶垫64撑开紧贴所述压缩管61的内侧壁运动，所述橡胶垫64向下运动挤压所述压缩管61内部的空气，所述压缩管61内部的空气被压入连通管53和所述安装管51的内部，所述安装管51内部的空气通过所述喷头52喷入所述棉布层44的内部，增加所述棉布层44中空气的流动性，为所述棉布层44内部的皮肤散热，且此时运动员的小腿的腓肠肌舒张，运动员的皮肤随着腓肠肌的舒张，同时所述第二气囊43膨胀挤压皮肤，使与所述棉布层44和所述凹槽42接触的皮肤之间间隙增加，便于从所述喷头52中喷出的空气在所述棉布层44与皮肤之间流动，且便于所述棉布层44中空气从所述凹槽42排出，便于对皮肤散热；且当运动员小腿向上运动时，小腿带动所述压缩管61向上运动，所述第二弹簧62收缩带动所述固定块63和所述橡胶垫64向上运动，此时所述压缩管61内部的空气挤压所述橡胶垫64，所述橡胶垫64被挤压收缩与所述压缩管61的内侧壁分开，使所述压缩管61内部上下的空气流通；随着运动员小腿的运动，使所述压缩管61内部的空气不断进入所述棉布层44的内部，提高运动员使用的舒适性；

步骤四：在运动员跑步过程中，运动员腿部中积累的乳酸逐渐增加，同时所述外壳31内部的距离监测模块监测所述外壳31与地面之间的间距，当运动员小腿向下运动时，距离监测模块监测到所述外壳31与地面之间的间距越来越近，运动员小腿向上运动时，距离监测模块监测到所述外壳31与地面之间的间距越来越远，同时距离监测模块将监测的信息传递给中央处理器，中央处理器将收集的信息储存并处理；当运动员小腿向下运动时，中央处理器使蓄电池与所述电动按摩棒82连通，所述电动按摩棒82在所述第一气囊12内部运动震动，此时运动员小腿处的腓肠肌处于舒张状态，使所述电动按摩棒82对运动员小腿处的腓肠肌进行按摩，增加小腿处肌肉的乳酸降解效率，当运动员向上运动，中央处理器使蓄电池与所述电动按摩棒82断开，所述电动按摩棒82停止运动，随着运动员小腿处的不断运动，所述电动按摩棒82在腓肠肌处于舒张状态时进行按摩，从而减轻运动员运动后小腿酸痛感。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。