CN107411730A - 穿戴式运动训练监测装备 - Google Patents
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Abstract
一种穿戴式运动训练监测装备，包括能量服、能量盒、状态监测装置和中枢控制器，其特征在于：能量服由高弹柔性面料缝制而成，其中分布若干块柔性织物电极布柔性织物电极布，该柔性织物电极布能够用来进行心电、肌电、呼吸等生理信息监测采集；柔性织物电极布能量盒是智能脉冲波发生装置，能量盒与能量服通过对接接口的外部端口连接，通过外部端口向能量服发出脉冲信号；中枢控制器具有显示器、应用程序以及信号发射模块，在应用程序中预置多种指令模式，显示器完成人机交互，指令模式发出信号，通过信号发射模块发射至能量盒的无线接收模块。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种智能运动穿戴式设备以及运动装备技术领域，尤其涉及一种通过脉冲激活肌肉组织并且通过电极监测生理信号，带来更好运动效果以及穿戴体验的运动装备。
【背景技术】
EMS（Electrical Muscle Stimulation）训练是指肌肉电刺激训练，最早是俄罗斯宇航局与NASA共同研发，其目的是为了防止航天飞行员在长期无重力的情况下，发生肌肉萎缩。而后被应用到德甲、高尔夫、短跑以及F1等专业运动员的肌肉训练项目中。经过不断调整以及改良，也开始在艺人模特行业中进行传播并得到了一定范围的应用，来作为保持身材塑造身体线条所用。
穿戴式设备（Wearable Devieces），是采用感知、识别、无线通信、云服务、大数据等新一代信息技术以实现用户互动、生活娱乐、医疗保健等功能的穿戴式移动智能终端，被誉为未来移动智能产品发展的主要趋势，并将极大地改变人类的生活。
穿戴式设备因其具备监测、医疗、娱乐、办公、学习、定位等多种功能，加上国内消费者日益增加的对健康方面述求，使得穿戴式设备在医疗健康、运动健身类产品十分火爆。根据市场研究机构Research and Markets 调研发布的报告显示，2012年全球穿戴式设备市场的收入已经达到了27亿美元，全球穿戴式电子产品的规模有望达到83亿美元，这一市场包括了先进的电子设备、柔性压电薄膜、智能纺织品等各类产品。
现有研究项目构建的穿戴式原型及市场在售的简单穿戴式电子产品中，大部分解决方案只是以手表、腕带等形式保持与人体接触，进行简单的运动参数计量，对于人体运动功能状态不能进行详细的参数评估。
【发明内容】
本发明针对以上情况以及现阶段技术背景的情况下，提出了一种真正可穿戴式的运动状态监测、评估运动装备，该穿戴式装备能够监控心电、肌电信号、心率、呼吸、水份、脂肪含量等生理参数的监测，并分析评估每块肌肉状态，给出肌肉电刺激（EMS）训练方案，给予肌肉电刺激。
本发明所涉及的穿戴式运动训练监测装备，包括能量服、能量盒和中枢控制器，其中：
能量服是由高弹功能面料制成，在构成能量服的面料夹层中分布若干块柔性织物电极布，在能量服上还固定设有一个对接接口，该对接接口的内部端口在能量服面料夹层中通过柔性高弹导向与柔性织物电极布连接；
能量盒：是智能脉冲波发生装置，能量盒与能量服通过对接接口的外部端口连接，其中内置无线接收模块和发射模块，其中无线接收模块对接中枢控制器发出的控制指令，而发射模块则是将产生的脉冲信号通过对接接口传送到能量服；
中枢控制器：中枢控制器具有显示器、应用程序以及信号发射模块，在应用程序中预置多种指令模式，显示器完成人机交互，指令模式发出信号，通过信号发射模块发射至能量盒的无线接收模块。
其中能量服采用高弹氨纶面料作为基础面料，在基础面料的夹层中嵌入式设置了多块柔性织物电极布，该柔性织物电极布主要分布在对应人体胸部、腹部、背部、腰部、臀部、手臂上臂部和大腿根部的部位。
该柔性织物电极布包括导电层、绝缘层和加厚层，以朝向人体一面为正面，该柔性织物电极布正面为一层导电层，背面为一层为加厚层，整个柔性织物电极布外边缘，通过热压技术热烫覆压一层绝缘层。
该导电层为柔性印刷电路层，形状大小对应所针对的肌肉形状；背面的加厚层为高弹海绵，从人体外侧形成将导电层压紧贴服人体的压力，保持电极和人体充分接触。
该状态监控装置包括心电采集模块、肌电采集模块、无线接收模块、状态分析模块和无线发射模块。
该状态监控装置还包括一个身体数据监测台，该监测台为通过生物电阻抗法测量人体脂肪、水分含量的工作台，该监测台带有无线发射模块，通过该无线发射模块将数据发射给状态监控装置。
该心电采集模块、肌电采集模块分别实现心电信号和肌电信号的采集，无线接收模块接收监测台发射来的信息参数，状态分析模块将心电信息、肌电信息与监测台发射过来的人体阻抗、体重等信息联合分析得出人体脂肪、水分、肌肉、热量消耗的状态参数，无线发射模块将分析结构发送至中枢控制器。
该能量盒由中枢控制器通过蓝牙技术控制，防干扰范围达50米。中枢控制器具有显示器、应用程序以及信号发射模块，在应用程序中预置多种指令模式，显示器完成人机交互，指令模式发出信号，通过信号发射模块发射至能量盒的无线接收模块。内置6种系统模式，32套训练方式以APP形式内装在一台IPAD上。从基础初学者到专业运动员，从增肌塑形到燃脂减肥，满足不同年龄层用户的多种健身需求。
该穿戴式运动训练监测装备，将织物与电子产品进行组合，系统的主要功能是监控心电、肌电信号、心率、呼吸、水份、脂肪含量等生理参数的监测，并分析评估每块肌肉状态，给出肌肉电刺激（EMS）训练方案，给予肌肉电刺激，包括电刺激频率，波形，时间，强度等参数。穿戴设备通过分析评估人体健康状态，根据评估报告，给出健康训练方案，然后通过监测、分析、评估、训练，不断持续改进身体状态。
【附图说明】
图1是本发明穿戴式运动训练监测装置能量服的结构示意图；
图2是本发明穿戴式运动训练监测装置整体结构框图；
图3是本发明穿戴式运动训练监测装置柔性织物电极布的结构图；
10、能量服；11、对接接口；12、柔性高弹导线；20、能量盒；21、无线接收模块；22、发射模块；30、状态监控装置；31、心电采集模块、32、肌电采集模块；33、无线接收模块；34、状态分析模块；35、无线发射模块；36、监测台；361、无线发射模块；40、中枢控制器；50、柔性织物电极布；51、导电层；52、绝缘层；53、加厚层。
【具体实施方式】
下面将结合本发明附图和具体实施方式对本发明穿戴式运动训练监测装备进行进一步的详细说明。
请参考附图1和附图2：本发明所涉及的穿戴式运动训练监测装备，包括能量服10、能量盒20、状态监控装置30和中枢控制器40，其中
能量服10是由高弹柔性面料制成，在构成能量服10的面料夹层中分布若干块柔性织物电极布50，在能量服10上还固定设有一个对接接口11，该对接接口11的内部端口在能量服10面料夹层中通过柔性高弹导线12与柔性织物电极布50连接；
能量盒20：是脉冲波发生装置，与能量服10通过对接接口11的外部端口连接，其中内置无线接收模块21和发射模块22，其中无线接收模块21对接中枢控制器40发出的指令，而发射模块22则是将产生的脉冲信号通过对接接口11传送到能量服；
状态监控装置30包括心电采集模块31、肌电采集模块32、无线接收模块33、状态分析模块34和无线发射模块35；
该心电采集模块31、肌电采集模块32分别实现心电信号和肌电信号的采集，无线接收模块33接收监测台60发射来的信息参数，状态分析模块34将心电信息、肌电信息与监测台发射过来的人体阻抗、体重等信息联合分析得出人体脂肪、水分、肌肉、热量消耗的状态参数，无线发射模块35将分析结构发送至中枢控制器40；
中枢控制器40：中枢控制器具有显示器41、应用程序42以及信号发射模块43，在应用程序中预置多种指令模式，显示器完成人机交互，指令模式发出信号，通过信号发射模块43发射至能量盒20的无线接收模块21。
其中能量服10采用高弹氨纶面料作为基础面料，在基础面料的夹层中嵌入式设置了多块柔性织物电极布50，该柔性织物电极布50主要分布在对应人体胸部、腹部、背部、腰部、臀部、手臂上臂部和大腿根部的部位。
该柔性织物电极布50在能量服中部分有20块，分布位置对应人体胸部、腹部、背部、腰部、臀部、手臂上臂部和大腿根部大肌群部位
请参考附图3：该柔性织物电极布50包括导电层51、绝缘层52和加厚层53，以朝向人体一面为正面，该柔性织物电极布50正面为一层导电层51，背面为一层为加厚层53，整个柔性织物电极布外边缘，通过热压技术热烫覆压一层绝缘层52。
该导电层51为柔性印刷电路层，形状大小对应所针对的肌肉形状；背面的加厚层53为高弹海绵，从人体外侧形成将导电层压紧贴服人体的压力，保持电极和人体充分接触。以每周训练2次计算，能量服使用寿命长达2年。
该状态监控装置30包括心电采集模块31、肌电采集模块32、无线接收模块33、状态分析模块34和无线发射模块35。该状态监控装置还包括一个身体数据监测台36，该监测台36为通过生物电阻抗法测量人体脂肪、水分含量的工作台，该监测台带有无线发射模块361，通过该无线发射模块361将数据发射给状态监控装置30。
该心电采集模块、肌电采集模块分别实现心电信号和肌电信号的采集，无线接收模块接收监测台发射来的信息参数，状态分析模块将心电信息、肌电信息与监测台发射过来的人体阻抗、体重等信息联合分析得出人体脂肪、水分、肌肉、热量消耗的状态参数，无线发射模块35将分析结构发送至中枢控制器。
测试时需要使用者光脚站立于台面。监测台36能同时测量身高体重，并带有无线发射模块361，能够将检测到的信息无线发射给能量服上检测分析模块。监测台测量的阻抗、身高、体重等参数与能量服上的监测分析装置采集到的心电、肌电等信号联合进行人体参数分析，得到人体状态分析参数。
该能量盒20由中枢控制器40通过蓝牙技术控制，防干扰范围达50米。中枢控制器具有显示器、应用程序以及信号发射模块，在应用程序中预置多种指令模式，显示器完成人机交互，指令模式发出信号，通过信号发射模块发射至能量盒的无线接收模块。内置6种系统模式，32套训练方式以APP形式内装在一台IPAD上。从基础初学者到专业运动员，从增肌塑形到燃脂减肥，满足不同年龄层用户的多种健身需求。
传感电极的能量传导功能最好，面积大而电阻低，小于10Ω。柔性传感电极安全性高，已通过欧盟CE、美国FDA、国内医疗认证。
能量服作为一个硬件基础，能够实现EMS混合训练方案。为了完成目前世界上最先进的EMS混合训练方案，中枢控制器中内置多种训练模式，一旦选定某种训练模式，就可以通过模拟这种训练模式对应的脑电波，解析为指令，发送到能量盒，然后能量盒产生脉冲信号通过柔性织物电极布将信号级中低频率脉冲电流通过BODY-Q-KEY技术(汗腺导入技术)，均匀深入刺激全身各大主肌肉群， 同时带动不易锻炼到的肌肉部位进行训练，有效促进全身的血液和淋巴循环，有助于脂肪分解和肌肉生成。
在中枢控制器中内置6种系统模式，32套训练方式，将这些训练模式以应用程序的方式内装在一台平板电脑或者其他具有显示模块的便携式智能终端上。从基础初学者到专业运动员，从增肌塑形到燃脂减肥，满足不同年龄层用户的多种健身需求。
训练方式，从1对1私教到最多1对8的团体训练，能量衣电极自动探测身体状态并传输数据至APP，系统根据个人身体状况对信号进行安全控制，教练调节模式和强度。在定制的训练模块中，教练按照课程指导用户以最快速度达到运动效果。
该穿戴式运动训练监测装备，将织物与电子产品进行组合，系统的主要功能是监控心电、肌电信号、心率、呼吸、水份、脂肪含量等生理参数的监测，并分析评估每块肌肉状态，给出肌肉电刺激（EMS）训练方案，给予肌肉电刺激，包括电刺激频率，波形，时间，强度等参数。穿戴设备通过分析评估人体健康状态，根据评估报告，给出健康训练方案，然后通过监测、分析、评估、训练，不断持续改进身体状态。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种穿戴式运动训练监测装备，包括能量服、能量盒、状态监控装置和中枢控制器，其特征在于：
其中，能量服：由高弹柔性面料缝制而成，在构成能量服的面料夹层中分布若干块柔性织物电极布柔性织物电极布，在能量服上还固定设有一个对接接口，该对接接口的内部端口在能量服面料夹层中通过柔性高弹导线与柔性织物电极布柔性织物电极布连接；
能量盒：是智能脉冲波发生装置，能量盒与能量服通过对接接口的外部端口连接，其中内置无线接收模块和发射模块，其中无线接收模块对接中枢控制器发出的控制指令，而发射模块则是将产生的脉冲信号通过对接接口传送到能量服；
中枢控制器：中枢控制器具有显示器、应用程序以及信号发射模块，在应用程序中预置多种指令模式，显示器完成人机交互，指令模式发出信号，通过信号发射模块发射至能量盒的无线接收模块。
2.根据权利要求1所述穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，其中能量服采用高弹氨纶面料作为基础面料，在基础面料的夹层中嵌入式设置了多块柔性织物电极布，该柔性织物布分布在对应人体胸部、腹部、背部、腰部、臀部、手臂上臂部和大腿根部的部位。
3.根据权利要求2所述穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，该柔性织物电极布在能量服中分布有20块，分布位置对应人体大肌群部位。
4.根据权利要求3所述穿戴式运动训练监测装备穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，该柔性织物电极布包括导电层、绝缘层和加厚层，以朝向人体一面为正面，该柔性织物电极布正面为一层导电层，背面为一层为加厚层，整个柔性织物电极布外边缘，通过热压技术热烫覆压一层绝缘层。
5.根据权利要求4所述穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，该导电层为柔性印刷电路层，形状大小对应所针对的肌肉形状；背面的加厚层为高弹海绵。
6.根据权利要求5所述穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，该状态监控装置包括心电采集模块、肌电采集模块、无线接收模块、状态分析模块和无线发射模块。
7.根据权利要求5所述穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，该状态监控装置还包括一个身体数据监测台，该监测台为通过生物电阻抗法测量人体脂肪、水分含量的工作台，该监测台带有无线发射模块，通过该无线发射模块将数据发射给状态监控装置。
8.根据权利要求7所述穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，该心电采集模块、肌电采集模块分别实现心电信号和肌电信号的采集，无线接收模块接收监测台发射来的信息参数，状态分析模块将心电信息、肌电信息与监测台发射过来的人体阻抗、体重等信息联合分析得出人体脂肪、水分、肌肉、热量消耗的状态参数，无线发射模块将分析结构发送至中枢控制器。
9.根据权利要求1所述穿戴式运动训练监测装备，其特征在于，该能量盒由中枢控制器通过蓝牙技术控制，防干扰范围达50米。
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