CN109480796A - 一种健康监测服装 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种健康监测服装，包括：服装本体、传感器单元、信号调理电路和信号处理电路；所述传感器单元采集人体生理数据的原始信号，所述信号调理电路对人体生理数据的原始信号进行放大、过滤，所述信号处理电路对所述信号调理电路的输出信号进行计算从而得出健康状况数据。通过本发明的健康监测服装监测到的用户生理数据变化，可以让用户及时了解自己的身体状况及长久产生的变化，用户可以根据了解到的变化来管理和改善自己的生活起居，饮食锻炼及睡眠，达到提高生活和工作效率的目的，养成更健康的生活习惯。

Description

一种健康监测服装

技术领域

本发明涉及智能穿戴领域，特别涉及一种健康监测服装。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对健康的要求越来越高，因此，健康监测技术越来越多的应用于日常生活。

公开号为CN108158055 A的中国专利申请公开了一种人体数据监控智能服装，通过在服装内侧不同位置植入信号采集器来采集如体温、心跳、血压、敏感度等不同的人体数据，通过封装在面料内的发射器将采集数据发送到显示端。该技术的缺点是信号采集器必须分布在不同位置并且贴近皮肤才能采集到需要监测的数据，对位置要求严格，不同体型、不同年龄的用户穿着贴合度不同，造成采集数据误差大，信号采集器功能太单一，成本高。

公开号为CN105962447 A的中国专利申请公开了一种智能服装，通过在外套内植入发电装置，利用人力动作的机械能转化成电能储存在电池内供传感器模块使用。该技术的缺点是发电装置的体积、外形、重量都远远超出了传感器工作需要的电池，而且是利用手臂活动的机械能发电，会造成服装异物感严重并且穿着不适。

如何精确监测人体健康状况，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提出一种健康监测服装，能够精确监测人体健康状况。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种健康监测服装，包括：服装本体、传感器单元、信号调理电路和信号处理电路；所述传感器单元采集人体生理数据的原始信号，所述信号调理电路对人体生理数据的原始信号进行放大、过滤，所述信号处理电路对所述信号调理电路的输出信号进行计算从而得出健康状况数据。

可选地，还包括屏蔽单元，所述屏蔽单元设置在所述传感器和所述信号调理电路之间。

可选地，所述屏蔽单元包括由两个屏蔽层构成的壳体和信号引出线；所述屏蔽层尺寸大于所述传感器，两个屏蔽层之间夹设传感器；所述信号引出线一端连接所述传感器的接线引脚，另一端延伸出所述屏蔽层构成的壳体。

可选地，还包括显示单元，用于显示所述信号处理电路输出的健康状况数据。

可选地，包括通讯单元，所述信号处理电路通过通讯单元将数据传输到所述显示单元上。

可选地，还包括报警单元，所述报警单元用于当出现呼吸暂停、心跳暂停症状并持续时间超过预设值时，发出报警信号。

可选地，还包括控制器，所述控制器包括：

第一单元，用于设置采样频率，将来自信号调理电路的输出信号进行AD采样；选取一个时间段，对这一段时间内采集到的信号进行处理，作为判断用户是否存在心跳、呼吸、说话、打鼾、体动和步容的基准信号；

第二单元，通过傅里叶算法对来自信号调理电路的信号进行滤波处理，将信号中的低频以及高频噪声滤除掉；

第三单元，将滤波后的信号中不需要的频率的波形滤除掉，然后计算出用户的健康状况数据。

可选地，所述控制器还包括第四单元，所述第四单元用于识别用户发生的异常生命体征。

可选地，所述控制器还包括第五单元，所述第五单元用于识别用户发生的异常生命体征，当出现异常生命体征并持续时间超过预设值时，发出报警信号。

本发明的有益效果是：

通过本发明的健康监测服装监测到的用户生理数据变化，可以让用户及时了解自己的身体状况及长久产生的变化，用户可以根据了解到的变化来管理和改善自己的生活起居，饮食锻炼及睡眠，达到提高生活和工作效率的目的，养成更健康的生活习惯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种健康监测装置的一个可选实施例的框图；

图2a为本发明一种健康监测装置的另一个可选实施例的框图；

图2b为屏蔽单元的一个可选实施例的结构示意图；

图3为本发明一种健康监测装置的另一个可选实施例的框图；

图4为本发明一种健康监测装置的另一个可选实施例的框图；

图5a为信号调理电路的一个可选实施例的结构示意图；

图5b为经过所述信号调理电路调理后的信号波形图；

图6为控制器的框图。

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。

图1示出了所述健康监测服装的一个可选实施例。

该可选实施例中，所述健康监测服装包括：服装本体、传感器单元110、信号调理电路130和信号处理电路140。所述传感器单元110，采集人体生理数据的原始信号，所述信号调理电路对人体生理数据的原始信号进行放大、过滤，其输出信号包括人体心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号以及体动信号和步容信号，所述信号处理电路140对人体心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号以及体动信号和步容信号进行计算从而得出健康状况数据，包括心率数据、呼吸数据、说话数据、打鼾数据以及体动数据和步容数据，并根据数据变化判断出用户健康状况，例如清醒或者入睡，清醒状态下会对使用者久坐及运动量进行统计和管理，入睡状态会对用户的睡眠质量进行管理，让用户及时了解自己的身体健康状况。

可选地，所述传感器单元设置在服装本体前侧面。

可选地，所述传感器单元设置在服装本体前侧面的中部。

可选地，所述传感器单元设置在服装本体前侧面的左上部。

可选地，所述传感器单元设置在服装本体前侧面的右上部。

可选地，所述传感器单元设置在服装本体前侧面的左侧或者右侧肋部。

可选地，所述传感器单元设置在所述服装本体后侧面。

可选地，所述传感器单元110包括压电薄膜传感器或者压电陶瓷传感器，采集待测对象的实时生理信号。例如，所述压电薄膜传感器为PVDF(Polyvinylidene Fluoride，聚偏氟乙烯)压电薄膜传感器，PVDF压电薄膜传感器具有整体薄、质轻、柔软、可以无源工作、耐用、灵敏度高、带宽范围宽等特点，拥有和水接近的声阻抗，特别适合人体生理信号的测量。由于压电薄膜传感器具有信号测量的高灵敏度，不需要和身体有直接接触，可以测出待测对象的心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号及其他微弱体动信号和步容信号。采用该可选实施例，用一个压电薄膜传感器即可完成对多组生理信号的测量，可以有效避免使用模块化的传感器组进行信号采集所产生的传感器之间的互相影响，提高测量精度，同时也使得后级电路对信号的分析更加简单方便。由于压电薄膜传感器具有轻薄的特点，将其设置于衣服上不会产生异物感，可以大大提高使用的舒适度。

可选地，所述传感器单元110、信号调理电路130和信号处理电路140为模块化结构，通过魔术贴、纽扣、背胶、或者拉链与服装本体相连接。

可选地，所述传感器单元110封装在带状或者面状的亲肤材料基材中，例如亲肤材料基材为人工皮革，其具有质地软、耐磨损、手感好等特点，所述亲肤材料基材为所要采集的人体生理信号的优良介质，所述传感器单元110经过封装后可以使整体结构更柔软，测量效果更灵敏，并能对压电薄膜传感器进行保护，同时也能提高使用的舒适性，更适合长期测量。

图2a示出了所述健康监测服装的另一个可选实施例。

该可选实施例中，所述健康监测服装还包括屏蔽单元120，所述屏蔽单元120设置在所述传感器和所述信号调理电路130之间，为防止传感器输出的采集信号干扰而作的屏蔽处理，使传感器输出的采集信号更清晰，更精准。

图2b示出了屏蔽单元的一个可选实施例。

该可选实施例中，所述屏蔽单元包括由两个屏蔽层构成的壳体3和信号引出线2。所述屏蔽层尺寸大于所述传感器，两个屏蔽层之间夹设传感器且将传感器完全包裹。所述信号引出线一端连接所述传感器的接线引脚，另一端延伸出所述屏蔽层构成的壳体，所述信号引出线用于传输传感器采集到的原始信号，对传感器与信号调理电路的传输过程进行保护，避免采集到的原始信号在传输过程受到外界杂波污染，使信号调理电路接收到的信号更加清晰，更加精准。

可选地，所述屏蔽层形状与所述传感器形状相同，且尺寸略大于所述传感器。可选地，所述屏蔽层形状根据具体应用设计，其尺寸保证完全包裹所述传感器。

可选地，所述两个屏蔽层通过胶相粘合，例如所述胶为不导电双面胶。

可选地，所述屏蔽层的备胶一面黏合传感器，无胶一面朝外，两个屏蔽层将所述传感器整体包裹在中间，形成封闭式壳体，实现电磁屏蔽。

可选地，所述屏蔽层的材质为铝箔，两个屏蔽层将所述传感器封闭在中间，形成封闭式铝箔壳体。采用该可选实施例，将铝箔制作成能完全覆盖住传感器表面的形状，一面涂覆不导电双面胶，另一面不作处理使其具备导电性能，铝箔质地柔软、延展性好，导电性能优良。

可选地，所述信号引出线为带屏蔽线的双芯线，包括一条屏蔽线和两条导线，所述导线的一端焊接在所述传感器相应的接线引脚，所述导线另一端与信号调理电路相连接。

图3示出了所述健康监测服装的另一个可选实施例。

该可选实施例中，所述健康监测服装还包括显示单元160，用于显示所述信号处理电路140输出的健康状况数据。可选地，所述显示单元为电脑或者后台服务器，用户可以在电脑或者后台服务器上获取健康状况数据，或者在电脑或者服务器上对所述健康监测服装进行设置。可选地，所述显示单元为移动终端，例如手机、平板电脑等，用户可以通过手机或者平板电脑上的APP直观地获取健康状况数据，也可以通过手机或者平板电脑上的APP对健康监测服装进行设置。

图4示出了健康监测服装的另一个可选实施例。

在该可选实施例中，所述健康监测服装还包括通讯单元150，所述信号处理电路140通过通讯单元150将数据传输到显示单元上，例如手机等移动终端。可选地，所述通讯单元采用的无线电频率为2.4GHz的蓝牙无线频率，2.4GHz蓝牙低能量符合RF片上系统，支持250Kbps、500Kbps、1Mbps、2Mbps的数据传输速率。采用该可选实施例，所述通讯单元具有良好的接收灵敏度、选择性和阻断性能，传输的频率可以是秒级的实时传输，也可以是将相隔一时间段的打包数据发送至移动终端、台式电脑或后台服务器。

在另一个可选实施例中，所述健康监测服装还包括健康分析模块，用于根据所述健康状况数据对人体状态进行分析，用户能够直观地看到健康情况分析结果，例如清醒或者入睡，清醒状态下会对使用者久坐及运动量进行统计和管理，入睡状态会对用户的睡眠质量进行管理，让用户及时了解自己的身体健康状况。可选地，所述健康分析模块设置在所述信号处理电路中。可选地，所述健康分析模块由移动终端中的APP实现。

图5a示出了信号调理电路的一个可选实施例。

该可选实施例中，所述信号调理电路包括两级运算放大电路，第一级运算放大电路131用于将传感器的微弱电流信号转换成电压信号，第二级运算放大电路132用于将第一级运算放大电路131输出的电压信号进行放大。采用该可选实施例，所述信号调理电路130用于对传感器单元110采集的原始信号进行了放大、滤波，把采集到的原始信号调理成特征点更明显、更容易识别的信号，包括人体心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号以及体动信号和步容信号。

图5b示出了经过所述信号调理电路调理后的信号波形的一个示例。

图5b中，51、52、53、54、55、56、57、58为心跳波形，信号处理电路根据此波形计算心率频率。61、62、63为呼吸波形，信号处理电路根据此波形计算呼吸频率。

信号处理电路根据上述波形频率统计心率、呼吸在监测过程中的变化，并根据数据变化判断出使用者状态，例如清醒或者入睡，清醒状态下会对使用者久坐及运动量进行统计和管理，入睡状态会对用户的睡眠质量进行管理，让用户及时了解自己的身体健康状况。

可选地，所述信号处理电路140与信号调理电路130相连接，所述信号处理电路包括控制器，所述控制器对经过调理的人体心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号以及体动信号和步容信号进行分析，计算出待测对象的健康状况数据，所述健康状况数据包括心率数据、呼吸数据、打鼾数据以及体动数据和步容数据。例如，所述信号处理电路140的控制器通过算法对人体心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号以及体动信号和步容信号的幅值、频率设定合适阈值，将不同的生理特征信号区分处理，包括人体心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号以及体动信号和步容信号，获得健康状态数据，包括心跳数据、呼吸数据、说话数据、打鼾数据以及体动数据和步容数据，对上述睡眠状态数据做对比分析，可以进一步分析出用户的健康状况。

可选地，所述信号处理电路还包括报警单元，用于当出现呼吸暂停、心跳暂停等症状并持续时间超过预设值时，发出报警信号。

可选地，所述信号处理电路还包括闹钟单元，用于设置闹钟，闹钟单元在预设时间叫醒用户。

可选地，如图6所示，所述控制器包括：

第一单元210，用于设置一个合适的采样频率，将来自信号调理电路的输出信号进行AD采样；选取一个合适的时间段，对这一段时间内采集到的信号进行处理，作为判断用户是否存在心跳、呼吸、说话、打鼾、体动和步容的基准信号。可选地，所述第一单元对一段时间内采集到的信号进行处理，通过傅里叶变换，滤除掉0.1Hz以下的无用信号，在满足采样信号不失真的情况下，尽量提高采样速率，最大限度还原原始信号，作为判断用户是否存在心跳、呼吸、说话、打鼾、体动和步容的基准信号。

第二单元220，通过傅里叶算法对来自信号调理电路的信号进行滤波处理，将信号中的低频以及高频噪声滤除掉。

第三单元230，将滤波后的信号分为多路，分别是心跳信号、呼吸信号、说话信号、打鼾信号、体动信号和步容信号，将每一路信号中不需要的频率的波形滤除掉，然后计算出用户的心跳数据、呼吸数据、说话数据、打鼾数据、体动数据和步容数据等健康状况数据，作为评价用户健康状况的指标。

可选地，所述控制器还包括第四单元，所述第四单元用于识别用户发生的异常生命体征，例如呼吸暂停、心跳暂停等症状，然后记录下来，告知用户潜在的健康危险。

可选地，所述控制器还包括第五单元，所述第五单元用于识别用户在发生异常生命体征，当出现呼吸暂停、心跳暂停等症状并持续时间超过预设值时，发出报警信号。

例如，所述信号处理电路采用CC2541作为控制器，比如CC2541F256。CC2541可以满足数据处理的需要，而且又是为蓝牙而设计的芯片，通过设计相应的通讯外设，可以同时兼顾数据处理与通讯要求，这样就可以将通讯单元150所需的通讯芯片和信号处理电路140所需的数据处理芯片合二为一，大大降低生产成本，选择合适的微处理器能有效地提升监测效果的实时性，以及降低整体装置的尺寸和功耗。

通过本发明的健康监测服装监测到的用户生理数据变化，可以让用户及时了解自己的身体状况及长久产生的变化，用户可以根据了解到的变化来管理和改善自己的生活起居，饮食锻炼及睡眠，达到提高生活和工作效率的目的，养成更健康的生活习惯。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种健康监测服装，其特征在于，包括：服装本体、传感器单元、信号调理电路和信号处理电路；所述传感器单元采集人体生理数据的原始信号，所述信号调理电路对人体生理数据的原始信号进行放大、过滤，所述信号处理电路对所述信号调理电路的输出信号进行计算从而得出健康状况数据。

2.如权利要求1所述的一种健康监测服装，其特征在于，还包括屏蔽单元，所述屏蔽单元设置在所述传感器和所述信号调理电路之间。

3.如权利要求2所述的一种健康监测服装，其特征在于，所述屏蔽单元包括由两个屏蔽层构成的壳体和信号引出线；所述屏蔽层尺寸大于所述传感器，两个屏蔽层之间夹设传感器；所述信号引出线一端连接所述传感器的接线引脚，另一端延伸出所述屏蔽层构成的壳体。

4.如权利要求1所述的一种健康监测服装，其特征在于，还包括显示单元，用于显示所述信号处理电路输出的健康状况数据。

5.如权利要求4所述的一种健康监测服装，其特征在于，还包括通讯单元，所述信号处理电路通过通讯单元将数据传输到所述显示单元上。

6.如权利要求1所述的一种健康监测服装，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元用于当出现呼吸暂停、心跳暂停症状并持续时间超过预设值时，发出报警信号。

7.如权利要求1所述的一种健康监测服装，其特征在于，还包括控制器，所述控制器包括：

第一单元，用于设置采样频率，将来自信号调理电路的输出信号进行AD采样；选取一个时间段，对这一段时间内采集到的信号进行处理，作为判断用户是否存在心跳、呼吸、说话、打鼾、体动和步容的基准信号；

第二单元，通过傅里叶算法对来自信号调理电路的信号进行滤波处理，将信号中的低频以及高频噪声滤除掉；

第三单元，将滤波后的信号中不需要的频率的波形滤除掉，然后计算出用户的健康状况数据。

8.如权利要求7所述的一种健康监测服装，其特征在于，所述控制器还包括第四单元，所述第四单元用于识别用户发生的异常生命体征。

9.如权利要求8所述的一种健康监测服装，其特征在于，所述控制器还包括第五单元，所述第五单元用于识别用户发生的异常生命体征，当出现异常生命体征并持续时间超过预设值时，发出报警信号。