CN109875534B - 一种人体多生理参数采集的可穿戴装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体多生理参数采集的可穿戴装置。根据本发明的穿戴装置具体能够包括采集模块主体、采集电极及佩戴装置。其中，采集模块主体能够包括参数采集传感器，嵌入式微处理系统，无线传输模块，电源模块及设备指示灯；采集电极是可与采集模块主体分离的；并且，佩戴装置是可与采集模块主体拆卸的，并且佩戴装置设置有与采集模块主体相连接的底座。根据本发明的穿戴装置能够采集人体肌电信号、脑电信号、脉搏波信号及惯性信号等多个生理参数。并且，根据本发明的穿戴装置具有采集端电极可移动、可拆卸、且固定性好，以及电极线连接稳定，并且佩戴装置能够适于人体多位置佩戴等优点。

Description

一种人体多生理参数采集的可穿戴装置

技术领域

本发明涉及一种用于人体多生理参数采集的可穿戴装置。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对自身健康问题的关注度越来越高。并且，对于人体生理参数进行多方位检测的检测设备也越来越多地被应用于评估人体的真实健康水平。然而，市场上现行的参数采集类检测设备大多只能采集人体单一的生理信号，不便于对人体多个生理信号进行多方位全面检测。

并且，现有的穿戴类生理信号采集装置中也存在诸多不足：首先，其采集端被固定在采集装置上，不能根据各人的具体情况而调节，以至不能准确找到适宜于不同人体的采集位置；其次，一些具有电极线的采集装置，常因为固定电极而给检测过程带来诸多不便，并且电极线与采集主体连接若有不稳定，容易中途断开，将会导致信号采集不能顺利完成；最后，某些可穿戴采集装置也存在佩戴位置单一的情况，无法实现采集人体的多个生理信号。

发明内容

为克服现有生理信号穿戴类采集装置的上述不足，本发明提供了一种人体多生理参数采集的可穿戴装置。根据本发明的可穿戴装置能够采集人体肌电信号、脑电信号、脉搏波信号及惯性信号等多个生理参数。并且，根据本发明的可穿戴装置具有采集端电极可移动、可拆卸、且固定性好，以及电极线连接稳定，并且佩戴装置能够适于人体多位置佩戴等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：根据本发明的多生理参数采集的可穿戴装置具体能够包括采集模块主体、采集电极及佩戴装置。其中，采集模块主体能够包括参数采集传感器，嵌入式微处理系统，无线传输模块，电源模块及设备指示灯；采集电极与采集模块主体是可分离的，并且采集电极通过电极接头与采集模块主体相连接；并且，佩戴装置与采集模块主体是可拆卸的，并且佩戴装置中设置有与采集模块主体相连接的底座。

根据本发明的技术方案，优选地，参数采集传感器具体能够包括肌电采集传感器、脑电采集传感器，脉搏波采集传感器，惯性信息采集传感器，能够用于采集人体的肌电信号，脑电信号，脉搏波信号及惯性信号等多个生理信号。

根据本发明的技术方案，优选地，参数采集传感器的输出端与嵌入式微处理系统的输入端相连，嵌入式微处理系统的输出端与无线传输模块相连，电源模块能够为参数采集传感器、嵌入式微处理系统、无线传输模块及设备指示灯供电。

根据本发明的技术方案，优选地，由参数采集传感器采集的肌电信号、脑电信号、脉搏波信号能够经过放大、滤波、电压抬升等处理得到稳定的信号，并且信号在A/D模数转化的识别范围内，上述采集到的信号经过A/D模数转化后进入嵌入式微处理系统经行处理；并且，惯性信号能够通过SPI或IIC通讯接口传输至嵌入式微处理系统中。

根据本发明的技术方案，优选地，嵌入式微处理系统通过USART串口与无线传输模块传递数据，并将处理后的肌电信号，脑电信号，脉搏波信号及惯性信号传输到无线传输模块。无线传输模块例如能够设置为WI-FI模块、蓝牙模块等。

根据本发明的技术方案，优选地，惯性信息采集传感器集成了陀螺仪、加速度计传感器，利用动力学算法与卡尔曼动态滤波算法，能够利用惯性信号求解出人体采集处的实时运动姿态。

根据本发明的技术方案，优选地，采集电极能够包括肌电采集电极与脑电采集电极，并且采集电极与电极线相连接，采集电极与电极线外层被用于粘贴的粘性材料包裹，便于将采集电极与电极线固定至采集模块主体。

根据本发明的技术方案，优选地，采集电极具有电极接头，所述采集电极包括电极接头，电极线及外层粘贴材料，所述电极接头通过电极插孔与所述采集模块主体相连接。优选地，电极接头与电极插孔能够选用阻抗小且具有良好导电性的材料。

根据本发明的技术方案，优选地，佩戴装置分为正面和反面，并且，采集模块主体被置于佩戴装置的正面；优选地，采集模块主体和佩戴装置的接触面设置有通孔，为脉搏波信号的采集提供通道。

根据本发明的技术方案，优选地，通孔周围采用软性材料，并且，佩戴装置的反面采用粘性材料，并与采集电极和电极线外层的粘性材料相互作用。

根据本发明的技术方案，优选地，可穿戴装置通过粘贴材料相互作用与人体采集部位相接触，且可根据人体的不同采集部位选择不同型号的采集传感器来采集人体的多个生理参数。

根据本发明的技术方案，优选地，设备指示灯能够包括电源指示灯、无线传输模块指示灯，电源指示灯例如能够设置为红色LED灯，在根据本发明的一个实施例中，为LED1；并且，无线传输模块指示灯例如能够设置为两个绿色 LED灯，在根据本发明的一个实施例中，为LED2与LED3。

根据本发明的技术方案，优选地，采集模块主体中，嵌入式微处理系统获取人体多生理参数信息，并将处理后的信息通过USART串口通讯传输到无线传输模块；并且，无线传输模块能够通过无线通讯技术将获得的数据传输至PC机、手机等智能终端，便于观察记录及后续的进一步研究。

与现有技术相比，根据本发明的可穿戴装置具有如下有益效果：

根据本发明的技术方案，设计出多生理参数采集的可穿戴装置，能够采集人体肌电信号、脑信号电、脉搏波信号及惯性信号等多个生理信号；并且，可自由移动的采集电极能够获取更加准确的采集部位，可拆卸电极能够避免电极线与采集模块主体连接处断裂的情况，并且，根据本发明的可穿戴装置具有人体多部位佩戴及无线传输数据等功能。

附图说明

图1为根据本发明的可穿戴装置的采集模块主体的结构示意图。

图2为根据本发明的可穿戴装置的采集模块主体的示意图。

图3为根据本发明的可穿戴装置的采集电极的示意图。

图4为根据本发明的可穿戴装置的佩戴装置的正面示意图。

图5为根据本发明的可穿戴装置的佩戴装置的反面示意图。

图6为根据本发明的可穿戴装置用于人体生理信号采集时的示意图。

图7为根据本发明的可穿戴装置的正面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方案对本发明的多生理参数采集的可穿戴装置做进一步说明。

如图1至图5及图7所示，根据本发明的多生理参数采集的可穿戴装置具体能够包括采集模块主体、采集电极及佩戴装置。其中，采集模块主体能够包括参数采集传感器1，嵌入式微处理系统2，无线传输模块3，电源模块4及设备指示灯5；采集电极是与采集模块主体可分离的，并且采集电极通过电极接头与采集模块主体相连接；并且，佩戴装置是可与采集模块主体拆卸的，并且佩戴装置中设置有与采集模块主体相连接的底座。

如图1所示，采集模块主体包括参数采集传感器1，嵌入式微处理系统2、无线传输模块3，电源模块4，及设备指示灯5。并且，参数采集传感器1具体包括肌电采集传感器、脑电采集传感器、脉搏波采集传感器和惯性信号采集传感器。参数采集传感器1的输出端与嵌入式微处理系统2的输入端相连，嵌入式微处理系统2的输出端与无线传输模块3相连，电源模块4能够为参数采集传感器1、嵌入式微处理系统2、无线传输模块3及设备指示灯5供电。

进一步，肌电采集传感器、脑电采集传感器、脉搏波信集传感器、惯性信号采集传感器与嵌入式微处理系统2连接，将采集到的肌电信号、脑电信号、脉搏波信号、惯性信号传输至嵌入式微处理系统2，嵌入式微处理系统将处理后的数据信号传输至无线传输模块3，无线传输模块3通过无线通讯技术将信息传输至PC机、手机等智能终端；并且，设备指示灯5能够为电源模块4与无线传输模块3的正常工作与否做出指示。

下文对采用根据本发明的可穿戴装置对人体生理参数进行信号采集的具体工作过程作详细说明。

如图2所示，采集模块主体背面示意图中的C处是脉搏波信号采集端，采用光电反射的方式采集人体脉搏信号，采集模块主体背面示意图中间部位的C 处位于与佩戴装置正面接触的一侧，A1、A2、A3是脑电电极插孔，B1、B2、 B3是肌电电极插孔。肌电电极插孔与脑电电极插孔具备导电良好、阻抗小等特点，D处为设备指示灯分为LED1、LED2、LED3，其中LED1为电源指示灯，当电源模块为采集模块主体供电时，LED1红灯亮。当电源模块为无线传输模块供电时LED2绿灯亮，当无线传输模块通过无线技术与其它智能终端连接上时 LED3绿灯亮。LED1、LED2、LED3中任何一个不正常工作代表设备出现故障。

如图3所示，采集电极由电极接头、电极线、电极、外层粘贴材料构成，其中E1是电极接头，与电极插孔相接，用于连接采集电极与采集模块主体，E2 为电极线，被外层粘贴材料包裹，E3为电极，采用Agcl电极，E4、E5是电极与电极线外层的粘贴材料，用于将采集电极固定在佩戴装置上。并且，外层粘贴材料具有良好的绝缘性，不导电。

图4和图5示出了根据本发明的可穿戴装置的佩戴装置。该佩戴装置正面如图4所示，其中阴影部分K1为粘贴材料，用于佩戴时的固定，F1、F2、F3、 G1、G2、G3为通孔，用于电极线穿透佩戴装置到达其反面，H为底座用于固定采集模块主体。如图5所示为佩戴装置的反面，其中阴影部分K2粘贴材料，与正面粘贴材料K1配合起到固定佩戴装置的作用，粘贴材料L，与图3中的E4、 E5作用，起到固定电极与电极线的作用。

图6为根据本发明的可穿戴装置的佩戴装置具体进行佩戴时的示意图，佩戴装置可佩戴在人体的肢体与脑部，本次设计的信号采集的可穿戴装置能够采集肌电信号、脑电信号、脉搏波信号及惯性信号，佩戴在手臂从而采集人体的肌电信号，肌电信号采用差分采集的方式，首先将肌电采集电极通过电极接头与图2所示的电极插孔B1、B2、B3连接，通过图4所示的G1、G2、G3通孔使肌电电极达到佩戴装置反面，将三个肌电电极放置在人体采集部位，利用采集电极外层的粘贴材料与佩戴装置上的采集材料固定电极。并通过图4所示的K1与图5所示的K2粘贴材料相互作用使佩戴装置佩戴在人体采集部位。同样，脑电信号采集时将脑电采集电极通过图2所示的A1、A2、A3处的电极插孔连接上采集模块主体，通过图4所示的F1、F2、F3通孔使脑电电极达到佩戴装置反面，将差分采集的脑电电极贴在额头处，通过粘贴材料固定脑电电极，将佩戴装置戴在头部。

如图6所示，脉搏波信号的采集通过光电反射的原理，可采集人体多部位的脉搏信号，当根据本发明的可穿戴采集装置佩戴在人体采集部位时通过图2 中的C处的发射与接收端，获取脉搏信号，惯性信息采集传感器集成在采集模块主体上，当佩戴在人体时，当佩戴位置发生摇摆等相对变化时，可通过惯性信号的采集而对分析人体的运动数据进行全面分析。

如图7所示，根据本发明的人体多生理参数采集的可穿戴装置包括采集模块主体、采集电极及佩戴装置；其中，采集模块主体被置于佩戴装置之中；并且，采集电极通过电极接头和电极插孔，与采集模块主体相连接；佩戴装置通过粘贴材料的相互作用，能够起到固定采集装置的作用。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围之内。

附图标号说明列表：

1 参数采集传感器

2 嵌入式微处理系统

3 无线传输模块

4 电源模块

5 设备指示灯。

Claims (1)

1.一种人体多生理参数采集的可穿戴装置，其特征在于，所述穿戴装置包括采集模块主体、采集电极及佩戴装置；并且

其中，所述采集模块主体包括参数采集传感器，嵌入式微处理系统，无线传输模块，电源模块及设备指示灯,所述参数采集传感器的输出端与所述嵌入式微处理系统的输入端相连接；所述嵌入式微处理系统的输出端与所述无线传输模块输入端相连接；并且所述电源模块为所述参数采集传感器，所述嵌入式微处理系统，所述无线传输模块，所述设备指示灯供电,其中,所述参数采集传感器包括肌电采集传感器，脑电采集传感器，脉搏波采集传感器及惯性信息采集传感器，用于处理采集人体的肌电信号，脑电信号，脉搏波信号及惯性信号；所述参数采集传感器将采集的肌电信号，脑电信号及脉搏波信号经过处理后进入所述嵌入式微处理系统进行再处理；惯性信号也被传输至所述嵌入式微处理系统中；并且所述嵌入式微处理系统将处理后的肌电信号，脑电信号，脉搏波信号及惯性信号传输至所述无线传输模块；所述采集模块主体的背面与佩戴装置正面接触并且设置有脑电电极插孔A1、A2、A3和肌电电极插孔B1、B2、B3；

其中，所述采集电极与所述采集模块主体是可分离的，并且所述采集电极通过电极接头与所述采集模块主体相连接；并且

其中，所述佩戴装置与所述采集模块主体是可拆卸的，并且所述佩戴装置中设置有与所述采集模块主体相连接的底座；所述佩戴装置分为正面和反面，并且，所述采集模块主体被置于所述佩戴装置的正面；并且所述佩戴装置与所述采集模块主体的接触面设置有通孔，为脉搏波信号的采集提供通道；所述佩戴装置的正面设置有粘贴材料K1，用于佩戴时的固定；所述佩戴装置的反面设置有与所述粘贴材料K1配合的粘贴材料K2、用于固定电极与电极线的粘贴材料L；

所述佩戴装置佩戴在人体的肢体与脑部，将肌电采集电极通过电极接头与所述电极插孔B1、B2、B3连接，通过通孔G1、G2、G3使肌电电极达到佩戴装置反面，将三个肌电电极放置在人体采集部位用以固定肌电电极，并通过所述粘贴材料K1和粘贴材料K2使佩戴装置佩戴在人体采集部位；脑电信号采集时将脑电采集电极通过所述电极插孔A1、A2、A3连接上采集模块主体，通过通孔F1、F2、F3使脑电电极达到佩戴装置反面，将差分采集的脑电电极贴在额头处，通过粘贴材料固定脑电电极，将佩戴装置戴在头部；

脉搏波采集传感器采集人体多部位的脉搏信号，惯性信息采集传感器集成在采集模块主体上；

所述采集电极包括电极接头，电极线及外层粘贴材料；并且，所述电极接头通过电极插孔与所述采集模块主体相连接；

所述通孔、通孔G1、G2、G3、通孔F1、F2、F3周围采用软性材料，并且，所述佩戴装置的反面采用粘性材料，并与采集电极和电极线外层的粘性材料相互作用；

所述设备指示灯包括电源指示灯及无线传输模块指示灯；并且

所述电源指示灯及所述无线传输模块指示灯对所述电源模块及所述无线传输模块的正常工作与否做出指示；

所述佩戴装置通过粘贴材料与人体采集部位相接触，并且可根据人体的不同采集部位选择不同的采集传感器来采集人体多生理参数。

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