CN111134639A - 一种健康状况实时观测的智慧衣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医疗技术领域以及物联网技术领域，特别涉及一种基于智慧衣的衡量健康状况的远程实时观测装置，包括帽子、上衣、手环以及云端解析模块，所述帽子中嵌入有脑电监测子系统，所述上衣中嵌入有心率、体温、呼吸频率以及血压的综合监测子系统，所述手环包括I型手环、II型手环和III型手环，所述I型手环中嵌入有血糖监测子系统，II型手环中嵌入有血脂监测子系统，III型手环中嵌入有协调器模块，通过协调器模块收集并转发各个监测子系统监测到的体征信息给云端解析模块，通过云端解析模块分析这些体征信息以及评估用户的健康状态。本装置是基于物联网技术的新型可穿戴设备，解决了健康远程评测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗技术领域以及物联网技术领域，特别涉及一种基于智慧衣的衡量健康状况的远程实时观测装置。
背景技术
随着人们经济生活水平的提高和物质财富的增长，人们越来越关注自身的身体健康，健康体检需求是当前人们就医需求的重要方面。传统的健康数据采集主要依托血压仪、体重称、身高尺、体温计等传统医疗器械，病人在随访治疗期间要求在固定的周期内到医院体检以获得体征数据来评估患者的身体状况和慢性病进程。随着微机电技术和信息化技术的发展，随身电子心率计、血压计、血糖计、体温计等智能穿戴技术逐步成熟并投放市场，为方便病人体检提供了新途径。目前的可穿戴设备除手环外，其余部位的随身微机电设备可穿戴性程度不高，难以长时间舒适贴身的随身携带，并且在功能上集成程度不高，解析终端多为手机，仅有生理指标的数值状态观测功能。
因此缺少一种舒适贴身、多功能、多体征信息实时获取、适用于多场合的以智慧衣方式实现的健康状态远程观测和评估装置。
发明内容
针对现有的技术不足，本发明提供一种基于智慧衣的舒适贴身、多功能、多生理指标信息实时获取、适用于多场合的健康状态远程观测和评估装置。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种健康状况实时观测的智慧衣装置，包括帽子、上衣、手环以及云端解析模块，所述帽子中嵌入有脑电监测子系统，所述上衣中嵌入有心率、体温、呼吸频率以及血压的综合监测子系统，所述手环包括I型、II型和III型三种类型，所述I型手环中嵌入有血糖监测子系统，II型手环中嵌入有血脂监测子系统，III型手环中嵌入有协调器模块。
所述帽子为夹层结构，且帽子的帽檐上设有束带，所述脑电监测子系统包括嵌入在帽子夹层中的脑电传感器、微处理器、近场无线通信模块、串口通信模块、电源模块、外围电路以及置于里层直接与皮肤接触的脑电感应电极。
所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块以及脑电传感器连接，所述脑电感应电极通过信号线与脑电传感器连接，所述近场无线通信模块与协调器模块无线互联，所述外围电路为该微机电系统提供电路支持，且电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实施软硬件调试功能中与PC机相连。
所述上衣由氨纶紧身材料制成，且上衣为夹层结构，所述综合监测子系统由嵌入在上衣夹层中的心率传感器、体温传感器、呼吸频率传感器、血压传感器、微处理器、近场无线通信模块、外围电路、电源模块、串口通信模块以及置于里层的心率感应电极、体温感应电极、呼吸频率感应电极以及血压感应电极构成。
所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块、心率传感器、体温传感器、呼吸频率传感器以及血压传感器连接，所述心率感应电极、体温感应电极、呼吸频率感应电极以及血压感应电极直接与皮肤接触，且心率感应电极、体温感应电极、呼吸频率感应电极以及血压感应电极通过信号线分别与心率传感器、体温传感器、呼吸频率传感器以及血压传感器连接，所述近场无线通信模块与协调器模块无线互联,所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实现软硬件调试功能中与PC机相连。
所述手环采用表型结构，且包括表身和表带两部分，I型手环和II型手环表身底盖上置有微创采血探针。
所述血糖监测子系统与血脂监测子系统均包括微处理器、近场无线通信模块、电源模块、串口通信模块、外围电路，所述血糖监测子系统还包括血糖传感器，所述血脂监测子系统还包括血脂传感器，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块、血糖传感器和血脂传感器连接，所述微创采血探针与对应的血糖传感器或血脂传感器互联，所述近场无线通信模块与协调器无线互联，所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实现软硬件调试功能时与PC机相连。
所述协调器模块包括微处理器、近场无线通信模块、远程无线通信模块、显示模块、电源模块、串口通信模块、外围电路，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、远程无线通信模块、显示模块以及串口通信模块连接，所述协调器模块通过近场无线通信模块分别与脑电监测子系统、综合监测子系统、血糖监测子系统、血脂监测子系统无线互联,所述远程无线通信模块与云端解析模块无线互联，所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块实现软硬件调试功能时与PC机相连。
所述云端解析模块包括处理机模块、远程无线通信模块、电源模块和外围电路,所述处理机模块通过信号线与远程无线通信模块连接，所述云端解析模块通过远程无线通信模块与协调器模块无线互联，所述外围电路为该电器系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电。
本发明的有益效果：本发明所提供的一种健康状况实时观测的智慧衣装置是基于物联网技术的新型可穿戴设备。本发明通过各体征采集模块采集脑电、心率、体温、呼吸频率、血压、血糖和血脂含量，通过协调器模块收集并转发这些体征信息给云端解析模块，通过云端解析模块分析这些体征信息并评估用户的健康状态。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的帽子设计示意图；
图3是本发明的上衣设计示意图；
图4是本发明的手环设计示意图；
图5是本发明的脑电监测子系统的硬件结构图；
图6是本发明的体征监测子系统的硬件结构图；
图7是本发明的血糖和血脂监测子系统的硬件结构图；
图8是本发明的协调器模块的硬件结构图；
图9是本发明的云端解析模块的硬件结构图；
图10是本发明的系统框图。
具体实施方式
如图1-图10所示，一种健康状况实时观测的智慧衣装置，包括帽子、上衣、手环以及云端解析模块50，所述帽子中嵌入有脑电监测子系统10，所述上衣中嵌入有心率、体温、呼吸频率以及血压的综合监测子系统20，所述手环包括I型、II型手环30，以及III型手环40，所述I型手环中嵌入有血糖监测子系统，II型手环中嵌入有血脂监测子系统，III型手环40中嵌入有协调器模块。
帽子部分：所述帽子为夹层结构，且帽子的帽檐上设有束带，所述脑电监测子系统10包括嵌入在帽子夹层中的脑电传感器101、微处理器、近场无线通信模块、串口通信模块、电源模块、外围电路以及置于里层直接与皮肤接触的脑电感应电极1011。所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块以及脑电传感器101连接，所述脑电感应电极1011通过信号线与脑电传感器101连接，所述近场无线通信模块与协调器模块无线互联，所述外围电路为该微机电系统提供电路支持，且电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实施软硬件调试功能中与PC机相连。下文中的相同名称部件在结构和功能上不同，其区别在位于不同电路中发挥作用。
上衣部分：所述上衣通过氨纶紧身材料制成，且上衣为夹层结构，所述综合监测子系统20由嵌入在上衣夹层中的心率传感器202、体温传感器201、呼吸频率传感器204、血压传感器203、微处理器、近场无线通信模块、外围电路、电源模块、串口通信模块以及置于里层的心率感应电极2021、体温感应电极2011、呼吸频率感应电极2041以及血压感应电极2031构成。所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块、心率传感器202、体温传感器201、呼吸频率传感器204以及血压传感器203连接，所述心率感应电极2021、体温感应电极2011、呼吸频率感应电极2041以及血压感应电极2031直接与皮肤接触，且心率感应电极2021、体温感应电极2011、呼吸频率感应电极2041以及血压感应电极2031通过信号线分别与心率传感器202、体温传感器201、呼吸频率传感器204以及血压传感器203连接，所述近场无线通信模块与协调器模块无线互联,所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实现软硬件调试功能中与PC机相连。心率感应电极2021将心脏振动信号传送给心率传感器202，并转化为心率信号，体温感应电极2011将热信号传送给温度传感器并转化为温度信号，呼吸频率感应电极2041将呼吸振动信号传送给呼吸频率传感器204并转化为呼吸频率信号，血压感应电极2031将血液压力信号传送给血压传感器203并转化为血压信号；微处理器负责处理各传感器发来的数据，近场无线通信模块将微处理器处理后的心率、体温、呼吸频率和血压信息无线转发到协调器模块。
手环30部分：所述手环30采用表型结构，且包括表身和表带两部分，分为I型和II型两款，手环表身底盖上置有微创采血探针3011。所述血糖监测子系统与血脂监测子系统均包括微处理器、近场无线通信模块、电源模块、串口通信模块、外围电路，所述血糖监测子系统还包括血糖传感器301，所述血脂监测子系统还包括血脂传感器302，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块、血糖传感器301和血脂传感器302连接，所述微创采血探针3011与对应的血糖传感器301或血脂传感器302互联，所述近场无线通信模块与协调器无线互联，所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实现软硬件调试功能时与PC机相连。微创采血探针3011与血糖传感器301或血脂传感器302连接，将血样信息送往血糖或血脂传感器302，传感器从血样信息中读取血糖或血脂信息，并将信息送往微处理器进行处理。
手环40部分：所述手环40采用表型结构，包括表身和表带两部分，表身中嵌有协调器模块，所述协调器模块包括微处理器、近场无线通信模块、远程无线通信模块、显示模块、电源模块、串口通信模块、外围电路，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、远程无线通信模块、显示模块以及串口通信模块连接，所述协调器模块通过近场无线通信模块分别与脑电监测子系统10、综合监测子系统20、血糖监测子系统、血脂监测子系统无线互联,所述远程无线通信模块与云端解析模块50无线互联，所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块实现软硬件调试功能时与PC机相连。近场无线通信模块接收各监测子系统送来的信息，并将其送往微处理器进行处理，微处理器将处理后的信息送往远程无线通信模块,远程无线通信模块将信息无线发往云端解析模块50；远程无线通信模块同时具有接收云端解析模块50发来的信息并送往微处理器进行处理的功能，微处理器对云端解析模块50的发来的信息进行识别处理后送往显示模块进行显示。
所述云端解析模块50包括处理机模块、远程无线通信模块、电源模块和外围电路,所述处理机模块通过信号线与远程无线通信模块连接，所述云端解析模块50通过远程无线通信模块与协调器模块无线互联，所述外围电路为该电器系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电。
工作原理概述：本智慧衣装置中，III型协调器手环40是常穿戴模块，云端解析模块50是常运作模块，而帽子、上衣、I型手环以及II型手环中可同时穿戴1-3件。其中监测血糖含量的手环和监测血脂含量的手环不同时穿戴；传感器节点负责采集人体体征信息并经微处理器模块进行滤波和去噪处理。协调器手环上的近场无线通信模块收到传感器节点发来的信息后，信息缓冲打包并经过微处理器去噪、滤波和去冗余后，由协调器手环上的远程无线通信模块通过云网无线传送给云端解析模块50上的远程无线通信模块。云端解析模块50接收由协调器模块转发而来的脑电、心率、体温、呼吸频率、血压、血糖含量、血脂(包含中性脂肪和类脂含量)信息并进行处理，具体为对脑电和心率信息进行小波分解，分析信号频率成分并与脑电和心率信息的标准频谱范围进行对比，当脑电信号的频率成分超出正常频谱范围，提示有脑电异常，当心电信号的频率成分超出正常频谱范围，提示有心电异常，将体温、血压、血糖含量和血脂含量与正常的体温、血压、血糖含量和血脂含量值进行数值对比，当体温、血压、血糖和血脂值超标时提示体温、血压、血糖和血脂体征指标异常，根据呼吸频率与正常呼吸节律间的差异评估是否存在呼吸节律异常。
相对于现有技术，本发明所提供的一种健康状况实时观测的智慧衣装置是基于物联网技术的新型可穿戴设备。本发明通过各体征采集模块采集脑电、心率、体温、呼吸频率、血压、血糖和血脂含量，通过协调器模块收集并转发这些体征信息给云端解析模块50，通过云端解析模块50分析这些体征信息以及评估用户的健康状态。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，同时以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。
Claims (9)
1.一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，包括帽子、上衣、手环以及云端解析模块，所述帽子中嵌入有脑电监测子系统，所述上衣中嵌入有心率、体温、呼吸频率以及血压的综合监测子系统，所述手环包括I型、II型和III型三种类型，所述I型手环中嵌入有血糖监测子系统，II型手环中嵌入有血脂监测子系统，III型手环中嵌入有协调器模块。
2.如权利要求1所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述帽子为夹层结构，且帽子的帽檐上设有束带，所述脑电监测子系统包括嵌入在帽子夹层中的脑电传感器、微处理器、近场无线通信模块、串口通信模块、电源模块、外围电路以及置于里层直接与皮肤接触的脑电感应电极。
3.如权利要求2所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块以及脑电传感器连接，所述脑电感应电极通过信号线与脑电传感器连接，所述近场无线通信模块与协调器模块无线互联，所述外围电路为该微机电系统提供电路支持，且电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实施软硬件调试功能中与PC机相连。
4.如权利要求1所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述上衣由氨纶紧身材料制成，且上衣为夹层结构，所述综合监测子系统由嵌入在上衣夹层中的心率传感器、体温传感器、呼吸频率传感器、血压传感器、微处理器、近场无线通信模块、外围电路、电源模块、串口通信模块以及置于里层的心率感应电极、体温感应电极、呼吸频率感应电极以及血压感应电极构成。
5.如权利要求4所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块、心率传感器、体温传感器、呼吸频率传感器以及血压传感器连接，所述心率感应电极、体温感应电极、呼吸频率感应电极以及血压感应电极直接与皮肤接触，且心率感应电极、体温感应电极、呼吸频率感应电极以及血压感应电极通过信号线分别与心率传感器、体温传感器、呼吸频率传感器以及血压传感器连接，所述近场无线通信模块与协调器模块无线互联,所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实现软硬件调试功能中与PC机相连。
6.如权利要求1所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述手环采用表型结构，且包括表身和表带两部分，I型手环和II型手环表身底盖上置有微创采血探针。
7.如权利要求1所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述血糖监测子系统与血脂监测子系统均包括微处理器、近场无线通信模块、电源模块、串口通信模块、外围电路，所述血糖监测子系统还包括血糖传感器，所述血脂监测子系统还包括血脂传感器，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、串口通信模块、血糖传感器和血脂传感器连接，所述微创采血探针与对应的血糖传感器或血脂传感器互联，所述近场无线通信模块与协调器无线互联，所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块在实现软硬件调试功能时与PC机相连。
8.如权利要求1所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述协调器模块包括微处理器、近场无线通信模块、远程无线通信模块、显示模块、电源模块、串口通信模块、外围电路，所述微处理器通过信号线与近场无线通信模块、远程无线通信模块、显示模块以及串口通信模块连接，所述协调器模块通过近场无线通信模块分别与脑电监测子系统、综合监测子系统、血糖监测子系统、血脂监测子系统无线互联,所述远程无线通信模块与云端解析模块无线互联，所述外围电路为该微机电子系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电，所述串口通信模块实现软硬件调试功能时与PC机相连。
9.如权利要求1所述的一种健康状况实时观测的智慧衣装置，其特征在于，所述云端解析模块包括处理机模块、远程无线通信模块、电源模块和外围电路,所述处理机模块通过信号线与远程无线通信模块连接，所述云端解析模块通过远程无线通信模块与协调器模块无线互联，所述外围电路为该电器系统提供电路支持，所述电源模块通过外围电路向各功能子模块供电。
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- 2020-01-10 CN CN202010028176.3A patent/CN111134639A/zh active Pending
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