CN112336315A - 一种实时监测人体状态的可穿戴设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案公开了一种实时监测人体状态的可穿戴设备及其工作方法，包括内置有佩戴状态监测模块的佩戴设备；内置有控制模块的穿戴设备；所述穿戴设备监控所述佩戴设备的佩戴状态信息并发送至监控平台。通过本发明的可穿戴设备的使用，能够实时监测境外输入的被监测人员的体温、定位、心率等数据，并能够监测口罩是否佩戴正确或是否佩戴，并判断是否需要人工介入该被监测人员的医学观察。能够保证流行病毒携带者的体温数据和轨迹行踪得到实时监测，同时在公共场所时能够保证时刻佩戴口罩，并提示周围人群注意感染风险，就可以在有效降低病毒传播风险的前提下尽可能地减少国家卫生部门的医疗压力，并加快经济复苏。

Description

一种实时监测人体状态的可穿戴设备及其工作方法

本申请要求于2020年5月12日提交中国专利局、申请号为 2020103861328、发明名称为“一种实时监测人体状态的可穿戴设备及其工作方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及信号处理和电子技术领域，尤其是涉及一种实时监测人体状态的可穿戴设备及其工作方法。

背景技术

流行性感冒是流感病毒引起的急性呼吸道感染，也是一种传染性强、传播速度快的疾病。其主要通过空气中的飞沫、人与人之间的接触或与被污染物品的接触传播。

流行病毒感冒不同于普通感冒，流感病毒携带者常会出行头晕、恶心、呕吐、胃痛、乏力等症状，严重的需入院治疗观察，流行感冒对于人们日常生活带来了严重的影响，例如日常工作、日常出行等，尤其是在人多的公共场合等地。经过科学研究表明，如果流感病毒携带者能够在公共场合正确佩戴口罩，那其传染给健康人群的几率将大大降低，同时如果健康人群同样佩戴口罩，则感染风险会进一步大幅度降低。因此如果能够保证流感病毒携带者的体温数据和轨迹行踪得到实时监测，同时在公共场所时能够保证时刻佩戴口罩，并提示周围人群注意感染风险，就可以在有效降低病毒传播风险的前提下尽可能地减少国家卫生部门的医疗压力，并加快经济复苏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于实时监测人体体温、轨迹行踪、口罩佩戴状态并能实现所有数据上传的可穿戴设备，该设备可以解决集中医学隔离带来的高成本与不便利的问题，可以尽可能减少病毒传播风险和医疗卫生压力。

为解决上述的技术问题，本发明技术方案提供一种实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其中，包括：

内置有佩戴状态监测模块的佩戴设备；

内置有控制模块的穿戴设备；

所述穿戴设备监控所述佩戴设备的佩戴状态信息并发送至监控平台。

可选地，所述佩戴状态监测模块包括：

第一主控芯片；

与所述第一主控芯片连接的第一供电模块、皮肤接触传感器以及第一蓝牙模块；

所述控制模块包括：

第二主控芯片；

与所述第二主控芯片连接的第二供电模块、温度传感器、GPS定位器、 GPRS模块以及第二蓝牙模块；

所述第一蓝牙模块和所述第二蓝牙模块之间通讯连接；

所述第二主控芯片通过所述GPRS模块与所述监控平台远程通讯连接。

可选地，所述佩戴设备内侧还安装有与所述佩戴状态监测模块内的所述第一主控芯片连接的用于起警示作用的LED警示灯。

可选地，所述皮肤接触传感器为光学心率传感器或温敏电阻。

可选地，所述皮肤接触传感器接触人体皮肤时检测人体皮肤数据并发送至所述第一主控芯片，所述皮肤接触传感器与人体皮肤分离时停止检测人体皮肤数据。

可选地，当所述皮肤接触传感器未检测到人体皮肤数据时，所述监控平台报警。

可选地，所述穿戴设备为手环。

可选地，所述佩戴设备为口罩。

为解决上述的技术问题，本发明技术方案还提供一种实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备的工作方法，其中，所述工作方法如下：

被监测人员佩戴及穿戴好佩戴设备和穿戴设备后，温度传感器和GPS定位器对人体进行体温测量和人员定位并得到信息同时发送至第二主控芯片，皮肤接触传感器试试进行人体皮肤接触状态监测并得到信息同时发送至第一主控芯片，第一主控芯片将人体皮肤接触状态通过第一蓝牙模块发送至第二蓝牙模块而传递至第二主控芯片，第二主控芯片将温度传感器、GPS定位器和皮肤接触传感器的数据通过GPRS模块发送至监控平台，监控平台依据当前被监测人员的数据判断是否需要人工介入该被监测人员的医学观察。

本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过温度传感器(光学心率传感器或温敏电阻)，心率传感器紧贴人体皮肤，可以测量是否与人体皮肤相接触，以及接触人的心率数据(或者体温)，进而可以判断受监测人员是否正确佩戴口罩；如果受监测人员没有带口罩，光学心率传感器测不到数据，或者温敏电阻测量的温度与手环测量的温度差别过大，系统就会报警。

本发明通过蓝牙通讯模块可以将心率传感器监测得到的心率和口罩佩戴状态数据基于蓝牙协议传输给手环进行下一步的处理。

本发明通过设置LED警示灯紧贴于口罩外表面，并每隔1s闪烁一次，进而可以警示周围人群本口罩的佩戴者属于流感病毒携带者且在医学观察期治疗中，提醒周围人群自觉正规佩戴好口罩。

本发明佩戴设备的佩戴状态监测模块和穿戴设备的控制模块的功耗均很小，可以由锂电池连续供电约15天以上，可以实现长时间的不间断连续使用。

本发明的可穿戴设备能够保证流感病毒携带者的体温数据和轨迹行踪得到实时监测，同时在公共场所时能够保证时刻佩戴口罩，并提示周围人群注意感染风险，就可以在有效降低病毒传播风险的前提下尽可能地减少国家卫生部门的医疗压力，并加快经济复苏。

附图说明

图1为本发明实施例中佩戴设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中佩戴设备和穿戴设备的系统结构图；

图3为本发明实施例中佩戴设备和穿戴设备的穿戴示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图1和图2所示，示出了一种实施例的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其中，包括内置有佩戴状态监测模块101的佩戴设备100；内置有控制模块201的穿戴设备200；穿戴设备200监控佩戴设备 100的佩戴状态信息并发送至监控平台12。

本实施例中，佩戴状态监测模块101包括第一主控芯片7；与第一主控芯片7连接的第一供电模块11(可以是电池、电子等供电装备，用于对第一主控芯片供电)、皮肤接触传感器8(用于监测人体皮肤相关数据，并用于实时监测与口罩紧密接触的物体是否为人体皮肤)以及第一蓝牙模块9。

控制模块201包括第二主控芯片1；与第二主控芯片1连接的第二供电模块6(可以是电池、电子等供电装备，用于对第二主控芯片供电)、温度传感器2(用于监测人体体温)、GPS定位器3(用于监测人的地理位置、定位信息)、GPRS模块5(用于供第二主控芯片与监控平台通讯，由于手环产生的多种数据量较小，仅为几十个字节量级，因此GPRS模块仅需要基于2G网络进行多种传感器数据的远程上传即可，当然也可基于3G/4G/5G网络，视具体情况而定)以及第二蓝牙模块4。

第一蓝牙模块9和第二蓝牙模块4之间通讯连接；第二主控芯片1通过 GPRS模块5与监控平台12远程通讯连接。

本实施例中，佩戴设备100内侧还安装有与佩戴状态监测模块101内的第一主控芯片7连接的用于起警示作用的LED警示灯10。LED警示灯10由单颗红色LED灯珠构成，用于警示周围人群该面罩口罩佩戴者为流感病毒携带者。

本实施例中，皮肤接触传感器8为光学心率传感器或温敏电阻，皮肤接触传感器8接触人体皮肤时检测人体皮肤数据并发送至第一主控芯片7，皮肤接触传感器8与人体皮肤分离时停止检测人体皮肤数据，当皮肤接触传感器8未检测到人体皮肤数据时，监控平台12报警。

本实施例中，穿戴设备200为手环，用于直接穿戴在手上，当然可以是其他穿戴或便携式移动设备，例如手机、pad等，佩戴设备100为口罩，直接将口罩进行佩戴并将口鼻遮住，当然也可以是其他佩戴设备，例如当用于医护人员时，佩戴设备可以是医用面罩。而本实施例中特定用户为流感病毒携带者，即穿戴设备特指手环，佩戴设备特指口罩。

本实施例还提供一种实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备的工作方法，其中，工作方法如下：

参见图1、图2和图3所示，被监测人员佩戴及穿戴好佩戴设备和穿戴设备后，温度传感器和GPS定位器对人体进行体温测量和人员定位并得到信息同时发送至第二主控芯片，皮肤接触传感器实时进行人体皮肤接触状态监测并得到信息同时发送至第一主控芯片，第一主控芯片将人体皮肤接触状态通过第一蓝牙模块发送至第二蓝牙模块而传递至第二主控芯片，第二主控芯片将温度传感器、GPS定位器和皮肤接触传感器的数据通过GPRS模块发送至监控平台，监控平台依据当前被监测人员(即流感病毒携带者)的数据判断是否需要人工介入该被监测人员的医学观察治疗。

通过以下说明进一步的认识本发明的特性及功能。

手环上集成有温度传感器，该温度传感器与手环佩戴者皮肤紧密接触，可以实时测量佩戴者的体温变化数据。

GPS定位模块，该模块内嵌于手环内，可以实时获取手环所在位置的经纬度数据。

蓝牙通讯模块，该模块内嵌于手环内，可以与其他模组与设备进行基于蓝牙协议的数据通信，可以近距离上传或接收相关数据。

GPRS数据上传模块，该模块基于2G网络进行多种传感器数据的远程上传，由于手环所产生的多种数据量较小，仅为几十个字节量级，2G网络带宽完全可以满足这些数据的实时传输要求，同时又具有极低的功耗。

口罩上集成有光学心率传感器(或者温敏电阻)，该心率传感器紧贴人体皮肤，可以测量是否与人体皮肤相接触，以及接触人的心率数据(或者体温)，进而可以判断受监测人员是否正确佩戴口罩；如果受监测人员没有带口罩，光学心率传感器测不到数据，或者温敏电阻测量的温度与手环测量的温度差别过大，系统就会报警。

蓝牙通讯模块，该模块可以将心率传感器监测得到的心率和口罩佩戴状态数据基于蓝牙协议传输给手环模组进行下一步的处理。

LED警示灯，该警示灯紧贴于口罩外表面，并每隔1s闪烁一次，进而可以警示周围人群本口罩的佩戴者属于流感病毒携带者，提醒周围人群自觉正规佩戴好口罩。

手环200和口罩100内的佩戴状态监测模块101和控制模块201的功耗均很小，可以由锂电池连续供电约15天以上(即第一第二供电模块均使用锂电池即可)，可以实现长时间的不间断连续使用。

在可穿戴式手环中，主控芯片1通过GPIO口与温度传感器2、GPS定位器3、第二蓝牙模块4和GPRS模块5相连并供电，并通过IIC协议、串口和ADC等通信方式进行数据通信；第二供电模块6采用锂电池作为电力来源，直接为第一主控芯片1供电，间接为整个模组供电。

在口罩中，第二主控芯片7通过GPIO口与光学心率传感器8、第一蓝牙模块9和LED警示灯10相连并为它们供电，并通过串口、ADC等通信方式进行通信；第一蓝牙模块9和第二蓝牙模块4基于蓝牙协议进行通信；第一供电模块11采用锂电池作为模组电力来源，直接为第一主控芯片7供电，间接为整个模组供电。

具体工作时温度传感器2和GPS定位器3每隔1分钟进行一次人体体温测量和人员定位操作；光学心率传感器8则实时进行心率测量和皮肤接触状态监测；第一主控芯片7将每隔1分钟通过第一蓝牙模块9将心率值和口罩佩戴状态数据发送给第二蓝牙模块4；当光学心率传感器8监测到口罩当前为佩戴状态时，第一主控芯片7将会点亮LED警示灯10并使其进入闪烁状态；第二主控芯片1每隔5分钟将温度传感器2、GPS定位器3和第二蓝牙模块4的传感器数据(即第一蓝牙模块传输给第二蓝牙模块的数据)通过GPRS模块5上传至远程监控平台12。远程监控12平台依据当前人员的体温、心率、位置和口罩佩戴状态等数据判断是否需要人工介入该被监测人员的医学观察治疗。

综上所述，本发明通过温度传感器(光学心率传感器或温敏电阻)，心率传感器紧贴人体皮肤，可以测量是否与人体皮肤相接触，以及接触人的心率数据(或者体温)，进而可以判断受监测人员是否正确佩戴口罩；如果受监测人员没有带口罩，光学心率传感器测不到数据，或者温敏电阻测量的温度与手环测量的温度差别过大，系统就会报警。

本发明通过蓝牙通讯模块可以将心率传感器监测得到的心率和口罩佩戴状态数据基于蓝牙协议传输给手环进行下一步的处理。

本发明通过设置LED警示灯紧贴于口罩外表面，并每隔1s闪烁一次，进而可以警示周围人群本口罩的佩戴者为流行感冒者，提醒周围人群自觉正规佩戴好口罩以免被传染。

本发明佩戴设备的佩戴状态监测模块和穿戴设备的控制模块的功耗均很小，可以由锂电池连续供电约15天以上，可以实现长时间的不间断连续使用。

通过本发明的可穿戴设备的使用，能够实时监测流行病毒携带者的体温、定位、心率等数据，并能够监测口罩是否佩戴正确或是否佩戴，并判断是否需要人工介入该被监测人员的医学观察治疗。

本发明的可穿戴设备能够保证流行病毒携带者的体温数据和轨迹行踪得到实时监测，同时在公共场所时能够保证时刻佩戴口罩，并提示周围人群注意感染风险，就可以在有效降低病毒传播风险的前提下尽可能地减少国家卫生部门的医疗压力，并加快经济复苏。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，包括：

内置有佩戴状态监测模块的佩戴设备；

内置有控制模块的穿戴设备；

所述穿戴设备监控所述佩戴设备的佩戴状态信息并发送至监控平台。

2.根据权利要求1所述的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，

所述佩戴状态监测模块包括：

第一主控芯片；

与所述第一主控芯片连接的第一供电模块、皮肤接触传感器以及第一蓝牙模块；

所述控制模块包括：

第二主控芯片；

与所述第二主控芯片连接的第二供电模块、温度传感器、GPS定位器、GPRS模块以及第二蓝牙模块；

所述第一蓝牙模块和所述第二蓝牙模块之间通讯连接；

所述第二主控芯片通过所述GPRS模块与所述监控平台远程通讯连接。

3.根据权利要求2所述的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，所述佩戴设备内侧还安装有与所述佩戴状态监测模块内的所述第一主控芯片连接的用于起警示作用的LED警示灯。

4.根据权利要求3所述的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，所述皮肤接触传感器为光学心率传感器或温敏电阻。

5.根据权利要求4所述的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，所述皮肤接触传感器接触人体皮肤时检测人体皮肤数据并发送至所述第一主控芯片，所述皮肤接触传感器与人体皮肤分离时停止检测人体皮肤数据。

6.根据权利要求5所述的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，当所述皮肤接触传感器未检测到人体皮肤数据时，所述监控平台报警。

7.根据权利要求1所述的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备为手环。

8.根据权利要求1所述的实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备，其特征在于，所述佩戴设备为口罩。

9.一种实时监测人体温、轨迹、佩戴状态的可穿戴设备的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：

被监测人员佩戴及穿戴好佩戴设备和穿戴设备后，温度传感器和GPS定位器对人体进行体温测量和人员定位并得到信息同时发送至第二主控芯片，皮肤接触传感器试试进行人体皮肤接触状态监测并得到信息同时发送至第一主控芯片，第一主控芯片将人体皮肤接触状态通过第一蓝牙模块发送至第二蓝牙模块而传递至第二主控芯片，第二主控芯片将温度传感器、GPS定位器和皮肤接触传感器的数据通过GPRS模块发送至监控平台，监控平台依据当前被监测人员的数据判断是否需要人工介入该被监测人员的医学观察。

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