CN118266875A - 一种先兆中暑的监测方法及穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种先兆中暑的监测方法及穿戴设备，其中监测方法用于监测先兆中暑，包括如下步骤：步骤1、侦测环境温度和湿度是否为中暑环境，并确认穿戴者持续在中暑环境下；步骤2、获取姿态和运动数据的变化，判断穿戴者是否在进行运动或劳动；步骤3、穿戴设备实时获取出汗率、体温数据，通过前后设定时段内的出汗率、体温数据的比较，判断穿戴者是否为先兆中暑。本发明的有益效果是：通过穿戴实时监测环境的温度和湿度，并结合姿态和运动数据判断穿戴者是否在进行高强度劳动或激烈的体育运动，实时监测出汗率体温，识别出先兆中暑并预警，提醒穿戴者早做应对。

Description

一种先兆中暑的监测方法及穿戴设备

技术领域

本发明涉及智能穿戴信息处理技术领域，特别是一种先兆中暑的监测方法及穿戴设备。

背景技术

目前基于穿戴设备，如穿戴智能手环、手表或其他穿戴装备，这些设备的穿戴者量日益增多。越来越多的人希望了解自己的实时身体状况，通过智能穿戴获取体征数据，根据体征数据获得提醒和干预，引导佩戴者做出正确或者积极的行为动作。

中暑是一种曝露于太阳底下所引起的病症，在高温(一般指室温大于35°C)或在强辐射热的环境下从事一定时间的劳动,如无足够的防暑降温措施,可以发生中暑;即使在气温不很高而湿度较高和通风不良的环境下从事重体力劳动也可发生中暑，中暑出现痉挛、昏睡、体温升高等症状，多发于高温的夏季，在阳光下曝晒一段时间后，容易引起中暑，中暑分为先兆中暑, 轻症中暑, 重症中暑，其中先兆中暑的症状是：出现头晕、头疼、口渴、多汗、全身疲乏、心悸、注意力不集中、动作不协调等症状,体温正常或略有升高，不超过37.5°C。轻症中暑除有先兆中暑的症状外,出现面色潮红大量出汗,脉搏快速等表现。体温升高至38.5°C 以上。重症中暑包括热射病、热痉挛、热衰竭三种，可参考资料，这里不详细叙述。通常我们所说的中暑是指轻症中暑和重症中暑，而先兆中暑是轻症中暑前的阶段。

公开号为CN112971734A的中国专利，公开了一种基于外部环境的中暑监测与告警方法及可穿戴设备，通过对体温上升、血压下降、心率下降进行侦测，侦测体温、血压和心率数据的前后对比，经对比发现有体温上升、血压下降、心率下降时判断为中暑。实质上这种方式只能侦测到轻症中暑和重度中暑，无法侦测到先兆中暑。先兆中暑的血压和心率变化并不明显，体温在先兆中暑阶段变化不大，人在户外或者高温高湿的环境下，体温在36~37.2℃之间，因此，先兆中暑则很难通过体温、血压、心率值的差异监测到，而且在先兆中暑阶段能发现人体中暑症状，可有效避免发展成轻症中暑甚至重症中暑。

发明内容

本发明提出一种先兆中暑的监测方法，能准确和快速识别先兆中暑，能在中暑前期监测到身体异样，提醒穿戴者中暑早判断早干预，可有效避免发展成轻症中暑甚至重症中暑，是通过如下技术方案实现的。

一种先兆中暑的监测方法，包括如下步骤：

步骤1、侦测环境温度和湿度是否为中暑环境，并确认穿戴者持续在中暑环境下；

步骤2、获取姿态和运动数据的变化，判断穿戴者是否在进行运动或劳动；

步骤3、穿戴设备实时获取出汗率、体温数据，通过前后设定时段内的出汗率、体温数据的比较，判断穿戴者是否为先兆中暑。

一种穿戴设备，用于执行先兆中暑的监测方法，所述穿戴设备包括温湿度传感器、惯性传感器、汗液传感器、光学体征传感器和GPS/北斗传感器，通过惯性传感器的数据与汗液传感器、光学体征传感数据和GPS/北斗传感器数据的结合，判断穿戴者是否在进行重体力劳动或高强度体育运动。

本发明的有益效果是：通过穿戴实时监测环境的温度和湿度，并结合姿态和运动数据判断穿戴者是否在进行高强度劳动或激烈的体育运动，实时监测出汗率体温，识别出先兆中暑并预警，提醒穿戴者早做应对。

附图说明

图1是本发明的先兆中暑的监测方法流程图。

图2是本发明的先兆中暑的判断方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

中暑根据症状分为先兆中暑、轻度中暑和重度中暑。先兆中暑头痛、头晕、口渴、多汗、四肢无力发酸、注意力不集中、动作不协调、体温正常或略有升高等症状，在体温、血压和心率上表现不明显。中暑的初期症状容易侦测到的是出汗，而头痛、头晕、口渴、四肢无力难以通过传感器侦测到。

如图1所示，本发明实施例中提出的一种先兆中暑的监测方法，可监测先兆中暑，防止发展为轻度和重度中暑，包括如下步骤：

S1、侦测环境温度和湿度是否为中暑环境，并确认穿戴者持续在中暑环境下；

S2、获取姿态和运动数据的变化，判断穿戴者是否在进行运动或劳动；

S3、穿戴设备实时获取出汗率、体温数据，通过前后设定时段内的出汗率、体温数据的比较，判断穿戴者是否为先兆中暑。

在本发明实施例中，穿戴设备为胸部或背部穿戴设备为佳。

对出汗率进行对比，在户外或者室内环境下，考虑未参与体力劳动或运动的情况下，一般会少量出汗，当出汗量大的时候，需要考虑为先兆中暑的特征之一。

如图2所示，通过穿戴设备的温度传感器侦测环境温度，当环境温度超过35℃时，或者温度大于35℃且湿度大于80%，持续在该环境温度下，则中暑的几率大幅提高。

在S1中，先检测环境是否为高温高湿环境，如夏季的户外，高温高湿车间，这些环境是中暑高发的场所。

如环境温度持续超过35℃时，需要记录出汗率和体温数据。

当环境温度小于35℃时或者间歇性大于35℃，则可判断穿戴者未持续在高温环境，中暑的可能性大幅降低。如穿戴者在户外和室内转换或者到达了阴凉环境，而阴凉环境的温度小于35℃，则穿戴者很难中暑。

当环境温度持续超过35℃时，需要持续获取惯性传感器的数据，即获取穿戴者的姿态和运动数据，判断穿戴者是否在户外运动或者进行高强度的劳动。

在本发明实施例中，需要在持续的高温、高温和高湿环境下监测穿戴者的体征数据，判断穿戴者是否从事重体力劳动或高强度（烈度）的体育运动。如环境温度突然降低或湿度突然降低（如达到室内温度或空调环境），不足以造成中暑，则判断穿戴者已切换环境，则不再执行步骤2和步骤3。

姿态和运动数据的变化，可判断穿戴者是否在进行运动，如长跑、打篮球、踢足球等体育运动，这些体育运动可通过姿态和运动数据的变化判断出来。

另外，姿态和运动数据的变化，还可以判断穿戴者是否在进行高强度体力劳动。其中之一是户外高强度运动，如搬运、建筑工地施工、公路养护、电力检修等。另一种是高温高湿的车间内劳动，如炉窑、造纸车间的工人，通过温度传感器和姿态和运动数据，可判断穿戴者在高温高热环境下，反复做重复的工作。

判断是否在劳动或体育运动，还可结合GPS/北斗信号来判断，如马拉松、长跑等，很容易通过位置信号变化判断出来。还有往复来回的劳动也可以通过位置信号的变化判断。

判断是否在劳动或体育运动，以及劳动的强度，还可结合心率和血压值来判断，如心率值和血压值高，判断穿戴者在进行劳动和运动。心率值和血压值高达到一个比较高的值时，还可以判断穿戴者在进行高强度体力劳动或者激烈的体育运动。

在本发明实施例中，在高温、高热环境下，当姿态和运动数据的变化时的心率在120-150次/分钟的范围内浮动，说明穿戴者在进行重体力劳动或高强度体育运动。当姿态和运动数据的没变化时，心率会慢慢恢复到60-100次/分钟的水平。

在本发明实施例中，在高温、高热环境下，当姿态和运动数据的变化时，血压比静息状态下的血压高，也可说明其在进行运动和劳动。

惯性传感器包括加速度计（或加速度传感计）和角速度传感器（陀螺仪）以及它们的单、双、三轴组合IMU（惯性测量单元），AHRS（包括磁传感器在内的惯性姿态传感器）。通过加速度计来获取运动数据，通过角速度传感器和加速度计（重力传感器）的结合，判断穿戴者的姿态，如站立、弯腰、蹲、跑步、跳跃等姿态。

判断穿戴者在户外高温或者高温高湿的环境下从事体育运动或者（高强度）体力劳动时，实时获取穿戴者的前后设定时段的出汗率和体温数据。如出汗率在一段时间内突然变大且体温略上升时，判断其为先兆中暑。

皮肤的汗液含有氯化钠，是导电物质；出汗量大的时候，电阻变小；出汗率和电阻值呈反比。根据电阻值测量皮肤表面的出汗率，出汗率大于正常值（即正常出汗量），则对比体温。

在本发明的实施例中，出汗率作为输入条件，输入到中暑模型中进行判断，当前时段的出汗率明显大于前一时段的出汗率时，则标记为先兆中暑。

在本发明的实施例中，出汗率和体温需要一起作为输入条件，输入到中暑模型中进行判断，当当前时段的出汗率明显大于前一时段的出汗率时，在获取体温数据的变化，体温是连续的体温数据，体温数据持续上升，且体温不超过37.5℃，如出汗率升高且体温略微升高则判断为先兆中暑。

在监测时，通过穿戴设备获取一个时段内的体征数据，这个时段可设定时长，如一分钟，半分钟等，并取该时段体征数据和环境的平均值，如环境的平均值，如环境温度均值和环境湿度的均值。体征数据的均值，如出汗率的均值、体温的均值。

在户外运动和高温高湿的环境中，出汗率基本维持在一个水平，当具有先兆中暑的症状时，出汗率会明显升高，此时体温值会略微提升，则可判断为先兆中暑，此时可通过穿戴设备发出报警提醒，如震动提醒、声音提醒。

使穿戴者采取措施，如到阴凉处、敞开衣服以及喝水降温，这些干预措施可防止穿戴者由先兆中暑发展为轻度中暑和中度中暑，有效避免中暑给穿戴者造成更严重的损伤。

本发明实施例还涉及一种穿戴设备，穿戴设备包括温湿度传感器、惯性传感器、汗液传感器、光学体征传感数据和GPS/北斗传感器。

温湿度传感器用于侦测环境温度和湿度，以及体温。

惯性传感器用于获取穿戴者的姿态和运动数据，通过姿态和运动数据的变化，获得穿戴者是否在运动或劳动，以及运动强度是否高或者是否在从事高强度的劳动。

汗液传感器是一种电导率传感器，通过汗液电阻值的变化，算出出汗率的大小。

光学体征传感数据，用于获取实时监测心率、血压值，通过实时监测心率、血压的变化，判断穿戴者体育运动和劳动的强度。

姿态和运动数据的变化，结合GPS/北斗信号，根据位置的变化，判断穿戴者是否在进行劳动或者体育运动，甚至可判断其运动类型及特征。如通过GPS/北斗信号的变化，可判断是否在跑步或者是重复往复的劳动，比如长跑和马拉松可通过姿态和运动数据的变化，结合GPS/北斗信号进行判断。

实时监测心率、血压，结合实时监测心率、血压值，如心率值和血压值高，判断穿戴者是否在进行高强度体力劳动或者激烈的体育运动。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，用于监测先兆中暑，包括如下步骤：

步骤1、侦测环境温度和湿度是否为中暑环境，并确认穿戴者持续在中暑环境下；

步骤2、获取姿态和运动数据的变化，判断穿戴者是否在进行运动或劳动；

步骤3、穿戴设备实时获取出汗率、体温数据，通过前后设定时段内的出汗率、体温数据的比较，判断穿戴者是否为先兆中暑。

2.根据权利要求1所述的一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，在步骤1前，先监测环境温度和湿度，当环境温度超过阈值，或者环境温度和湿度同时超过阈值时，再执行步骤2。

3.根据权利要求1所述的一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，步骤3中，所述穿戴设备位于胸部或背部，通过电导率传感器计算汗液的电阻值，根据电阻值计算穿戴者的出汗率，对比设定时段内的前后出汗率，当前时间段的出汗率明显高于前一时间段的出汗率，则进行标记。

4.根据权利要求3所述的一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，在步骤3中，先监测户外环境下设定时段的出汗率均值，存储为参考值，从侦测环境温度和湿度以及环境温度达到户外温度时开始计算，持续监测设定时段的出汗率均值，将前后设定时段内的出汗率均值进行比较。

5.根据权利要求1所述的一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，步骤2中，判断穿戴者是否在进行运动或劳动，并根据姿态和运动数据的变化，结合心率、出汗率变化及位置信息的变化判断运动或劳动的强度。

6.根据权利要求5所述的一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，通过姿态和运动数据的变化，同时出汗率升高时，判断穿戴者是否在进行高强度体力劳动或者激烈的体育运动。

7.根据权利要求5所述的一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，姿态和运动数据的变化，结合实时监测心率、血压值，如心率值和血压值高，判断穿戴者是否在进行高强度体力劳动或者激烈的体育运动。

8.根据权利要求5所述的一种先兆中暑的监测方法，其特征在于，姿态和运动数据的变化，结合GPS/北斗信号，根据位置的变化，判断穿戴者是否在进行高强度体力劳动或者激烈的体育运动。

9.一种穿戴设备，其特征在于，用于执行权利要求1-8任意一项所述的先兆中暑的监测方法，所述穿戴设备包括温湿度传感器、惯性传感器、汗液传感器、光学体征传感器和GPS/北斗传感器，通过惯性传感器的数据与汗液传感器、光学体征传感数据和GPS/北斗传感器数据的结合，判断穿戴者是否在进行重体力劳动或高强度体育运动。

10.根据权利要求9所述的穿戴设备，其特征在于，所述温湿度传感器用于侦测环境温度和湿度、以及体温；

所述惯性传感器用于获取穿戴者的姿态和运动数据，获取姿态和运动数据的变化；

汗液传感器用于测算出汗率，根据出汗率均值，判断穿戴者是否在进行体力劳动或体育运动；

光学体征传感器，用于获取实时监测心率、血压值，通过实时监测心率、血压的变化，判断穿戴者体育运动和劳动的强度；

姿态和运动数据的变化，结合GPS/北斗信号，根据位置的变化，判断穿戴者是否在进行劳动或者体育运动的类型及特征。