CN206007221U - 一种智能无线穿戴设备及其充电 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能无线穿戴设备，设备包含有控制器单元和传感器单元，所述智能无线穿戴设备的各个电路单元有三种节能状态，深睡眠状态，睡眠状态和待机状态。一种与智能无线穿戴设备匹配使用的充电器，所述充电器为一球形的包，该充电器内至少能够容纳一件待充电的智能无线穿戴设备，该充电器可用电磁屏蔽织物制成，设有一个开口，供取放智能无线穿戴设备。本实用新型的智能无线穿戴设备具有深睡眠节能状态，能够最大程度的节约电能防止电池损坏。本实用新型的充电器在接通电源后，该无线充电包可对其中的智能无线穿戴设备上的多个电路单元同时进行无线充电，并具有一定的电磁波反射屏蔽能力。

Description

一种智能无线穿戴设备及其充电

技术领域

本实用新型涉及一种智能无线穿戴设备，尤其涉及一种无线智能衣及其无线充电器。

背景技术

在医疗机构中，运动康复作为辅助治疗手段，已经越来越多地应用到各种损伤和疾病的治疗当中，常见的例如颈椎、腰、膝等关节疼痛，关节软骨损伤、肌腱拉伤等，都可以通过有针对性的运动训练来促进机体功能的康复（例如器械运动、康复体操、慢跑、骑自行车等），甚至一些慢性疾病如心脏病、糖尿病也可通过适当的运动康复计划来有效改善，尤其对于运动员的运动创伤，康复训练具有更重要的意义。运动康复的有效性将依赖于运动康复计划的科学性和有效实施，然而现实中，医疗护理人员常常无法一对一实时地跟随在病患身边来指导和监察他们的运动和身体状况，动作不规范不到位，导致运动康复的疗效常常大打折扣，甚至因患者不正确的动作、不合适的安排导致患处的反复受伤，或其它意外的健康损伤。

目前市面上的一些专用运动康复仪器，例如上下肢运动康复机，多为中风偏瘫等重疾导致的运动障碍患者设计，通过特定的主被动运动，帮助患者恢复上下肢运动功能，应用范围较狭窄。另外还有各种功能的运动训练器械，可提供各关节和肌肉的功能训练，但它们通常不能同步监测患者的运动过程和生理参数，实时记录并提供有益的指导。

市面上还有各种运动追踪、健康监测产品，如各种手环，腕表，智能秤，心电监护仪等，它们通常还配有手机端的应用APP，可监测使用者的相关信息，并利用手机或专门的通信模块发送数据到网络，存储在云系统，突发情况下甚至可发信息到监护人。但这些产品通常只限于简单的运动跟踪如走路、跑步，所监测的生理参数通常比较单一，如心率、心电、或者还有体重、体温等，不能较充分和全面的反映使用者的生理状态，也不能适应多种不同运动项目的需求。

申请号为201420304690.5的专利，其公开了一种智能衣，本申请将在此基础上提供一种更加节能和实用的穿戴设备，并提供一种更方便的无线充电器。

实用新型内容

为了解决现有技术中问题，本实用新型提供了一种智能无线穿戴设备，包括控制器单元和传感器单元，控制器单元和传感器单元其中至少一个包括信息反馈电路，所述传感器单元包括：传感器电路、信息处理电路、无线通信电路、无线充电接收及电源电路，传感器电路包含一种或多种传感器，负责采集运动和生理数据，信息处理电路对各种传感器采集的数据进行预处理，或者进行基础的数据分析，无线通信电路与相应的控制器单元通信，无线充电接收及电源电路转化和传递能量，信息反馈电路用来提醒使用者；控制器单元包括：信息处理和控制电路、无线通信电路、数据存储电路、无线充电接收及电源电路，信息处理和控制电路控制设备中各个传感器单元的工作状态，对收集到的数据通过相应算法整合处理，并作出判断，无线通信电路负责与相应的传感器单元或外部智能设备进行通信，数据存储电路存储采集到的各种数据；

所述智能无线穿戴设备的各个电路单元包括三种节能状态，深睡眠状态、睡眠状态和待机状态，在深睡眠状态状态下，所有功能电路均不工作，当用户需要使用时，通过无线充电器将智能无线穿戴设备从深睡眠状态唤醒到工作状态；

当智能无线穿戴设备关机后，所有电路单元均处于睡眠状态，此时在传感器单元和控制器单元中，仅传感器电路在工作，信息处理电路、信息处理和控制电路将进入休眠模式，无线充电接收及电源电路提供uA级电流来维持上述电路的状态，而其他电路部分将被断开电源停止工作，智能无线穿戴设备处于低功耗状态；

在用户使用APP应用软件启动运动监测之后，根据所选运动项目和监测参数的需要，智能无线穿戴设备选择相应的传感器单元启动工作，无关的传感器单元将进入待机状态，当运动完成后，所有电路单元均进入待机状态，等待APP应用软件的下一个指令。

作为本实用新型的进一步改进，无线充电时，无线充电接收及电源电路将产生一个充电电压或电平变化信号，利用该电压或电平的变化，通过变换电路产生一个脉冲信号，再将该脉冲信号连接到信息处理电路/信息处理和控制电路的复位电路中，即可实现对电路单元的系统复位，通过充电复位功能可将因程序跑飞而死机的电路单元重新启动，同时也可用来将电路单元从深睡眠状态唤醒到工作状态。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器单元还包括传感器电路，传感器电路采集相关的数据。

作为本实用新型的进一步改进，所述传感器电路包括运动传感器：所述运动传感器为3轴加速度传感器、3轴陀螺仪传感器和3轴地磁传感器的结合。

作为本实用新型的进一步改进，所述电路单元均含有一个唯一识别地址。

作为本实用新型的进一步改进，智能无线穿戴设备还设有头带、手腕套、脚踝套、鼻罩中的一种或几种部件配合使用。

一种与上述所述的智能无线穿戴设备匹配使用的充电器，所述充电器为一球形的包，该充电器内至少能够容纳一件待充电的智能无线穿戴设备，该充电器设有一个开口，供取放智能无线穿戴设备，包上含有一个无线充电发射电路，其中含有一个发射线圈，从无线充电发射电路引出电源线。

作为本实用新型的进一步改进，所述无线充电发射电路位于包的上下半球的连接处，包的开口处安装拉链，包被拉链分成上下两半球，或者包的开口是弧形结构，该拉链或弧形结构为非金属材料。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源线是连接直流5V电源的USB插头，或是连接交流市电的电源插头。

作为本实用新型的进一步改进，该充电包使用电磁屏蔽织物制成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的智能无线穿戴设备具有三种节能状态：深睡眠状态、睡眠状态和待机状态，其中的深睡眠节能状态能够最大程度的节约电能、防止电池损坏。该智能无线穿戴设备形式多样，可以有多种部件搭配使用，适合多种康复运动的需求。

本实用新型的充电器在接通电源后，该无线充电包可对其中的智能无线穿戴设备上的多个电路单元同时进行无线充电。该充电包使用电磁屏蔽织物制成，具有一定的电磁波反射屏蔽能力，并可折叠，方便使用。

附图说明

图1A是本实用新型一种长袖装的传感器位置正视示意图；

图1B是本实用新型一种长袖装的传感器位置侧视示意图；

图2是本实用新型一种短袖装的传感器位置示意图；

图3A是本实用新型的一种部件（头带）的结构示意图；

图3B是本实用新型的一种部件（手腕套）的结构示意图；

图3C是本实用新型的一种部件（脚踝套）的结构示意图；

图3D是本实用新型的一种部件（鼻罩）的结构示意图；

图4A是本实用新型的一种部件（头带）的佩戴使用示意图；

图4B是本实用新型的一种部件（手腕套）的佩戴使用示意图；

图4C是本实用新型的一种部件（脚踝套）的佩戴使用示意图；

图4D是本实用新型的一种部件（鼻罩）的佩戴使用示意图；

图5是本实用新型的一种传感器单元的电路结构示意图；

图6是本实用新型的一种控制器单元的电路结构示意图；

图7A是本实用新型的一种充电复位唤醒信号产生电路图；

图7B是本实用新型的另一种充电复位唤醒信号产生电路图；

图8是本实用新型的一种系统结构示意图；

图9是本实用新型的一种电路单元的内部结构示意图；

图10是本实用新型的一种无线充电器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型提供一种智能无线穿戴设备，包括硬件设备和相关APP应用软件。通过APP应用软件的选择/设置，该设备可监测各种不同的康复运动，实时记录各种运动参数和多项生理参数，并分析判断患者的运动状况和身体状况，必要时及时提醒患者，帮助他们有效实施运动康复计划，促进健康。

实施方式1：

该智能无线穿戴设备外形的一个优选实施例为贴身智能衣的形式，其基本外形如图1A和图1B所示。智能衣分上衣和裤子，在上衣上安装有一个控制器单元和六个传感器单元，它们的位置分别是：对应背部颈椎下方的较平坦处安装一个控制器单元1，对应两肩头外侧三角肌处安装两个传感器单元2和3，对应两肘部尺骨鹰嘴上方较平坦处安装两个传感器单元4和5，对应两手腕桡动脉处安装两个传感器单元6和7。控制器单元1负责控制传感器单元2~7。在裤子上安装有一个控制器单元和四个传感器单元，它们的位置分别是：对应后腰中线下方较平坦处安装一个控制器单元8，对应两边股外侧肌下端靠近膝盖处安装两个传感器单元9和10，对应两小腿外侧踝关节上方安装两个传感器单元11和12。控制器单元8负责控制传感器单元9~12。以上位置可因功能改进的需要而调整或改变。

上述控制器单元和传感器单元统称为电路单元，下文同。上述电路单元均含有先进的9轴运动传感器（例如InvenSense的MPU-9255、ST的LSM9DS1等），即包含3轴加速度传感器，3轴陀螺仪传感器和3轴地磁传感器。通过地磁传感器的地磁坐标和该设备的人体结构模型数据可初步确定人体各监测点的姿态和相对方位，通过加速度传感器、陀螺仪传感器和人体结构模型数据，则可以追踪到人体各监测点的运动方向和位移大小，进而描绘出人体各监测点的运动轨迹。

具体的，电路单元1和2（或者加4）可跟踪左肩关节的运动，电路单元4和6（或者加2）可跟踪左肘关节的运动，电路单元8和9可跟踪左髋关节的运动，电路单元9和11（或者加8）可跟踪左膝关节的运动。对称的，电路单元1和3（或者加5）可跟踪右肩关节的运动，电路单元5和7（或者加3）可跟踪右肘关节的运动，电路单元8和10可跟踪右髋关节的运动，电路单元10和12（或者加8）可跟踪右膝关节的运动。

实施方式2：

智能无线穿戴设备为短袖和短裤的形式，其基本外形如图2所示。在短袖上衣上安装有一个控制器单元1和两个传感器单元2和3，安装位置同长袖上衣。在短裤上安装有一个控制器单元8和两个传感器单元9和10，控制器单元8的安装位置同长裤，传感器单元9和10的安装位置在靠近裤口的两边股外侧肌处。

同样的，电路单元1和2可跟踪左肩关节的运动，电路单元1和3可跟踪右肩关节的运动，电路单元8和9可跟踪左髋关节的运动，电路单元8和10可跟踪右髋关节的运动。

在实施方式1和实施方式2中，除了运动传感器外，上述控制器单元1和8、传感器单元6和7均还含有特殊传感器。分别的，控制器单元1和8可含有温度传感器和皮电反应传感器，通过它们可检测到使用者运动时的体表温度和皮肤汗水率等。传感器单元6和7可含有光电脉搏传感器（例如华晶宝丰的光电反射式脉搏传感器LST1308、LST1303R等），或者含有更先进的生物电阻抗传感器。根据光电反射式脉搏传感器采集到的光电容积脉搏波数据，可分析得到心率、血氧饱和度、甚至血压等生理参数，而通过生物电阻抗传感器则可集中地测量到人体的心率、呼吸率、皮电反应指数等生理参数。

实施方式3：

在实施方式1或2之外，还设制有一些部件，这些部件可以单独使用，也可以搭配短袖/短裤或长袖/长裤智能衣使用。这些部件包括但不限于：头带、手腕套、脚踝套、鼻罩等。图3A~3D分别是它们的一种外形结构示意图。图4A~4D分别是它们的佩戴使用示意图。

具体的，图3A为一种头带，通常可使用透气吸汗的弹力布做成闭环的形式，佩戴后如图4A所示。在头带的正前方嵌入一个控制器单元13，该控制器单元含有运动传感器，或者同样还包含有温度传感器和皮电反应传感器。把它象普通头带一样戴在头上，控制器单元位于额头正前方，其中的运动传感器可跟踪头部的转动或扭动，而温度传感器和皮电反应传感器则可监测患者的体表温度和皮肤汗水率等信息。该头带可用于颈椎的康复运动等。

图3B是一种手腕套的外形，佩戴后如图4B所示。在手腕套上装有一个控制器单元14和一个传感器单元15，控制器单元14安装在手腕的桡动脉附近，与传感器单元6和7一样，控制器单元14通常含有运动传感器和光电脉搏传感器，或者含有更先进的生物电阻抗传感器。传感器单元15安装在手背处，通常只含有运动传感器，主要用来帮助捕捉识别手腕的运动信息。该手腕套可用于受伤手腕的康复运动等。

一种脚踝套的外形如图3C所示，佩戴后如图4C所示。在脚踝套上同样安装有一个控制器单元16和一个传感器单元17，控制器单元16安装在踝关节上方较平坦处，而传感器单元17则安装在脚背处。它们通常只含有运动传感器单元，主要用来捕捉识别脚腕的运动信息。该脚踝套可用于受伤脚踝的康复运动等。

手腕套和脚踝套均会有左右两只，分别对应左右的手和脚。

图3D为一种鼻罩的外形结构图，佩戴后如图4D所示。在鼻罩的中下方，嵌入一个外形特别设计的控制器单元18，例如为一长椭圆形，适合安放在鼻部附近。对应控制器的位置，为鼻罩的空气通道31。控制器单元18可含有运动传感器和高性能气压传感器，不仅可采集患者头部/颈部的运动信息，更可采集到他们运动时的肺功能参数，例如呼吸频率、呼吸流速、甚至呼吸流量等。气压传感器优选低功耗防水型，例如Consensic的CPS130型气压传感器。进一步的，可在控制器单元前后安放空气过滤片，以过滤空气中的浮尘颗粒等，过滤片可更换，更适合肺脏虚弱的患者，或者在轻微雾霾天气活动。鼻罩的四周可采用硅胶结构32来贴合人脸外形，束带33为弹性带，使用时将鼻罩贴合面部佩戴稳固，束带套牢头部，以保持密封。

使用者可根据需要单独使用这些部件，或者穿着上衣或/和裤子，搭配以上的部件一起使用。

在各种实施例中，智能衣和部件中所含传感器单元的基本电路结构如图5所示，各个传感器单元可包含其中部分或全部功能电路，包括：传感器电路51、信息处理电路52、无线通信电路53、信息反馈电路54、无线充电接收及电源电路55等。传感器电路51包含一种或多种传感器，负责采集运动和生理数据。信息处理电路52负责对各种传感器采集的数据进行预处理，或者还可进行基础的数据分析。无线通信电路53负责与相应的控制器单元通信。信息反馈电路54通常包含LED等光学元件或振动元件，用来提醒使用者。传感器单元优选的核心器件为Nordic的nRF51系列多协议无线MCU，并选用WLCSP晶圆级芯片封装，可为传感器单元电路提供小体积、高性能和低功耗的硬件平台。

在各种实施例中，智能衣和部件中所含控制器单元的基本电路结构如图6所示，各个控制器单元可包含其中部分或全部功能电路，包括：传感器电路61、信息处理和控制电路62、无线通信电路63、数据存储电路64、信息反馈电路65、无线充电接收及电源电路66等。控制器单元也可包含传感器电路61，用来采集相关的数据。信息处理和控制电路62负责控制设备中各个传感器单元的工作状态，对收集到的数据通过相应算法整合处理，并作出判断。无线通信电路63负责与相应的传感器单元或外部智能设备（例如智能手机、电脑等）进行通信。数据存储电路64可及时存储采集到的各种数据。信息反馈电路65同样包含LED等光学元件或振动元件，会在智能衣启动、无线连接等情况下发光闪烁或振动。优选的，控制器单元的核心器件可选用M3内核的无线MCU，例如TI的高性能超低功耗CC26XX系列。

在各种实施例中，当智能衣或部件处于无线充电状态时，由相应的无线充电接收及电源电路55/66来转化和传递能量，给电路单元内含的可充电电池充电，从而为其他部分功能电路供电。

图8展示了一种系统结构示意图。如图所示，相关的APP应用软件安装在智能手机、平板电脑等外部智能设备702中。专业的医疗护理人员可通过该应用软件为患者制定详细的运动康复计划，并可设定相关参数，例如运动频次、间歇时间、器械力量等级等，更重要的是设定某些关键参数的阀值，例如受伤关节活动的角度范围、肢体动作幅度大小、心率/呼吸率/血压等的上限等。当外部智能设备702和智能衣703建立连接后，便可操作APP应用软件来启动监测。在至少一个实施例中，当发现使用者的动作不到位，或者某些关键参数的计算值超过/未达到预设的阀值时，对应位置的传感器单元708可发出闪光或振动等提醒，而部分参数（心率/血压等）的超限将直接触发控制器单元707发出振动警告。同时外部智能设备702也可通过画面/语音来提醒或警告，告知相应的处理措施，并监测改善状况。当设定的某项运动完成时，也可发出语音，提示休息或准备下一个运动项目，直至一天的康复运动计划都完成。

在一实施例中，控制器单元707采集到的数据仍将被记录存储在控制器单元707中，并经过实时的分析处理转化为记录运动过程的各种参数，例如：运动的基本姿势、动作的幅度、转动的角度、动作的次数/频度等运动参数，患者的心率、血压、血氧饱和度、呼吸频率、呼吸流速、呼吸流量、体表温度、汗水率、皮电反应指数等生理参数，当智能衣703和外部智能设备702建立无线连接后，只将结果参数传送到外部智能设备702。在另一实施例中，控制器单元707采集到的数据将通过无线连接711同步传送到外部智能设备702来存储和计算分析并得出结果参数。在运动完成后，APP应用软件可自动将结果参数及时上传至云系统701，以供医疗护理人员通过网络随时查看，了解并分析患者的运动和身体状况，进而提出合理建议或对运动计划作出合理调整。

部件704可根据运动和监测的需要来选用。使用前，先通过APP应用软件搜索新部件，再将发现的新部件添加到监测栏中，使外部智能设备702和部件704建立连接即可。

如图8所示，系统中各部分之间的连接均为无线连接，具体的，传感器单元708和控制器单元707间的无线通信方式712可为2.4G频段的RF、ANT+等，控制器单元707和外部智能设备702间的无线通信方式711可为BLE、ANT+等，外部智能设备702和网络云系统701间的无线通信方式710可为WIFI、3G/4G通信网络等，各电路单元707/708与无线充电器705间的通信方式713可为BLE等。特别的，当智能衣或部件需要固件升级（升级内部控制程序）时，至少在一个实施例中，可使用外部智能设备702通过无线方式来便捷实现程序的更新，此时，各电路单元707/708可分别与外部智能设备702直接通信，相应的无线通信方式714可为BLE等。

至少在一个实施例中，智能衣在启动时，相应控制器单元上的LED灯或振动元件会闪亮或振动一会来指示系统开启，并且启动后默认的运动形式为跑步。当然，在连接外部智能设备后，可通过APP应用软件来选择开始不同的运动项目，或者同一项目的不同等级/阶段等，甚至可以重新设置智能衣的默认运动项目和默认的监测参数及阀值等。

在所有实施例中，智能衣和部件中的电路单元均含有一个唯一识别地址。该地址可以是芯片内含的48位蓝牙地址或用多位的流水号生成。该地址既可用于一个星形网络中的各个节点之间的相互识别（例如一件上衣中的各个电路单元之间），也可用于不同星形网络之间的区分（例如上衣和裤子所含的电路单元之间），这使得多件智能衣可以同时使用，而不会出现相互干扰或串扰的现象，例如同时穿着上衣和裤子，或者多个人同时在一间训练室活动等。

智能衣优选的开/关机方式为使用运动传感器检测自动开/关机方式，以方便用户使用并可降低功耗。当运动传感器，优选的当加速度传感器检测到的信号达到设定的阀值时，相应的传感器单元和控制器单元均会自动被激活而进入工作状态，并互联成一个星形网络，比如使用者可通过抖动几下上衣和裤子便可启动智能衣。而当运动传感器检测到的信号或多种传感器检测到的信号（例如心率、血压、呼吸率、体温等），经一定算法计算后的结果达到设定的条件时，控制器单元实施对应的关机动作，并通过无线通信的方式将各传感器单元同步关机。

通常，当智能衣关机后，所有电路单元均处于睡眠状态。具体的，此时在传感器单元和控制器单元中，仅传感器电路51/61在工作，信息处理电路52/信息处理和控制电路62将进入休眠模式，无线充电接收及电源电路55/66提供uA级电流来维持上述电路的状态，而其他电路部分将被断开电源停止工作，如图5/图6所示，智能衣处于低功耗状态。

在所有实施例中，智能衣在出厂时将被设置为一种深睡眠状态，在该状态下，所有功能电路均不工作，包括传感器电路51/61也不再检测开机条件，和信息处理电路52/信息处理和控制电路62一样进入休眠模式，该状态可通过软件设置IC工作状态来实现。在深睡眠状态下，电路单元的电流消耗可降低约为睡眠状态的一半，智能衣处于超低功耗状态，并且该状态可以用来防止智能衣在仓储、运输和销售等非用户使用环节的误启动，进而最大程度降低能耗，维持电能，同时也最大程度地避免内含电池因过度放电而受损。对应的，智能衣还设置有充电复位唤醒功能。当用户需要使用它时，可通过相应的无线充电器将智能衣从深睡眠状态唤醒到工作状态。在无线充电时，无线充电接收及电源电路55/66将产生一个充电电压或电平变化信号（例如充电IC的充电指示信号），利用该电压/电平的变化，通过变换电路来产生一个合适的脉冲信号，再将该脉冲信号连接到信息处理电路52/信息处理和控制电路62的复位电路中，即可实现对电路单元的系统复位。通过充电复位功能既可将因程序跑飞而死机的电路单元重新启动，同时也可用来将电路单元从深睡眠状态唤醒到工作状态。一个电路设计实例如图7A所示，在该例中，用无线充电时产生的直流电压对相应的电容充电，来触发导通NMOS管生成一个脉宽可调的低电平脉冲信号作为复位唤醒信号，隔离二极管可根据需要添加，泄放电阻为充电电容提供放电回路。图7B为另一种电路设计实例，在该例中，利用充电IC的充电指示开漏输出作为触发信号。无线充电时，该充电指示输出端为低电平，相应PMOS管导通，IC输出的充电电压VBAT通过PMOS管对相应电容充电，进而触发导通NMOS管，生成一个脉宽可调的低电平脉冲信号作为复位唤醒信号，泄放电阻为充电电容提供放电回路，该电路不影响IC原有的充电指示功能。

同样地，用户在存放或运输该智能衣时，也可通过相应的APP应用软件将其设置为深睡眠状态，以节省电能并保护电池。

在所有实施例中，智能衣还具有待机状态，以节省功耗。在用户使用APP应用软件启动运动监测之后，根据所选运动项目和监测参数的需要，智能衣会选择相应的传感器单元启动工作，无关的传感器单元将进入待机状态。当运动完成后，所有电路单元均进入待机状态，等待APP应用软件的下一个指令。

当运动传感器中含有地磁传感器时，通常它们在使用前需要校准，可使用8字校准法的原理来校准3轴地磁传感器。具体的，用户可通过抖动智能衣或晃动部件来启动它们，同时抖动和晃动也用于自动校准。在至少一个实施例中，可通过适当延长采样时间，来增加各方位的采样数据，从而提高校准精度。而陀螺仪传感器通常使用高精度的加速度传感器来帮助校准。

为了使智能衣更加方便易用，电路单元均具有较小巧圆滑的外形，安装位置符合人体工程学。在一实施例中，智能衣和部件中所含电路单元的内部基本层叠结构如图9所示。其中，电路板84可使用具有一定弯曲能力的薄板或柔性板，优选使用超小元器件（例如0201或01005贴片封装）、高度集成的IC及多层电路板设计，并可应用邦定技术来进一步缩小电路面积。选用容量合适、外形较轻薄、安全性较高可充电电池83供电，例如纳米锂电池或陶瓷锂电池等。同样可使用轻薄的柔性板来制作无线充电线圈85。电路单元的外封装可使用柔性封装材料配合硬性框架结构，其中硬性框架结构82/86在内，可选用具有一定韧性的硬性塑胶或薄钢片等材料，以提高抗冲击和抗弯曲能力，特性优选的硅胶/泡棉等柔性材料81/87在外，并通过粘接密封，或通过灌注工艺与电路板84和框架结构82/86一体成形，共同达到防止一定程度机械冲击和密封防水的目的，完成外观如80所示。该结构可因设计的改进而调整，各电路单元的具体结构也可根据各自的用途作出调整。由于电路单元具有较小巧的外形，外封装柔性抗振且密封防水，并且各电路单元的安装位置既方便采样又不易与人体运动产生拮抗（如图1A/1B所示），使得用户在穿着该智能衣时感觉较舒适，智能衣和相关部件均可水洗，方便使用。

智能衣可采用柔软透气、富有弹性而贴身的布料来帮助固定电路单元，例如可使用莫代尔、棉麻、氨纶、锦纶等各种纤维材料的混纺面料，使得该智能衣既柔软舒适有弹性，又吸湿透气，还耐磨易洗，更可加入冰丝等材料，增强透气降温的作用。在各种实施例中，智能衣和搭配部件使用的结构材料（布料/塑料/硅胶/泡棉等）优先选择达到生物兼容性标准的材料，进一步的，选择经过抗菌处理或添加抗菌剂并同时满足生物兼容性标准的材料，例如天然抗菌的竹纤维、添加银基/纳米银抗菌剂的食品级硅胶或TPU等，使得智能衣和部件在与人体接触时具有更好的安全性。

在各种实施例中，与上述智能衣匹配使用的充电器可为无线充电器，并具有不限定的结构外形，例如平板、盒子或袋子等。其优选的电路原理为磁共振原理，优选的外形为一球形的包，如图10所示。该充电包内至少可容纳一件待充电的智能无线穿戴设备（上衣、裤子或部件）。包的开口91处可安装拉链，包被拉链分成上下两半球，包的开口91也可以是其他可闭合/打开的弧形结构，该拉链或弧形结构为非金属材料，但可以有金属镀层。包上含有一个无线充电发射电路92，其中含有一个发射线圈93，该无线充电发射电路92可以位于包的上下半球的连接处，从无线充电发射电路92引出电源线94，电源线可以是连接直流5V电源的USB插头，也可以是连接交流市电的电源插头。当接通电源后，该无线充电包可对包内的智能无线穿戴设备上的多个电路单元同时进行无线充电。该充电包使用电磁屏蔽织物制成，优选的，使用导电纤维（镍纤维、铜纤维、碳纤维等）混纺织物，使得该充电包具有一定的电磁波反射屏蔽能力，一方面防止无线充电时电磁波能量的外泄，另一方面增强充电包内的电磁场，提升充电效率。同时，由于是使用织物制成，可在不使用时，将其折叠起来，方便存放和携带。

特别的，该智能无线穿戴设备还可应用到某些动物的运动和健康监护方面，例如赛马运动的马匹，平时训练中可使用该设备来监测马匹的运动状态和健康状态，例如速度、节律、体温、心率等，帮助赛马保持健康并逐步提高运动技能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能无线穿戴设备，其特征在于：包括控制器单元和传感器单元，控制器单元和传感器单元其中至少一个包括信息反馈电路，所述传感器单元包括：传感器电路、信息处理电路、无线通信电路、无线充电接收及电源电路，传感器电路包含一种或多种传感器，负责采集运动和生理数据，信息处理电路对各种传感器采集的数据进行预处理，或者进行基础的数据分析，无线通信电路与相应的控制器单元通信，无线充电接收及电源电路转化和传递能量，信息反馈电路用来提醒使用者；控制器单元包括：信息处理和控制电路、无线通信电路、数据存储电路、无线充电接收及电源电路，信息处理和控制电路控制设备中各个传感器单元的工作状态，对收集到的数据通过相应算法整合处理，并作出判断，无线通信电路负责与相应的传感器单元或外部智能设备进行通信，数据存储电路存储采集到的各种数据；

所述智能无线穿戴设备的各个电路单元包括三种节能状态，深睡眠状态、睡眠状态和待机状态，在深睡眠状态状态下，所有功能电路均不工作，当用户需要使用时，通过无线充电器将智能无线穿戴设备从深睡眠状态唤醒到工作状态；

当智能无线穿戴设备关机后，所有电路单元均处于睡眠状态，此时在传感器单元和控制器单元中，仅传感器电路在工作，信息处理电路、信息处理和控制电路将进入休眠模式，无线充电接收及电源电路提供uA级电流来维持上述电路的状态，而其他电路部分将被断开电源停止工作，智能无线穿戴设备处于低功耗状态；

在用户使用APP应用软件启动运动监测之后，根据所选运动项目和监测参数的需要，智能无线穿戴设备选择相应的传感器单元启动工作，无关的传感器单元将进入待机状态，当运动完成后，所有电路单元均进入待机状态，等待APP应用软件的下一个指令。

2.根据权利要求1所述的智能无线穿戴设备，其特征在于：无线充电时，无线充电接收及电源电路将产生一个充电电压或电平变化信号，利用该电压或电平的变化，通过变换电路产生一个脉冲信号，再将该脉冲信号连接到信息处理电路/信息处理和控制电路的复位电路中，即可实现对电路单元的系统复位，通过充电复位功能可将因程序跑飞而死机的电路单元重新启动，同时也可用来将电路单元从深睡眠状态唤醒到工作状态。

3.根据权利要求1所述的智能无线穿戴设备，其特征在于：所述控制器单元还包括传感器电路，传感器电路采集相关的数据。

4.根据权利要求3所述的智能无线穿戴设备，其特征在于：所述传感器电路包括运动传感器：所述运动传感器为3轴加速度传感器、3轴陀螺仪传感器和3轴地磁传感器的结合。

5.根据权利要求1所述的智能无线穿戴设备，其特征在于：所述电路单元均含有一个唯一识别地址。

6.根据权利要求1所述的智能无线穿戴设备，其特征在于：智能无线穿戴设备还设有头带、手腕套、脚踝套、鼻罩中的一种或几种部件配合使用。

7.一种与权利要求1至6任意一项所述的智能无线穿戴设备匹配使用的充电器，其特征在于：所述充电器为一球形的包，该充电器内至少能够容纳一件待充电的智能无线穿戴设备，该充电器设有一个开口，供取放智能无线穿戴设备，包上含有一个无线充电发射电路，其中含有一个发射线圈，从无线充电发射电路引出电源线。

8.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于：所述无线充电发射电路位于包的上下半球的连接处，包的开口处安装拉链，包被拉链分成上下两半球，或者包的开口是弧形结构，该拉链或弧形结构为非金属材料。

9.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于：所述电源线是连接直流5V电源的USB插头，或是连接交流市电的电源插头。

10.根据权利要求7所述的充电器，其特征在于：该充电包使用电磁屏蔽织物制成。