CN208807648U - 集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其包括文胸本体、微型数据处理装置、纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极及纺织结构温度传感器相连接；微型数据处理装置分别与纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极、纺织结构温度传感器相连接；微型数据处理装置可拆卸安装于文胸本体的鸡心位置上；纺织结构柔性心电电极设置于文胸本体的罩杯内侧棉布上；纺织结构柔性呼吸电极设置于文胸本体下扒的橡皮筋上；纺织结构温度传感器设置文胸本体鸡心内层的定型网纱上，直接与穿戴者皮肤接触。本实用新型通过将导电纱线直接织入或刺绣织物中，无需经过导电处理，使文胸具有无涂层、柔软、亲肤等优点。

Description

集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸

技术领域

本实用新型属于可穿戴设备，具体涉及一种集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸。

背景技术

服装与人体接触最为密切，是实现人体信号采集的最佳平台。而且在人体生理信号采集过程中，要求电极与人体表面紧密接触，具有一定的压力，并且在运动过程中不容易移位。所以具有人体“第二皮肤”之称的文胸、塑形内衣等紧身类合体内衣就成了可穿戴式人体生理医疗监测的最佳载体之一。近年来，国内外研究人员已在文胸等服装产品上做了大量的可穿戴式人体生理监测研究。目前在心电、体温、呼吸三个方面的可穿戴生理参数监测上还是以单一的生理参数监测为主：

1.心率方面

（1）中国专利CN106923802A公开了一种具有心率监测功能的智能文胸，该发明在文胸罩杯的一边装置皮肤型电子振动传感器，通过监测连接端振动盒体振动情况，判断佩戴者是否摔倒；另一边装置石墨烯材料制成的柔性压阻式传感器，通过监测乳房局部温度判断乳房有无肿块，并根据压力大小判断肿块大小。该发明能够有效地根据乳腺癌早期乳房肿块的特点进行监测，能够获得及时治疗，同时采用振动传感器，对乳腺癌转移所以引起的晕厥则容易导致患者摔倒的问题进行监护（缺点：石墨烯材料昂贵，而且牢固性差，生产成本高，无法产品市场化）。（2）中国专利CN107280649A（申请号201610191772.7）公开了一种智能可穿戴心率心电监测装置，包括心率心电采集电极、控制主机和文胸载体，将心率心电采集电极的导电纤维纱线缝制在文胸的下围区域，心率心电采集电极包括三个电极，三个电极与控制主机相连接；控制主机包括壳体、电池、控制主板、控制主板上设有心率心电测量模块、蓝牙模块、温度测量模块、计步传感器和充放电控制电路（缺点是：心电采集电极在文胸下边缘，不是最佳采集心电信号的位置）。

2.呼吸方面

现今市面上的可穿戴式呼吸监测装置，大多采用陶瓷电容或陶瓷电阻传感器，将带有传感器的胸带或腹带绑在需要测量的身体部位，把呼吸的压力转化为传感器的电阻、电容的变化，再经导线发送至显示装置显示这种设备的绷带的松紧程度不易掌控，过松会导致测量结果不准确，过紧又会引起被测量者身体不适且会减少胸带或腹带的使用寿命，不利于对被监测者进行实时监测。

（1）专利205458684U公开了一种基于石墨烯的可穿戴式呼吸监测系统，该发明在穿戴部件胸带或腹带上设置有将人体呼吸变化产生的应力变化转换为电信号的石墨烯传感器、对电信号进行分析处理并将电信号转换为数字信号的数据采集和分析模块、将数字信号发送至远程监测终端的无线信号发送模块和为石墨烯传感器、数据采集和分析模块和无线信号发送模块供电的供电模块，通过利用石墨烯传感器将使用者的呼吸所引起的胸部或腹部的伸缩应力转化为电量的变化，实现对使用者呼吸情况的监控（缺点是石墨烯材料昂贵，而且牢固性差，生产成本高，无法产品市场化；胸带或腰带的松紧程度难以控制）。

（2）专利CN205458654U公开了一种可穿戴生理信号采集系统。在胸带上刺绣两块柔性导电织物传感器，采集心电和呼吸等信号到信号接收端，信号接收端通过有线或无线网络传递的方式将信号传输到信号处理中心。

3.体温方面：

（1）专利CN205697720U公开了一种穿戴式体温监测内衣。本实用新型涉及一种穿戴式体温监测内衣，包括：一件内衣和附着内衣上的薄片式温度监测与记录装置；温度监测与记录装置用于在某一时间段内按照事先规定好的频率不间断地采集所依附物体的表面温度并记录，可以持续监测和记录运动员或健身者在运动过程中的体温变化，体温变化数据可用于对该运动员或健身者体能的某些方面做出综合评估，并制定合理的训练方案。

（2）专利CN202980154U公开了一种女性基础体温监测内裤。包括：液晶体温计，具有显示单元，用于测量腹股沟处的体温；内裤本体，具有镂空观察口，所述镂空观察口的位置对应于所述显示屏的位置；连接件，所述液晶体温计通过所述连接件与所述内裤本体相连接。根据月经与基础体温的关系创造性地将液晶体温计与内裤结合从而可以方便及时的测量基础体温变化，较准确地预测月经的到来，减少了担心和烦恼，根据基础体温变化的规律，可以通过体温的变化关注身体的异样，从而更好地保持身体健康（缺点是：监测体温的电极基材为暗扣或魔术贴，柔软性和舒适性难以保证；监测温度计为液体体温计，而且位于腹股沟，人体运动时容易破裂）。

（3）专利CN106235428A公开了一种多功能智能内衣。本发明文胸的罩杯部分设置按摩器和红外温度传感器，按摩器对女性乳房进行按摩，起到保健作用；温度传感器将乳房周围的温度输出到控制系统中，佩戴者可根据监测到的乳房周围温度，时刻了解乳房的状态，以便早知道乳房疾病，降低疾病风险。该发明中提供按摩器、温度传感器、微处理器电源的柔性叠片式电池或卷绕式电池放置于文胸的下围后拉片位置，柔性电池的导电基材上挖有若干平行设置且贯穿活性材料层上表面和导电基材下表面的长条孔（缺点：文胸在运动过程中，后拉片的变形幅度比较，容易造成电路连接的导电基材断裂或变形，影响通电或信号采集）。

心电、呼吸、体温是人体生理三大指标，这三个是分析人体心理和生理的重要指标。目前在这三个指标的可穿戴监测研究上，首先多数还是以单一指标为主，无法作为较全面的生理和心理的医学临床判断；其次，作为可穿戴监测装置，传感器的亲肤性、柔韧性、耐洗涤性、运动适应性、传感器材料的经济性、与服装等载体的融合性等都需要进行提升。与本发明最为接近的专利CN105640522A发明的智能服装能够同时监测心电、体温、呼吸三大指标，但存在以下缺点：

（1）温度采用大面积印刷式传感器，且位于服装内层，印刷涂层材料与皮肤直接接触，容易造成皮肤过敏；同时涂层材料印刷在高弹性（该专利中为了实现服装与人体紧密结合，使用的面料氨纶含量要求在20%以上）服装面料，穿着过程中容易崩裂，影响测量温度效果；涂层材料在不耐洗。

（2）测量心电的纺织结构柔性传感器刺绣在两层面料之间，没有与皮肤直接接触，对心电信号的采集影响较大。

（3）心电信号容易受到噪音干扰，因此心电信号采集电极必须固定在距离心脏较近的位置。本专利信号采集的载体为普通内衣，在较大强度的运动过程中容易造成心电信号采集器移位，影响心电信号采集。

（4）利用阻抗法监测呼吸信号，根据研究表明（韩潇的硕士论文《集成柔性针织传感器的智能监测无缝内衣研发》中发现织物应变与电阻之间的关系：在其它条件相同时，传感器的电阻值和灵敏度随着纵行数的增加而增大，随着横列数的减少而增加）呼吸信号采集的电极需要有一定的长度，上述发明中将心电传感器和呼吸传感器合于一体，受心电传感器电极面积不宜过大的影响，呼吸信号传感器在信号采集时缺乏灵敏度。

（5）LED显示屏位于内衣袖口，与中央处理器连接线路长，服装穿着运动或洗涤过程中，容易产生断裂等线路故障。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸。

本实用新型采用以下技术方案实现：一种集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其特征在于：包括文胸本体、微型数据处理装置、纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极及纺织结构温度传感器相连接；所述微型数据处理装置分别与纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极、纺织结构温度传感器相连接；所述微型数据处理装置可拆卸安装于文胸本体的鸡心位置上；纺织结构柔性心电电极设置于文胸本体的罩杯内侧棉布上；所述纺织结构柔性呼吸电极设置于文胸本体下扒的橡皮筋上；所述纺织结构温度传感器设置文胸本体鸡心内层的定型网纱上，直接与穿戴者皮肤接触。

在本实用新型一实施例中，所述微型数据处理装置包括MCU及与其相连接的信号存储模块、电源模块、信号传输模块；所述MCU通过信号传输模块与智能手机或电脑监测系统连接；所述智能手机或电脑监测系统用于本地处理、存储、显示纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极及纺织结构温度传感器检测到的信号；所述智能手机通过无线网络与远程医疗信息系统连接。

在本实用新型一实施例中，所述纺织结构柔性心电电极通过刺绣，将其绣在文胸本体罩杯内侧棉布上。

在本实用新型一实施例中，将制作纺织结构柔性心电电极的导电纱线的另一端加捻后作为导联线，将其延伸至文胸鸡心位置并与微型数据处理装置连接；将所述导联线埋缝在文胸本体上下罩杯拼缝的内层。

在本实用新型一实施例中，将所述纺织结构呼吸电极通过刺绣或编织将导电纱线置入文胸本体下扒的橡皮筋上；并将导电纱线一端经文胸本体下扒橡皮筋延长缝至鸡心位置后，与微型数据处理装置连接。

在本实用新型一实施例中，所述纺织结构柔性温度传感器纺在文胸本体鸡心内层的定型网纱上。

与现有技术相比，本实用新型的传感器是通过将导电纱线直接织入或刺绣织物中，无需经过导电处理，织物本身就具有传感性能，无涂层、柔软、亲肤，克服以往传感器存在电子元件不柔软、金属厚重感、涂层容易造成皮肤过敏的缺点；导电纤维与文胸融为一体，直接与皮肤接触，信号采集效果好，穿着舒适，美观效果好；利用文胸等塑形内衣为载体，运动过程中服装变形量或移位量小，使心电、温度监测电极在运动过程中不易移位或断裂；信号处理和数据监测系统与信号采集系统之间线路短，线路稳定；通过无线蓝牙传输技术，利用电脑终端系统存储、显示心电、体温、呼吸信号。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为信号采集处理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。

一种集成纺织结构柔性传感器的多生理参数监测智能文胸，包括文胸本体、微型数据处理装置、纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极及纺织结构温度传感器相连接；所述微型数据处理装置分别与纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极、纺织结构温度传感器相连接；所述微型数据处理装置可拆卸安装于文胸本体的鸡心位置上；纺织结构柔性心电电极设置于文胸本体的罩杯内侧棉布上；所述纺织结构柔性呼吸电极设置于文胸本体下扒的橡皮筋上；所述纺织结构温度传感器设置文胸本体鸡心内层的定型网纱上，直接与穿戴者皮肤接触。

在本实用新型一实施例中，所述微型数据处理装置包括MCU及与其相连接的信号存储模块、电源模块、信号传输模块；所述MCU通过信号传输模块与智能手机或电脑监测系统连接；所述智能手机或电脑监测系统用于本地处理、存储、显示纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极及纺织结构温度传感器检测到的信号（心电、体温、呼吸等生理信号）；所述智能手机通过无线网络（GPRS/2G/3G/4GG/WIFI/LAN等）与远程医疗信息系统连接。可由远程医疗信息系统对穿戴这的体征进行直接的监督。

在本实用新型一实施例中，所述纺织结构柔性心电电极通过刺绣，将其绣在文胸本体罩杯内侧棉布上。

在本实用新型一实施例中，将制作纺织结构柔性心电电极的导电纱线的另一端加捻后作为导联线，将其延伸至文胸鸡心位置并与微型数据处理装置连接；将所述导联线埋缝在文胸本体上下罩杯拼缝的内层。

在本实用新型一实施例中，将所述纺织结构呼吸电极通过刺绣或编织将导电纱线置入文胸本体下扒的橡皮筋上；并将导电纱线一端经文胸本体下扒橡皮筋延长缝至鸡心位置后，与微型数据处理装置连接。

在本实用新型一实施例中，所述纺织结构柔性温度传感器纺在文胸本体鸡心内层的定型网纱上。

本实用新型一具体实施中，设计一款普通日常穿着文胸：文胸罩杯上下拼缝，宽下扒，具体款式如图1所示。

1.微型数据处理装置5：位于文胸鸡心位置（可拆卸），包括信号存储、处理装置及电源模块、信号传输模块。

2.心电纺织电极1：通过刺绣（手工、机器均可）手段，将纺织导电纱线绣在离心脏最近的文胸罩杯内侧棉布上。

3.纺织呼吸电极3：呼吸是人体胸腔自主夸张和收缩，从而引起胸部的阻抗变化，阻抗法的呼吸量就是这个阻抗变化来实现的。本实用新型利用阻抗法，将纺织结构呼吸电极通过刺绣或编织将导电纱线置入文胸本体下扒的橡皮筋上（取代传统的呼吸带）。

4.纺织温度传感器（也可以采用金属铜丝线）2：将具有导电功能的纺织导联线纺在鸡心内层的定型网纱上，直接与皮肤接触。

5.线路连接：(1)心电电路：为了纺织穿着和洗涤过程中电路断裂、导电性能减弱，将制作纺织结构柔性心电电极的导电纱线的另一端加捻后作为导联线，将其延伸至文胸鸡心位置并与微型数据处理装置连接；将所述导联线埋缝在文胸本体上下罩杯拼缝的内层；（2）呼吸电路2：将所述纺织结构呼吸电极通过刺绣或编织将导电纱线置入文胸本体下扒的橡皮筋上；并将导电纱线一端经文胸本体下扒橡皮筋延长缝至鸡心位置后，与微型数据处理装置连接；（3）温度传感器3：鸡心内层定型纱直接与微型数据处理装置连接。

在本实用新型一实施例中，数据采集及信号处理，如图2所示。

智能文胸的心电传感器1、体温传感器2、呼吸传感器3采集的信号通过纺织导电纤维传输到微型数据处理装置中。所述微型数据处理装置包括MCU 5-1及与其相连接的信号存储模块（图中未画出）、电源模块5-2、信号传输模块5-3。MCU处理完的信号通过蓝牙技术传送到穿着者随身佩带的智能手机存储6，智能手机6通过蓝牙、WIFI无线网络传送到本地电脑终端7进行处理、存储、显示，智能手机或本地电脑通过GPRS/2G/3G/4GG/WIFI/LAN等网络将信号传输到远程医疗监控系统8。

本实用新型的纺织结构柔性心电电极采用金属材料、导电聚合物、石墨烯、碳纳米管或炭黑导电镀层的纤维制作，纤维细度在100nm-1mm之间，由其加捻或并合成细度小于2mm的柔性导电纱线，英制捻系数在0-6之间。柔性呼吸电极与所述的纺织结构柔性心电电极具有相同的特征，通过感应胸腔阻抗变换测量呼吸信号。纺织结构温度传感器由温度敏感金属材料（如：铜、铂）及其合金材料的镀层纤维制作而成，所述纤维细度为100-1mm，由其加捻或并合成细度小于2mm的柔性导电纱线，英制捻系数在0-6之间。

上述实施例仅供说明本实用新型之用，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此，所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴。

Claims (6)

1.一种集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其特征在于：包括文胸本体、微型数据处理装置、纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极及纺织结构温度传感器相连接；所述微型数据处理装置分别与纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极、纺织结构温度传感器相连接；所述微型数据处理装置可拆卸安装于文胸本体的鸡心位置上；纺织结构柔性心电电极设置于文胸本体的罩杯内侧棉布上；所述纺织结构柔性呼吸电极设置于文胸本体下扒的橡皮筋上；所述纺织结构温度传感器设置文胸本体鸡心内层的定型网纱上，直接与穿戴者皮肤接触；所述纺织结构柔性心电电极采用金属材料、导电聚合物、石墨烯、碳纳米管或炭黑导电镀层的纤维制作，纤维细度在100nm-1mm之间，由其加捻或并合成细度小于2mm的柔性导电纱线，英制捻系数在0-6之间；所述柔性呼吸电极与所述的纺织结构柔性心电电极具有相同的特征，通过感应胸腔阻抗变换测量呼吸信号；所述纺织结构温度传感器由温度敏感金属材料或合金材料的镀层纤维制作而成，所述纤维细度为100-1mm，由其加捻或并合成细度小于2mm的柔性导电纱线，英制捻系数在0-6之间。

2.根据权利要求1所述的集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其特征在于：所述微型数据处理装置包括MCU及与其相连接的信号存储模块、电源模块、信号传输模块；所述MCU通过信号传输模块与智能手机或电脑监测系统连接；所述智能手机或电脑监测系统用于本地处理、存储、显示纺织结构柔性心电电极、纺织结构柔性呼吸电极及纺织结构温度传感器检测到的信号；所述智能手机通过无线网络与远程医疗信息系统连接。

3.根据权利要求1所述的集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其特征在于：所述纺织结构柔性心电电极通过刺绣，将其绣在文胸本体罩杯内侧棉布上。

4.根据权利要求1所述的集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其特征在于：将制作纺织结构柔性心电电极的导电纱线的另一端加捻后作为导联线，将其延伸至文胸鸡心位置并与微型数据处理装置连接；将所述导联线埋缝在文胸本体上下罩杯拼缝的内层。

5.根据权利要求1所述的集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其特征在于：将所述纺织结构呼吸电极通过刺绣或编织将导电纱线置入文胸本体下扒的橡皮筋上；并将导电纱线一端经文胸本体下扒橡皮筋延长缝至鸡心位置后，与微型数据处理装置连接。

6.根据权利要求1所述的集成纺织传感器的多生理参数监测智能文胸，其特征在于：所述纺织结构柔性温度传感器纺在文胸本体鸡心内层的定型网纱上。