CN214127218U - 一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置 - Google Patents
一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，包括头盔、处理器和电源，头盔内设置有体温检测装置、心跳检测装置、呼吸检测装置、血氧浓度检测装置和皮肤电阻率检测装置。使用者只需戴上头盔，就可以通过体温检测装置、心跳检测装置、呼吸检测装置、血氧浓度检测装置和皮肤电阻率检测装置实时检测使用者的体温、心跳频率、呼吸频率、血氧浓度和皮肤电阻率，并通过显示器和内置式扬声器给出各种健康建议。在使用者发生危险状态如心跳停止时，本头盔装置还能通过外置式扬声器和手机报警装置发出急救和报警信号，并将由GPS或北斗卫星定位装置获取的位置信息通过手机报警装置发出。
Description
技术领域
本实用新型涉及人类生活用品，尤其涉及生理数据测量技术，具体而言是一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置。
背景技术
正常人体温为36-37摄氏度，正常体温在不同个体之间略有差异，且常受机体内、外因素的影响稍有波动，但一般波动范围不超过1℃。人体的正常心率是60～100次/分钟。正常成年人在平静时的呼吸频率约为每分钟16～20次，女性较男性稍快2～3次，在平和呼吸时为6～7.5L每分钟，剧烈运动时每分可达70L以上。
人是靠氧气生存的，氧气从肺部吸入后氧就经毛细血管进入到血液中，由血液传送给身体各部位器官或细胞使用。血液中含氧量越高，人的新陈代谢就越好。当然血氧含量高并不是一个好的现象，人体内的血氧都是有一定的饱和度，过低会造成机体供氧不足，过高会导致体内细胞老化。正常的动脉血氧饱和度为95～97%，静脉血氧饱和度为75%左右。
随着现代医疗技术和相关学科的不断发展，医用监护仪器已成为医用电子仪器不可缺少的一大类仪器，在生活中起着越来越重要的作用。监护仪器的使用，不仅减轻了医务人员的劳动，提高了护理工作的效率，更重要的是使医生能随时了解病情，当出现危急情况时可及时进行处理，提高了护理质量。在监护的生理参数中，除了体温、心跳、呼吸、血压等之外，人体血液中的氧浓度即血氧饱和度的测定在临床上也有十分重要的意义。但是现有的医用监护仪器大多是以单一功能的设备的形式出现的，如体温计、血压计、血氧计、呼吸监测仪和体脂仪等等，从使用者的角度来看是非常不方便的。另外，医用监护仪器也不能实时的检测人体的各种生理指标，因此迫切需要一种可以实时，直观的感知使用者生理数据的装置出现。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，所述的这种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置要解决现有技术中单一功能的监护仪器使用不方便、以及不能实时检测人体各项生理指标的技术问题。
本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，包括头盔、处理器和电源，头盔内设置有体温检测装置、心跳检测装置、呼吸检测装置、血氧浓度检测装置和皮肤电阻率检测装置；
所述的体温检测装置、心跳检测装置、呼吸检测装置、血氧浓度检测装置和皮肤电阻率检测装置的信号输出端连接到处理器的信号输入端；
所述的体温检测装置、心跳检测装置、呼吸检测装置、血氧浓度检测装置、皮肤电阻率检测装置和处理器的电源端连接到电源。
进一步的，所述的头盔内还设置有显示器、内置式扬声器、GPS或北斗卫星定位装置和手机报警装置，头盔外侧设置有外置式扬声器，处理器的信号输出端连接到显示器、内置式扬声器、手机报警装置和外置式扬声器的信号输入端，处理器的信号输入端连接到GPS或北斗卫星定位装置的信号输出端。
进一步的，所述的体温检测装置采用接触式或者非接触式温度传感器。
进一步的，所述的接触式温度传感器采用热敏电阻测量体温。
进一步的，所述的非接触式温度传感器采用红外温度传感器测量体温。
进一步的，所述的心跳检测装置采用光电式心跳检测装置或接触式心跳检测装置。
进一步的，所述的接触式心跳检测装置采用压电薄膜传感器。
进一步的，所述的呼吸检测装置采用压力传感器。
进一步的，所述的血氧浓度检测装置采用光电式血氧探头。
进一步的，所述的电源采用电池。
本实用新型与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，使用者只需戴上头盔，就可以通过体温检测装置、心跳检测装置、呼吸检测装置、血氧浓度检测装置和皮肤电阻率检测装置实时检测使用者的体温、心跳频率、呼吸频率、血氧浓度和皮肤电阻率，并通过显示器和内置式扬声器给出各种健康建议，如体脂过高需要运动、需要补充水份、需要补充能量、需要上医院检查身体等。在使用者发生危险状态如心跳停止时，本头盔装置还能通过外置式扬声器和手机报警装置发出急救和报警信号，并将由GPS或北斗卫星定位装置获取的位置信息通过手机报警装置发出。
附图说明
图1为本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置的原理框图。
图2为本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置的正视结构示意图。
图3为本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置的侧视结构示意图。
图4为本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型并不限制于本实施例，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
实施例1
如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，包括头盔1、处理器11和电源，头盔1内设置有体温检测装置9、心跳检测装置7、呼吸检测装置12、血氧浓度检测装置8和皮肤电阻率检测装置6；
所述的体温检测装置9、心跳检测装置7、呼吸检测装置12、血氧浓度检测装置8和皮肤电阻率检测装置6的信号输出端连接到处理器11的信号输入端；
所述的体温检测装置9、心跳检测装置7、呼吸检测装置12、血氧浓度检测装置8、皮肤电阻率检测装置6和处理器11的电源端连接到电源。
进一步的，所述的头盔1内还设置有显示器3、内置式扬声器、GPS或北斗卫星定位装置5和手机报警装置2，头盔1外侧设置有外置式扬声器，处理器11的信号输出端连接到显示器3、内置式扬声器、手机报警装置2和外置式扬声器的信号输入端，处理器的信号输入端连接到GPS或北斗卫星定位装置5的信号输出端。
进一步的，所述的体温检测装置9采用接触式或者非接触式温度传感器。
进一步的，所述的接触式温度传感器采用热敏电阻测量体温。
进一步的，所述的非接触式温度传感器采用红外温度传感器测量体温。
进一步的，所述的心跳检测装置7采用光电式心跳检测装置或接触式心跳检测装置。
进一步的，所述的接触式心跳检测装置采用压电薄膜传感器。
进一步的，所述的呼吸检测装置12采用压力传感器。
进一步的，所述的血氧浓度检测装置8采用光电式血氧探头。
进一步的，所述的电源采用电池10。
本实施例的工作原理：
热敏电阻是通过温度导致热敏电阻阻值变压测量体温。
红外温度传感器的技术原理是一切温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都在不停地向周围空间发射红外能量。其辐射特性、辐射能量的大小、波长分布等都与物体表面温度密切相关。反过来，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温的机理。人体与其他生物体一样，自身也在向四周辐射释放红外能量，其波长一般为9-13μm，是处在0.76-100μm 的近红外波段。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，也就是说，人体向外辐射的红外大小与环境影响无关，只是与人体释放能量大小有关，因此，只要通过对人体自身辐射红外能量的测量就能准确地测定人体表面温度。人体红外温度传感器就是根据这一原理，设计制作而成的。
目前市面上的红外温度传感器根据能量转换所用材料不同，主要有以下几种类型：
（1）热释电型：硫酸三甘肽、钽酸锂等，（2）热电堆型：N型和P型的多晶硅，（3）二极管型：单晶或多晶PN结，（4）热电容型：双材料薄膜，（5）热敏电阻型：氧化钒、非晶硅等。其实，这些类型都只是在接收红外能量后，转换方式和材料能效比不同而已。
心跳检测装置7指的是用来检测心跳频率的装置，一般常见的有光电式和接触式。光电式心跳频率检测装置主要是利用特定波长的红外线对血液变化的敏感性进行测量的原理。由于心脏的周期性跳动，引起被测血管中的血液在流速和容积上的规律性变化，经由光电式心跳频率检测装置转换为电信号，从而得出当前的心跳次数。因为不同人的肤色深浅不同，同一款心律传感器发出的光线穿透皮肤和经由皮肤反射的强弱也不同，通常情况下人的肤色越深，则光线就越难从血管反射回来，从而导致较大的测量误差，但心律传感器已经能基本正确地反映出心率变化的趋势。
心跳引起血管的振动可以由压电薄膜传感器拾取，从而测量心跳频率。接触式心跳频率检测装置采用的是接触式传声器，它的内部就是压电薄膜传感器。压电薄膜拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面生命信号监测。一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。压电薄膜很薄，质轻，非常柔软，可以无源工作，尤其是需要探测细微的信号时。而且压电薄膜极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动。
压力传感器是通过检测呼吸时导致的空气压力的变化，从而检测使用者呼吸频率的。
需要说明的是，压力传感器是能感受空气压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成电信号的器件或装置。
光电式血氧探头的工作原理是基于血液中的血红蛋白对光的吸收特性。氧合血红蛋白吸收的红外光比红光多，而脱氧血红蛋白吸收的红光比红外光多。通过可见红光光谱(660纳米)和红外光谱(940纳米)的两个光源交替照射被测试区(耳垂)，从而检测血氧浓度。
需要说明的是，血氧浓度检测装置8检测血流中的血氧饱和度，由于血氧饱和度能反应心、肺等早期医疗问题，所以该读数作为一项通用健康监测指标非常有用。根据动脉血流的脉动特性，血氧浓度检测装置测量期间还能显示脉搏速率和强度。
血氧浓度检测装置8通过使用者身体的半透明部位(通常是指尖或耳垂)正对着一个光电二极管。其中一个LED是红光的，波长为660nm；另一个是红外线的，波长是940nm。光电二极管接收没有被吸收的红光和红外光信号，血氧的百分比是根据测量这两个具有不同吸收率的波长的光通过身体后计算得出的。
皮肤电阻率检测装置6是通过头盔1颈部围脖内侧几个光滑的金属触板来测量皮肤的电阻率的。
需要说明的是，体脂仪就是基于一种测量身体成份的技术，叫“生物电阻抗分析法”（bioimpedance analysis，BIA）。这种技术的原理，简单地说，就是靠脂肪和肌肉不同的导电率，来区分它们。
通过人体皮肤电阻测量传感器的电极采集人体皮肤电阻信号，获得变化的人体皮肤电阻信号，并对信号进行模数转换、处理分析得到带有个人特征的人体皮肤电阻信号，脂肪和肌肉里的水分含量不一样，所以电阻率也不一样，肌肉水分更多，电阻也更低。脂肪因为含水量非常小，所以电阻要高一些。BIA分析法，是在人的皮肤表面放置几个接触电极，输入一个固定电流，就能获得一个电阻阻值，再用公式算出人体的脂肪比例。
因为人体对0.5mA以下的电流一般是没有感觉的。所以皮肤电阻率检测装置6通过在测试电极之间加载一个较小的固定电流，通过测量各电极间的电压，就可以算出皮肤的电阻阻值。
本实用新型的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，使用者只需戴上头盔1，就可以通过体温检测装置9、心跳检测装置7、呼吸检测装置12、血氧浓度检测装置8和皮肤电阻率检测装置6实时检测使用者的生理数据，并通过显示器3和内置式扬声器给出各种健康建议，如体脂过高需要运动、需要补充水分、需要补充能量、需要上医院检查身体等。在使用者发生危险状态如心跳停止时，本头盔装置还能通过外置式扬声器和手机报警装置2发出急救和报警信号，并将由GPS或北斗卫星定位装置5获取的位置信息一并通过手机报警装置发出。
具体的，本实施例中的头盔1、体温检测装置9、心跳检测装置7、呼吸检测装置12、血氧浓度检测装置8、皮肤电阻率检测装置6、处理器11、电源、显示器3、内置式扬声器、外置式扬声器、GPS或北斗卫星定位装置5、手机报警装置2、接触式或者非接触式温度传感器、热敏电阻、红外温度传感器、压电薄膜传感器、压力传感器、光电式血氧探头、电池10等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。
Claims (10)
1.一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：包括头盔（1）、处理器（11）和电源，头盔（1）内设置有体温检测装置（9）、心跳检测装置（7）、呼吸检测装置（12）、血氧浓度检测装置（8）和皮肤电阻率检测装置（6）；
所述的体温检测装置（9）、心跳检测装置（7）、呼吸检测装置（12）、血氧浓度检测装置（8）和皮肤电阻率检测装置（6）的信号输出端连接到处理器（11）的信号输入端；
所述的体温检测装置（9）、心跳检测装置（7）、呼吸检测装置（12）、血氧浓度检测装置（8）、皮肤电阻率检测装置（6）和处理器（11）的电源端连接到电源。
2.根据权利要求1所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的头盔（1）内还设置有显示器（3）、内置式扬声器、GPS或北斗卫星定位装置（5）和手机报警装置（2），头盔（1）外侧设置有外置式扬声器，处理器（11）的信号输出端连接到显示器（3）、内置式扬声器、手机报警装置（2）和外置式扬声器的信号输入端，处理器（11）的信号输入端连接到GPS或北斗卫星定位装置（5）的信号输出端。
3.根据权利要求1所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的体温检测装置（9）采用接触式或者非接触式温度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的接触式温度传感器采用热敏电阻测量体温。
5.根据权利要求3所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的非接触式温度传感器采用红外温度传感器测量体温。
6.根据权利要求1所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的心跳检测装置（7）采用光电式心跳检测装置或接触式心跳检测装置。
7.根据权利要求6所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的接触式心跳检测装置采用压电薄膜传感器。
8.根据权利要求1所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的呼吸检测装置（12）采用压力传感器。
9.根据权利要求1所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的血氧浓度检测装置（8）采用光电式血氧探头。
10.根据权利要求1所述的一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置，其特征在于：所述的电源采用电池（10）。
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|---|---|---|---|
| CN202022097133.9U CN214127218U (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202022097133.9U CN214127218U (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种带有非损伤式生理数据检测功能的头盔装置 |
Publications (1)
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| CN214127218U true CN214127218U (zh) | 2021-09-07 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114568810A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-06-03 | 兰州理工大学 | 野外生存智能背包 |
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2020
- 2020-09-23 CN CN202022097133.9U patent/CN214127218U/zh active Active
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| CN114568810A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-06-03 | 兰州理工大学 | 野外生存智能背包 |
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