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一种基于泛在网络传输的智能可穿戴设备.pdf

  • 上传人:g****
  • 文档编号:6748568
  • 上传时间:2019-09-06
  • 格式:PDF
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201510093388.9

    申请日:

    20150303

    公开号:

    CN104825165B

    公开日:

    20171117

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    A61B5/11,A61B5/024,A61B5/22,A61N1/36,H04L29/08

    主分类号:

    A61B5/11,A61B5/024,A61B5/22,A61N1/36,H04L29/08

    申请人:

    北京科技大学

    发明人:

    张中山,陈朝喜,史雪迪,王兴

    地址:

    100083 北京市海淀区学院路30号

    优先权:

    CN201510093388A

    专利代理机构:

    北京市广友专利事务所有限责任公司

    代理人:

    张仲波

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    内容摘要

    本发明提供一种基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,包括:模式切换器,监测传感器,用于监测采集身体状况信息和身体姿态信息;肌肉康复治疗器,用于采集神经元信号,产生肌肉刺激信号,利用肌肉刺激信号对肌肉组织进行刺激治疗;微处理器,根据身体状况信息和身体姿态信息确定监测用户是否处于倒地姿态,生成倒地姿态警示信息;获取肌肉康复治疗器采集处理的第一神经元信号,控制肌肉康复治疗器产生肌肉刺激信号;网络传输器。利用监测传感器采集监测身体状况信息和身体姿态信息,通过微处理器判断是否为倒地姿态,从而快速生成提示,提高了提示的速度和有效性,有效的针对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗。

    权利要求书

    1.一种基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述基于泛在网络传输的智能可穿戴设备包括:模式切换器,用于切换姿态监测模式和康复模式,并向微处理器发送模式切换信息;监测传感器,用于在微处理器控制下监测采集身体状况信息和身体姿态信息;肌肉康复治疗器,用于采集神经元信号并对所述神经元信号进行处理得到第一神经元信号,在微处理器控制下产生肌肉刺激信号,利用所述肌肉刺激信号对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗;微处理器,用于根据所述模式切换器发送的模式切换信息确定当前模式,当当前模式为姿态监测模式时,控制所述监测传感器监测采集身体状况信息和身体姿态信息,根据所述身体状况信息和身体姿态信息确定监测用户是否处于倒地姿态,当监测用户处于倒地姿态时,生成倒地姿态警示信息;当当前模式为康复模式时,硬件部分启动,将智能可穿戴设备放置于身体任何行动不便或丧失运动能力的肌肉或组织上,通过采集脑部发出的神经信号,获取肌肉康复治疗器采集处理的第一神经元信号,对所述神经元信号进行自适应算法处理,控制所述肌肉康复治疗器产生肌肉刺激信号;网络传输器,用于在微处理器控制下利用泛在网络传输倒地姿态警示信息。 2.根据权利要求1所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述监测传感器包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、心跳加速传感器、压力传感器、烟雾传感器、超声波测距传感器、倾角传感器和震动传感器中的至少一种;所述身体状况信息包括:监测用户的心跳信息和身体压力信息中的至少一种,所述身体姿态信息包括:监测用户的移动信息、加速度信息、距离信息、倾角信息和震动信息中的至少一种。 3.根据权利要求2所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述微处理器包括:姿态监测单元,用于当当前模式为姿态监测模式时,控制所述监测传感器监测采集身体状况信息和身体姿态信息,当加速度信息超过预设的加速度阈值,震动信息超过预设的加速度阈值,且倾角信息为零时,确定监测用户处于倒地姿态。 4.根据权利要求3所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述姿态监测单元,还用于将加速度信息与预设的加速度阈值进行比较,将震动信息与预设的加速度阈值进行比较,判断倾角信息是否为零。 5.根据权利要求1所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述肌肉康复治疗器包括:信号采集单元,用于采集神经元信号,对采集的神经元信号进行选频、放大、滤波和数模转换,得到第一神经元信号;信号发射单元,用于在微处理器控制下产生肌肉刺激信号,对产生的肌肉刺激信号进行处理,所述处理包括数模转换、滤波、放大和选频,利用处理过的肌肉刺激信号对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗。 6.根据权利要求1所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述微处理器包括:康复控制单元,用于当当前模式为康复模式时,获取肌肉康复治疗器采集处理的第一神经元信号,对所述神经元信号进行处理,控制所述肌肉康复治疗器产生肌肉刺激信号;刺激信号调整单元,用于获取第二神经元信号,所述第二神经元信号为肌肉刺激时的神经元信号,根据所述第二神经元信号对产生的肌肉刺激信号进行调整。 7.根据权利要求6所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述刺激信号调整单元包括:刺激信号调整子单元,用于将第二神经元信号与第一神经元信号进行比较,当第二神经元信号大于第一神经元信号,减小肌肉刺激信号;当第二神经元信号小于第一神经元信号,增大肌肉刺激信号。 8.根据权利要求1所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述网络传输器包括:第一传输单元,用于将提示信息通过无线网络发送给终端;第二传输单元,用于将提示信息通过蓝牙发送给终端。 9.根据权利要求1至8任意一项所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述网络传输器,还用于在微处理器控制下利用泛在网络传输微处理器生成的提示信息,所述提示信息包括位置定位信息和所在地气候信息中的至少一种。 10.根据权利要求9所述的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其特征在于,所述基于泛在网络传输的智能可穿戴设备还包括:GPS定位器、气候获取器和语音播报器中的至少一种;GPS定位器,用于在所述微处理器控制下采集定位信息;气候获取器,用于在所述微处理器控制下采集所在地气候信息;语音播报器,用于在所述微处理器控制下进行语音播报,并获取倒地姿态警示信息产生报警提示。

    说明书

    技术领域

    本发明涉及智能穿戴设备技术领域,特别是指一种基于泛在网络传输的智能可穿戴设备。

    背景技术

    健康是人类最为基本的要求,在此基础之上才谈得上更高的追求。基于泛在网络和物联网融合的可穿戴式智慧医疗这项有意义的工程将惠及千家万户。为促进我国的医疗卫生事业的发展,确保人人享有的基本的医疗健康的目标,是提高国民健康素质是摆在现在人民面前的一项重大的课题。随着我国进入老龄化社会,随着社会经济的发展,留守老人成为社会一个沉重的包袱。同时老人又是一些重大疾病的易患者,他们的健康时刻受着疾病的威胁。现有的可穿戴设备智能简单的搜集健康数据,无法进行数据分析和提示,从而走成了数据和提示的延迟,严重影响了监测的有效性。

    发明内容

    本发明要解决的技术问题是提供一种基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,能够识别用户姿态对用户进行治疗并利用泛在网络进行信息传输,提高监测的有效性。

    为解决上述技术问题,本发明的实施例提供一种基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,所述基于泛在网络传输的智能可穿戴设备包括:

    模式切换器,用于切换姿态监测模式和康复模式,并向微处理器发送模式切换信息;

    监测传感器,用于在微处理器控制下监测采集身体状况信息和身体姿态信息;

    肌肉康复治疗器,用于采集神经元信号并对所述神经元信号进行处理得到第一神经元信号,在微处理器控制下产生肌肉刺激信号,利用所述肌肉刺激信号对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗;

    微处理器,用于根据所述模式切换器发送的模式切换信息确定当前模式,当当前模式为姿态监测模式时,控制所述监测传感器监测采集身体状况信息和身体姿态信息,根据所述身体状况信息和身体姿态信息确定监测用户是否处于倒地姿态,当监测用户处于倒地姿态时,生成倒地姿态警示信息;

    当当前模式为康复模式时,获取肌肉康复治疗器采集处理的第一神经元信号,对所述神经元信号进行处理,控制所述肌肉康复治疗器产生肌肉刺激信号;

    网络传输器,用于在微处理器控制下利用泛在网络传输倒地姿态警示信息。

    优选的,所述监测传感器包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、心跳加速传感器、压力传感器、烟雾传感器、超声波测距传感器、倾角传感器和震动传感器中的至少一种;

    所述身体状况信息包括:监测用户的心跳信息和身体压力信息中的至少一种,所述身体姿态信息包括:监测用户的移动信息、加速度信息、距离信息、倾角信息和震动信息中的至少一种。

    优选的,所述微处理器包括:

    姿态监测单元,用于当当前模式为姿态监测模式时,控制所述监测传感器监测采集身体状况信息和身体姿态信息,当加速度信息超过预设的加速度阈值,震动信息超过预设的加速度阈值,且倾角信息为零时,确定监测用户处于倒地姿态。

    优选的,所述姿态监测单元,还用于将加速度信息与预设的加速度阈值进行比较,将震动信息与预设的加速度阈值进行比较,判断倾角信息是否为零。

    优选的,所述肌肉康复治疗器包括:

    信号采集单元,用于采集神经元信号,对采集的神经元信号进行选频、放大、滤波和数模转换,得到第一神经元信号;

    信号发射单元,用于在微处理器控制下产生肌肉刺激信号,对产生的肌肉刺激信号进行处理,所述处理包括数模转换、滤波、放大和选频,利用处理过的肌肉刺激信号对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗。

    优选的,所述微处理器包括:

    康复控制单元,用于当当前模式为康复模式时,获取肌肉康复治疗器采集处理的第一神经元信号,对所述神经元信号进行处理,控制所述肌肉康复治疗器产生肌肉刺激信号;

    刺激信号调整单元,用于获取第二神经元信号,所述第二神经元信号为肌肉刺激时的神经元信号,根据所述第二神经元信号对产生的肌肉刺激信号进行调整。

    优选的,所述刺激信号调整单元包括:

    刺激信号调整子单元,用于将第二神经元信号与第一神经元信号进行比较,当第二神经元信号大于第一神经元信号,减小肌肉刺激信号;当第二神经元信号小于第一神经元信号,增大肌肉刺激信号。

    优选的,所述网络传输器包括:

    第一传输单元,用于将所述提示信息通过无线网络发送给终端或终端软件;

    第二传输单元,用于将所述提示信息通过蓝牙发送给终端或终端软件。

    优选的,所述网络传输器,还用于在微处理器控制下利用泛在网络传输微处理器生成的提示信息,所述提示信息包括位置定位信息和所在地气候信息中的至少一种。

    优选的,所述基于泛在网络传输的智能可穿戴设备还包括:GPS定位器、气候获取器和语音播报器中的至少一种;

    GPS定位器,用于在所述微处理器控制下采集定位信息;

    气候获取器,用于在所述微处理器控制下采集所在地气候信息;

    语音播报器,用于在所述微处理器控制下进行语音播报,并获取倒地姿态警示信息产生报警提示。

    本发明的上述技术方案的有益效果如下:

    上述方案中,通过设置模式切换器、监测传感器、肌肉康复治疗器、微处理器和网络传输器,能够利用监测传感器采集监测身体状况信息和身体姿态信息,通过微处理器判断是否为倒地姿态,从而利用网络传输器快速生成提示,有效保障用户的安全,提高了提示的速度和有效性,并且利用肌肉康复治疗器能够有效的针对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗。

    附图说明

    图1为本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备结构框图;

    图2为本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备结构连接图;

    图3为本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备运行流程图;

    图4为本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备微处理器器件原理图;

    图5a-5b为本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备通信器件原理图。

    具体实施方式

    为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

    如图1所示,本发明实施例的一种基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,所述基于泛在网络传输的智能可穿戴设备包括:

    模式切换器101,用于切换姿态监测模式和康复模式,并向微处理器发送模式切换信息。

    其中,模式可以包括姿态监测模式和康复模式,用户可以根据需要通过模式切换器进行切换。

    监测传感器102,用于在微处理器控制下监测采集身体状况信息和身体姿态信息。

    其中,所述监测传感器可以包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、心跳加速传感器、压力传感器、烟雾传感器、超声波测距传感器、倾角传感器和震动传感器中的至少一种;所述身体状况信息可以包括:监测用户的心跳信息和身体压力信息中的至少一种,所述身体姿态信息包括:监测用户的移动信息、加速度信息、距离信息、倾角信息和震动信息中的至少一种。

    肌肉康复治疗器103,用于采集神经元信号并对所述神经元信号进行处理得到第一神经元信号,在微处理器控制下产生肌肉刺激信号,利用所述肌肉刺激信号对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗。

    微处理器104,用于根据所述模式切换器发送的模式切换信息确定当前模式,当当前模式为姿态监测模式时,控制所述监测传感器监测采集身体状况信息和身体姿态信息,根据所述身体状况信息和身体姿态信息确定监测用户是否处于倒地姿态,当监测用户处于倒地姿态时,生成倒地姿态警示信息;

    当当前模式为康复模式时,获取肌肉康复治疗器采集处理的第一神经元信号,对所述神经元信号进行处理,控制所述肌肉康复治疗器产生肌肉刺激信号。

    网络传输器105,用于在微处理器控制下利用泛在网络传输倒地姿态警示信息。

    其中,泛在网络可以包括LTE/3G、GPRS/GSM、WIMAX/WIFI、Zigbee/蓝牙及其他通信方式中的至少一种。使用泛在网络传输方式,实现了人与人,传感器网络和异构通信网络以及互联网的联通,相比于单一的传输方式,其可以实现无缝联通。

    本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,通过设置模式切换器、监测传感器、肌肉康复治疗器、微处理器和网络传输器,能够利用监测传感器采集监测身体状况信息和身体姿态信息,通过微处理器判断是否为倒地姿态,从而利用网络传输器快速生成提示,有效保障用户的安全,提高了提示的速度和有效性,并且利用肌肉康复治疗器能够有效的针对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗。

    本发明的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备可以采取手戴式、头戴式、身穿式等方式穿戴于病人身上。

    优选的,所述微处理器包括:

    姿态监测单元,用于当当前模式为姿态监测模式时,控制所述监测传感器监测采集身体状况信息和身体姿态信息,当加速度信息超过预设的加速度阈值,震动信息超过预设的加速度阈值,且倾角信息为零时,确定监测用户处于倒地姿态。

    优选的,所述姿态监测单元,还用于将加速度信息与预设的加速度阈值进行比较,将震动信息与预设的加速度阈值进行比较,判断倾角信息是否为零。

    优选的,所述肌肉康复治疗器包括:

    信号采集单元,用于采集神经元信号,对采集的神经元信号进行选频、放大、滤波和数模转换,得到第一神经元信号;

    信号发射单元,用于在微处理器控制下产生肌肉刺激信号,对产生的肌肉刺激信号进行处理,所述处理包括数模转换、滤波、放大和选频,利用处理过的肌肉刺激信号对监测用户部分丧失或者完全丧失运动的肌肉组织进行刺激治疗。

    优选的,所述微处理器包括:

    康复控制单元,用于当当前模式为康复模式时,获取肌肉康复治疗器采集处理的第一神经元信号,对所述神经元信号进行处理,控制所述肌肉康复治疗器产生肌肉刺激信号;

    刺激信号调整单元,用于获取第二神经元信号,所述第二神经元信号为肌肉刺激时的神经元信号,根据所述第二神经元信号对产生的肌肉刺激信号进行调整。

    优选的,所述刺激信号调整单元包括:

    刺激信号调整子单元,用于将第二神经元信号与第一神经元信号进行比较,当第二神经元信号大于第一神经元信号,减小肌肉刺激信号;当第二神经元信号小于第一神经元信号,增大肌肉刺激信号。

    本实施例中,当选择康复模式时候,监测系统硬件部分会启动,把该可穿戴式设备放置于身体任何行动不便或者丧失运动能力的肌肉或者组织上,通过采集脑部发出的神经信号,经过采集输送给高性能的微处理器。然后微处理器再通过内部自适应算法模拟出一个类似于神经信号并且信号强度比原来强的信号去刺激相应部位,帮助其逐渐恢复运动能力。

    优选的,所述网络传输器包括:

    第一传输单元,用于将所述提示信息通过无线网络发送给终端或终端软件;

    第二传输单元,用于将所述提示信息通过蓝牙发送给终端或终端软件。

    优选的,所述网络传输器,还用于在微处理器控制下利用泛在网络传输微处理器生成的提示信息,所述提示信息包括位置定位信息和所在地气候信息中的至少一种。

    优选的,所述基于泛在网络传输的智能可穿戴设备还包括:GPS定位器、气候获取器和语音播报器中的至少一种;

    GPS定位器,用于在所述微处理器控制下采集定位信息;

    气候获取器,用于在所述微处理器控制下采集所在地气候信息;当外面空气质量或者污染比较严重的时候会语音提示病人和行动不便群体,有助于病人远离污染的环境

    语音播报器,用于在所述微处理器控制下进行语音播报,并获取倒地姿态警示信息产生报警提示。

    本实施例中,在病人跌倒和生命危险时刻不但可以自己报警和传输信息给监护人,而且还可以在第一现场语音播报求助信息,给抢救生命争取时间。

    具体的,本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其结构如图2所示,微处理器与网络传输器和模式切换器连接,模式切换器与监测传感器和肌肉康复治疗器连接。监测传感器设置有三轴陀螺仪传感器、三周加速度传感器、心跳加速传感器、压力传感器、烟雾传感器、超声波测距传感器、倾角传感器和震动传感器等,所述肌肉康复治疗器对神经元信号进行选频、放大、滤波、检测和模数转换,进行处理,并肩处理后的神经元信号进行数模转换、滤波、放大、滤波、耦合信号和模数转换,返回给微处理器。网络传输器通过LTE/3G、GPRS/GSM、WIMAX/WIFI、Zigbee/蓝牙及其他通信方式发送倒地姿态警示信息及相关提示信息,接收端及接收形式可以是手机终端:短信/电话、PC:监测和康复软件等。优选的,微处理器还可以与电源、复位电路、配置按键、语音播报器、气候获取器及GPS定位器连接。

    本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其作业逻辑流程图如图3所示,基于泛在网络传输的智能可穿戴设备首先监测环境污染情况。然后扫描按键选择姿态监测和康复模式。当选择了姿态监测的时候,会监测穿戴者的跌倒与否和地理位置信息,并把这些信息通过泛在网络传输给监测软件、手机终端。当选择了康复模式,会监测神经元信号并给机体刺激信号帮助恢复,并把这些信号通过泛在网络发送给监测软件显示。

    本发明实施例的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,其微处理器器件原理图如图4所示,GPRS/GSM通信和WIFI通信的器件原理图如图5a和5b所示。

    本发明实施例提出的基于泛在网络传输的智能可穿戴设备,可穿戴与定位,同时实现了姿态监测和康复治疗,是信息技术与生命科学技术的一次很好的结合。它是传感器网络,异构通信网络,物联网,互联网的融合的泛在网络技术在智慧医疗的一次应用。它有两大功能即:姿态判别和康复治疗。

    当选择姿态判别的时候可以实时监测病人,老人,偏瘫患者等运动不便群体是否跌倒与否和地理位置信息,可以为抢救这些群里的声明争取时间。配合的监测软件可以通过泛在网络实时收到患者的运动和地理位置信息,可以为以后分析患者跌倒的规律性问题提供数据源头。

    当选择康复治疗时,可以采集神经元的信号,分析处理之后再通过较大强度的信号刺激机体组织肌肉恢复运动能力,加速了患者的恢复,体现了智慧医疗的特性。通过相关的传感器监测刺激强度,微处理器内部的自适应算法使得给患者的刺激强度恰到好处。同时把这些刺激信号通过泛在网络传输给检测软件,为分析患者神经活动,生命运动特征等情况提东数据源,基于大数据的分析可以为以后治疗例如偏瘫、中风、半身不遂等顽疾提供一种治疗思路。

    以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

    关 键  词:
    一种 基于 网络 传输 智能 穿戴 设备
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