CN205338952U - 一种可穿戴式生物电阻抗监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可穿戴式生物电阻抗监测设备，它主要由主控制器和可穿戴组件通过电联接构成；所述的可穿戴组件包括一个额部组件、一对腕部组件和一对踝部组件；所述的额部组件包括电极定位装置，电极定位装置某一表面设有间隔分布的2部分电极片；所述的一对腕部组件，均包括电极定位装置和间隔分布在电极定位装置某一表面上的至少1个电极片，所述的每个电极定位装置内置电线将其所设置的所有电极片串联形成电流的闭合回路；所述的一对踝部组件，均包括电极定位装置和间隔分布在电极定位装置某一表面上的至少1个电极片，所述的每个电极定位装置内置电线将其所设置的所有电极片串联形成电流的闭合回路；所述的一对腕部组件电极片形成的闭合回路分别与主控制器电联接形成上肢闭合回路；所述的一对踝部组件形成的闭合回路分别与主控制器电联接后形成下肢闭合回路；所述的额部组件的2部分电极片分别与主控制器电联接形成头部闭合回路。本实用新型的监测设备能够随时随地、方便快捷的收集人体电阻抗值，以及时采集人体电阻抗数据，精确评估健康风险。

Description

一种可穿戴式生物电阻抗监测设备

技术领域

本实用新型涉及一种生物电阻抗检测设备，尤其涉及一种可穿戴式的生物电阻抗实时监测设备。

技术背景

生物电阻抗(ElectricalBioimpedance)技术，亦称生物阻抗(Bioimpedance)或简称为阻抗(Impedance)技术，是利用生物组织与器官的电特性及其变化提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的一种无损伤检测技术。它通常是借助置于体表的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压，检测相应的电阻抗及其变化情况，然后根据不同的应用目的，获取相关的生理和病理信息。这种技术或方法，具有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和功能信息丰富等特点，医生和病人易于接受。

当前现有的基于人体电阻抗的综合健康检测装置基本上都是大型设备，检测时间、地点及频次都有很大的局限性，更无法随时随地的监测受检者阻抗值的变化和状态，从而无法对人体健康进行实时、精准评测。因此有必要研发一种能够实时进行人体生物电阻抗测量的设备，为机体健康评估提供及时有效的依据。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于：提供一种能够随时随地、方便快捷的收集人体电阻抗值的设备，以及时采集人体电阻抗数据，精确评估健康风险。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种可穿戴式生物电阻抗监测设备，它主要由主控制器和可穿戴组件通过电联接构成；所述的可穿戴组件包括一个额部组件、一对腕部组件和一对踝部组件；所述的额部组件包括电极定位装置，电极定位装置某一表面设有间隔分布的2部分电极片；所述的一对腕部组件，均包括电极定位装置和间隔分布在电极定位装置某一表面上的至少1个电极片，所述的每个电极定位装置内置电线将其所设置的所有电极片串联形成电流的闭合回路；所述的一对踝部组件，均包括电极定位装置和间隔分布在电极定位装置某一表面上的至少1个电极片，所述的每个电极定位装置内置电线将其所设置的所有电极片串联形成电流的闭合回路；所述的一对腕部组件电极片形成的闭合回路分别与主控制器电联接形成上肢闭合回路；所述的一对踝部组件形成的闭合回路分别与主控制器电联接后形成下肢闭合回路；所述的额部组件的2部分电极片分别与主控制器电联接形成头部闭合回路；所述的主控制器包括核心处理模块和电源管理模块；所述的核心处理模块根据预设的电压大小、正负极、通道顺序以及频率启动或停止对阻抗值的收集；所述的电源管理模块设置电池为主控制器供电。

本实用新型优选的方案中，所述的主控制器进一步包括通讯模块、安全模块和固件自动升级模块。所述的通讯模块负责整个监测装置与外界的通讯，例如核心处理模块通过通讯模块将收集到的阻值以无线传输方式发送给其他外设或者移动终端；所述的安全模块主要负责相关的数据加密和无线传输的安全；所述的固件自动升级模块在无线连接外设服务器后自动检查固件最新版本，定期更新固件程序，实现固件无人工干预下的自我修复及维护。

本实用新型优选的方案中，所述的电极定位装置可以是多种形式，以能够使所述的电极片在固定位置紧密接触皮肤为宜；本实用新型中优选的电极定位装置为封闭或半开放的环状、带状或箍状；更优选的电极定位装置是长度可调的扁带状、周长可变的环带状或者半开放的硬质弹性箍状，或其几种的组合。

本实用新型优选的方案中，所述的腕部组件和踝部组件有1-2个电极片分布在电极定位装置的某一表面上并形成凸起；所述的额部组件有2片电极片分布在电极定位装置某一表面，2片电极片间距为佩戴者的1-4指宽。

本实用新型的方案中，所述的可穿戴组件之间以及可穿戴组件与主控制器之间，既可以通过有线方式连接，也可以通过无线方式联接。

有线方式连接时，本实用新型优选从额面部组件、腕部组件、踝部组件引出的数据线集中通过至少有6Pin触点的I/O接口和主控制器连接。

本实用新型的一种实施方式中，为了保护电线和减少受试者活动障碍，进一步优选在可穿戴组件之间及可穿戴组件与主控制器之间设置布线带，将所述的数据线在布线带上固定布放，既可以固定在单层结构的布线带表面，也可以内置于双层或多层布线带内部。所述的布线带优选柔性薄膜状材料。

本实用新型的另一种实施方式中，优选进一步设置集线器，集线器四周设置至少4个数据连接装置，所述的从额面部组件、腕部组件、踝部组件引出的数据线分别与集线器的数据连接装置相连接，所述的数据连接装置可以是多种形式的I/O接口，例如磁吸附式的或拔插式的接口。

无线方式联接时，本实用新型优选分别在额面部组件、腕部组件、踝部组件的电极定位装置内部和主控制器内设置无线联接装置，以实现无线互联，同时在额面部组件、腕部组件、踝部组件的电极定位装置内部进一步设置电池。此时，所述的额部组件、腕部组件、踝部组件都是独立组件，可以尽量地做小，例如腕部组件可以做成腕表式、手环式、手链式等，而且所述的主控制器优选设置在某一腕部组件电极定位装置上，进一步优选在电极定位装置无电极片的一面设置主控制器的操作面板。

本实用新型优选的方案中，所述的主控制器还设有与外接电源线连接的2触点电源接口。

本实用新型所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备使用方法如下：

将所述的额部组件戴在额头位置，使电极片位于额头两侧无毛发覆盖、光滑平坦的皮肤表面并保持与皮肤的紧密贴合；将所述的一对腕部组件戴在手腕位置，使电极片位于腕部前后两侧无毛发覆盖、光滑平坦的皮肤表面并保持与皮肤的紧密贴合；将所述的一对踝部组件戴在脚踝位置，使电极片位于踝周无毛发覆盖、光滑平坦的皮肤表面并保持与皮肤的紧密贴合；将主控制器通过任意可用的载体佩戴在身上，并将各可穿戴组件引出的电线通过多功能接头与主控制器连接；开启主控制器，主控制器通过内置电池和电线为可穿戴组件的电极片供电，通过电极片向所接触的人体部位发出微小的交流测量电流或电压，同时通过预设程序检测机体各个位置的各种组织所产生的相应电阻抗，将检测到的阻抗值数据存储于内置存储设备或通过通讯模块以无线方式(例如，低功率蓝牙协议)传输给外设终端或平台，进行基于阻抗值的健康分析。

与现有技术中的大型生物电阻抗检测设备相比，本实用新型的可穿戴设备对人体电阻抗数据的检测不再受制于场地、环境、时间等条件，能够随时随地、方便快捷的收集人体电阻抗值，进而为实时、精准地评估机体健康风险提供条件。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备的整体组成及连接示意图。

图2是本实用新型实施例1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备的额面部组件结构示意图；其中，图2a展示所述额面部组件整体结构，图2b展示所述额面部组件的内表面结构。

图3是本实用新型实施例1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备的腕部组件结构示意图。

具体实施方式

制造本实用新型的电极定位装置的材料可选范围较广，可以是现有技术中的多种绝缘材料，包括纤维织物、塑料、橡胶等；比较理想的材料是弹性橡胶。

本实用新型的方案中，所述的电极片可以是金属或非金属材料的导电片；所述的金属材料导电片优选不锈钢片、镀铜或镀金的金属片；所述的非金属材料导电片优选导电橡胶。

实施例1

一种可穿戴式生物电阻抗监测设备，它由主控制器和可穿戴组件通过电线连接构成；如图1所示，所述的可穿戴组件包括一个作为额面部组件的头带1、一对作为腕部组件的手表式手环2和一对作为踝部组件的脚环3；如图2所示，所述的头带1包括电极定位装置，电极定位装置进一步包括半环式外壳11，半环式外壳11内衬橡胶绝缘层12，半环式外壳11两端分别连接两根连接带13，两根带13之间连接弹性绑带14，橡胶绝缘层12表面突出设有2片电极片5，2片电极片5间距为佩戴者的3-4指宽；半环式外壳11外表面设置2个纽扣式电极连接装置7，所述的电极定位装置内置电线6将2个电极片5和2个纽扣式电极连接装置7分别相连，2个纽扣式电极连接装置7再通过电线6与一个插拔式接头8连接；所述的一对腕部组件2，如图3所示，均包括电极定位装置，电极定位装置为弹性材料制成的腕表式绝缘手环21，腕表式绝缘手环21内表面上突出设置1个电极片5，腕表式绝缘手环21侧表面设有纽扣式电极连接装置7和可与外接电源线连接的2触点电源接口22，一对腕部组件中，有一个腕部组件的腕表式绝缘手环21内置所述的主控制器，并在其外表面相应投影位置设有控制开关23，另一个腕部组件不设开关，每个腕表式绝缘手环21内置电线6将电极片5和纽扣式电极连接装置7相连，纽扣式电极连接装置7通过电线6与插拔式接头8连接；所述的一对踝部组件结构与腕部组件大体相同，只是2个纽扣式电极连接装置7通过电线6与一个插拔式接头8连接。

如图1所示，所述的来自额面部组件、腕部组件和踝部组件的6根电线6通过4个插拔式接头8同时连接一个集线器4，集线器4分别将左、右手环2连接形成人体上肢电流闭合回路，将左、右脚环3连接形成人体下肢电流闭合回路，并将头带1、手环2和脚环3与主控制器连接形成人体全身的电流闭合回路，并且可以统一接收主控制器发送的命令。

所述的主控制器包括核心处理模块和电源管理模块；所述的核心处理模块根据预设的电压大小、正负极、通道顺序以及频率启动或停止对阻抗值的收集；所述的电源管理模块设置电池为整个主控制器和电极供电。所述的主控制器进一步包括通讯模块、安全模块和固件自动升级模块。所述的通讯模块负责整个监测装置与外界的通讯，例如核心处理模块通过通讯模块将收集到的阻值以无线传输方式发送给其他外设或者移动终端；所述的安全模块主要负责相关的数据加密和无线传输的安全；所述的固件自动升级模块在无线连接外设服务器后自动检查固件最新版本，定期更新固件程序，实现固件无人工干预下的自我修复及维护。

检测人体生物电阻抗值时，将所述的额部组件戴在额头位置，使电极片位于额头两侧无毛发覆盖、光滑平坦的皮肤表面并保持与皮肤的紧密贴合；将所述的一对腕部组件戴在手腕位置，使电极片位于腕部前后两侧无毛发覆盖、光滑平坦的皮肤表面并保持与皮肤的紧密贴合；将所述的一对踝部组件戴在脚踝位置，使电极片位于踝周无毛发覆盖、光滑平坦的皮肤表面并保持与皮肤的紧密贴合；并将各可穿戴组件引出的电线与集线器连接；开启左手的手环开关启动主控制器，主控制器通过内置电池和电线为可穿戴组件的电极片供电，通过电极片向所接触的人体部位发出微小的交流测量电流或电压，同时通过预设程序检测机体各个位置的各种组织所产生的相应电阻抗，将检测到的阻抗值数据存储于内置存储设备或通过通讯模块以无线方式(例如，低功率蓝牙协议)传输给外设终端或平台，进行基于阻抗值的健康分析。

Claims (10)

1.一种可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：它主要由主控制器和可穿戴组件通过电联接构成；所述的可穿戴组件包括一个额部组件、一对腕部组件和一对踝部组件；所述的额部组件包括电极定位装置，电极定位装置某一表面设有间隔分布的2部分电极片；所述的一对腕部组件，均包括电极定位装置和间隔分布在电极定位装置某一表面上的至少1个电极片，所述的每个电极定位装置内置电线将其所设置的所有电极片串联形成电流的闭合回路；所述的一对踝部组件，均包括电极定位装置和间隔分布在电极定位装置某一表面上的至少1个电极片，所述的每个电极定位装置内置电线将其所设置的所有电极片串联形成电流的闭合回路；所述的一对腕部组件电极片形成的闭合回路分别与主控制器电联接形成上肢闭合回路；所述的一对踝部组件形成的闭合回路分别与主控制器电联接后形成下肢闭合回路；所述的额部组件的2部分电极片分别与主控制器电联接形成头部闭合回路；所述的主控制器包括核心处理模块和电源管理模块；所述的核心处理模块根据预设的电压大小、正负极、通道顺序以及频率启动或停止对阻抗值的收集；所述的电源管理模块设置电池为主控制器供电。

2.权利要求1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：所述的主控制器进一步包括通讯模块、安全模块和固件自动升级模块；所述的通讯模块负责整个监测装置与外界的通讯；所述的安全模块主要负责相关的数据加密和无线传输的安全；所述的固件自动升级模块在无线连接外设服务器后自动检查固件最新版本，定期更新固件程序，实现固件无人工干预下的自我修复及维护。

3.权利要求1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：所述的电极定位装置为封闭或半开放的环状、带状或箍状；更优选的电极定位装置是长度可调的扁带状、周长可变的环带状或者半开放的硬质弹性箍状，或其几种的组合。

4.权利要求1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：所述的腕部组件和踝部组件有1-2个电极片分布在电极定位装置的某一表面上并形成凸起；所述的额部组件有2片电极片分布在电极定位装置某一表面，2片电极片间距为佩戴者的1-4指宽。

5.权利要求1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：所述的可穿戴组件之间以及可穿戴组件与主控制器之间通过有线方式；从额面部组件、腕部组件、踝部组件引出的数据线集中通过至少有6Pin触点的I/O接口和主控制器连接。

6.权利要求5所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：在可穿戴组件之间及可穿戴组件与主控制器之间设置布线带，将所述的数据线在布线带上固定布放。

7.权利要求5所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：进一步设置集线器，集线器四周设置至少4个数据连接装置，所述的从额面部组件、腕部组件、踝部组件引出的数据线分别与集线器的数据连接装置相连接，所述的数据连接装置可以是多种形式的I/O接口。

8.权利要求1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：所述的可穿戴组件之间以及可穿戴组件与主控制器之间通过无线方式联接；分别在额面部组件、腕部组件、踝部组件的电极定位装置内部和主控制器内设置无线联接装置，以实现无线互联，同时在额面部组件、腕部组件、踝部组件的电极定位装置内部进一步设置电池。

9.权利要求1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：所述的主控制器设置在某一腕部组件电极定位装置上，优选在电极定位装置无电极片的一面设置主控制器的操作面板。

10.权利要求1所述的可穿戴式生物电阻抗监测设备，其特征在于：所述的主控制器还设有与外接电源线连接的2触点电源接口。