[实用新型]一种穿戴式健身装置及系统

说明书

本实用新型公开一种穿戴式健身装置及系统。本实用新型提供的穿戴式健身装置，通过将柔性复合电极、柔性织物传感器、柔性线路、采集装置、无线通信装置、电池综合设计，能够很好地满足心率信号的检测，降低运动摩擦对检测的影响，提高检测的精度，实现心率、呼吸频率、呼吸幅度(过程)等的实时监测，并通过无线通信装置将数据传输到服务器，实现运动过程的实时监测以及用户过程的实时反馈；本实用新型提供的穿戴式健身系统，通过无线传输模块将数据传输到服务器，实现运动过程的实时监测以及用户过程的实时反馈，为远程团体训练、健身房团体操等项目实现实时的运动反馈和运动指导。

技术领域

本实用新型涉及电子及智能穿戴技术领域，尤其涉及一种穿戴式健身装置及系统。

背景技术

随着穿戴设备的发展和人们对运动的热爱，越来越多的智能穿戴设备走进运动领域，其产品形式从智能手环、智能手表、智能眼镜以及智能配饰发展到智能服装和智能鞋等多种形式。在运动的过程中，最主要和关键的指标为心率、心率变异率、呼吸次数以及呼吸幅度等指标。但是，目前的智能穿戴设备市场，功能仍然比较单一，大多数监测的目标在于步数、卡路里以及手机消息推送等比较单一的功能。

目前，监测心率的主要方法分为两种：电极式心电信号法和光电法。

(1)电极式心电信号法

心电信号法抑或称为心电电流法主要来源于医学中使用的多导联心电监测，通过在胸部和四肢的特定位置贴放凝胶电极或者干式电极的方式实现心电信号和心率信号的监测。随着心脏在每个心动周期中的跳动，在起搏点、心房、心室相继兴奋，会伴随着无数心肌细胞动作从而产生相应的电位变化，在生物学和医学中，将此生物电称为心电，并可以通过此周期性的电位变化，检测心电信号，从而获得心率。通过高精度的检测硬件和算法，12导联心电图机可以诊断特定的心脏功能障碍以及心脏疾病等。因此，在智能穿戴设备中，通过集成相应的电极和检测结构，实现心率的信号检测。其中用于检测电位信号的电极片位于胸口处乳头下方，通过采集两电极间的电位差，采集运动过程中的心动电压差值或者电流信号，通过相应的算法计算后，得到心率数值甚至心率变异率等不同的信号。通过持续的监测运动过程中的心率，能够提高运动的效率和减少运动的风险等。

(2)光电法

光电法又称为光电容积脉搏波描记法(Photo Plethysmo Graphy，下文简称PPG)，主要通过光电传感器在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法。其基本原理为当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到检测端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱，其中皮肤肌肉、组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，故光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化，将此光强度变化信号转换成电信号，便可获得容积脉搏血流的变化。正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变，得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。提取其中的AC信号，就能反应出血液流动的特点。由此可见，容积脉搏血流中包含有血液流动等诸多心血管系统的重要生理信息。同时，容积脉搏血流主要存在于外周血管中的微动脉、毛细血管等微血管中，所以容积脉搏血流同样包含有丰富的微循环生理病理信息，是我们研究人体循环系统重要的信息来源。在人体血压、血流、血氧、脑氧、肌氧、血糖、脉率、微循环、血管阻力、呼吸率、呼吸量等参数的无创检测中都有应用前景。

在现有的产品中，主要是通过绿光光源进行检测，主要原因为血液对绿光的吸收作用最佳，信号的信噪比最高。当绿光LED射向皮肤，透过皮肤组织反射回的绿光再次被光敏传感器接收经过放大和AD转换成数字信号，再进行下一步的算法处理。