身體機(jī)能的全方位智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何龍飛

（山東省日照第一中學(xué)，山東 日照 276826）

0 前言

隨著科技的不斷發(fā)展， 智能化設(shè)備逐漸融入了生活中的每個(gè)角落， 人類對(duì)健康的追求也在不斷提高，運(yùn)動(dòng)手環(huán)，智能手表，測(cè)心率、測(cè)血壓、測(cè)運(yùn)動(dòng)量，可穿戴運(yùn)動(dòng)配飾迅速“走紅”，但這并不意味著可穿戴設(shè)備只是適合年輕運(yùn)動(dòng)群體享用的專利。 深入分析可穿戴設(shè)備的主要功能特點(diǎn)， 發(fā)現(xiàn)無(wú)論是上班族， 還是幽居在家的老人都可以享受這時(shí)代潮流帶來(lái)的福利。 可穿戴設(shè)備能夠隨時(shí)提供各種身體健康情況的數(shù)據(jù)， 提供運(yùn)動(dòng)健身的數(shù)據(jù)，為穿戴者的健康保駕護(hù)航[1]。但是目前這些運(yùn)動(dòng)設(shè)備不能全方位的檢測(cè)身體的指標(biāo)， 獲得的數(shù)據(jù)不夠全面， 且并未引入到醫(yī)療機(jī)構(gòu)， 為了發(fā)揮可穿戴智能設(shè)備的最大醫(yī)療價(jià)值， 研發(fā)一款具有醫(yī)療功能的身體機(jī)能全方位智能監(jiān)護(hù)服將成為醫(yī)療史和智能設(shè)備史上的雙重突破。

具有多學(xué)科交叉特點(diǎn)的智能服裝是服裝與信息技術(shù)結(jié)合的結(jié)果， 采用先進(jìn)的材料及紡織技術(shù)， 采用微小化、輕柔化的電子元件裝置，實(shí)現(xiàn)信息的采集、計(jì)算和傳輸?shù)裙δ埽?在保障服裝穿著舒適性的前提下，為用戶提供智能分析、 決策支持、 遠(yuǎn)程呼叫和緊急就醫(yī)的功能[2-3]。 智能服裝系統(tǒng)集成了微型計(jì)算機(jī)、通訊及感應(yīng)電子裝置等，采用先進(jìn)的技術(shù)，具有全面、高效、智能等特點(diǎn)， 增強(qiáng)用戶體驗(yàn)， 使用戶能更好的了解環(huán)境和身體狀況，并得到安全可靠的建議[4]。針對(duì)于目前許多疾病的患病表征弱， 檢查壓力大的問(wèn)題， 身體機(jī)能的全方位智能監(jiān)護(hù)服飾系統(tǒng)的研究具有深刻的社會(huì)意義。

1 智能服裝的系統(tǒng)要求和關(guān)鍵技術(shù)

1.1 系統(tǒng)要求

該智能監(jiān)護(hù)服具有完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 能夠支持各種物理信息的感知以及信息的處理和交互功能， 具體要求如以下五點(diǎn)：

（1）采用最先進(jìn)的電子設(shè)備。主要包括感知人體及周圍環(huán)境的各種電子感應(yīng)設(shè)備、處理器、存儲(chǔ)器、通信設(shè)備等。

（2） 穿著具有舒適性和靈活性以及良好的抗干擾能力，且采用的面料便于清洗。

（3）較低的功耗需求。該智能服飾需要收集和處理信息的數(shù)據(jù)量大， 故需要采用有效的方法降低功耗，同時(shí)又不影響正常使用。

（4）具有完善的生理監(jiān)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶24 小時(shí)的監(jiān)護(hù)。 這類服裝可以監(jiān)測(cè)血壓、心跳、體溫等一系列生理指標(biāo)以及溫度、濕度、響度等環(huán)境指標(biāo)，并能將這些數(shù)據(jù)得出用戶當(dāng)前的身體狀況， 若存在隱患，系統(tǒng)將未出合理建議； 若危及生命， 則通過(guò)無(wú)線設(shè)備發(fā)送到附近醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及子女手機(jī)的APP 中，確保用戶第一時(shí)間得到救治。

（5）強(qiáng)大的信息處理與運(yùn)算功能。 電子感應(yīng)設(shè)備感知的人體生理和周圍環(huán)境信號(hào)需要復(fù)雜的處理和分析，并進(jìn)行與互聯(lián)網(wǎng)的對(duì)接，以進(jìn)行有效的識(shí)別和決策。

1.2 智能服裝的關(guān)鍵技術(shù)

圖1 關(guān)鍵技術(shù)

使用可穿戴系統(tǒng)監(jiān)控人體健康狀況正在成為醫(yī)療設(shè)備研究的一個(gè)熱點(diǎn)方向[5], 通過(guò)醫(yī)療儀器的微型化與服裝設(shè)計(jì)相結(jié)合達(dá)到監(jiān)護(hù)儀器可穿戴的目的。 智能監(jiān)控服裝利用微型化和柔性化的感應(yīng)設(shè)備來(lái)采集人體生理或者環(huán)境信號(hào), 根據(jù)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析處理判斷人體生理狀態(tài)是否屬于正常狀態(tài)并反饋給使用者,若處于異常狀態(tài),則可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通知使用者，并給出安全合理的建議； 若問(wèn)題十分嚴(yán)重會(huì)向親屬或附近醫(yī)院發(fā)出信號(hào)。

該智能服裝的關(guān)鍵技術(shù)可以分為兩類：

硬件技術(shù)和軟件技術(shù)。 其中，硬件技術(shù)包括：柔性感應(yīng)設(shè)備、 輕便式數(shù)據(jù)采集器， 高運(yùn)行和存儲(chǔ)速度的處理器等；軟件技術(shù)包括：信號(hào)識(shí)別和處理技術(shù)、信息交互技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、節(jié)約存儲(chǔ)降低能耗技術(shù)等。

2 智能服裝的總體功能設(shè)計(jì)

智能服裝的整體功能設(shè)計(jì)如圖2 所示， 其中所用到的感應(yīng)器包括：

（1）環(huán)境感應(yīng)器：對(duì)環(huán)境的變化可進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，主要包括溫濕度、氣壓、聲音、圖像視頻采集設(shè)備等。

（2）生物感應(yīng)器：對(duì)人體的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括體溫、心率、血壓、腦電波、呼吸頻率等。

圖2 總體功能設(shè)計(jì)圖

除各種感應(yīng)器和信號(hào)采集器以外還需先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行大量信息的存取傳遞， 包括： 人機(jī)傳輸和設(shè)備之間的傳輸兩類。 人機(jī)傳輸技術(shù)主要包括聲音識(shí)別、面部識(shí)別、密碼識(shí)別、穿戴式顯示技術(shù)等。 設(shè)備之間的傳輸技術(shù)使智能服裝與其他智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享， 通過(guò)無(wú)線信號(hào)的傳輸， 實(shí)時(shí)傳送至手機(jī)APP，使用戶的使用更加高效便捷。

為不影響穿著智能服飾的中老年人的正常生活，將所有的感應(yīng)器和采集器進(jìn)行微小化和柔性化設(shè)計(jì)，使服飾穿起來(lái)更加的舒適， 運(yùn)動(dòng)行走也十分輕便靈活，同時(shí)，對(duì)各個(gè)元件的外觀進(jìn)行裝飾性的處理，不會(huì)使器件安裝在衣服上面呈現(xiàn)“異物感”。

安全性的保障尤為重要， 在各個(gè)元件的選擇上要保證其不漏電，防靜電，能夠精準(zhǔn)測(cè)量，不誤測(cè)，不漏測(cè)，使得呈現(xiàn)出的結(jié)果是安全可靠的。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于現(xiàn)代人民對(duì)于生活和健康的要求進(jìn)行了充分的考慮， 結(jié)合不同人群身體特征和常見(jiàn)的問(wèn)題，對(duì)周圍環(huán)境和身體指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 設(shè)計(jì)了身體機(jī)能的全方位智能監(jiān)護(hù)服裝。 能夠在充分獲取各類即時(shí)信息的情況下， 準(zhǔn)確判斷出使用者的安全情況和身體狀況， 并及時(shí)提供安全有效的應(yīng)對(duì)措施， 或聯(lián)系親屬及醫(yī)院， 能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題， 提高安全健康值。