一种监测身体状况的便携装置、系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及运动员体能监测技术领域，具体而言，涉及一种监测身体状况的便携装置、系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着近期因运动员过量运动导致出现生命危险的事故频发，运动员训练和比赛过程中机体过度缺水和疲劳现象受到行业内广泛关注，研究表明，运动员在训练和比赛过程中需要补充大量的水和电解质，同时在运动间隙或完成后需要充足的休息，否则会产生细胞内和体液的电解质浓度不平衡，造成细胞乃至组织脱水，对机体产生不可逆的损害。轻度的训练疲劳可使运动员较快的恢复并在下次训练中达到更高的竞技水平，但过度疲劳会对运动员产生机体和精神、心理的负面影响，如果不减轻初期的运动疲劳和损伤，会带来机体的免疫学性异常，使肌肉和身体损伤更加严重，因此，实时监测在训练和比赛过程中运动员的当前身体状况越来越重要。
[0003]当前，相关技术中提供了一种运动智能便携装置，该智能便携装置采用了GPSJS螺仪、加速度计、温度计等元件对使用者的运动时间、距离、消耗卡路里、体温、心率等运动体征进行检测，其中，利用运动智能便携装置来检测运动量的工作原理是，通过三轴加速器根据人体不同运动状态下的不同加速度变化来绘制出一条正弦曲线，以垂直方向加速度正弦波为例，从波谷到波峰再到波谷就是正常人一个步伐的过程，如此推算出用户行进的步数。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题:利用相关技术中的运动智能便携装置只能监测人体的心率、运动量等身体状况指标，而人体的心率、运动量等身体状况指标不能有效地反映运动员当前身体的缺水程度和疲劳程度，容易引起水分补充不及时和疲劳缓解不及时，严重时会危害运动员的身体健康。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种监测身体状况的便携装置、系统及方法，以准确地反映被测者的当前身体状况，避免因水分补充不及时和疲劳缓解不及时，而危害运动者的身体健康。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种监测身体状况的便携装置，该装置包括:主控制器、分别与该主控制器电连接的化学生物传感器和显示元件，上述化学生物传感器设置于靠近被测者的体表侧；
[0007]上述化学生物传感器用于检测上述被测者体内的生理生化数据，将上述生理生化数据发送至上述主控制器，其中，该生理生化数据至少包括:上述被测者的生物电阻抗、电解质、乳酸、葡萄糖数据；
[0008]上述主控制器用于接收上述生理生化数据，根据上述生理生化数据确定上述被测者的体内水分状况和人体疲劳程度，将上述体内水分状况和人体疲劳程度发送至上述显示元件；
[0009]上述显示元件用于接收并显示上述生理生化数据、以及上述体内水分状况和人体疲劳程度。
[0010]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述化学生物传感器包括:电阻抗检测元件、电化学传感器和化学电极；
[0011]上述电阻抗检测元件用于检测上述被测者的生物电阻抗，并将上述生物电阻抗发送至上述主控制器；
[0012]上述电化学传感器用于检测所被测者的体表的汗液中电解质的电信号，并将上述电解质的电信号发送至上述主控制器，其中，上述电解质的电信号包括以下中的一种或多种:钠离子的电信号、钾离子的电信号和氯离子的电信号；
[0013]上述化学电极用于检测上述被测者的体表的汗液中葡萄糖的电信号和乳酸的电信号，并将上述葡萄糖的电信号和乳酸的电信号发送至上述主控制器。
[0014]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述电阻抗检测元件包括:第一微控制器、信号发生器、数字滤波器、压控恒流源、参考电阻、第一放大电路、第二放大电路、幅值相位检测电路、以及信号输出电路；
[0015]上述第一微控制器与上述信号发生器相连接，用于控制上述信号发生器输出不同频率的正弦波电压信号；
[0016]上述信号发生器与上述数字滤波器相连接，用于生成不同频率的正弦波电压信号，并将上述正弦波电压信号传输至上述数字滤波器；
[0017]上述数字滤波器与上述压控恒流源相连接，用于对上述正弦波电压信号进行滤波处理，并将滤波处理后的正弦波电压信号传输至上述压控恒流源；
[0018]上述压控恒流源与设置于被测者的体表的激励电极相连接，用于将滤波处理后的正弦波电压信号转换为峰值小于ImA的电流信号，并通过上述激励电极将上述电流信号导入上述被测者的体表，以使上述电流信号从上述激励电极流入，流经上述被测者的人体细胞，并从设置于被测者的体表的测量电极流出；
[0019]上述参考电阻的输入端与上述测量电极相连接、输出端与上述第一放大电路相连接，用于接收从上述测量电极流出的电流信号；
[0020]上述第一放大电路与上述幅值相位检测电路相连接，用于对上述测量电极端的电压进行放大处理，将放大后的测量电极端的电压传输至上述幅值相位检测电路；
[0021]上述第二放大电路的输入端与上述激励电极相连接、输出端与上述幅值相位检测电路相连接，用于对上述激励电极端的电压进行放大处理，将放大后的激励电极端的电压传输至上述幅值相位检测电路；
[0022]上述幅值相位检测电路与上述微控制器相连接，用于检测放大后的激励电极端的电压与放大后的测量电极端的电压间的幅值差和相位差；
[0023]上述第一微控制器，还用于根据上述幅值差和相位差计算在上述信号发生器输出的频率下的生物电阻抗，并通过上述信号输出电路将上述生物电阻抗传输至上述主控制器。
[0024]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述电化学传感器包括:电解质中各个离子的多个选择性电极、参考电极、多个电压缓冲器、多个微分放大器、多个低通滤波器；
[0025]上述各个离子的选择性电极分别设置于被测者的体表，用于检测上述被测者的体表的汗液中各个尚子与上述参考电极之间的各个尚子对应的电压信号，其中，上述各个尚子的选择性电极包括:钠离子选择性电极、钾离子选择性电极和氯离子选择性电极；
[0026]上述电压缓冲器分别与上述各个离子的选择性电极和上述微分放大器相连接，用于对上述各个离子对应的电压信号进行电压缓冲处理，并将缓冲处理后的各个离子对应的电压信号传输至上述微分放大器；
[0027]上述微分放大器与上述低通滤波器相连接，用于对缓冲处理后的各个离子对应的电压信号进行放大处理，并将放大后的各个离子对应的电压信号传输至上述低通滤波器；
[0028]上述低通滤波器与上述主控制器相连接，用于对放大后的各个离子对应的电压信号进行滤波处理，并将滤波后的上述各个离子对应的电压信号传输至上述主控制器。
[0029]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述化学电极包括:葡萄糖检测电极单元、乳酸检测电极单元、分别与葡萄糖检测电极单元和上述乳酸检测电极单元相连接的氯化银电极单元、第一跨阻放大器、第二跨阻放大器、第一逆变器、第二逆变器、第一低通滤波器、第二低通滤波器；
[0030]上述葡萄糖检测电极单元设置于被测者的体表，用于使用葡萄糖氧化酶与上述被测者的体表的汗液中的葡萄糖发生化学反应，与上述氯化银电极单元之间产生第一电流信号；
[0031]上述乳酸检测电极单元设置于被测者的体表，用于使用乳酸氧化酶与上述被测者的体表的汗液中的乳酸发生化学反应，与上述氯化银电极单元之间产生第二电流信号；
[0032]上述第一跨阻放大器分别与上述葡萄糖检测电极单元和上述第一逆变器相连接，用于接收上述第一电流信号，并将上述第一电流信号转换为第一电压信号；
[0033]上述第二跨阻放大器分别与上述乳酸检测电极单元和上述第二逆变器相连接，用于接收上述第二电流信号，并将上述第二电流信号转换为第二电压信号；
[0034]上述第一逆变器分别与上述第一跨阻放大器和上述第一低通滤波器相连接，用于将上述第一电压信号由负值转换为正值，并将上述转换后的第一电压信号传输至上述第一低通滤波器；
[0035]上述第二逆变器分别与上述第二跨阻放大器和上述第二低通滤波器相连接，用于将上述第二电压信号由负值转换为正值，并将上述转换后的第二电压信号传输至上述第二低通滤波器；
[0036]上述第一低通滤波器与上述主控制器相连接，用于对转换后的第一电压信号进行滤波处理，并将滤波后的上述第一电压信号传输至上述主控制器；
[0037]上述第二低通滤波器与上述主控制器相连接，用于对转换后的第二电压信号进行滤波处理，并将滤波后的上述第二电压信号传输至上述主控制器。
[0038]结合第一方面至第一方面的第四种可能的实施方式中的任一种实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述主控制器包括:数据异常判断单元和报警信号生成器;上述装置还包括:与上述主控制器连接的报警器；
[0039]上述数据异常判断单元用于根据上述生理生化数据判断上述体内水分状况和/或上述人体疲劳程度是否处于异常情况；当上述生物电阻抗小于50，和/