内衣红外光热辐射探测系统及探测辐射场状态信息的方法与流程

本发明涉及智能可穿戴设备领域，尤其涉及一种内衣红外光热辐射探测系统及探测辐射场状态信息的方法。

背景技术：

目前，有1/2的女性均患有不同程度的乳腺疾病，其中危及生命的主要是乳腺癌。近年来，随着国人生活方式越发西化、精神压力日益加重、生活节奏越来越快，乳腺癌逐渐成为了威胁女性生命安全的“元凶”。早期检测是对付乳腺癌最有效的手段之一，如果病灶发现得足够早，乳腺癌的治愈率非常高。正因为这个原因，许多女性每年都会到医院进行定期或不定期乳房X光片以及其它相关医学检测。然而这种检测手段有可能会引起被检测人的诸多不适，因此会对这类检测手段的普及应用造成巨大的障碍，另一方面，而医院专业检测乳腺疾病所使用的分子乳房造影技术、磁共振成像波谱、微创影像和近红外扫描等方法受场所地点的限制性强，更无法达到第一时间发现乳腺疾病的目的。

因此，亟待提出一种便捷式的，能够第一时间检测出乳腺疾病的方案，以满足女性长期持续的自助体检需求。

如中国专利CN 105212927 A公开了一种用于乳腺癌早期风险检测评估的智能胸衣。本发明包括内层罩杯、中间气囊层和外部胸衣层。在内层罩杯上对称分布有电极阵列，电极阵列直接与乳腺组织接触；所述的电极阵列包括呈圆形分布的六个电极和位于圆心处的公共电极，公共电极接地，另外六个电极连接电路控制模块。电路控制模块通过将乳腺组织等效成RC电路，然后串联一个匹配电感，组成RLC电路；利用电流激励方式，RLC电路会在某一频率发生谐振，并通过测得的相应且最低的电压得到共振频率，最终确定使用者的乳腺情况。本发明不仅检测方便、简单、安全、对人体无害，而且可以及早的检测到乳腺组织的是否病变，早点防治和预防乳腺疾病。但是本发明公开的技术方案采用共振频率的电阻抗扫频检测方法，利用人体正常乳腺组织的对称性与电路中的共振原理，采用该方法进行探测，可能会引起被检测人的诸多不适，产生一些副作用，对人体健康造成伤害。

又如中国专利CN 103705215 A公开了一种检测乳腺疾病的智能胸衣，该检测乳腺疾病的智能胸衣设置有依次连接的信号采集模块、无线通信模块和控制模块；信号采集模块包括依次连接的红外线发射器、红外线接收器和信号处理器，信号处理器与无线通信模块连接；控制模块包括微处理器、存储器和蜂鸣器，微处理器分别与存储器、蜂鸣器连接，微处理器与无线通信模块连接。本发明通过采集乳腺组织的近红外线灰度信号而判断乳腺的异常，相对于女性通过特定的手法自我检查和每年的定期体检，本发明的可靠性高，能及时发现乳腺异常，同时，本发明在胸衣中采用无线通信模块，以减少胸衣内的电子线路，增加胸衣的舒适度。但是，红外接收器接收的红外信号中必定掺杂各种干扰因素，因此，接收的反馈信号必定存在较高误差，从而影响检测结果的精准度。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种采用被动方式接收并检测肌体组织由于自身内在光热特性而决定向外自然发出的本征红外电磁光热辐射状态信息，没有任何外部能量作用于人体，避免了一切可能的副作用发生，对于人体不产生任何伤害的内衣红外光热辐射探测系统及探测辐射场状态信息的方法，方便女性进行自助体检，且检测结果经过去噪处理，检测结果精准可靠。

本发明披露了内衣红外光热辐射探测系统，包括内衣本体及设于内衣本体内的红外光热传感探测系统、多个传感元件，其中，红外光热传感探测系统包括红外光热辐射采集探测单元、电磁能量调制激励驱动供给单元及信号解调滤波单元，电磁能量调制激励驱动供给单元与红外光热辐射采集探测单元输入端连接，信号解调滤波单元与红外光热辐射采集探测单元输出端连接，多个传感元件均与红外光热辐射采集探测单元相连接。

在一些实施方式中，内衣本体包括左右两个杯罩、肩带及胸围带，多个传感元件分布于左右两个杯罩内。

在一些实施方式中，传感元件采用阵列排布形式嵌于左右两个杯罩内壁。用以感知女性乳腺器官皮肤表层各个部位的肌体组织光热电磁辐射状态。

在一些实施方式中，传感元件为与红外光热辐射原理相关的半导体红外传感器或光热传感器。

采用上述内衣红外光热辐射探测系统探测辐射场状态信息的方法，包括以下步骤：

S1：电磁能量调制激励驱动供给单元输出传导电磁能量流供给和驱动红外光热辐射采集探测单元进行探测所需的电磁能量流；

S2：传导电磁能量流传输至红外光热辐射采集探测单元的传感元件，对传导电磁能量流实施调制激励和能量供给驱动，为接收光热辐射信息提供能源支持；

S3：与红外光热辐射采集探测单元相连接的传感元件接收肌体组织由于本征自然属性向而外发出的红外光热辐射能量；

S4：传导电磁能量流流在传感元件上与红外光热辐射能量相互作用，产生位移电磁能量，使通过传感元件的传导电磁能量流流的传递函数产生线性或非线性偏移；

S5：信号解调滤波单元滤除传导电磁能量流流中的调制激励驱动影响，同时补偿损耗偏移；

S6：根据传导电磁能量流流信号产生的线性和非线性偏移的数据量值，得到肌体组织本征红外光热辐射场的状态信息。

在一些实施方式中，步骤S1中，电磁能量调制激励驱动供给单元采用恒流方式调制激励驱动或采用恒压方式调制激励驱动。

在一些实施方式中，步骤S1和步骤S2中，电磁能量调制激励驱动供给单元输出的传导电磁能量流为驱动能源，运用所述传导电磁能量流来调制激励驱动所述红外光热辐射采集探测单元(21)并为其供给能量，为红外光热辐射采集探测单元提供用于接收肌体组织向外自然发出的红外光热辐射能量进行交互，并产生位移电磁能改变传感器传递函数的能量需求，所导致传递函数的变化偏移既可以是线性的也可以是非线性的。

在没有光热辐射的测试状态下，步骤S2中，传感元件的信息传递函数呈透明状态，输入的电磁能量信息流信号无变化地再现于红外光热辐射采集探测单元的输出端。

在有一定强度光热辐射的状态下，步骤S4中，传感元件内传输的传导电磁能量信息流受肌体组织向外自然发出的红外辐射位移电磁能量作用，其传递函数产生偏移变化，红外光热辐射采集探测单元的输出端输出的传导电磁能量流信息流与红外光热辐射采集探测单元的输入端输入的传导电磁能量流相比较，发生了可测量的线性或非线性偏移变化。

在一些实施方式中，步骤S5中，信号解调滤波单元采用低通、高通或带通滤波电路滤除传导电磁能量信息流中调制激励驱动所造成的影响，同时补偿传感元件自身的定量损耗所带来的传递函数偏移。

与现有技术相比，本发明提供的内衣红外光热辐射探测系统及探测辐射场状态信息的方法的有益效果在于：

1、本发明提供的内衣红外光热辐射探测系统，采用红外光热辐射探测的传感单元嵌入内衣罩杯之中，替代X光透视、B超、CT、钼靶等医院级大型设备手段，采用被动方式接收肌体组织由于自身内在光热特性而决定向外自然发出的本征红外电磁波，没有任何外部能量作用于人体，避免了一切可能的副作用发生，对于人体不产生任何伤害，方便女性进行自助体检，采用此系统进行自助体检，方便快捷易实施，每天一次甚至多次的高频率经常性的探测也能轻易做到。同时，也不需要标记物，对环境也不会造成任何污染，而且简便经济，实现了绿色体检。

2、本发明提供的内衣红外光热辐射探测系统，检测结果经过去噪处理，检测结果精准。

3、本发明提供的内衣红外光热辐射探测系统，能够清楚检测女性胸部肌体组织红外光热辐射场的状态信息，且传感元件灵敏度极高，能快速感知低于0.01℃微温差对应的热度变化，直观的反映出人体异常光热场信息，而许多疾病的早期，即仅有功能性(代谢)改变而没有形成器质性病变，即温变早于病变，通过医用红外光热成像技术采集温热度变化的信息，能够在机体没有明显体征情况下解读出潜在的隐患，便于更早地发现问题所在。

4、将本发明披露的内衣红外光热辐射探测系统探测的红外光热辐射场状态信息记录并显示在一张三维立体图像上，这张图像即可表现完整的人体组织光热场分布全息状态。为医学研究疾病诊断提供了一个全新的热场分布视觉角度。

5、本发明提供的内衣红外光热辐射探测系统成本低、效率高便利推广。

附图说明

图1为本发明提供的内衣红外光热辐射探测系统中内衣的结构示意图；

图2为本发明提供的内衣红外光热辐射探测系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。

比0.78μm长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线或称红外辐射，其波长为0.78～1000μm的范围内。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。

目标的光热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面电磁波谱辐射强度分布图像。红外热成像使人眼不能直接看到表面光热梯度分布，转变成可以看到的代表目标表面光热强度分布的图像。所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体，都会不停地发出热红外线。红外线(或红外辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有一个重要的特性：物体的红外辐射能量的大小，直接和物体表面的温度值密切相关、一一对应。红外辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行电磁光热强度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境和医疗保健等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。

红外热成像现在已经进入医院临床研究应用，并在头部、颈部、心血管、肺脏、乳腺、胃肠、肝、胆、前列腺、脊椎、四肢血管等各领域作为诊断依据，可以全面的针对全身多种疾病进行预警分析。从物理学原理分析，人体就是一个自然的生物红外辐射源，能够不断向周围发射和吸收红外辐射，正常人体的温度分布具有一定的稳定性和特征性，机体各部位温度不同，形成了不同的热场，当人体某处发生疾病或功能改变时，该处血流量会相应发生变化，导致人体局部温度改变，表现为温度偏高或偏低。根据这一原理，通过热成像系统采集人体红外辐射，并转换为数字信号，形成为色彩热图，利用专用分析软件，经专业医师对热图分析，判断出人体病灶的部位、疾病的性质和病变的程度，为临床诊断提供可靠依据。

图1及图2示意性地显示了根据本发明一种实施方式提供的内衣红外光热辐射探测系统。

如图1和图2所示，本发明披露的内衣红外光热辐射探测系统，包括内衣本体1及位于内衣本体1内的红外光热传感探测系统2、多个传感元件20，其中，多个传感元件20均与红外光热传感探测系统2相连。如图1所示，内衣本体1包括相连的左右两个杯罩11、与两个杯罩11相连的胸围带13，及连接于两杯罩11及胸围带13的肩带12。作为优选的，多个传感元件20分布于左右两个杯罩11内，红外光热传感探测系统2位于左右两个杯罩11之间，因此，便于传感元件20与红外光热传感探测系统2相连，缩短连线长度，提高舒适度。

作为进一步优选的，包括16只传感元件20用以感知女性乳腺器官皮肤表层各个部位的肌体组织光热电磁辐射状态，此处仅仅是本发明的一个优选实施例，但不仅限于16中传感元件20，16只传感元件20采用阵列排布的形式均匀嵌于左右两个杯罩11内壁，左右两个杯罩11分别排布4只传感元件20，因此，使传感元件20在左右两个杯罩内均匀排布，扩大了检测范围，便于对女性胸部进行全方位的检测，避免出现漏检部位。另外，在本发明此优选实施方式中，传感元件20为与红外光热辐射相关的半导体红外传感器或光热传感器，作为优选的，在本发明的此实施方式中，传感元件20采用红外光热辐射相关的光热传感器来做举例说明，但不仅限于此。该传感元件20在没有接收到红外光热辐射能量的时候，元件的信息传递函数呈透明状态，输入传导电磁能量几乎无变化地再现于输出端口。当有具一定强度的红外辐射能量作用于传感元件20时，传递函数在位移电磁能量作用下产生偏移变化，传输经过的传导电磁能量信息流的某一特定指标发生可精确测定的改变，以至于输出信号与输入相比发生了可以测量感知的变化。

如图2所示，红外光热传感探测系统2包括红外光热辐射采集探测单元21、电磁能量调制激励驱动单元22及信号解调滤波单元23。

其中，

电磁能量调制激励驱动单元22：其作用是为系统提供调制激励驱动所需传导电磁能量供给，其参数在传递函数线性偏移状态下可以是任意的。而在非线性偏移测量状态下则需经过精密测算预先设定。

红外光热辐射采集探测单元21：是传导电磁能量流与红外光热辐射能量发生交互作用各自发生转化的空间，传导电磁能量流经过红外光热辐射能量的影响，传递函数发生改变，其改变量与红外辐射能量参数呈严格的线性或非线性函数关系，只要解析出红外光热辐射采集探测单元21输出的传导电磁能量流所包含的改变参数信息，就能够精确计算出探测到的红外辐射能量参数，用以解读被肌体组织红外光热辐射场的状态信息。

信号解调滤波单元23：过滤剔除掉红外光热辐射采集探测单元21输出的传导电磁能量流产生的偏移量中可能由于各种干扰因素所造成的误差信息。

如图2所示，电磁能量调制激励驱动供给单元22与红外光热辐射采集探测单元21输入端连接，信号解调滤波单元23与红外光热辐射采集探测单元21输出端连接，多个传感元件20均与红外光热辐射采集探测单元21相连接。

本发明还披露了采用上述内衣红外光热辐射探测系统探测辐射场状态信息的方法，包括以下步骤：

S1：电磁能量调制激励驱动供给单元22输出红外光热辐射采集探测单元21进行探测所需的传导电磁能量流供给；

具体的：电磁能量调制激励驱动供给单元22输出的传导电磁能量流为驱动供给电能，提供红外光热辐射采集探测单元21用于接收肌体组织向外自然发出的红外光热辐射并产生位移电磁能量与之发生交互的能量需求。电磁能量调制激励驱动供给单元22可采用恒流方式调制激励驱动也可采用恒压方式调制激励驱动，采用恒流方式调制激励驱动，传递函数的改变为线性的，而采用恒压方式调制激励驱动，传递函数的改变为非线性的，系统传递函数发生偏移为线性时对于调制激励驱动电磁能量无任何限制，只是在发生非线性偏移时需特别计算设定。

S2：传导电磁能量流传输至红外光热辐射采集探测单元21的传感元件20，在无辐射状态下，传感元件20的信息传递函数呈透明状态，输入的传导电磁能量流无变化地再现于红外光热辐射采集探测单元21的输出端。

S3：与红外光热辐射采集探测单元21连接的传感元件20接收肌体组织由于本征自然属性向而外发出的红外光热辐射能量。

S4：传导电磁能量流信号与红外光热辐射能量相互作用，使传导电磁能量流信号传递函数产生偏移，具体的：传感元件20内传输的传导电磁能量流信号受肌体组织向外自然发出的红外光热辐射能量的作用，其传递函数产生偏移变化，红外光热辐射采集探测单元21的输出端输出的传导电磁能量流信号与红外光热辐射采集探测单元21的输入端输入的传导电磁能量流信号相比，发生了可测量的偏移变化。这个变化所蕴含的信息就是需要采集探测的红外光热辐射能量对于感应元件20的直接影响作用造成的，也就是说通过分析这个变化的产生，就能够得知施加这一影响的红外光热辐射能量的基本状态情况，从而研读出人体中蕴含的疾病或健康信息。

S5：信号解调滤波单元23滤除传导电磁能量流中的调制激励驱动影响，同时补偿损耗偏移，具体的：输出的传导电磁能量流由于经过了接收到的红外光热辐射采集探测单元21的红外光热辐射能量(位移电磁能量)的交互作用，不仅加载了蕴含红外光热辐射能量作用信息，还夹带了采集检测回路本身所消耗能量带来的不良影响，这就是噪声干扰信号，而这些干扰信号会严重破坏被采集检测红外光热辐射能量所传达信息的准确性，因此需要做严格的剔除处理，信号解调滤波单元23就是解决红外光热辐射采集探测单元21所混入的干扰杂散能量对于采集探测到的有效信息造成的偏差，更好地理解和应用系统检测到的真实结果。信号解调滤波单元23采用低通、高通或带通滤波电路滤除传导电磁能量流中的载频影响，同时根据预先精确计算设定的电磁能量调制激励驱动供给单元22经过红外光热辐射采集探测单元21的作用后发生的参数改变，补偿传感元件20自身的定量损耗偏移，消除一切可以预料到的干扰影响之后，最终确保输出精准无误的有效信息。

S6：根据传导电磁能量流产生的线性化偏移的偏移量，分析肌体组织红外光热辐射场的状态，最后把采集接收到的红外辐射能量信息整理出来，无论自动化机器处理还是人工读取研判，都可用于了解和诊断被检验探测肌体的疾病与健康状态。

综上，本发明披露的内衣红外光热辐射探测系统及探测辐射场状态信息的方法，首先把多只感应元件20用阵列排布方式分别嵌入安放到内衣两侧杯罩内壁，连接线束引出输入端和输出端，输入端与电磁能量调制激励驱动电路单元22相连接，输出端与信号解调滤波单元23相连接。电磁能量调制激励驱动单元22输出的传导电磁能量流经过红外光热辐射能量作用发生参数偏移，偏移后的能量信息流在信号解调滤波单元23作用下剔除载频影响和损耗偏差，完好无损的传输出来，提供给专业人士或自动化设备用以对于相关组织器官疾病与健康状态做出判断结论。如果把系统检测得出的乳腺肌体器官皮肤表层红外光热辐射信息测量参数，转换成为全息光热图谱，能充分展示肌肤组织各个层面血流和肌体细胞活跃程度状态，不仅能为医生和电脑专家系统分析判断其健康状态提供准确详实的信息化依据，而且是便于电脑程序化专家系统，用大数据云计算处理方式，整合大量医生专家的集体智慧，对于测量得到的参数指标做出最精准的趋势判断，确保恶性病变不漏检。充分还原了胸部乳腺器官原始的红外光热辐射能量的空间分布状态，为乳腺保健诊断预警提供出真实可靠的信息化依据。健康状态良好时对应的信息，其时空连续性、场强均衡性和周期性变化规律均比较好，一旦这些性质遭到破坏出现异常，立刻就可以判定为警示信息。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。