一种含心率监测功能的消防服的制作方法

本实用新型涉及一种含心率监测功能的消防服。

背景技术：

近年来，消防救援工作中消防员伤亡人数逐年攀升。据NFPA《消防员健康训练项目标准》统计学显示美国职业消防员死亡人员中有50％的人死于心脏相关的疾病。这是由于消防员作业过程中，环境产生的热量加上自身新陈代谢产生的热量形成极度的热环境，如果不能及时散热，容易造成过度热蓄积而对消防员身体造成伤害。

心率是反映体内代谢的生理指标，随着运动强度的逐渐加大，人体摄氧量越来越多，代谢废物二氧化碳增多，在神经系统调节下心率也越来越高、呼吸越来越快，以达到给体内供给足够的氧气，并及时排除体内过多的二氧化碳。当进入无氧运动状态一段时间后，人体会有呼吸困难等不舒适的感觉，耗氧量增加而导致的疲劳感也会随之而来。心率变化反映出机体运动中的机能水平、能量代谢、训练负荷强度及身体机能恢复程度。在消防救援现场，缺乏心率监测，常常造成消防员在深入灾害事故现场执行侦察和搜救任务时，由于过度疲劳、体力不支或身处险境等因素而不能及时自主撤离灾害事故现场，致使其人身安全受到极大威胁。

心率监测可以实现对消防员体能的全面监控。实时反馈消防员的生理和心理状态，提高消防员在灭火救援过程中的适应能力,同时指挥员根据消防员实时的心率水平更好的完成指挥工作。

现有监测技术中，可以通过心音、压力、震动、光电、心电等途径进行人体心率的监测。心音法，通过心肌收缩，心脏瓣膜关闭和血液撞击心室壁、大动脉壁灯引起振动所产生的声音；动脉血压法，通过压力传感器探测动脉血管的搏动振幅进行AD转换，从而测量血压与脉率；振动法，通过高精度的传感器捕捉每次心跳引起的身体振动，再经过信号处理可以得到心跳；光电容积法，通过光电传感器对红细胞吸收的光量进行测量获得心脏功能信息；心电信号法，通过人体心脏跳动时产生的生物电流在身体表面不同位置产生的电势不同，并且随着心跳的节奏呈现一定的升降变化，通过电极将变化的电位差记录下来得出心率。

动脉血压法适合在人睡觉或早上起床的时候，用来测量人体的心率,准确性比较高，该检测方法多见于医院中对手术中及手术后的静息病人使用；振动法仅限于人体相对静止状态，因为心跳引起的身体振动及其微小，目前应用于坐垫、床和汽车安全带等；心电信号法，如：心率带，由于需佩戴在胸前使用导致明显的束缚感，影响其普及的速度。光学腕戴式设备容易受运动和环境光的干扰；由于振动、汗渍等原因，容易导致传感器与人体皮肤接触不稳定；运动的频率分量也可能会被视为心率测量，因此必须测量该运动并进行补偿；光学传感器与皮肤之间的相对运动会降低光信号的灵敏度，阳光产生的直流误差相对而言比较容易消除，但日光灯和节能灯发出的光线都可引起交流误差的频率分量；穿戴者皮肤的色泽会降低灵敏度。

最近十多年，具备质地柔软，舒适性良好、易于集成等优点的纺织结构电极在心电监测领域受到各国研究者的重视，在《用于体表心电监测的纺织结构电极与皮肤之间机械作用分析及动态噪音研究》的研究中表明纺织结构电极用于生物电信号监测时采用服装或者绷带使电极与皮肤接触，可以很好检测人体在静态时的心电信号；在人体活动时，电极—皮肤之间可能产生相对移动，压力发生波动，电极受电极—皮肤界面接触压力影响产生动态噪音；接触压力取决于服装的束缚力和人体皮肤及皮下软组织的力学特征。世界各国科研人员正探索采用纺织结构电极代替传统一次性电极，实施人体心电信号的测量，特别是长时间的监测。

随着研究的深入,人们发现生理参数的周期性变化（如：24小时心率变异性信号等）蕴涵着众多疾病发生、发展的状态信息。心率变异性（HRV）信号反映出自主神经系统活性和定量评估心脏交感神经与迷走神经张力及其平衡性（窦性心律不齐的程度），通过测量连续逐次心跳周期变化的变异性来反映心率变化程度、规律，判断其对心血管活动的影响。心率变异性（HRV）大，表示心律不齐的程度重、心率变化大或变化快，属不利因素。充分掌握消防员消防现场的生理及心理状态能够提高消防员在灭火救援过程中的适应能力。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种含心率监测功能的消防服，以克服现有技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种含心率监测功能的消防服，提供一由上装和下裤组成的消防服套装，包括设置于所述上装右侧袖口处且套设于用户右侧手腕上的第一心率监测电极以及设置于所述下裤左侧裤脚口处且套设于用户左侧脚腕上的第二心率监测电极；所述第一心率监测电极通过设置于所述上装的第一导联线连接至一设置于上装或下裤的数据采集分析装置；所述第二心率监测电极通过设置于所述下裤的第二导联线连接至所述数据采集分析装置。

在本实用新型一实施例，所述第一心率监测电极以及所述第二心率监测电极包括由内向外依次设置的弹性导电织物层、硅胶层以及普通弹性织物层；所述弹性导电织物层内侧壁与用户手腕或脚腕皮肤直接接触；所述弹性导电织物层、硅胶层以及普通弹性织物层之间紧密贴合或粘合。

在本实用新型一实施例，所述硅胶层包括左侧U型卡槽以及右侧U型卡槽；所述左侧U型卡槽一端与所述右侧U型卡槽一端相连；所述左侧U型卡槽的另一端位于所述右侧U型卡槽的另一端外侧，并接触配合；所述左侧U型卡槽的内侧壁上设置有第一局部压力增强凸部以及第二局部压力增强凸部；所述右侧U型卡槽的内侧壁上设置有第三局部压力增强凸部以及第四局部压力增强凸部。

在本实用新型一实施例中，所述第一局部压力增强凸部、所述第二局部压力增强凸部、所述第三局部压力增强凸部以及所述第四局部压力增强凸部为半球体、半圆柱体或锥形体等曲率较大的结构，凸起高度大于0.5 cm，曲面面积大于0.5 cm2。

在本实用新型一实施例中，所述左侧U型卡槽与所述右侧U型卡槽的底端厚度至侧端厚度由大致小渐变。

在本实用新型一实施例中，所述弹性导电织物层为导电纤维织物或导电涂层织物。

在本实用新型一实施例中，所述第一导联线一端连接至所述所述第一心率监测电极中的弹性导电织物层；所述第二导联线一端连接至所述所述第二心率监测电极中的弹性导电织物层。

在本实用新型一实施例中，所述第一导联线沿所述右侧袖筒多层面料夹层内以及所述上装后襟多层面料夹层内设置；所述第二导联线沿所述左侧裤筒多层面料夹层内以及所述下裤裤腰后端多层面料夹层内设置。

在本实用新型一实施例中，所述第一导联线以及所述第二导联线分别经设置于另一端的按扣扣母或按扣扣片连接至对应设置于所述数据采集分析装置的外侧壁上的按扣扣片或按扣扣母。

在本实用新型一实施例中，所述数据采集分析装置内设置有前级放大电路、滤波电路、数模转换电路、无线通信模块、电源以及充放电电路；所述前置放大电路的第一输入端与第一导联线相连，第二输入端与第二导联线相连；所述前置放大电路的输出端经所述滤波电路连接至所述数模转换电路；所述无线通信模块与所述数模转换电路相连，并与一手持无线通讯终端匹配；所述充放电电路与所述电源相连，所述电源与数模转换电路相连。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提出的一种含心率监测功能的消防服，一方面通过引用可穿戴式心率监测技术，弥补心率监测在消防服领域的空缺，实现消防救援现场中实时掌握消防员生理及心理状态并合理分配、指挥消防救援工作；另一方面，通过引用纺织结构电极等导电技术，提出纺织结构电极结构以及电极与人体测试点点位选择的技术优化方案，实现纺织结构电极在消防救援领域中更广泛的应用。进一步综合心电检测技术、纺织结构电极、“Einthoven三角”理论等，利用硅胶柔软与接触舒适性，提出了一种凸点U型硅胶卡槽结构，一方面采用U型底端厚度比两侧厚的U型硅胶卡槽结构，保证纺织结构电极与皮肤之间良好地贴合，减少因关节活动造成的纺织结构电极与皮肤之间相对滑移；另一方面，硅胶凸点结构能确保纺织结构电极与皮肤之间的稳定接触，改善纺织结构电极在人体部位的受力情况，减少运动过程中纺织结构电极与皮肤之间相对滑移和压力变化，降低运动伪迹，提高心率监测过程中接触舒适与信号准确、稳定。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中一种含心率监测功能的消防服的结构示意图。

图2是本实用新型一实施例中右侧手腕佩戴第一心率监测电极的截面示意图。

图3是本实用新型一实施例中第一心率监测电极中硅胶层的截面示意图。

图4是本实用新型一实施例中第一心率监测电极中第一导电织物层的截面示意图。

图5是本实用新型一实施例中第二导联线在下裤的走线示意图。

图6是本实用新型一实施例中第一导联线与数据分析装置的连接示意图。

图7是图6中A的示意图。

【标号说明】：1-消防服套装；2-第一心率监测电极；21-弹性导电织物层；211-第一凹槽；212-第二凹槽；213-第三凹槽；214-第四凹槽；22-硅胶层；221-左侧U型卡槽；2211-第一局部压力增强凸部；2212-第二局部压力增强凸部；222-右侧U型卡槽；2221-第三局部压力增强凸部；2222-第四局部压力增强凸部；23-普通弹性织物层；3-第二心率监测电极；4-数据采集分析装置；5-第一导联线；6-第二导联线；7-导联线按扣扣母；8-输入端按扣扣片；9-右侧手腕腕关节；10-开关按键。

具体实施方式

本实用新型针对近年来消防领域频频发生消防员伤亡现象等情况分析，结合现有消防服的开发与使用，引用纺织结构电极技术、心率监测技术，通过对消防救援中消防员心率的实时监测，提出了一种能实时提供消防人员心率变化信号和心率变异性信号的技术方案。同时，结合纺织结构电极在运动状态中电极与皮肤之间的相对滑移产生的噪音干扰等现象，利用柔性硅胶技术，在纺织结构电极中添加一层凸点结构的U型硅胶卡槽，减少因关节活动造成的纺织结构电极与皮肤之间的相对滑移；其中，U型卡槽采用U型卡槽围度可调的接触配合方式，以便于良好地与人体测量部位贴合，同时，此结构也可以方便使用者的穿脱；连接部可以设置为手环状卡扣形式，也可以通过魔术贴等围度可调节的形式进行纺织结构电极与测量部位的固定与调节。结合硅胶凸点结构在人体某些部位皮下软组织受压时移位和变形的特征，改善纺织结构电极在人体部位的受力情况，增加穿戴舒适性；在相同的束缚条件下，人体体表的曲率越大，电极的压力就越大，合适的服装压力有利于电极与皮肤的良好接触，减少运动过程中纺织结构电极与皮肤之间相对滑移和压力变化，降低运动伪迹。通过以上技术的结合为消防救援过程中消防人员生理及心理状态的实时监测、精确监测、实时反馈等技术方案提出参考性研究。下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型提供一种含心率监测功能的消防服，提供一由上装和下裤组成的消防服套装1，包括设置于上装右侧袖口处且套设于用户右侧手腕上的第一心率监测电极2、设置于下裤左侧裤脚口处且套设于用户左侧脚腕上的第二心率监测电极3以及设置于上装或下裤的数据采集分析装置4；第一心率监测电极通过设置于上装内侧的第一导联线5连接至数据采集分析装置；第二心率监测电极通过设置于下裤内侧的第二导联线6连接至数据采集分析装置。

进一步的，在本实施例中，第一心率监测电极以及第二心率监测电极包括由内向外依次设置的弹性导电织物层21、硅胶层22以及普通弹性织物层23；弹性导电织物层内侧壁与用户手腕或脚腕接触。

进一步的，在本实施例中，硅胶层包括左侧U型卡槽221以及右侧U型卡槽222；左侧U型卡槽一端与右侧U型卡槽一端相连；左侧U型卡槽的另一端位于右侧U型卡槽的另一端外侧，并接触配合；左侧U型卡槽的内侧壁上设置有第一局部压力增强凸部2211以及第二局部压力增强凸部2212；右侧U型卡槽的内侧壁上设置有第三局部压力增强凸部2221以及第四局部压力增强凸部2222；弹性导电织物层设置有分别与第一局部压力增强凸部、第二局部压力增强凸部、第三局部压力增强凸部以及第四局部压力增强凸部配合的凹槽，分别为第一凹槽211、第二凹槽212、第三凹槽213以及第四凹槽214。

进一步的，在本实施例中，左侧U型卡槽与右侧U型卡槽的底端厚度至侧端厚度由大致小渐变。

在本实施例中，硅胶凸点结构设置于腕关节两侧，U型硅胶卡槽结构较连接部分的硅胶结构厚实，设置于腕关节凸起两侧，连接部分连接两个U型硅胶卡槽，形成凸点结构的U型硅胶卡槽整体。U型硅胶卡槽整体应固定于弹性织物层与普通弹性织物层的夹层之间。U型硅胶卡槽采用U型底端厚度比两侧厚的结构，保证纺织结构电极与皮肤之间良好地贴合，减少因关节活动造成的纺织结构电极与皮肤之间相对滑移；硅胶凸点结构能确保纺织结构电极与皮肤之间的稳定接触，根据人体某些部位皮下软组织的厚和柔软，受压时易移位和变形，改善纺织结构电极在人体部位的受力情况，增加穿戴舒适性；在相同的束缚条件下，人体体表的曲率越大，电极的压力就越大，合适的服装压力有利于电极与皮肤的良好接触，减少运动过程中纺织结构电极与皮肤之间相对滑移和压力变化，降低运动伪迹，实现人体运动过程中心率数据的可靠性。

进一步的，在本实施例中，第一局部压力增强凸部、第二局部压力增强凸部、第三局部压力增强凸部以及第四局部压力增强凸部为半球体、半圆柱体或锥形体等曲率较大的结构，有利于纺织结构电极更好的与皮肤贴合。较佳的，硅胶凸点结构高度大于0.5 cm，与人体的接触面积至少为0.5 cm²。

进一步的，在本实施例中，弹性导电织物层为导电纤维织物或导电涂层织物。其中，导电纤维织物采用纺织结构电极，导电涂层织物采用导电聚合物。较佳的，在本实施例中，采用纺织结构电极。利用纺织结构电极用于生物电信号监测时采用服装或者绷带使电极与皮肤接触，可以很好检测人体在静态时的心电信号；同时，纺织结构电极的柔软、接触舒适等性能，提高心率监测的可重复性与接触舒适性。

进一步的，在本实施例中，第一导联线一端连接至第一心率监测电极中的弹性导电织物层；第二导联线一端连接至第二心率监测电极中的弹性导电织物层，也即将导联线一端植入到弹性导电织物层中。以第一导联线为例，第一导联线5的一端植入弹性导电织物层内。较佳的，第一导联线以及第二导联线具有屏蔽作用，以防止外界因素（静电、无线电波等）的干扰。

进一步的，在本实施例中，第一导联线沿右侧袖筒多层面料夹层内以及上装后襟多层面料夹层内设置；第二导联线沿左侧裤筒多层面料夹层内以及下裤裤腰后端多层面料夹层内设置。防服与人体测量点点位设置为右手腕与左脚腕部位，消防服与人体测量点点位选择根据“Einthoven三角”理论。设置于右手腕和左脚腕部位的心率数据较其他导联（如：双手臂导联）的信号强且稳定。

进一步的，在本实施例中，第一导联线以及所述第二导联线分别经设置于另一端的按扣扣母或按扣扣片连接至对应设置于所述数据采集分析装置的外侧壁上的按扣扣片或按扣扣母，通过该电极扣扣母以及电极扣扣片，方便消防服的拆洗和组装工作。以第二导联线为例，第二导联线通过按扣扣母7连接至设置于数据采集分析装置外侧壁上的按扣扣片8。

进一步的，在本实施例中，数据采集分析装置内设置有前级放大电路、滤波电路、数模转换电路、无线通信模块、电源以及充放电电路；前级放大电路的第一输入端与第一导联线相连，第二输入端与第二导联线相连；前级放大电路的输出端经滤波电路连接至数模转换电路；无线通信模块与数模转换电路相连，并与一手持无线通讯终端匹配；以上各电路及模块由公用电源线路连接至锂电池；充放电电路与电源相连；开关按键10设置于开设在数据采集分析装置的外侧壁上的通孔内。

为了让本领域技术人员进一步连接该装置，下面结合现有软件以及控制方法进行说明。在该说明过程中所涉及的现有软件或控制方法均不是本实用新型所保护的客体，本实用新型仅保护该装置的结构及其连接关系。

该含心率监测功能的消防服，包括消防套装主体、心率监测电极、数据采集分析装置。此外，该数据采集分析装置与一手持无线通讯终端匹配。其中，消防套装主体为分体式结构，采用上装下裤套装，取其穿脱方便，安全性能高等优点。心率监测电极依托护腕或护踝为本体，结合纺织结构电极等导电技术增强监测过程中信号的强度及稳定性。

穿着使用中，先调整心率监测电极至人体贴合状态，将消防服电极扣扣母分别组装到装置相应电极扣扣片，按下开关按键，打开手持无线通讯终端，即完成心率监测准备工作。

感知的电信号经导联线传输到数据采集分析装置，经前级放大电路、滤波，将生物电信号转换成数字信号。数据采集分析装置中的数模转换电路将采集转换后的数字信号通过无线通信电路传输至匹配的手持无线通讯终端或发送给消防指挥控制中心或医疗急救机构等，通过手持无线通讯终端、消防指挥调度终端或医疗急救等机构的信号接收装置将心率数据实时呈现出来。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。