一种基于步态采集的人体状态监控装置的制作方法

本实用新型属于人体健康监控和检测领域，尤其涉及一种基于步态采集的人体状态监控装置。

背景技术：

随着社会的发展和时代的变迁，科技进步的诸多丰富成果越来越融入我们的生活。得益于当代微电子通信和信息技术的发展，使得常态的、实时地进行人体状态监控成为了可能。中国专利CN200910117112-基于柔性阵列压力传感器的健康监测运动鞋及其健康监测的方法，就基于新型压力传感技术提出了一种包含了步态和人体健康其他各种常规指标的实时监测方案。

但上述在现有技术方案，包括步态之内的各种健康指标的监控实质上是各自孤立进行的，并不能完全满足使用者的需求。同时，其智能化程度也不高，在面对突发性的、严重的健康状态异常时，难以起到有效的作用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题和不足，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于步态采集的人体状态监控装置，其特征在于，包括：一双在脚底和鞋底之间设置有压力传感器的鞋和设置有无线接收器的智能手表；所述压力传感器共有4个，包括设置在左脚鞋脚尖部位的左脚尖压力传感器和脚跟部位的左脚跟压力传感器、设置在右脚鞋脚尖部位的右脚尖压力传感器和脚跟部位的右脚跟压力传感器；所述左脚鞋内还设置有2个分别与左脚尖压力传感器和左脚跟压力传感器连接的模数转换器A和模数转换器B、与模数转换器A和模数转换器B连接的无线发射器A；所述右脚鞋内还设置有2个分别与右脚尖压力传感器和右脚跟压力传感器连接的模数转换器C和模数转换器D、与模数转换器C和模数转换器D连接的无线发射器C；所述无线发射器A和无线发射器C与所述无线接收器构成无线连接。

优选地，所述压力传感器采用柔性阵列压力传感器。

优选地，所述每只鞋内还设置有无线充电装置。

优选地，所述处理器设置在智能手表内，通过移动通信网络接入互联网。

优选地，所述智能手表上还设置有：心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器、定位装置、时间同步装置、以及通过时间同步装置与无线接收器、心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器和定位装置分别连接的处理器；所述处理器接入互联网。

优选地，所述智能手表上还设置有与处理器连接本地告警装置和用于取消本地告警装置告警的按键。

优选地，所述智能手表上还设置有与处理器连接的数据存储器。

本实用新型针对现有技术方案，在基本保留原有设计的基础上进行了精简、调整改善，并通过增设若干关键器件，不仅实现了现有技术方案所无法实现的具备显著功效的功能：如中风等突发性运动机能异常的监控和警示，同时大大增强了原有设计的智能性和实用性，不仅能够给出更为准确的健康状态信息，同时也实现了可靠的健康紧急状态远程告警，能够有效保障健康风险较高人群的生命安全，具备较高的市场价值和社会意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

图1是本实用新型装置实施例1结构示意图；

图2是本实用新型装置实施例2结构示意图；

图3是本实用新型装置实施例2鞋内电子器件连接示意图；

图中：1-脚尖压力传感器；2-脚跟压力传感器。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举2个装置实施例和根据其应用场景提供3个应用场景，作详细说明如下：

如图1所示，本实用新型装置实施例的第1个实施例中，包括：一双在脚底和鞋底之间设置有压力传感器的鞋、设置在智能手表上的心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器、定位装置和时间同步装置、以及通过时间同步装置与压力传感器、心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器和定位装置分别连接的处理器；处理器接入互联网。

其中，压力传感器、心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器和定位装置通过现有的常规技术方案即可实现，压力传感器选用柔性传感器，定位装置选用GPS定位装置或北斗定位装置。在本实施例中，时间同步装置的设置目的在于，将一个数据采集时间段(如5S)内，将诸多传感器和采集器获取的数据对应起来，起到给采集获得的数据打上时间标签的作用，从而能够形成相互参照对比，而不要求像其他电子领域内的同步模块做到十分精确的时间同步，在本实施例中，不同传感器和采集器传递数据在时间上存在一定的差异也不影响本实用新型目的的实现，从实现上，本实施例采用以下方式：在一定时间段内(如5S)，时间同步装置从压力传感器、心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器和定位装置传送的多组数据中随机选取一组，打包成为一个带时间标识的数据组，发送给处理器。

在本实施例中，鞋内还设置有与压力传感器依次连接的模数转换器和无线发射器，无线发射器与处理器通过无线接收器无线连接。处理器设置在智能手表内，通过移动通信网络接入互联网，目前市场上主流品牌的智能手表选用的CPU均可实现本实用新型目的。

智能手表上还设置有与处理器连接，可发出声音或振动提示的本地告警装置和用于取消本地告警装置告警的按键。

为实现数据存储功能，智能手表上还设置有与处理器连接的数据存储器。

在本实施例中，处理器将从压力传感器、心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器获取的数据存储在数据存储器中，作为历史数据。同时，数据处理器中还储存有预设的应急通信方式，在使用者健康状况出现紧急状态时，处理器可以据此发出求救信号。

在本实施例中，鞋内还设置有无线充电装置，可采用无线的方式对为鞋内压力传感器、模数转换器和无线发射器供电的电池进行充电，使鞋无需额外设置充电接口。

如图2所示，本实用新型装置实施例的第2个实施例中，其主要侧重点在于对压力传感器的改进：

在本实施例中，压力传感器共设置有4个，为2个脚尖压力传感器1和2个脚跟传感器2；包括设置在左脚鞋脚尖部位的左脚尖压力传感器和脚跟部位的左脚跟压力传感器、设置在右脚鞋脚尖部位的右脚尖压力传感器和脚跟部位的右脚跟压力传感器；左脚鞋内还设置有2个分别与左脚尖压力传感器和左脚跟压力传感器连接的模数转换器A和模数转换器B、与模数转换器A和模数转换器B连接的无线发射器A；右脚鞋内还设置有2个分别与右脚尖压力传感器和右脚跟压力传感器连接的模数转换器C和模数转换器D、与模数转换器C和模数转换器D连接的无线发射器C；无线发射器A和无线发射器C与无线接收器构成无线连接。

其中，4个压力传感器分别采用柔性阵列压力传感器；4个模数转换器所得的数字信号频率设置为不同，以避免4个压力传感器的信号之间构成干扰；无线发射器和无线接收器可选用蓝牙无线发射器和蓝牙无线接收器。

通过该种设置，可以针对性地获得更加精确的步态信息，以通过对步态的深入分析得到更细致的人体健康状态监控。

需要说明的是，在本发明的第2个实施例中，智能手表的作用仅在于对4个压力传感器的压力数据进行接收和分析处理，如仅为了实现第2个实施例所产生的发明效果，则第1个实施例中设置的心率采集器、体表温度采集器、环境温度采集器、定位装置和时间同步装置并非是必要的。

本实用新型应用场景的第1个实施例即为针对本实用新型装置实施例的第2个实施例的监控策略，包括以下步骤：

步骤A1：处理器获取任一只鞋的脚尖压力传感器1和脚跟压力传感器2的压力数据；

步骤A2：处理器根据压力数据的峰值得到人体步态信息；

步骤A3：当处理器得到的人体步态信息指示脚尖压力传感器1和脚跟压力传感器2压力数据的峰值不是交替出现时，则处理器输出健康状态异常信息。

根据最新研究表明：健康人迈步时，首先是脚后跟接触地面，如果有人走路时是脚掌先拍打地面，多由于其肌肉控制力量较弱，这意味着，可能是中风发作或椎间盘突出，压迫神经引起了肌肉神经功能受损。因此，通过本实用新型装置实施例的第2个实施例的设置，能够获取步态信息中脚的着地方式信息，从而为中风发作或椎间盘突出的健康异常情况提供告警。

本实用新型应用场景的第2个实施例通过本实用新型装置实施例的两个实施例均可实现，包括以下步骤：

步骤B1：处理器对比心率采集器实时数据和历史数据，判断有无心率异常加快状况，如有，则执行步骤B2；

步骤B2：处理器对比压力传感器实时数据和历史数据，判断人体是否处于运动状态，若无，则执行步骤B3；

步骤B3：处理器输出健康状态异常信息。

本实用新型应用场景的第3个实施例通过本实用新型装置实施例的两个实施例均可实现，，包括以下步骤：

步骤C1：处理器对比体表温度采集器与环境温度采集器的实时数据和历史数据，判断有无体温异常升高状况，如有，则执行步骤C2；

步骤C2：处理器对比压力传感器实时数据和历史数据，判断人体是否处于运动状态，若无，则执行步骤C3；

步骤C3：处理器输出健康状态异常信息。

上述第2、3个应用场景中，其设计要旨均在于通过压力传感器得到的步态信息，尽可能地排除运动对心率、体温等人体健康相关参数的异常影响，使健康状态预警更为精确。

在第3个应用场景中还特别地通过引入对环境温度变化干扰的排除，使体温健康预警精确性和合理性进一步提升。

在本实用新型3个应用场景，乃至根据本实用新型装置实施例可以获得的其他监控策略中均可采用如下设置：处理器输出健康状态异常信息至本地告警装置，本地告警装置向使用者发出震动和/或声音告警，如经过预设的时间之后告警未被使用者通过取消本地告警装置告警的按键取消，则处理器从数据存储器中读取预设的通信方式，通过移动通信网络发送使用者的健康状态异常信息和从定位装置读取的使用者当前位置信息。

这样可以使设备装置的使用者本人既可以第一时间获取自身健康状态异常提示，同时也可以通过人工排除特殊的健康状态异常的误报情况。而当使用者认为有必要获取援助，或因突发健康状况丧失求助能力时，本实用新型以上设计方案则可智能化地实现远程求助(如向预设的亲人手机终端发送求助信息)，最大化地保障使用者的人身安全。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于步态采集的人体状态监控装置，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。