身體機能的全方位智能監護系統設計

何龍飛

（山東省日照第一中學，山東 日照 276826）

0 前言

隨著科技的不斷發展， 智能化設備逐漸融入了生活中的每個角落， 人類對健康的追求也在不斷提高，運動手環，智能手表，測心率、測血壓、測運動量，可穿戴運動配飾迅速“走紅”，但這并不意味著可穿戴設備只是適合年輕運動群體享用的專利。 深入分析可穿戴設備的主要功能特點， 發現無論是上班族， 還是幽居在家的老人都可以享受這時代潮流帶來的福利。 可穿戴設備能夠隨時提供各種身體健康情況的數據， 提供運動健身的數據，為穿戴者的健康保駕護航[1]。但是目前這些運動設備不能全方位的檢測身體的指標， 獲得的數據不夠全面， 且并未引入到醫療機構， 為了發揮可穿戴智能設備的最大醫療價值， 研發一款具有醫療功能的身體機能全方位智能監護服將成為醫療史和智能設備史上的雙重突破。

具有多學科交叉特點的智能服裝是服裝與信息技術結合的結果， 采用先進的材料及紡織技術， 采用微小化、輕柔化的電子元件裝置，實現信息的采集、計算和傳輸等功能， 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、 遠程呼叫和緊急就醫的功能[2-3]。 智能服裝系統集成了微型計算機、通訊及感應電子裝置等，采用先進的技術，具有全面、高效、智能等特點， 增強用戶體驗， 使用戶能更好的了解環境和身體狀況，并得到安全可靠的建議[4]。針對于目前許多疾病的患病表征弱， 檢查壓力大的問題， 身體機能的全方位智能監護服飾系統的研究具有深刻的社會意義。

1 智能服裝的系統要求和關鍵技術

1.1 系統要求

該智能監護服具有完善的系統結構， 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：

（1）采用最先進的電子設備。主要包括感知人體及周圍環境的各種電子感應設備、處理器、存儲器、通信設備等。

（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據量大， 故需要采用有效的方法降低功耗，同時又不影響正常使用。

（4）具有完善的生理監測能力，實現對用戶24 小時的監護。 這類服裝可以監測血壓、心跳、體溫等一系列生理指標以及溫度、濕度、響度等環境指標，并能將這些數據得出用戶當前的身體狀況， 若存在隱患，系統將未出合理建議； 若危及生命， 則通過無線設備發送到附近醫療機構以及子女手機的APP 中，確保用戶第一時間得到救治。

（5）強大的信息處理與運算功能。 電子感應設備感知的人體生理和周圍環境信號需要復雜的處理和分析，并進行與互聯網的對接，以進行有效的識別和決策。

1.2 智能服裝的關鍵技術

圖1 關鍵技術

使用可穿戴系統監控人體健康狀況正在成為醫療設備研究的一個熱點方向[5], 通過醫療儀器的微型化與服裝設計相結合達到監護儀器可穿戴的目的。 智能監控服裝利用微型化和柔性化的感應設備來采集人體生理或者環境信號, 根據對采集數據的分析處理判斷人體生理狀態是否屬于正常狀態并反饋給使用者,若處于異常狀態,則可以通過無線網絡通知使用者，并給出安全合理的建議； 若問題十分嚴重會向親屬或附近醫院發出信號。

該智能服裝的關鍵技術可以分為兩類：

硬件技術和軟件技術。 其中，硬件技術包括：柔性感應設備、 輕便式數據采集器， 高運行和存儲速度的處理器等；軟件技術包括：信號識別和處理技術、信息交互技術、無線通信技術、節約存儲降低能耗技術等。

2 智能服裝的總體功能設計

智能服裝的整體功能設計如圖2 所示， 其中所用到的感應器包括：

（1）環境感應器：對環境的變化可進行實時感知，主要包括溫濕度、氣壓、聲音、圖像視頻采集設備等。

（2）生物感應器：對人體的生理數據進行采集，包括體溫、心率、血壓、腦電波、呼吸頻率等。

圖2 總體功能設計圖

除各種感應器和信號采集器以外還需先進的數據傳輸技術進行大量信息的存取傳遞， 包括： 人機傳輸和設備之間的傳輸兩類。 人機傳輸技術主要包括聲音識別、面部識別、密碼識別、穿戴式顯示技術等。 設備之間的傳輸技術使智能服裝與其他智能設備實現遠程數據共享， 通過無線信號的傳輸， 實時傳送至手機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，將所有的感應器和采集器進行微小化和柔性化設計，使服飾穿起來更加的舒適， 運動行走也十分輕便靈活，同時，對各個元件的外觀進行裝飾性的處理，不會使器件安裝在衣服上面呈現“異物感”。

安全性的保障尤為重要， 在各個元件的選擇上要保證其不漏電，防靜電，能夠精準測量，不誤測，不漏測，使得呈現出的結果是安全可靠的。

3 結語

本文基于現代人民對于生活和健康的要求進行了充分的考慮， 結合不同人群身體特征和常見的問題，對周圍環境和身體指標進行實時監測， 設計了身體機能的全方位智能監護服裝。 能夠在充分獲取各類即時信息的情況下， 準確判斷出使用者的安全情況和身體狀況， 并及時提供安全有效的應對措施， 或聯系親屬及醫院， 能夠第一時間發現并解決問題， 提高安全健康值。