穿戴式体表生理生化参数监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种穿戴式体表生理生化参数监测系统。该系统包括控制端、以及与体表接触的穿戴式体表生理生化传感检测模块，该生理生化传感检测模块用于检测体表汗液的生化参数；穿戴式体表生理生化传感检测模块包括智能化检测与通讯模块、生化信号检测模块、电源模块，其中智能化检测与通讯模块包括微处理器、无线通讯模块、LCD显示模块、按键模块。本实用新型专利技术为无创型检测生化参数设备，能够随时检测使用者的身体状况，无时间限制性。同时采用微结构设计和微加工工艺，使生化参数检测传感器小型化，并将其集成于穿戴式运动状态生命体征监护系统中，使系统能在监测运动状态下生理状态，同时监测生化状态。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于医疗保健领域，涉及一种穿戴式体表生理生化参数监测系统，特别是人体运动状态的生理生化参数测量领域。
技术介绍
人体在运动状态，机体的各项生理生化指标都会发生变化，如心率加快，体温上升，汗液排出，乳酸、尿素等代谢产物随汗液排出，同时体内的电解质，如Na+、K+、Cl－等一同随汗液排出。国内外大量研究证明，机体多种具有重要生理作用的离子的缺失，使细胞中一系列生理活动如生物信号转导、含金属离子辅酶的酶蛋白功能、能量代谢、细胞运动等严重紊乱，机体感到极度疲倦、眩晕，并可能发生肌肉病理性痉挛、精神紊乱、神经传导阻碍，甚至昏迷，死亡。因此，在运动状态监测这些生理生化参数的变化，对人体健康状态及运动能力的判断起着重要作用。当前的穿戴式健康监护系统只有少数生理参数的监护，如心率，体温等，而缺乏对生化参数的监测。如中国专利CN104523250A公布了一种穿戴式健康医疗腕表，可佩戴于手腕上，监测人体的温度和心率。如中国专利CN103330551A公布了一种基于穿戴式传感器的老年人健康监护背心，可监测血压，心率和体温参数。现有的穿戴式运动状态健康监护设备只能检测少数几个生理参数，对人体运动过程中的健康状况只能做初步的判断。而对由于运动所引起的体内生化物质的变化，如乳酸，尿素，酸碱度变化，电解质如Na+、K+、Cl－等的流失等，没有相应的设备可进行实时监测。而这些生化参数的变化是引起生理参数变化的根本原因。因此相对于生理参数的变化，生化参数的变化更能反映人体运动过程中生理机能的变化过程，通过对生化参数的检测和控制，可预防在运动过程中过度运动或不恰当的运动方式对身体造成的伤害。现有的对运动过程中人体生化参数的变化的检测手段一般为通过指尖采血，并使用生化分析仪对血液样本进行分析，得出运动前后血液中各种
生化参数的变化。使用该种方法进行生化参数的检测，一方面其测试点极为分散，难以在整个运动过程进行监测；另一方面指端采血为有创方式，频繁的采血会给运动员带来一定的痛苦，并存在感染风险。因此研发小型化可穿戴式的运动状态生化参数检测系统，通过对运动状态的生理生化指标进行实时监测，可以对人体健康状态及体能极限进行评估和预测，科学指导运动过程。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种穿戴式体表生理生化参数监测系统，解决了现有技术中生化参数检测仪器体积大，不方便携带且不能对运动状态的生化变化指标进行实时检测的问题。现有的生化参数检测设备一般为生化分析仪，体积大，无法对运动过程中的生化参数进行实时监测，只能通过运动前后采集血样进行分析，无法了解运动过程中的实时变化情况，因此无法及时发现运动过度的阈值或者运动对身体伤害的具体过程。本技术通过传感器微结构设计和微加工工艺，将多种生化传感器进行微型化和集成化设计，并结合智能化检测和通讯系统，组成穿戴式生化参数监护系统，使之可对运动过程中的生化参数变化进行实时监测。同时，该系统还可集成生理信号检测传感器和运动参数传感器。本技术的技术方案是这样实现的：穿戴式体表生理生化参数监测系统，包括控制端、以及与体表直接接触的穿戴式体表生理生化传感检测模块，该生理生化传感检测模块用于检测体表汗液的酸碱度、离子浓度、乳酸浓度、尿素含量等生化参数中的一种或几种；该控制端用于控制穿戴式生理生化传感检测模块工作，并接收穿戴式生理生化传感检测模块的数据，同时可将数据上传至服务器。所述的穿戴式体表生理生化传感检测模块包括智能化检测与通讯模块、生化信号检测模块、电源模块，其中智能化检测与通讯模块包括微处理器、无线通讯模块、LCD显示模块、按键模块；微处理器的第一输出端与无线通讯模块的输入端信号连接，第二输出端与LCD显示模块的输入端信号连接，第一输入端与无线通讯模块的输出端相号连接，第二输入端与
按键模块的输出端信号连接，第三信号输入端与生化信号检测模块的输出端信号连接；电源模块为其他模块供电；所述的微处理器用于读取生化信号检测模块的数据并将数据通过无线通讯模块传输至控制端；所述的按键模块可对穿戴式体表生理生化参数监测系统的控制参数进行输入；所述的LCD显示模块接收微处理器传送的测量结果，并将其进行显示；所述的无线通讯模块可以是蓝牙模块。所述的生化参数检测模块包括但不限于乳酸传感器、PH传感器、Na+传感器、K+传感器、尿素传感器中的一种或几种。所述的乳酸传感器、PH传感器、Na+传感器、K+传感器和尿素传感器均由微加工工艺制作，其中乳酸传感器和尿素传感器为电化学酶传感器，PH传感器、Na+传感器、K+传感器为全固态离子选择性传感器。进一步地，所述的穿戴式体表生理生化传感检测模块还包括生理信号检测模块，生理信号检测模块的输出端与微处理器的第四输入端信号连接，其中生理信号检测模块包括但不限于心率传感器、温度传感器中的一种或多种；进一步地，所述的穿戴式体表生理生化传感检测模块还包括运动参数检测模块，运动参数检测模块的输出端与微处理器的第五输入端信号连接，其中运动参数检测模块包括但不限于加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器中的一种或几种。进一步地，所述穿戴式体表生理生化传感检测模块还包括汗液导流微通道阵列和汗液存储腔，其中汗液导流微通道阵列的一端直接与人体皮肤直接接触，另一端与汗液存储腔的一端连通，汗液存储腔的另一端与生化参数检测模块中各传感器的检测端连通；所述的汗液导流微通道阵列的通道孔径约为10um～300um，高度约为1mm～5mm，汗液存储腔内设有亲水性填充材料，用于汗液的富集和存储，供生化检测传感器测试所需。进一步地，所述的生化参数检测模块为可拆卸结构，便于更替生化参数检测模块。本技术的有益效果在于：本技术通过微结构设计和微加工工艺，使生化参数检测传感器小型化，并将其集成于穿戴式运动状态生命体征监护系统中，使系统能在监测运动状态下的生理参数的同时监测生化参数，如体内乳酸浓度变化，Na+浓度变化，K+浓度变化，尿素浓度变化，PH变化等，对运动状态下的人体健康状态和运动能力做出更准确的判断。本技术系统为无创检测使用者生化参数，且能够随时检测使用者的身体状况，无时间限制性。本技术采用汗液导流微通道阵列和汗液存储腔结构进行汗液的收集和储存，对汗液的量要求很低，满足广大使用者的要求。附图说明图1为本技术穿戴式体表生理生化参数监测系统的示意图；图2为本技术穿戴式体表生理生化参数监测系统中穿戴式生命体征传感检测模块的示意图；图3为本技术穿戴式体表生理生化参数监测系统的一种可行的结构示意图；图4为本技术穿戴式体表生理生化参数监测系统中生化检测传感器的结构示意图；图5为图4沿AA’面的剖视图；图6为图4沿BB’面的剖视图；图7为本技术穿戴式体表生理生化参数监测系统的另一种可行的结构示意图；其中人体1，穿戴式生命体征传感检测模块2，控制端3，服务器4，智能化检测与通讯模块21，生化信号检测模块22，生理信号检测模块23，运动参数检测模块24，汗液存储腔25，汗液导流微通道阵列26，外壳27，基座28，电源模块29，微处理器211，无线通讯模块212，按键模块213，LCD显示模块214，智能化检测与通讯模块电路结构215，连接接头216，乳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
穿戴式体表生理生化参数监测系统，包括控制端、以及与体表接触的穿戴式体表生理生化传感检测模块，该生理生化传感检测模块用于检测体表汗液的生化参数；该控制端用于控制穿戴式生理生化传感检测模块工作，并接收生理生化传感检测模块的数据，同时可将数据上传至服务器；其特征在于：所述的穿戴式体表生理生化传感检测模块包括智能化检测与通讯模块、生化信号检测模块、电源模块，其中智能化检测与通讯模块包括微处理器、无线通讯模块、LCD显示模块、按键模块；微处理器的第一输出端与无线通讯模块的输入端信号连接，第二输出端与LCD显示模块的输入端信号连接，第一输入端与无线通讯模块的输出端相号连接，第二输入端与按键模块的输出端信号连接，第三信号输入端与生化信号检测模块的输出端信号连接；电源模块为其他模块供电。

【技术特征摘要】
1.穿戴式体表生理生化参数监测系统，包括控制端、以及与体表接触的穿戴式体表生理生化传感检测模块，该生理生化传感检测模块用于检测体表汗液的生化参数；该控制端用于控制穿戴式生理生化传感检测模块工作，并接收生理生化传感检测模块的数据，同时可将数据上传至服务器；其特征在于：所述的穿戴式体表生理生化传感检测模块包括智能化检测与通讯模块、生化信号检测模块、电源模块，其中智能化检测与通讯模块包括微处理器、无线通讯模块、LCD显示模块、按键模块；微处理器的第一输出端与无线通讯模块的输入端信号连接，第二输出端与LCD显示模块的输入端信号连接，第一输入端与无线通讯模块的输出端相号连接，第二输入端与按键模块的输出端信号连接，第三信号输入端与生化信号检测模块的输出端信号连接；电源模块为其他模块供电。2.如权利要求1所述的穿戴式体表生理生化参数监测系统，其特征在于所述的生化参数检测模块包括但不限于乳酸传感器、PH传感器、Na+传感器、K+传感器、尿素传感器中的一种或几种。3.如权利要求2所述的穿戴式体表生理生化参数监测系统，其特征在于所述的生化参数检测模块中各传感器均由微加工工艺制作，其中乳酸传感器和尿素传感器为电化学酶传感器，PH传感器、Na+传感器、K+传感器为全固态离子选择性传感器。4.如权利要求1所述的穿戴式体表生理生化参数监测系统，其特征在于所述的穿戴式体表生理生化传感检测模块还...

【专利技术属性】
技术研发人员：方璐，梁波，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33