無線通信與智能胸帶的設計
由此而產生了智能胸帶,而人體生理參數采集和無線傳輸系統屬于生物遙測技術。所謂生物遙測,是指在一定距離內(幾十到幾百米,甚至更遠),通過有線或者無線的方法對生物體的生理參數如血壓、血流和溫度等數據進行采集和監護。
1 智能服裝的概念及實現
智能服裝的智能化功能主要是通過以下幾種途徑實現的:
(1)將具有感知和反應功能的智能纖維與普通纖維交織或將智能纖維編入普通纖維織物中,用這種含有智能纖維的面料做成智能服裝;
(2)對普通纖維進行改性,使之具有智能纖維的性能,再以此種面料做成服裝;
(3)將某些特殊物質用染整加工的方法結合到織物上,使普通織物具有智能特性,再做成服裝;
(4)將普通服裝與外加元件相結合,制成智能服裝,這些外加元件包括普通元件和高技術傳感器、檢測器、報警器等。
因此,智能服裝大體上分為兩個范疇。一是對服裝材料進行改良,通過化學、物理手段改變紡織材料的結構,使之具備普通材料所不具有的功能。另一個,可以簡單理解為信息化的服裝,即通過在服裝中嵌入各種微小芯片、傳感器等設備,使服裝成為一個可穿戴計算機,它可以實時地與人體進行交互,接收穿著者發出的命令或測量人體本身的信息。
2 智能服裝與胸帶的應用及現狀
作為注重健康的現代人,對自己身體健康的關注度越來越高,能方便、快捷的了解自己的生理狀態則變得至關重要。因此,對于智能胸帶人體生理采集和無線傳輸系統的設計和研究十分必要,具有重要的社會意義。智能服裝的應用領域十分廣闊,軍工的需要,成為智能紡織品快速發展的一個主要原因。在民用方面,智能紡織品也有巨大的發展潛力,如多功能的運動服、實時檢測人體生理指標的安全服等??赏ㄟ^在病人身上安放多個傳感器或其他醫療設備以檢測病人的體征;在家中部署傳感器網絡,可以幫助老年人,特別是全球越來越多的60歲以上的老年人在家里得到更好的照顧,并幫助他們盡早檢測出疾病。
目前在國外已研制出較為先進的智能胸帶,新西蘭Zephyr科技公司最近研制成功了一種生物智能胸帶。只要人們把這種生物胸帶戴在身上,它就會收集人體的心跳、體溫、身體姿勢、動作和呼吸速率等信息。英國波爾頓大學材料研究和創新中心的科學家最近開發出一種可以檢測早期乳癌的智能胸罩。國內對智能服裝的開發研究最早源于20世紀70年代末,當時電子技術還較落后,所以智能服裝的發展也十分緩慢,主要應用在航空航天等特殊行業領域。
智能胸帶采集人體生理參數的發展很有潛力,主要有以下幾個方向:
(1)利用因特網和先進傳感器技術,使遠程醫療更加普及。
(2)醫療儀器的二次開發,使舊儀器可直接利用計算機網絡進行人體生理參數的監護。
(3)利用先進技術,提高人體生理參數數據采集的準確性。
(4)開發便攜式多通道生物遙測系統。
(5)實現人體生理參數實時采集和無線傳輸及監護。
3 智能胸帶的研發
隨著科學技術的發展,服裝專業和其他學科的交叉與滲透以及生物醫學學科的進步,面向智能胸帶的人體各項生理參數采集以及無線傳輸儀器將會有一個新的發展。
傳統的有線傳輸方式嚴重影響日常的起居生活,難以做到隨時隨地監測,智能胸帶的可移動性使用戶能夠在自由運動中使用,并具有可再編程能力、無線通信能力、操作和交互的連續性等特性,并且整個計算機同使用者融為一體,可以隨著穿戴者任意移動。智能胸帶的研發是服裝功能性與舒適性的一個分支,是以智能胸帶的硬件系統為基礎,通過軟件編程進行硬件操作,實現即時的人體的生理參數即心率、壓力、溫度和濕度的采集,并且采用無線傳輸的方式把測量到的數據傳輸到顯示設備或者計算機中,另外實現可視化功能,后臺的數據庫可以實現數據的即時查看與存儲。
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