光纖傳感智能服裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能服裝技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種光纖傳感智能服裝。
【背景技術(shù)】
[0002]智能服裝是指能夠?qū)ν饨绛h(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行感知，并及時(shí)進(jìn)行響應(yīng)的服裝，是目前服裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域。人體體征參數(shù)，如體溫、心率、血壓等，反映了人體的健康情況，通過(guò)對(duì)這些體征參數(shù)的監(jiān)測(cè)，可以預(yù)防某些疾病的發(fā)生，如心腦血管疾病等。另外，在一些特殊場(chǎng)合或工作環(huán)境下也需要對(duì)人體的體征參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于服裝具有可穿戴性、不影響人正常活動(dòng)，因此，服裝是進(jìn)行人體體征參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的理想載體，智能服裝的研發(fā)具有重要意義。
[0003]經(jīng)調(diào)研，發(fā)明專利200610125600.6公開(kāi)了一種基于MEMS的智能服裝，能夠采集心電、心音等人體生理參數(shù)，該服裝利用MEMS技術(shù)制作柔性傳感器陣列薄膜，使用聚合物對(duì)其進(jìn)行封裝，利用導(dǎo)電纖維將傳感器陣列薄膜與紡織品縫合為一體。
[0004]發(fā)明專利201210151420公開(kāi)了一種人體生理指標(biāo)與服裝微氣候指標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)人體的溫度、服裝內(nèi)濕度和人體脈搏。該系統(tǒng)將數(shù)字溫度傳感器DS18B20、濕度傳感器DHTll和壓電薄膜脈搏傳感器HK2000A嵌入服裝中，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、顯示與無(wú)線傳輸，傳感器與單片機(jī)之間采取有線連接方式。
[0005]實(shí)用新型專利201320696659公開(kāi)了一種基于Zigbee的面向戶外運(yùn)動(dòng)的智能服裝，通過(guò)嵌入服裝中的信息檢測(cè)模塊監(jiān)測(cè)人體溫度、心率、血壓和脈搏信號(hào)。各信息檢測(cè)模塊與信息處理和發(fā)送模塊間采用Zigbee無(wú)線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，服裝內(nèi)各模塊通過(guò)導(dǎo)電纖維與電源模塊相連。
[0006]發(fā)明專利201010581424公開(kāi)了一種人體生理參數(shù)測(cè)量的穿戴式多生理參數(shù)記錄裝置。由穿戴衣、脈搏波測(cè)量單元和控制盒組成，穿戴衣、脈搏波測(cè)量單元以有線方式分別與控制盒連接，控制盒通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線通信方式與智能手機(jī)通信。該裝置利用脈搏傳輸時(shí)間參數(shù)進(jìn)行擬合計(jì)算，得到血壓值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)心電、血壓和血氧三種生理指標(biāo)的檢測(cè)。該裝置中，心電電極是由支撐墊向內(nèi)粘有硬海綿和由導(dǎo)電纖維織物包裹的軟海綿構(gòu)成，導(dǎo)電織物通過(guò)導(dǎo)線與處理單元連接。
[0007]上述四種智能服裝或可穿戴設(shè)備均采用電學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)人體參數(shù)的檢測(cè)，由于導(dǎo)電纖維纏繞而產(chǎn)生的天線效應(yīng)，使電信號(hào)采集和傳輸過(guò)程中易受電磁干擾，降低采集信號(hào)的信噪比，影響檢測(cè)精度。此外，發(fā)明專利201210151420和實(shí)用新型專利201320696659中的檢測(cè)單元(傳感器)體積大，具有一定重量，不便于與織物結(jié)合，影響了服裝穿著的舒適性。此外，基于電學(xué)傳感器的智能服裝均不能在強(qiáng)電磁干擾和強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作，從而限制了智能服裝的應(yīng)用場(chǎng)合。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中智能服裝所存在的缺陷，提供一種光纖傳感智能服裝。
[0009]本實(shí)用新型一種光纖傳感智能服裝，包括服裝本體、光纖光柵脈搏傳感器、光纖光柵心音/呼吸傳感器、用于波長(zhǎng)解調(diào)及信號(hào)傳輸?shù)墓鈱W(xué)信號(hào)處理單元和用于參數(shù)信息顯示、存儲(chǔ)及遠(yuǎn)程通信的信息處理終端；所述光纖光柵脈搏傳感器織入或嵌入服裝袖口處，所述光纖光柵心音/呼吸傳感器織入或嵌入服裝前胸部，光學(xué)信號(hào)處理單元織入或嵌入服裝；光纖光柵脈搏傳感器、光纖光柵心音/呼吸傳感器分別通過(guò)單模光纖與光學(xué)信號(hào)處理單元連接；光學(xué)信號(hào)處理單元通過(guò)無(wú)線方式與信息處理終端進(jìn)行通信。
[0010]所述光纖光柵脈搏傳感器包括脈搏敏感元件、內(nèi)層織物和外層織物，由光纖光柵和片狀聚合物構(gòu)成脈搏敏感元件，片狀聚合物沿中線開(kāi)V型槽，將光纖光柵固定在片狀聚合物的V型槽內(nèi)，片狀聚合物材料的彈性大于光纖光柵材料；片狀聚合物與內(nèi)層織物相連，片狀聚合物的開(kāi)槽面朝向內(nèi)層織物；內(nèi)層織物彈性大于外層織物，內(nèi)層織物與外層織物間形成口袋，在口袋中裝有硬質(zhì)塑料材料構(gòu)成的外輪廓為弧面的填充物，填充物固定在片狀聚合物的正上方；內(nèi)層織物和外層織物的兩端分別連接腕帶，腕帶上縫有粘扣。
[0011]所述光纖光柵心音/呼吸傳感器包括心音/呼吸敏感元件、內(nèi)層織物和外層織物，由光纖光柵和片狀聚合物構(gòu)成心音/呼吸敏感元件，片狀聚合物沿中線開(kāi)V型槽，將光纖光柵放置在片狀聚合物的V型槽內(nèi)，片狀聚合物材料的彈性大于光纖光柵材料；片狀聚合物與內(nèi)層織物相連，片狀聚合物的開(kāi)槽面朝向內(nèi)層織物；內(nèi)層織物彈性大于外層織物，內(nèi)層織物與外層織物間形成口袋，在口袋中裝有硬質(zhì)塑料材料構(gòu)成的外輪廓為弧面的填充物，填充物固定在片狀聚合物的正上方，內(nèi)層織物的兩端縫有粘扣。
[0012]所述光學(xué)信號(hào)處理單元位于服裝前擺處，以內(nèi)嵌口袋方式與服裝連接，光學(xué)信號(hào)處理單元包括用于實(shí)現(xiàn)光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)的光學(xué)模塊和用于信號(hào)處理的電路及供電電池。
[0013]所述用于實(shí)現(xiàn)光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)的光學(xué)模塊包括寬帶光源，寬帶光源其輸出依次連接光隔離器、I X 2光耦合器輸入端，I X 2光耦合器兩路輸出端分別連接第一光環(huán)行器和第二光環(huán)行器的I腳，第一光環(huán)行器和第二光環(huán)行器的2腳分別與光纖光柵脈搏傳感器和心音/呼吸傳感器連接，第一光環(huán)行器和第二光環(huán)行器的3腳分別與第一光纖模式干涉濾波器和第二光纖模式干涉濾波器的輸入端連接，從而將光纖光柵脈搏傳感器和心音/呼吸傳感器的輸出光引入第一光纖模式干涉濾波器和第二光纖模式干涉濾波器；第一光纖模式干涉濾波器和第二光纖模式干涉濾波器的輸出依次與第一光探測(cè)器和第二光探測(cè)器的輸入、光電轉(zhuǎn)換及調(diào)理電路輸入、MCU/MPU模塊的ADC相連，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并利用MCU/MPU模塊內(nèi)的ADC進(jìn)行采集。
[0014]所述光纖模式干涉濾波器是在一段單模光纖上通過(guò)熔接方式形成兩個(gè)相距L的凸起結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
[0015]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種利用光纖光柵檢測(cè)人體心音、脈搏、呼吸、血壓的智能服裝。相比電學(xué)智能服裝，本實(shí)用新型最具優(yōu)勢(shì)的地方是抗電磁干擾、檢測(cè)靈敏度高，能在強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)電磁噪聲、強(qiáng)輻射等場(chǎng)合下使用，可應(yīng)用于核磁共振檢查中的人體體征監(jiān)護(hù)、礦井下人員身體狀況的安全監(jiān)護(hù)、航天員的航天服、消防員的安全服等。在本實(shí)用新型中，對(duì)裸光纖光柵進(jìn)行適當(dāng)封裝，并將其織入織物，通過(guò)特定的織物結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏、心音、呼吸的檢測(cè)，形成柔性織物傳感器，提高了穿著的舒適性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型光纖傳感智能服裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是光纖光柵脈搏傳感織物檢測(cè)出的脈搏波形；
[0018]圖3是光纖光柵脈搏傳感織物的剖面結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4是用于心音/呼吸信號(hào)檢測(cè)的光纖光柵傳感織物俯視圖；
[0020]圖5是用于心音/呼吸信號(hào)檢測(cè)的光纖光柵傳感織物側(cè)視圖；
[0021]圖6是光纖光柵心音/呼吸信號(hào)傳感織物檢測(cè)出的波長(zhǎng)解調(diào)信號(hào)波形；
[0022]圖7是經(jīng)小波處理后從圖6所示解調(diào)信號(hào)中提取出的心音信號(hào)波形；
[0023]圖8是光學(xué)信號(hào)處理單元的組成框圖；
[0024]圖9是光學(xué)信號(hào)處理單元中MCU/MPU中的算法框圖；
[0025]圖10是光纖模式干涉濾波器結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
[0027]一、本實(shí)用新型涉及的光學(xué)智能服裝
[0028]如圖1所示，包括服裝本體1-1、光纖光柵脈搏傳感器1-2、光纖光柵心音/呼吸傳感器1-3、光學(xué)信號(hào)處理單元1_4(實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)解調(diào)及信號(hào)處理、傳輸)和信息處理終端1-6 (參數(shù)信息顯示、存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程通信)。其中，光纖光柵脈搏傳感器1-2、光纖光柵心音/呼吸傳感器1-3、光學(xué)信號(hào)處理單元1-4織入或嵌入服裝相應(yīng)位置，它們之間通過(guò)單模光纖1-5連接。光學(xué)信號(hào)處理單元1-4通過(guò)無(wú)線方式與信息處理終端1-6進(jìn)行通信。光纖光柵脈搏傳感器1-2、光纖光柵心音/呼吸傳感器1-3、光學(xué)信號(hào)處理單元1-4均可從服裝中卸除，從而方便服裝清洗。
[0029]光纖光柵脈搏傳感器1-2位于服裝袖口處，