本實用新型涉及一種含心率監(jiān)測功能的消防服。

背景技術：

近年來，消防救援工作中消防員傷亡人數(shù)逐年攀升。據(jù)NFPA《消防員健康訓練項目標準》統(tǒng)計學顯示美國職業(yè)消防員死亡人員中有50％的人死于心臟相關的疾病。這是由于消防員作業(yè)過程中，環(huán)境產(chǎn)生的熱量加上自身新陳代謝產(chǎn)生的熱量形成極度的熱環(huán)境，如果不能及時散熱，容易造成過度熱蓄積而對消防員身體造成傷害。

心率是反映體內代謝的生理指標，隨著運動強度的逐漸加大，人體攝氧量越來越多，代謝廢物二氧化碳增多，在神經(jīng)系統(tǒng)調節(jié)下心率也越來越高、呼吸越來越快，以達到給體內供給足夠的氧氣，并及時排除體內過多的二氧化碳。當進入無氧運動狀態(tài)一段時間后，人體會有呼吸困難等不舒適的感覺，耗氧量增加而導致的疲勞感也會隨之而來。心率變化反映出機體運動中的機能水平、能量代謝、訓練負荷強度及身體機能恢復程度。在消防救援現(xiàn)場，缺乏心率監(jiān)測，常常造成消防員在深入災害事故現(xiàn)場執(zhí)行偵察和搜救任務時，由于過度疲勞、體力不支或身處險境等因素而不能及時自主撤離災害事故現(xiàn)場，致使其人身安全受到極大威脅。

心率監(jiān)測可以實現(xiàn)對消防員體能的全面監(jiān)控。實時反饋消防員的生理和心理狀態(tài)，提高消防員在滅火救援過程中的適應能力,同時指揮員根據(jù)消防員實時的心率水平更好的完成指揮工作。

現(xiàn)有監(jiān)測技術中，可以通過心音、壓力、震動、光電、心電等途徑進行人體心率的監(jiān)測。心音法，通過心肌收縮，心臟瓣膜關閉和血液撞擊心室壁、大動脈壁燈引起振動所產(chǎn)生的聲音；動脈血壓法，通過壓力傳感器探測動脈血管的搏動振幅進行AD轉換，從而測量血壓與脈率；振動法，通過高精度的傳感器捕捉每次心跳引起的身體振動，再經(jīng)過信號處理可以得到心跳；光電容積法，通過光電傳感器對紅細胞吸收的光量進行測量獲得心臟功能信息；心電信號法，通過人體心臟跳動時產(chǎn)生的生物電流在身體表面不同位置產(chǎn)生的電勢不同，并且隨著心跳的節(jié)奏呈現(xiàn)一定的升降變化，通過電極將變化的電位差記錄下來得出心率。

動脈血壓法適合在人睡覺或早上起床的時候，用來測量人體的心率,準確性比較高，該檢測方法多見于醫(yī)院中對手術中及手術后的靜息病人使用；振動法僅限于人體相對靜止狀態(tài)，因為心跳引起的身體振動及其微小，目前應用于坐墊、床和汽車安全帶等；心電信號法，如：心率帶，由于需佩戴在胸前使用導致明顯的束縛感，影響其普及的速度。光學腕戴式設備容易受運動和環(huán)境光的干擾；由于振動、汗?jié)n等原因，容易導致傳感器與人體皮膚接觸不穩(wěn)定；運動的頻率分量也可能會被視為心率測量，因此必須測量該運動并進行補償；光學傳感器與皮膚之間的相對運動會降低光信號的靈敏度，陽光產(chǎn)生的直流誤差相對而言比較容易消除，但日光燈和節(jié)能燈發(fā)出的光線都可引起交流誤差的頻率分量；穿戴者皮膚的色澤會降低靈敏度。

最近十多年，具備質地柔軟，舒適性良好、易于集成等優(yōu)點的紡織結構電極在心電監(jiān)測領域受到各國研究者的重視，在《用于體表心電監(jiān)測的紡織結構電極與皮膚之間機械作用分析及動態(tài)噪音研究》的研究中表明紡織結構電極用于生物電信號監(jiān)測時采用服裝或者繃帶使電極與皮膚接觸，可以很好檢測人體在靜態(tài)時的心電信號；在人體活動時，電極—皮膚之間可能產(chǎn)生相對移動，壓力發(fā)生波動，電極受電極—皮膚界面接觸壓力影響產(chǎn)生動態(tài)噪音；接觸壓力取決于服裝的束縛力和人體皮膚及皮下軟組織的力學特征。世界各國科研人員正探索采用紡織結構電極代替?zhèn)鹘y(tǒng)一次性電極，實施人體心電信號的測量，特別是長時間的監(jiān)測。

隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)生理參數(shù)的周期性變化（如：24小時心率變異性信號等）蘊涵著眾多疾病發(fā)生、發(fā)展的狀態(tài)信息。心率變異性（HRV）信號反映出自主神經(jīng)系統(tǒng)活性和定量評估心臟交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)張力及其平衡性（竇性心律不齊的程度），通過測量連續(xù)逐次心跳周期變化的變異性來反映心率變化程度、規(guī)律，判斷其對心血管活動的影響。心率變異性（HRV）大，表示心律不齊的程度重、心率變化大或變化快，屬不利因素。充分掌握消防員消防現(xiàn)場的生理及心理狀態(tài)能夠提高消防員在滅火救援過程中的適應能力。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種含心率監(jiān)測功能的消防服，以克服現(xiàn)有技術中存在的缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是：一種含心率監(jiān)測功能的消防服，提供一由上裝和下褲組成的消防服套裝，包括設置于所述上裝右側袖口處且套設于用戶右側手腕上的第一心率監(jiān)測電極以及設置于所述下褲左側褲腳口處且套設于用戶左側腳腕上的第二心率監(jiān)測電極；所述第一心率監(jiān)測電極通過設置于所述上裝的第一導聯(lián)線連接至一設置于上裝或下褲的數(shù)據(jù)采集分析裝置；所述第二心率監(jiān)測電極通過設置于所述下褲的第二導聯(lián)線連接至所述數(shù)據(jù)采集分析裝置。

在本實用新型一實施例，所述第一心率監(jiān)測電極以及所述第二心率監(jiān)測電極包括由內向外依次設置的彈性導電織物層、硅膠層以及普通彈性織物層；所述彈性導電織物層內側壁與用戶手腕或腳腕皮膚直接接觸；所述彈性導電織物層、硅膠層以及普通彈性織物層之間緊密貼合或粘合。

在本實用新型一實施例，所述硅膠層包括左側U型卡槽以及右側U型卡槽；所述左側U型卡槽一端與所述右側U型卡槽一端相連；所述左側U型卡槽的另一端位于所述右側U型卡槽的另一端外側，并接觸配合；所述左側U型卡槽的內側壁上設置有第一局部壓力增強凸部以及第二局部壓力增強凸部；所述右側U型卡槽的內側壁上設置有第三局部壓力增強凸部以及第四局部壓力增強凸部。

在本實用新型一實施例中，所述第一局部壓力增強凸部、所述第二局部壓力增強凸部、所述第三局部壓力增強凸部以及所述第四局部壓力增強凸部為半球體、半圓柱體或錐形體等曲率較大的結構，凸起高度大于0.5 cm，曲面面積大于0.5 cm2。

在本實用新型一實施例中，所述左側U型卡槽與所述右側U型卡槽的底端厚度至側端厚度由大致小漸變。

在本實用新型一實施例中，所述彈性導電織物層為導電纖維織物或導電涂層織物。

在本實用新型一實施例中，所述第一導聯(lián)線一端連接至所述所述第一心率監(jiān)測電極中的彈性導電織物層；所述第二導聯(lián)線一端連接至所述所述第二心率監(jiān)測電極中的彈性導電織物層。

在本實用新型一實施例中，所述第一導聯(lián)線沿所述右側袖筒多層面料夾層內以及所述上裝后襟多層面料夾層內設置；所述第二導聯(lián)線沿所述左側褲筒多層面料夾層內以及所述下褲褲腰后端多層面料夾層內設置。

在本實用新型一實施例中，所述第一導聯(lián)線以及所述第二導聯(lián)線分別經(jīng)設置于另一端的按扣扣母或按扣扣片連接至對應設置于所述數(shù)據(jù)采集分析裝置的外側壁上的按扣扣片或按扣扣母。

在本實用新型一實施例中，所述數(shù)據(jù)采集分析裝置內設置有前級放大電路、濾波電路、數(shù)模轉換電路、無線通信模塊、電源以及充放電電路；所述前置放大電路的第一輸入端與第一導聯(lián)線相連，第二輸入端與第二導聯(lián)線相連；所述前置放大電路的輸出端經(jīng)所述濾波電路連接至所述數(shù)模轉換電路；所述無線通信模塊與所述數(shù)模轉換電路相連，并與一手持無線通訊終端匹配；所述充放電電路與所述電源相連，所述電源與數(shù)模轉換電路相連。

相較于現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型提出的一種含心率監(jiān)測功能的消防服，一方面通過引用可穿戴式心率監(jiān)測技術，彌補心率監(jiān)測在消防服領域的空缺，實現(xiàn)消防救援現(xiàn)場中實時掌握消防員生理及心理狀態(tài)并合理分配、指揮消防救援工作；另一方面，通過引用紡織結構電極等導電技術，提出紡織結構電極結構以及電極與人體測試點點位選擇的技術優(yōu)化方案，實現(xiàn)紡織結構電極在消防救援領域中更廣泛的應用。進一步綜合心電檢測技術、紡織結構電極、“Einthoven三角”理論等，利用硅膠柔軟與接觸舒適性，提出了一種凸點U型硅膠卡槽結構，一方面采用U型底端厚度比兩側厚的U型硅膠卡槽結構，保證紡織結構電極與皮膚之間良好地貼合，減少因關節(jié)活動造成的紡織結構電極與皮膚之間相對滑移；另一方面，硅膠凸點結構能確保紡織結構電極與皮膚之間的穩(wěn)定接觸，改善紡織結構電極在人體部位的受力情況，減少運動過程中紡織結構電極與皮膚之間相對滑移和壓力變化，降低運動偽跡，提高心率監(jiān)測過程中接觸舒適與信號準確、穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施例中一種含心率監(jiān)測功能的消防服的結構示意圖。

圖2是本實用新型一實施例中右側手腕佩戴第一心率監(jiān)測電極的截面示意圖。

圖3是本實用新型一實施例中第一心率監(jiān)測電極中硅膠層的截面示意圖。

圖4是本實用新型一實施例中第一心率監(jiān)測電極中第一導電織物層的截面示意圖。

圖5是本實用新型一實施例中第二導聯(lián)線在下褲的走線示意圖。

圖6是本實用新型一實施例中第一導聯(lián)線與數(shù)據(jù)分析裝置的連接示意圖。

圖7是圖6中A的示意圖。

【標號說明】：1-消防服套裝；2-第一心率監(jiān)測電極；21-彈性導電織物層；211-第一凹槽；212-第二凹槽；213-第三凹槽；214-第四凹槽；22-硅膠層；221-左側U型卡槽；2211-第一局部壓力增強凸部；2212-第二局部壓力增強凸部；222-右側U型卡槽；2221-第三局部壓力增強凸部；2222-第四局部壓力增強凸部；23-普通彈性織物層；3-第二心率監(jiān)測電極；4-數(shù)據(jù)采集分析裝置；5-第一導聯(lián)線；6-第二導聯(lián)線；7-導聯(lián)線按扣扣母；8-輸入端按扣扣片；9-右側手腕腕關節(jié)；10-開關按鍵。

具體實施方式

本實用新型針對近年來消防領域頻頻發(fā)生消防員傷亡現(xiàn)象等情況分析，結合現(xiàn)有消防服的開發(fā)與使用，引用紡織結構電極技術、心率監(jiān)測技術，通過對消防救援中消防員心率的實時監(jiān)測，提出了一種能實時提供消防人員心率變化信號和心率變異性信號的技術方案。同時，結合紡織結構電極在運動狀態(tài)中電極與皮膚之間的相對滑移產(chǎn)生的噪音干擾等現(xiàn)象，利用柔性硅膠技術，在紡織結構電極中添加一層凸點結構的U型硅膠卡槽，減少因關節(jié)活動造成的紡織結構電極與皮膚之間的相對滑移；其中，U型卡槽采用U型卡槽圍度可調的接觸配合方式，以便于良好地與人體測量部位貼合，同時，此結構也可以方便使用者的穿脫；連接部可以設置為手環(huán)狀卡扣形式，也可以通過魔術貼等圍度可調節(jié)的形式進行紡織結構電極與測量部位的固定與調節(jié)。結合硅膠凸點結構在人體某些部位皮下軟組織受壓時移位和變形的特征，改善紡織結構電極在人體部位的受力情況，增加穿戴舒適性；在相同的束縛條件下，人體體表的曲率越大，電極的壓力就越大，合適的服裝壓力有利于電極與皮膚的良好接觸，減少運動過程中紡織結構電極與皮膚之間相對滑移和壓力變化，降低運動偽跡。通過以上技術的結合為消防救援過程中消防人員生理及心理狀態(tài)的實時監(jiān)測、精確監(jiān)測、實時反饋等技術方案提出參考性研究。下面結合附圖，對本實用新型的技術方案進行具體說明。

本實用新型提供一種含心率監(jiān)測功能的消防服，提供一由上裝和下褲組成的消防服套裝1，包括設置于上裝右側袖口處且套設于用戶右側手腕上的第一心率監(jiān)測電極2、設置于下褲左側褲腳口處且套設于用戶左側腳腕上的第二心率監(jiān)測電極3以及設置于上裝或下褲的數(shù)據(jù)采集分析裝置4；第一心率監(jiān)測電極通過設置于上裝內側的第一導聯(lián)線5連接至數(shù)據(jù)采集分析裝置；第二心率監(jiān)測電極通過設置于下褲內側的第二導聯(lián)線6連接至數(shù)據(jù)采集分析裝置。

進一步的，在本實施例中，第一心率監(jiān)測電極以及第二心率監(jiān)測電極包括由內向外依次設置的彈性導電織物層21、硅膠層22以及普通彈性織物層23；彈性導電織物層內側壁與用戶手腕或腳腕接觸。

進一步的，在本實施例中，硅膠層包括左側U型卡槽221以及右側U型卡槽222；左側U型卡槽一端與右側U型卡槽一端相連；左側U型卡槽的另一端位于右側U型卡槽的另一端外側，并接觸配合；左側U型卡槽的內側壁上設置有第一局部壓力增強凸部2211以及第二局部壓力增強凸部2212；右側U型卡槽的內側壁上設置有第三局部壓力增強凸部2221以及第四局部壓力增強凸部2222；彈性導電織物層設置有分別與第一局部壓力增強凸部、第二局部壓力增強凸部、第三局部壓力增強凸部以及第四局部壓力增強凸部配合的凹槽，分別為第一凹槽211、第二凹槽212、第三凹槽213以及第四凹槽214。

進一步的，在本實施例中，左側U型卡槽與右側U型卡槽的底端厚度至側端厚度由大致小漸變。

在本實施例中，硅膠凸點結構設置于腕關節(jié)兩側，U型硅膠卡槽結構較連接部分的硅膠結構厚實，設置于腕關節(jié)凸起兩側，連接部分連接兩個U型硅膠卡槽，形成凸點結構的U型硅膠卡槽整體。U型硅膠卡槽整體應固定于彈性織物層與普通彈性織物層的夾層之間。U型硅膠卡槽采用U型底端厚度比兩側厚的結構，保證紡織結構電極與皮膚之間良好地貼合，減少因關節(jié)活動造成的紡織結構電極與皮膚之間相對滑移；硅膠凸點結構能確保紡織結構電極與皮膚之間的穩(wěn)定接觸，根據(jù)人體某些部位皮下軟組織的厚和柔軟，受壓時易移位和變形，改善紡織結構電極在人體部位的受力情況，增加穿戴舒適性；在相同的束縛條件下，人體體表的曲率越大，電極的壓力就越大，合適的服裝壓力有利于電極與皮膚的良好接觸，減少運動過程中紡織結構電極與皮膚之間相對滑移和壓力變化，降低運動偽跡，實現(xiàn)人體運動過程中心率數(shù)據(jù)的可靠性。

進一步的，在本實施例中，第一局部壓力增強凸部、第二局部壓力增強凸部、第三局部壓力增強凸部以及第四局部壓力增強凸部為半球體、半圓柱體或錐形體等曲率較大的結構，有利于紡織結構電極更好的與皮膚貼合。較佳的，硅膠凸點結構高度大于0.5 cm，與人體的接觸面積至少為0.5 cm²。

進一步的，在本實施例中，彈性導電織物層為導電纖維織物或導電涂層織物。其中，導電纖維織物采用紡織結構電極，導電涂層織物采用導電聚合物。較佳的，在本實施例中，采用紡織結構電極。利用紡織結構電極用于生物電信號監(jiān)測時采用服裝或者繃帶使電極與皮膚接觸，可以很好檢測人體在靜態(tài)時的心電信號；同時，紡織結構電極的柔軟、接觸舒適等性能，提高心率監(jiān)測的可重復性與接觸舒適性。

進一步的，在本實施例中，第一導聯(lián)線一端連接至第一心率監(jiān)測電極中的彈性導電織物層；第二導聯(lián)線一端連接至第二心率監(jiān)測電極中的彈性導電織物層，也即將導聯(lián)線一端植入到彈性導電織物層中。以第一導聯(lián)線為例，第一導聯(lián)線5的一端植入彈性導電織物層內。較佳的，第一導聯(lián)線以及第二導聯(lián)線具有屏蔽作用，以防止外界因素（靜電、無線電波等）的干擾。

進一步的，在本實施例中，第一導聯(lián)線沿右側袖筒多層面料夾層內以及上裝后襟多層面料夾層內設置；第二導聯(lián)線沿左側褲筒多層面料夾層內以及下褲褲腰后端多層面料夾層內設置。防服與人體測量點點位設置為右手腕與左腳腕部位，消防服與人體測量點點位選擇根據(jù)“Einthoven三角”理論。設置于右手腕和左腳腕部位的心率數(shù)據(jù)較其他導聯(lián)（如：雙手臂導聯(lián)）的信號強且穩(wěn)定。

進一步的，在本實施例中，第一導聯(lián)線以及所述第二導聯(lián)線分別經(jīng)設置于另一端的按扣扣母或按扣扣片連接至對應設置于所述數(shù)據(jù)采集分析裝置的外側壁上的按扣扣片或按扣扣母，通過該電極扣扣母以及電極扣扣片，方便消防服的拆洗和組裝工作。以第二導聯(lián)線為例，第二導聯(lián)線通過按扣扣母7連接至設置于數(shù)據(jù)采集分析裝置外側壁上的按扣扣片8。

進一步的，在本實施例中，數(shù)據(jù)采集分析裝置內設置有前級放大電路、濾波電路、數(shù)模轉換電路、無線通信模塊、電源以及充放電電路；前級放大電路的第一輸入端與第一導聯(lián)線相連，第二輸入端與第二導聯(lián)線相連；前級放大電路的輸出端經(jīng)濾波電路連接至數(shù)模轉換電路；無線通信模塊與數(shù)模轉換電路相連，并與一手持無線通訊終端匹配；以上各電路及模塊由公用電源線路連接至鋰電池；充放電電路與電源相連；開關按鍵10設置于開設在數(shù)據(jù)采集分析裝置的外側壁上的通孔內。

為了讓本領域技術人員進一步連接該裝置，下面結合現(xiàn)有軟件以及控制方法進行說明。在該說明過程中所涉及的現(xiàn)有軟件或控制方法均不是本實用新型所保護的客體，本實用新型僅保護該裝置的結構及其連接關系。

該含心率監(jiān)測功能的消防服，包括消防套裝主體、心率監(jiān)測電極、數(shù)據(jù)采集分析裝置。此外，該數(shù)據(jù)采集分析裝置與一手持無線通訊終端匹配。其中，消防套裝主體為分體式結構，采用上裝下褲套裝，取其穿脫方便，安全性能高等優(yōu)點。心率監(jiān)測電極依托護腕或護踝為本體，結合紡織結構電極等導電技術增強監(jiān)測過程中信號的強度及穩(wěn)定性。

穿著使用中，先調整心率監(jiān)測電極至人體貼合狀態(tài)，將消防服電極扣扣母分別組裝到裝置相應電極扣扣片，按下開關按鍵，打開手持無線通訊終端，即完成心率監(jiān)測準備工作。

感知的電信號經(jīng)導聯(lián)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集分析裝置，經(jīng)前級放大電路、濾波，將生物電信號轉換成數(shù)字信號。數(shù)據(jù)采集分析裝置中的數(shù)模轉換電路將采集轉換后的數(shù)字信號通過無線通信電路傳輸至匹配的手持無線通訊終端或發(fā)送給消防指揮控制中心或醫(yī)療急救機構等，通過手持無線通訊終端、消防指揮調度終端或醫(yī)療急救等機構的信號接收裝置將心率數(shù)據(jù)實時呈現(xiàn)出來。

以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實用新型技術方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。