CN111603146B - 可穿戴状态监测与智能保护约束集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，包括上肢穿戴模块、生理运动信号感测模块、控制模块、电源模块、警示模块及远程监测模块。本装置可根据人体尺寸进行调节，使穿戴者正常情况下正确穿戴本装置后可自由活动上肢。生理运动信号感测模块实时感测穿戴者生理和运动数据。控制模块记录穿戴者生理和运动数据并可传输至远程监测模块，根据预定算法实时分析穿戴者生理和运动数据，一旦预判穿戴者状态异常，启动警示模块发出声光警示，启动穿戴机构的锁定装置限制穿戴者上肢运动实现保护性约束，同时向远程监测模块发送警报。电源模块用于持续供电。本发明智能化信息化程度高，穿戴友好隐蔽性高，实用性强、专业性强。

Description

可穿戴状态监测与智能保护约束集成装置

技术领域

本发明涉及通信控制领域，具体地，涉及一种可穿戴状态监测与智能保护约束集成装置，更为具体的，本发明涉及一种面向精神病病人的可穿戴状态监测与智能保护约束集成装置。

背景技术

冲动攻击行为是精神障碍的一个重要特征，具有发生率高、危害性大的特点。同时，精神病病人的冲动攻击行为是一个非常重要的公共卫生问题，可能导致其他问题行为，包括暴力或自残，对患者本身及他人造成巨大伤害，往往导致患者长期住院，对患者家庭及社会造成巨大经济负担。

精神障碍患者的冲动行为往往具有突发性，在冲动行为发生前及时预警，提高周边人员警惕性，对减少或减轻冲动产生的不良后果尤为重要。虽然既往研究发现精神障碍患者出现兴奋时，往往表现交感神经兴奋，心率加快，血流加速，血压增高，但这些特征并不容易进行肉眼观测，且只有具有丰富精神科专业知识和护理经验并且了解患者病史的人员才能根据患者的体征状态预判其冲动攻击行为。这一情况往往导致临床医护人员工作负担沉重，且容易产生疏漏，难以在冲动行为发生的第一时间及时采取有效措施。

约束性保护是一种限制患者身体全部或某部位的活动，防止兴奋冲动患者突发冲动、毁物、伤人、自伤或外逃，以达到维护患者身体本身及他人安全的方法。约束性保护是常用的防止精神病病人冲动攻击行为的医护手段。据有关资料统计，在精神障碍患者就诊及住院期间，保护性约束的应用率可达到40％。目前国内精神科通常采用护垫式、锁式等约束带、保护衣、约束背心等将患者的手腕和踝、肩、膝等部位进行约束后固定在病床或椅子上，限制其活动能力和活动范围。这些已有的约束保护装置虽然结构简便，使用方便，但仍保留绳带等结构，常常影响患者的正常活动，容易导致患者依从性下降；约束捆绑过松又往往难以起到约束作用，而约束捆绑过紧往往会损伤患者皮肤，严重时甚至影响肢体血液循环，导致骨关节和神经受损，继发医疗伤害及医患纠纷。

当精神病患在院治疗达到一定恢复成程度后，一般会出院在家中继续接受药物治疗，居家调养恢复。病人居家恢复期间发生冲动攻击行为，往往缺乏有效的监测和抑制措施，造成家庭护理巨大负担。居家恢复期是精神病病人恢复和重建社会关系的重要阶段。传统约束服具有明显特征性。由于社会舆论对与精神障碍相关的冲动行为的偏见，穿戴约束服装或佩戴约束装置会造成居家恢复患者巨大心理压力，严重损害患者的自尊，导致其难以重返社会。

因此，为了进一步提高精神病患治疗中对病患冲动攻击行为的及时预判能力，降低传统约束保护服装和器具的二次损伤风险，填补适用于居家恢复病人的监测与保护约束器械的市场空白，提升对精神病病人人文关怀，有必要开发一种功能更全面、信息化和智能化程度更高、穿戴性更友好更隐蔽、社会接纳度更高的约束保护装置。

专利文献为CN 110772370A的发明专利公开了一种精神病狂躁患者用的约束装置，包括支撑底座和安装在所述支撑底座顶部的坐板，所述坐板的一侧设置有靠背，所述靠背上设置有多组约束带，所述支撑底座与所述坐板之间设置有摇摆机构，且通过所述摇摆机构可减少所述坐板与所述支撑底座之间的应力，所述靠背与所述坐板之间设置有调节机构，通过所述调节机构可调节所述靠背与所述坐板之间的角度，此精神病狂躁患者用的约束装置，通过摇摆机构，可以实现坐板的摇摆，在被约束者摇摆的过程中，摇摆机构会带动坐板随被约束者一起摇摆，这样不仅能够减少支撑底座与坐板之间的应力，而且能够一定程度上对被约束者起到保护。但是上述方案采用的是强制约束方式，将患者约束在座位上，限制了患者的运动。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可穿戴状态监测与保护性约束集成装置。

根据本发明提供的一种可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，包括上肢穿戴模块、生理运动信号感测模块、控制模块、电源模块、警示模块以及远程监测模块，其中：

上肢穿戴模块穿戴在穿戴者身上；

生理运动信号感测模块用于采集人体生理与运动数据；

警示模块用于向远程监测模块发出警报；

控制模块用于存储采集的人体生理与运动数据，并传输人体生理与运动数据至远程监测模块；根据预定算法实时分析采集的人体生理与运动数据，判断穿戴者的状态，并控制警示模块和上肢穿戴模块的运行；

电源模块为上肢穿戴模块、生理运动信号感测模块、警示模块和控制模块供电；

远程监测模块，用于建立穿戴者档案，接收并存储控制模块传输的穿戴者数据和警报；接收警示模块发出的警报并通知到预定人员。

优选地，所述上肢穿戴模块包括多关节拟人装置、穿戴附件、关节锁定装置以及锁定启动复位模块，其中：

多关节拟人装置能够跟随穿戴者上肢运动；

穿戴附件用于连接人体上肢与多关节拟人装置；

关节锁定装置设置在多关节拟人装置的关节部位，用于在设定条件下约束穿戴者上肢肩关节和肘关节运动；

锁定启动复位模块用于根据控制模块命令，启动或解除肩关节和肘关节锁定。

优选地，所述多关节拟人装置包括用于调节尺寸的尺寸调节装置。

优选地，所述穿戴附件包括上臂穿戴件和前臂穿戴件，分别穿戴在穿戴者的上臂和前臂，上臂穿戴件和前臂穿戴件上均设置有系带和绑带。

优选地，所述设定条件包括控制模判断穿戴者的状态为异常状态。

优选地，所述生理运动信号感测模块包括如下任一项或者任多项：

-心跳感测模块，用于采集穿戴者脉搏数据；

-运动感测模块，用于采集穿戴者上肢运动数据；

-皮肤温度感测模块，用于采集穿戴者的皮肤表面温度；

-血压感测模块，用于采集穿戴者血压数据。

优选地，所述控制模块包括：

处理模块，用于分析所采集到的人体生理和运动数据，并对穿戴者状态做出判断；控制警示模块的警报；控制关节锁定装置；

存储模块，用于存储所采集到的人体生理运动数据；

通信模块，用于传输所采集到的人体生理运动数据、警报信息和定位信息给远程监测模块；

显示模块，用于显示装置运行状态和电池电量信息；

输入模块，用于进行装置设置复位操作。

优选地，所述远程监测模块包括：

远程处理模块，用于定时启动与控制模块的数据传输，接受并处理所接受到的数据，启动报警通知；

警报通知模块，用于在启动报警通知后，向特定手机号码发送警报通知短信和拨打通知电话；

远程存储模块，用于存储所接收到的穿戴者数据；

运程通信模块，用于实现和控制模块间的数据通信。

优选地，所述电源模块包括：

可充电电池组件，用于存储电能，为上肢穿戴模块、生理运动信号感测模块、控制模块以及警示模块持续供电；

充电适配器，用于不定期为可充电电池充电。

优选地，警示模块包括如下任一种或者任多种警示模块：

-声音警示模块；

-光警示模块；

-振动警示模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过设置与人体上肢自由度高度一致的上肢穿戴模块，可以极大地降低穿戴者在正常状态下不受约束时的穿戴不适感和活动制约感，使得穿戴者可以进行日常活动，避免长时间保持特定姿势或限制活动造成的身体和心理伤害。

2、本发明通过穿戴附件贴合在穿戴者躯干和上肢，上肢穿戴模块可穿戴在宽松衣物内，提高了穿戴隐蔽性，有利于缓解穿戴者心理压力，提高对所属装置的接受度，有利于穿戴者社会性发展。

3、本发明通过感测模块能够检测到穿戴者的异常状态，通过控制模块与关节锁定装置配合使用，限制穿戴者异常时的运动。

4、本发明设置警示模块，通过警示模块将穿戴者的异常状态提醒到相应的人员。

5、本发明还能通过控制模块的用于存储所采集到的穿戴者生理运动数据和报警信息的存储模块以及可与远程监测模块进行信息传输和传送装置定位位置的通信模块，可定期将穿戴者数据传输备份与远程监测模块，从而使得装置管理者和责任医护人员可持续了解穿戴者状态，有利于制定更为针对性的康复治疗方案。

6、本发明还能够通过远程监测模块通过短信和电话通知装置管理人员、穿戴者责任医护人员和监护人并告知穿戴者定位位置，可使装置管理人员、穿戴者责任医护人员和监护人及时获知紧急状态和穿戴者当前位置，以便及时采取紧急措施。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为可穿戴状态监测与智能保护约束集成装置的结构示意图。

图2为穿戴者状态判断与约束触发原理图。

图中示出：

上肢穿戴模块 10

穿戴附件 101

穿戴背心 1011

上臂穿戴件 1012

前臂穿戴件 1013

系带 1014

绑带 1015

锁定装置 1016

穿戴机构 102

关节锁定装置 103

锁定启动模块 104

生理运动信号感测模块 20

控制模块 30

电源模块 40

充电适配器 50

声光警示模块 60

远程监测模块 70

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的一种面向精神病病人的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，包括上肢穿戴模块10、生理运动信号感测模块20、控制模块30、电源模块40、充电适配器50、机载声光警示模块60以及远程监测模块70。上肢穿戴模块10具有与人体上肢高度相似的运动自由度，并可根据人体尺寸进行调节，使穿戴者正常情况下正确穿戴本装置后可自由活动上肢。生理运动信号感测模块20能够实时感测穿戴者生理和运动数据。控制模块30能够记录穿戴者生理和运动数据并可传输至远程监测模块，根据预定算法实时分析穿戴者生理和运动数据，一旦预判穿戴者状态超出正常情况，启动机载声光警示模块60发出声光警示提醒周边人员可能危险，并启动关节锁定装置103限制穿戴者上肢运动实现保护性约束，同时向远程监测模块70发送警报。电源模块40为装置各部件供电，并通过充电适配器50不定期充电。

更为具体的，所述上肢穿戴模块10包括用于承载该模块其他部件，跟随穿戴者上肢运动并可尺寸调节装置适应不同穿戴者身材的可调节尺寸多关节拟人装置、用于连接人体上肢与可调节尺寸多关节拟人装置，实现舒适安全穿戴并可锁死防止穿戴者私自拆脱的穿戴附件101、用于在一定条件下约束穿戴者上肢肩关节和肘关节运动的关节锁定装置103以及用于根据控制模块命令启动或解除关节锁定的锁定启动复位模块104。关节锁定装置103不工作时，对穿戴者运动无限制，关节锁定装置103工作时，将限制穿戴者肩关节(外展/内收，屈/伸)和肘关节(屈/伸)运动。关节锁定装置103初始状态为不工作。锁定启动复位模块104用于改变关节锁定装置103的状态。穿戴者通过上肢穿戴模块10上的穿戴附件101与装置相连接。穿戴时，保持穿戴机构102各转动中心分别与人体肩、肘关节对齐，以保证穿戴者活动舒适。作为优选例，穿戴附件101还包括穿戴背心1011，上臂穿戴件1012和前臂穿戴件1013，并附有可调节长度耐剪切的系带1014。通过系带1014能够适应穿戴者的上肢长度。穿戴背心1011，上臂穿戴件1012和前臂穿戴件1013上均附有耐剪切的绑带1015且绑带两端装配有锁定装置1016。需要说明的是，以上各件连接关系和锁定原理为常规成熟技术，在此不做详细说明。具体穿戴时，可根据穿戴者身材调整绑带1015长短，将其身体使得上肢穿戴模块10正确紧密地依附在人体，将绑带两端通过锁定装置1016牢固连接。因此上肢穿戴模块10可穿戴在宽松衣物内，提高了穿戴隐蔽性，有利于缓解穿戴者心理压力，提高对本装置的接受度，有利于穿戴者社会性发展，使得本发明效果更佳。并且，当由装置管理人、穿戴人责任医护人员或监护人妥善保管配套解锁钥匙或密码，穿戴人不能轻易脱下装置，从而避免私自拆卸而脱离监测。

生理运动信号感测模块20包括心跳监测模块，用于采集穿戴者脉搏数；运动监测模块，用于采集穿戴者上肢运动数据；皮肤温度监测模块，用于采集穿戴者特定部位的皮肤表面温度或者血压监测模块，用于采集穿戴者血压数据。生理运动信号感测模块20与控制模块30相连接，可将采集到的人体生理和运动数据传输到控制模块30以供分析。

控制模块30包括机载处理模块，用于分析所采集到的人体生理和运动数据，并对穿戴者状态做出判断；控制声光警报；控制关节锁定机构；机载存储模块，用于存储所采集到的人体生理运动数据；机载通信模块，用于传输所采集到的人体生理运动数据、警报信息和定位信息给远程监测模块；显示模块，用于显示装置运行状态和电池电量信息；输入模块，用于进行装置设置复位操作。在具体实施时，集成装置可持续记录穿戴者数据并可定期将穿戴者数据传输备份于远程监测模块，以保证用户数据不丢失，且使得装置管理者和责任医护人员可持续了解穿戴者状态。

电源模块40包括用于存储电能的可充电电池组件、防止过充过载的保护电路、用于连接适配器的外接充电口、用于显示电池电量的电量指示灯。电源模块40与控制模块30相连接，并通过充电适配器50不定期为可充电电池组件充电，使本装置可持续工作。

声光警示模块60用于发出声音和光，实现提醒功能，但是并不局限于上述方式，还包括其他任何形式的提醒方式，例如振动，闪烁等方式。

远程监测模块70包括远程处理模块用于定时启动与控制模块的数据传输，接受并处理所接受到的数据，启动报警通知；警报通知模块用于在启动报警通知后，向特定手机号码发送警报通知短信和拨打通知电话；远程存储模块用于存储所接收到的穿戴者数据；运程通信模块用于实现和控制模块间的数据通信。

本发明的工作步骤如下：穿戴者正确穿戴本装置后，初始状态下所述关节锁定装置103不工作，穿戴者运动不受限制。生理运动信号感测模块20可实时采集穿戴者的生理和运动状态，所述控制模块30实时获取并存储数据于机载存储模块，机载处理模块根据预定算法分析数据后判断穿戴者状态是否正常，如果判断为状态异常，则控制锁定启动模块104开启关节锁定装置103，用户上肢运动被限制。同时，机载处理模块控制机载声光警示模块60发出声光警示，并向远程监测模块70发出警报。所述远程监测模块70接到警报后，通过警报通知模块发出短信和电话通知装置管理人员、穿戴者责任医护人员和监护人并告知穿戴者定位位置。

本发明提供的面向精神病病人的可穿戴状态监测与智能保护性约束集成装置在具体实施时，因包括与人体上肢自由度高度一致的上肢穿戴机构、可采集穿戴者生理运动特征的感测模块、可以实施分析人体生理运动数据并判断穿戴者正常与否并可控制穿戴机构上锁定装置和机载声光警示模块运行的控制模块，所以当穿戴者在正常状态时，本装置不会限制穿戴者上肢活动，从而使得穿戴者可以进行日常活动，避免长时间保持特定姿势或限制活动造成的身体和心理伤害；一旦根据穿戴者数据监测到其不正常状态，本装置则会发成声光警报，从而提示周边人群及时避让或医护人员及时干预，同时限制穿戴者上肢活动，从而有效抑制暴力举动或降低暴力举动危害。

本发明包括与人体上肢自由度高度一致的上肢穿戴模块，可以极大地降低穿戴者在正常状态下不受约束时的穿戴不适感和活动制约感。同时，由于该模块具有调节装置可适应不同穿戴者身材，并通过穿戴附件贴合在穿戴者躯干和上肢，因此所属装置可穿戴在宽松衣物内，提高了穿戴隐蔽性，有利于缓解穿戴者心理压力，提高对所属装置的接受度，有利于穿戴者社会性发展。

精神障碍患者出现兴奋时，往往表现交感神经兴奋，心率加快，血流加速，血压增高；而冲动行为则往往伴随相应关节运动速度加快，肌肉猛烈收缩和肌力增强。由此，本发明所述生理运动信号感测模块包括分别用于采集皮表温度、心跳、血压和手臂运动多种数据的感测模块，且所述控制模块可实时对采集所得数据进行分析并判断穿戴者状态正常与否，使得能对症实时监测，以使本发明使用可靠性强。

本发明的控制模块还包括用于存储所采集到的穿戴者生理运动数据和报警信息的存储模块以及可与远程监测模块进行信息传输和传送装置定位位置的通信模块，可定期将穿戴者数据传输备份与远程监测模块，从而使得装置管理者和责任医护人员可持续了解穿戴者状态，有利于制定更为针对性的康复治疗方案。

本发明的控制模块包括可与远程监测模块进行信息传输和传送装置定位位置的数据通信模块，所述远程监测模块还包括可向特定手机号码发出报警短信和拨打通知电话的警报通知模块，可在远程监测模块接受到控制模块发出的警报后立即通过短信和电话通知装置管理人员、穿戴者责任医护人员和监护人并告知穿戴者定位位置，可使装置管理人员、穿戴者责任医护人员和监护人及时获知紧急状态和穿戴者当前位置，以便及时采取紧急措施。

本发明智能化信息化程度高，穿戴友好隐蔽性高，实用性强、专业性强，使得本发明居于明显明确的先进性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，包括上肢穿戴模块、生理运动信号感测模块、控制模块、电源模块、警示模块以及远程监测模块，其中：

上肢穿戴模块穿戴在穿戴者身上；

生理运动信号感测模块用于采集人体生理与运动数据；

警示模块用于向远程监测模块发出警报；

控制模块用于存储采集的人体生理与运动数据，并传输人体生理与运动数据至远程监测模块；根据预定算法实时分析采集的人体生理与运动数据，判断穿戴者的状态，并控制警示模块和上肢穿戴模块的运行；

电源模块为上肢穿戴模块、生理运动信号感测模块、警示模块和控制模块供电；

远程监测模块，用于建立穿戴者档案，接收并存储控制模块传输的穿戴者数据和警报；接收警示模块发出的警报并通知到预定人员；

所述上肢穿戴模块包括多关节拟人装置、穿戴附件、关节锁定装置以及锁定启动复位模块，其中：

多关节拟人装置能够跟随穿戴者上肢运动；

穿戴附件用于连接人体上肢与多关节拟人装置；

关节锁定装置设置在多关节拟人装置的关节部位，用于在设定条件下约束穿戴者上肢肩关节和肘关节运动；

锁定启动复位模块用于根据控制模块命令，启动或解除肩关节和肘关节锁定。

2.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，所述多关节拟人装置包括用于调节尺寸的尺寸调节装置。

3.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，所述穿戴附件包括上臂穿戴件和前臂穿戴件，分别穿戴在穿戴者的上臂和前臂，上臂穿戴件和前臂穿戴件上均设置有系带和绑带。

4.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，所述设定条件包括控制模判断穿戴者的状态为异常状态。

5.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，所述生理运动信号感测模块包括如下任一项或者任多项：

-心跳感测模块，用于采集穿戴者脉搏数据；

-运动感测模块，用于采集穿戴者上肢运动数据；

-皮肤温度感测模块，用于采集穿戴者的皮肤表面温度；

-血压感测模块，用于采集穿戴者血压数据。

6.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，所述控制模块包括：

处理模块，用于分析所采集到的人体生理与运动数据，并对穿戴者状态做出判断；控制警示模块的警报；控制关节锁定装置；

存储模块，用于存储所采集到的人体生理与运动数据；

通信模块，用于传输所采集到的人体生理与运动数据、警报信息和定位信息给远程监测模块；

显示模块，用于显示装置运行状态和电池电量信息；

输入模块，用于进行装置设置复位操作。

7.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，所述远程监测模块包括：

远程处理模块，用于定时启动与控制模块的数据传输，接收并处理所接收到的数据，启动报警通知；

警报通知模块，用于在启动报警通知后，向特定手机号码发送警报通知短信和拨打通知电话；

远程存储模块，用于存储所接收到的穿戴者数据；

运程通信模块，用于实现和控制模块间的数据通信。

8.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，所述电源模块包括：

可充电电池组件，用于存储电能，为上肢穿戴模块、生理运动信号感测模块、控制模块以及警示模块持续供电；

充电适配器，用于不定期为可充电电池充电。

9.根据权利要求1所述的可穿戴状态监测与保护性约束集成装置，其特征在于，警示模块包括如下任一种或者任多种警示模块：

-声音警示模块；

-光警示模块；

-振动警示模块。

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