遼寧中醫(yī)藥大學(xué)信息工程學(xué)院 何 丹 秦亞芳 梁盈瑩 馬漸程 陳 娜 燕 燕

健康智能帽是一款新型智能按摩帽，采用按揉、點(diǎn)刺、梳發(fā)三種按摩手法，解決了傳統(tǒng)按摩帽的單一按摩模式問(wèn)題。帽子采用雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯呈排狀設(shè)有若干通孔，便于精確按摩到頭部穴位；內(nèi)部設(shè)一個(gè)智能監(jiān)測(cè)器、紅外線溫感系統(tǒng)，外部設(shè)有一個(gè)微型儲(chǔ)藥盒、仿生按摩釘。該智能按摩帽可一邊智能按壓頭部穴位，一邊可以用精油輔助護(hù)理，并且可以采用移動(dòng)端對(duì)按摩帽操作。本新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以高頻振動(dòng)、智能氣壓、溫?zé)岷椭悄鼙O(jiān)測(cè)系統(tǒng)四位一體，由緊實(shí)、持續(xù)性的氣壓對(duì)頭部進(jìn)行針對(duì)性按摩，不僅滿足身體疾病護(hù)理要求，有效緩解各種頭部健康問(wèn)題，如失眠、頭痛、脫發(fā)等；改善大腦頭部的血液循環(huán)，幫助大腦快速舒緩壓力和緊繃感，舒緩心情。

近年來(lái),人工智能在輔助中醫(yī)病證診斷、臨床治療等方面有較好的應(yīng)用效果,運(yùn)用人工智能技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)四診信息客觀化、臨床治療智能化和健康管理規(guī)范化,促進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化進(jìn)程，“治未病”意識(shí)日趨強(qiáng)烈。健康智能帽即通過(guò)人工智能技術(shù)與中醫(yī)診斷相結(jié)合,充分發(fā)揮人機(jī)互通,數(shù)據(jù)共享等優(yōu)勢(shì)，為使用者制定適宜的按摩方法及提供相應(yīng)的病理檢測(cè)，便于人類(lèi)對(duì)自身生活方式及時(shí)進(jìn)行調(diào)整以防止疾病發(fā)生。健康智能帽中還擁有一個(gè)儲(chǔ)放精油的空間，按摩頭部的同時(shí)釋放藥性以便更好達(dá)到放松頭皮的效果。將健康智能帽產(chǎn)品與移動(dòng)手機(jī)端APP通過(guò)藍(lán)牙端相連接，使用者可根據(jù)自身喜好在移動(dòng)手機(jī)端實(shí)現(xiàn)對(duì)帽子的智能控制及對(duì)自身基本頭部健康情況的基本了解。輕便易攜的帽子外形在滿足日常美觀遮陽(yáng)的同時(shí)，還可隨時(shí)隨地為使用者進(jìn)行舒適的頭部按摩，在車(chē)水馬龍的現(xiàn)代社會(huì)中亦是緩解壓力放松身心的利器。

1 健康智能帽研究現(xiàn)狀

按摩技術(shù)最早出現(xiàn)可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)期，在中華歷史演變過(guò)程中不斷蓬勃發(fā)展，可見(jiàn)對(duì)于身體按摩的需求自古以來(lái)就一直存在。近幾年來(lái)全球按摩儀器市場(chǎng)的穩(wěn)步增長(zhǎng)也證明了，在按摩儀器方面的市場(chǎng)前景非?？捎^。

健康智能帽產(chǎn)品通過(guò)中醫(yī)療法和智能按摩設(shè)備相結(jié)合，可以方便快捷地進(jìn)行隨時(shí)隨地的按摩。本產(chǎn)品極具特色地針對(duì)頭部進(jìn)行按摩，滿足當(dāng)下社會(huì)快節(jié)奏生活對(duì)按摩儀器的新要求，能夠大幅度緩解用戶精神壓力，達(dá)到放松身心的按摩目的。而隨著我國(guó)人口老齡化的進(jìn)程加速和大眾對(duì)按摩產(chǎn)品需求的不斷增長(zhǎng)，我國(guó)的按摩儀器市場(chǎng)將會(huì)不斷發(fā)展壯大。

2 健康智能帽需求分析

現(xiàn)今的社會(huì)情況下，人們的就業(yè)壓力越來(lái)越大，競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越激烈。人們的 身體已經(jīng)越來(lái)越不堪重負(fù)，頭痛成為了很多人的身體疾病。而我們的健康智能帽在這種情況下，有充分市場(chǎng)，強(qiáng)烈的需求，我們的按摩帽傳承中醫(yī)傳統(tǒng)文化，能夠代替人工按摩，不僅能幫助當(dāng)今壓力大的年輕人士緩解社會(huì)壓力，而且?guī)椭欣夏耆巳?、亞健康人群?shí)施自助式日常保健，同時(shí)具有不錯(cuò)的治療效用，能夠滿足消費(fèi)者提升健康生活品質(zhì)的持續(xù)性需求，具有巨大的市場(chǎng)潛力。

3 健康智能帽的功能和特點(diǎn)

健康智能帽外觀時(shí)尚簡(jiǎn)約，做工精良。在外觀上，健康智能帽在帽子里面安裝的智能頸椎按摩器主要是環(huán)形的形狀，因?yàn)槿梭w頸椎大致形狀為環(huán)形，且其參考人體頸椎大小，人在使用時(shí)可以獲得更高的舒適感。健康智能帽摒棄了普通頸椎按摩器體積大、不方便攜帶的缺點(diǎn)，它設(shè)計(jì)成漁夫帽、棒球帽的外形及大小，重量相對(duì)較輕，方便攜帶，且按摩效果不會(huì)絲毫削減。工作時(shí)，外殼由塑料材料制成。按摩器本身重量減輕，頸部的壓迫感不明顯。開(kāi)關(guān)按鈕放置在環(huán)體右側(cè)，通過(guò)自身遙控實(shí)現(xiàn)智能控制，用戶可以選擇按摩方式及按摩時(shí)間等。

3.1 主要功能

（1）健康智能帽具有突出的恒溫?zé)岱蠊δ堋Ｆ渫ㄟ^(guò)物理設(shè)計(jì)可以給帽子加熱，人體在佩戴時(shí)可以使帽子自動(dòng)加熱到38～42℃的人體舒適溫度。它能刺激人體頭部的后部受力程度，使頭部按摩器的氣壓按摩舒緩頭部。健康智能帽的按摩氣囊，可針對(duì)頭部主要穴位進(jìn)行按摩，且力道、穴位把控非常到位。按摩頭部可以對(duì)頭部穴位產(chǎn)生刺激性，提神醒腦，緩解疲勞。當(dāng)感到輕微頸部僵硬時(shí)，可采用頸椎熱敷和低頻電脈沖充放電，使癥狀得到有效緩解，穩(wěn)定到一定程度。

（2）健康智能帽具有穴位按摩功能。在頭部，密布著許多穴位，每個(gè)穴位都有特定的作用和功效，了解經(jīng)絡(luò)與穴位的位置、作用，可以更好地發(fā)揮頭部按摩的養(yǎng)生祛病作用。健康智能帽主要實(shí)現(xiàn)百會(huì)穴、風(fēng)府穴、角孫穴、四神聰?shù)妊ㄎ话茨Α?/p>

（3）健康智能帽有特色的紅外遙控功能，因?yàn)榧t外線遙控電池壽命好，在紅外遙控方面，健康智能帽按摩儀操作相對(duì)簡(jiǎn)單，用戶拿到后即可使用。在電池壽命方面，健康智能帽采用環(huán)保鋰電池作為供電支撐，平均使用壽命為2～3年。健康智能帽可以根據(jù)用戶使用需求進(jìn)行按摩時(shí)間設(shè)置，自動(dòng)默認(rèn)按摩時(shí)間為15min。

3.2 主要特點(diǎn)

健康智能帽作為一種比較智能的可穿戴設(shè)備，具備可移動(dòng)性、可穿戴性、可持續(xù)性、簡(jiǎn)單操作性、可交互性五大基本特征：

（1）可移動(dòng)性：健康智能帽體積較傳統(tǒng)的智能帽體積小，攜帶方便。

（2）可穿戴性：以人體為載體，可以更加深刻且清楚的感受到人體所需，具有較好的人機(jī)和諧性。

（3）可持續(xù)性：可使用移動(dòng)電源為其續(xù)航，時(shí)刻保持著為人們服務(wù)的狀態(tài)，且使用壽命也較長(zhǎng)。

（4）簡(jiǎn)單易操作：健康智能帽app界面簡(jiǎn)單美觀，操作簡(jiǎn)便，且安全隱患極其小。

（5）可交互性：健康智能帽可以通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)連通，自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)，給使用者提供直觀有用的數(shù)據(jù)，真正意義上做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、健康指導(dǎo)。

4 健康智能帽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)依托

4.1 內(nèi)部所需技術(shù)

我們可以利用阿里云數(shù)據(jù)服務(wù)搭建數(shù)據(jù)云平臺(tái)，利用對(duì)分支和約束聚類(lèi)算法、遺傳聚類(lèi)算法、隨機(jī)松弛算法、谷點(diǎn)搜索聚類(lèi)算法、子空間聚類(lèi)算法和基于核的算法等算法進(jìn)行模式識(shí)別下的數(shù)據(jù)分析。

4.2 開(kāi)發(fā)技術(shù)

智能按摩帽擬依托Java web、JSP技術(shù)及應(yīng)用JDK、Tomcat、ADT、Eclipse（含插件My Eclipse）Android-sdk（軟件開(kāi)發(fā)工具包）等軟件進(jìn)行手機(jī)應(yīng)用平臺(tái)開(kāi)發(fā)。技術(shù)線路圖如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線圖

4.3 人機(jī)交互技術(shù)

健康智能帽運(yùn)用了人機(jī)交互技術(shù)，通過(guò)人腦與手機(jī)之間的相互連通，從而實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的信息交流，健康智能帽通過(guò)腦電波交互技術(shù)來(lái)獲取數(shù)據(jù)，又由于健康智能帽與生活更貼近，交互頻率更高，從而更需要關(guān)注用戶在日常使用中的便利性，而不是在操作這些設(shè)備上浪費(fèi)太多時(shí)間。因此，先進(jìn)的交互技術(shù)不斷涌現(xiàn)，使健康智能帽更加貼近用戶的生活，最終實(shí)現(xiàn)一種以人為本、自然互動(dòng)、適合身體的交互。

4.4 無(wú)線通信技術(shù)

健康智能帽依托手機(jī)（移動(dòng)端）來(lái)接收數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析最后反饋給用戶，具有高性能、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，健康智能帽主要通過(guò)WiFi和藍(lán)牙于手機(jī)進(jìn)行連接。

4.5 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，也是健康智能帽的關(guān)鍵器件之一。健康智能帽主要運(yùn)用了生物傳感器和環(huán)境傳感器，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和提醒功能。

5 健康智能帽的APP實(shí)現(xiàn)

為方便用戶使用及實(shí)時(shí)操作，我們?cè)O(shè)計(jì)了健康智能APP（圖2、圖3），可以通過(guò)與手機(jī)端相連實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，共分為三個(gè)模塊，詳情如下。

圖2 健康智能帽APP登錄預(yù)覽圖

圖3 健康智能帽APP效果預(yù)覽圖

（1）功能模塊：用戶可以根據(jù)自身需求設(shè)置按摩模式，有按揉、點(diǎn)激、疏發(fā)等多種模式選擇；也可以選擇按摩時(shí)間，可以選擇五分鐘、十分鐘、十五分鐘不等；健康智能帽可以實(shí)現(xiàn)溫感檢測(cè)功能，更準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)體溫感受變化做出相應(yīng)按摩調(diào)整，以便更有效滿足用戶的使用需求。

（2）控制模塊：內(nèi)部裝有可拆卸電動(dòng)按摩梳，并設(shè)有紅外線感應(yīng)器。帽子內(nèi)部具備一個(gè)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)用戶按摩時(shí)間、按摩模式等進(jìn)行跟蹤反饋并自動(dòng)生成報(bào)告，給用戶以更全面、舒適的體驗(yàn)感。

（3）執(zhí)行模塊：用戶根據(jù)自身需要，事先調(diào)節(jié)好帽子大小進(jìn)行佩戴，按下開(kāi)關(guān)鍵即可進(jìn)行按摩操作。按摩開(kāi)始后，給用戶頭部提供可調(diào)頻率的同時(shí)可定時(shí)關(guān)閉的振動(dòng)按摩。

6 健康智能帽的創(chuàng)新點(diǎn)

6.1 美觀舒適合二為一

市面上頭部按摩器很多，但普遍存在使用范圍狹窄，按摩手法、使用功能單一的不足，并且由于外形與重量的限制,基本上只能在家中使用。本款中醫(yī)健康智能帽拋棄了傳統(tǒng)頭盔外殼，采用日常常規(guī)佩戴的棒球帽、漁夫帽造型，在保證了便攜美觀的同時(shí)，又滿足了按摩、放松的需求。

6.2 專(zhuān)業(yè)技術(shù)輔以支撐

根據(jù)傳統(tǒng)中醫(yī)按摩手法、針灸推拿技術(shù)為健康智能帽設(shè)定了按揉、點(diǎn)激、梳發(fā)三種功能，適用于各類(lèi)人群。通過(guò)緊實(shí)的智能氣壓按摩，幫助大腦舒緩壓力和緊繃感，可達(dá)到行氣暢、活血通、供氧足等功效，對(duì)于脂溢性脫發(fā)還有一定的改善效果。

6.3 監(jiān)測(cè)功能直觀易懂

帽子與外殼及外殼與內(nèi)襯之間設(shè)有間隙，內(nèi)襯設(shè)有呈排列狀的若干通氣孔，使用過(guò)程中可摸擬手指對(duì)相關(guān)頭部穴位精準(zhǔn)按摩，媲美真人按摩手法。帽子內(nèi)部具備一個(gè)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可自動(dòng)檢測(cè)頭皮收縮狀況、毛囊健康狀況，油脂菌群代謝平衡狀況和頭部血管運(yùn)動(dòng)功能和頭部神經(jīng)功能等，并且在檢測(cè)完畢后自動(dòng)生成檢測(cè)數(shù)據(jù)供用戶了解。 通過(guò)APP端與手機(jī)相連,讓用戶足不出戶，就能了解自己的頭皮情況。

結(jié)語(yǔ)：隨著現(xiàn)代生活方式和生產(chǎn)方式的改變、生活環(huán)境的變化，人們的壓力也不斷增大，這就導(dǎo)致越來(lái)越多的人處于亞健康的狀態(tài)。長(zhǎng)期處于這樣的狀態(tài)，對(duì)人的身體、心理以及睡眠等各方面都會(huì)產(chǎn)生不利的影響，因此，我們應(yīng)對(duì)其進(jìn)行正確的干預(yù)。頭部按摩不失為干預(yù)亞健康的一種很好的方式。我們所設(shè)計(jì)的健康智能帽將傳統(tǒng)按摩與人工智能相結(jié)合，在秉承中醫(yī)傳統(tǒng)文化的同時(shí),融入了現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)。頭部按摩不失為干預(yù)亞健康的一種很好的方式。我們所設(shè)計(jì)的健康智能帽將傳統(tǒng)按摩與人工智能相結(jié)合，在秉承中醫(yī)傳統(tǒng)文化的同時(shí)，融入了現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)。同時(shí)，還有著便攜美觀的外觀設(shè)計(jì)。是在對(duì)傳統(tǒng)頭部按摩儀的改進(jìn)上取得的創(chuàng)新成果，使得頭部按摩更加地貼近人們地生活，便于用戶的使用。根據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)民眾在健康智能醫(yī)療設(shè)備上的消費(fèi)情況，不難判斷未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展走勢(shì)。可以預(yù)期，本文研發(fā)的健康智能帽一旦上市，其優(yōu)秀的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將不容小覷，其在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的銷(xiāo)售空問(wèn)也必然寬廣并可以在信息技術(shù)迅速發(fā)展的潮流中嶄露頭角并發(fā)揮不可替代的作用。本文的研究也為未來(lái)健康智能帽的發(fā)展和改進(jìn)奠定了一定的基礎(chǔ)。