近紅外發(fā)射管和兩個(gè)光電接收管。紅光發(fā)射管和近紅外發(fā)射管依次發(fā)射光信號(hào)，并將皮膚反饋的光信號(hào)發(fā)射至光電接收管。為了盡可能的減小腕表的體積，如圖2和3所示，將反射式光電傳感器安裝在腕表皮膚接觸面上，且置于環(huán)形干電極LA內(nèi)側(cè)，形成凸起狀。其中，反射式光電傳感器具體的排布為以下三種方式:
[0046]方式一、如圖4(a)所不，一個(gè)紅光發(fā)射管和一個(gè)近紅外發(fā)射管以列排布于兩個(gè)對(duì)稱排布的光電接收管之間。
[0047]方式二、如圖4(b)所示，一個(gè)光電接收管兩側(cè)中的一側(cè)排布一個(gè)紅光發(fā)射管，另一側(cè)排布一個(gè)近紅外發(fā)射管。
[0048]方式三、如圖4(c)所示，采用一個(gè)光電接收管，并在任意一側(cè)列排布一個(gè)紅光發(fā)射管和一個(gè)近紅外發(fā)射管。
[0049]反射式血氧檢測(cè)模塊，用于采集由光電傳感器轉(zhuǎn)換到的光電容積脈搏波描記信號(hào)。
[0050]血壓采集預(yù)處理模塊，用于將獲取的心電圖信號(hào)和光電容積脈搏波描記信號(hào)相參后獲得脈搏波傳輸時(shí)間At。
[0051]如圖5所示，從心電采集單元獲得的心電圖信號(hào)ECG中獲取R點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻Tk和從血氧采集單元獲得的光電容積脈搏波描記信號(hào)PPG中獲取特征值點(diǎn)P點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻TP，利用公式⑴:
[0052]At= Te-Tp (I)
[0053]以獲得脈搏波傳輸時(shí)間At。
[0054]其中，光電容積脈搏波描記信號(hào)的特征值點(diǎn)P的選取方法為以下六種方法中的一種:采用光電容積脈搏波主峰斜率上升的最大值點(diǎn)、光電容積脈搏波最小值點(diǎn)、幅度百分比和脈搏波二階差分最大值、光電容積脈搏波最大值點(diǎn)、脈搏波二階差分最大值或幅度百分比點(diǎn)。
[0055]溫度采集單元，用于采集并獲得人體表皮的溫度信號(hào)；包括溫度傳感器和溫度檢測(cè)模塊。
[0056]溫度傳感器，用于將人體的表皮溫度信息轉(zhuǎn)換為可用于采集的溫度信號(hào)；安裝在腕表皮膚接觸面上，且置于環(huán)形干電極LA內(nèi)側(cè)，形成方形凸起狀。為盡可能的減小腕表的體積，如圖2所示，將溫度傳感器置于腕表皮膚接觸面的環(huán)形干電極LA內(nèi)側(cè)。溫度傳感器將采集到的當(dāng)前表皮溫度信號(hào)發(fā)送至溫度檢測(cè)模塊。
[0057]溫度檢測(cè)模塊，用于采集由溫度傳感器轉(zhuǎn)換得的溫度信號(hào)。
[0058]運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)及處理單元用于對(duì)運(yùn)動(dòng)功能的監(jiān)測(cè)；包括慣性傳感器和慣性傳感器檢測(cè)豐旲塊。
[0059]慣性傳感器，用于將運(yùn)動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為可用于采集的運(yùn)行速度信號(hào)；布放在腕表內(nèi)部的電路板上。
[0060]慣性傳感器檢測(cè)模塊，用于采集由慣性傳感器測(cè)得的運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)
[0061]信號(hào)分析處理及顯示單元，用于對(duì)心電圖信號(hào)、光電容積脈搏波描記信號(hào)、溫度信號(hào)、運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)和脈搏波傳輸時(shí)間進(jìn)行處理，獲得心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)，并將獲得的參數(shù)通過無線模塊發(fā)送至智能設(shè)備；包括生理參數(shù)處理和解析模塊、控制模塊、無線模塊、報(bào)警單元和顯示模塊；
[0062]其中，生理參數(shù)處理和解析模塊，用于將心電檢測(cè)模塊采集到的心電信號(hào)、反射式血氧檢測(cè)模塊采集到的光電容積脈搏波描記信號(hào)、溫度檢測(cè)模塊采集到的溫度信號(hào)、慣性傳感器檢測(cè)模塊采集到的運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)和血壓采集預(yù)處理模塊獲得的脈搏波傳輸時(shí)間進(jìn)行處理，并分別獲得心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)；
[0063]生理參數(shù)處理和解析模塊根據(jù)不同的參數(shù)類型，選取不同的解析算法，具體為:
[0064]生理參數(shù)處理和解析模塊對(duì)心電檢測(cè)模塊采集到的心電信號(hào)進(jìn)行濾波后根據(jù)心電圖在一分鐘之內(nèi)的峰值個(gè)數(shù)，得到心率參數(shù)。
[0065]生理參數(shù)處理和解析模塊對(duì)反射式血氧檢測(cè)模塊采集到的光電容積脈搏波描記信號(hào)進(jìn)行濾波后根據(jù)脈搏波幅值的最大最小值計(jì)算血氧參數(shù)，根據(jù)脈搏波一分鐘之內(nèi)的特征值個(gè)數(shù)，得到脈率參數(shù)。
[0066]生理參數(shù)處理和解析模塊對(duì)溫度檢測(cè)模塊采集到的溫度信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到表皮溫度。
[0067]生理參數(shù)處理和解析模塊對(duì)慣性傳感器檢測(cè)模塊采集到的運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到運(yùn)動(dòng)速度。
[0068]生理參數(shù)處理和解析模塊對(duì)血壓采集預(yù)處理模塊獲得的脈搏波傳輸時(shí)間Λ t，利用公式(2)，獲得血壓參數(shù)BP。
[0069]BP = a+b X Δ t (2)
[0070]其中，a、b為血壓測(cè)量系數(shù)，根據(jù)6種不同的光電容積脈搏波特征值點(diǎn)獲得不同的脈搏波傳輸時(shí)間Δ t，并依據(jù)實(shí)際的血壓參數(shù)計(jì)算得到6組血壓測(cè)量系數(shù)a和b，并記載至生理參數(shù)處理和解析模塊。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，根據(jù)不同的特征值選取方法，采用相應(yīng)的血壓測(cè)量系數(shù)a和b，以得到當(dāng)前時(shí)刻的血壓參數(shù)。
[0071]控制模塊，用于將生理參數(shù)處理和解析模塊獲得的心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)發(fā)送給顯示模塊或/和無線模塊；
[0072]無線模塊，用于將控制模塊獲得的心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)發(fā)送到智能設(shè)備上，這樣一來，能夠?qū)⑷梭w的生理參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送并顯示到智能設(shè)備上，如醫(yī)用電腦。
[0073]智能設(shè)備檢測(cè)到異常的生理參數(shù)時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過無線模塊進(jìn)入本設(shè)備后發(fā)送給控制模塊?？刂颇K接收到控制信號(hào)后控制報(bào)警單元進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警單元可以包括聲報(bào)警模塊和/或光報(bào)警模塊，從而提示佩戴人員注意當(dāng)前生理指標(biāo)異常，相應(yīng)采取措施。
[0074]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無線智能的多生理參數(shù)健康監(jiān)護(hù)腕式設(shè)備，其特征在于，包括:心電采集單元(I)、血氧采集單元(2)、溫度采集單元(3)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元(4)、血壓采集預(yù)處理模塊(5)和信號(hào)分析處理及顯示單元(6); 心電采集單元(I)，用于采集并獲得人體的心電圖信號(hào)； 血氧采集單元(2)，用于采集并獲得人體的光電容積脈搏波描記信號(hào)； 溫度采集單元(3)，用于采集并獲得人體表皮的溫度信號(hào)； 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元(4)，用于采集并獲得運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)； 血壓采集預(yù)處理模塊(5)，用于將獲取的心電圖信號(hào)和光電容積脈搏波描記信號(hào)相參后獲得脈搏波傳輸時(shí)間；即:從心電采集單元獲得的心電圖信號(hào)ECG中獲取R點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻Tk和從血氧采集單元獲得的光電容積脈搏波描記信號(hào)PPG中獲取特征值點(diǎn)P點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻TP，利用At= Tk-Tp獲得脈搏波傳輸時(shí)間Λ t; 信號(hào)分析處理及顯示單元(6)，用于對(duì)心電圖信號(hào)、光電容積脈搏波描記信號(hào)、溫度信號(hào)、運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)和脈搏波傳輸時(shí)間進(jìn)行處理，獲得心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)，并將獲得的參數(shù)通過無線模塊發(fā)送至智能設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述心電采集單元(I)采用干電極LA(7)、干電極RA⑶和驅(qū)動(dòng)電極RLD(9)對(duì)心電圖信號(hào)進(jìn)行采集；其中，干電極RA⑶和驅(qū)動(dòng)電極RLD (9)為長(zhǎng)方形狀，安裝在腕表外表面的液晶顯示屏的兩側(cè)；干電極LA(7)為環(huán)形狀，安裝在腕表的皮膚接觸面上，并形成環(huán)形凸起；用于測(cè)量光電容積脈搏波描記信號(hào)的反射式光電傳感器安裝在腕表皮膚接觸面上的環(huán)形電極LA(7)的內(nèi)側(cè)，并形成凸起；用于測(cè)量溫度信號(hào)的溫度傳感器(13)安裝在腕表皮膚接觸面上的環(huán)形電極LA(7)的內(nèi)側(cè)，并形成方形凸起；用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)的慣性傳感器安裝于腕表內(nèi)部電路板上。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述血氧采集單元(2)包括反射式光電傳感器和反射式血氧檢測(cè)模塊； 反射式傳感器，用于將人體的血流信息轉(zhuǎn)換為可用于采集的光電容積脈搏波描記信號(hào)；由紅光發(fā)光管(10)、近紅外發(fā)光管(11)和光電接收管(12)組成； 反射式血氧檢測(cè)模塊，用于采集由光電傳感器轉(zhuǎn)換到的光電容積脈搏波描記信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反射式傳感器的排布方式有三種: 方式一、一個(gè)紅光發(fā)射管和一個(gè)近紅外發(fā)射管以列排布于兩個(gè)對(duì)稱排布的光電接收管之間； 方式二、一個(gè)光電接收管兩側(cè)中的一側(cè)排布一個(gè)紅光發(fā)射管，另一側(cè)排布一個(gè)近紅外發(fā)射管； 方式三、米用一個(gè)光電接收管，并在任意一側(cè)列排布一個(gè)紅光發(fā)射管和一個(gè)近紅外發(fā)射管。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)分析處理及顯示單元(6)包括生理參數(shù)處理和解析模塊、控制模塊、無線模塊和顯示模塊； 生理參數(shù)處理和解析模塊，用于將心電檢測(cè)模塊采集到的心電信號(hào)、反射式血氧檢測(cè)模塊采集到的光電容積脈搏波描記信號(hào)、溫度檢測(cè)模塊采集到的溫度信號(hào)、慣性傳感器檢測(cè)模塊采集到的運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)和血壓采集預(yù)處理模塊獲得的脈搏波傳輸時(shí)間進(jìn)行處理，并分別心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)； 控制模塊，用于將生理參數(shù)處理和解析模塊獲得的心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)發(fā)送給顯示模塊或/和無線模塊； 無線模塊，用于將控制模塊獲得的心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)發(fā)送到智能設(shè)備上，將智能設(shè)備發(fā)來的控制信號(hào)發(fā)送給控制模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)分析處理及顯示單元(6)進(jìn)一步包括報(bào)警單元； 所述控制信號(hào)是當(dāng)智能設(shè)備檢測(cè)到異常的生理參數(shù)時(shí)發(fā)出的；接收到控制信號(hào)后的控制模塊控制報(bào)警單元進(jìn)行報(bào)警。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線智能的多生理參數(shù)健康監(jiān)護(hù)腕式設(shè)備。本發(fā)明通過將心電采集設(shè)備、反射式光電傳感器、溫度傳感器和慣性傳感器安裝于腕表上，以顯示心率、血氧、脈率、表皮溫度、運(yùn)動(dòng)速度和血壓參數(shù)。并通過無線模塊將獲得的參數(shù)發(fā)送至智能設(shè)備中進(jìn)行存儲(chǔ)。其中，本發(fā)明所測(cè)的血壓參數(shù)是利用了血壓和脈搏波傳輸時(shí)間存在線性關(guān)系的原理，而非采用傳統(tǒng)袖帶式測(cè)量血壓的方法。
【IPC分類】A61B5-0205, A61B5-01, A61B5-1455
【公開號(hào)】CN104622445
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510050717
【發(fā)明人】方震, 徐志紅, 錢陽(yáng)明, 田麗麗, 趙湛, 杜利東, 劉韋, 陳賢祥
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所, 中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日