專(zhuān)利名稱(chēng)：具有綜合生理參數(shù)測(cè)量功能的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及人體生理參數(shù)測(cè)量技術(shù)，特別涉及一種能夠利用內(nèi)置于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的生物傳感器對(duì)人體的多項(xiàng)生理參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并能將測(cè)量結(jié)果傳送給遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)施的裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于成年人，如果收縮壓高于140mmHg或舒張壓高于90mmHg，即以患有高血壓。收縮壓是心臟收縮時(shí)的血壓，而舒張壓是心臟舒張時(shí)的血壓。高血壓已成為公共衛(wèi)生一個(gè)大嚴(yán)重問(wèn)題。大多數(shù)高血壓患者初期并沒(méi)有癥狀。因此，如果在患病初期不及時(shí)治療，日后有很大機(jī)會(huì)導(dǎo)致可致命的心臟病。有癥狀表現(xiàn)時(shí)，病況已經(jīng)變得較嚴(yán)重。人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到高血壓對(duì)健康帶來(lái)的影響促進(jìn)了個(gè)人血壓監(jiān)測(cè)技術(shù)的的發(fā)展。自我測(cè)量血壓，可減少病人到診所的次數(shù)。在美國(guó)，大概有五千萬(wàn)人患有高血壓，而在中國(guó)，大概有一億人患有高血壓。血壓測(cè)量?jī)x器可分成兩大類(lèi)破損式及無(wú)破損式。無(wú)破損式的儀器較適合自我測(cè)量及在家中使用。在無(wú)破損式的儀器當(dāng)中，其中一種是基于脈搏波傳輸時(shí)間(Pulse TransitTime-PTT)。脈搏波傳輸時(shí)間，是指心臟收縮時(shí)，動(dòng)脈脈搏波從主動(dòng)脈傳到未梢動(dòng)脈位置(例如手指)所需要的時(shí)間。代表心臟收縮時(shí)間的參考點(diǎn)可以是與每次心跳相對(duì)應(yīng)的心電信號(hào)中R型波的頂點(diǎn)。代表末梢動(dòng)脈脈搏波到達(dá)末梢位置的時(shí)間參考點(diǎn)可以是與每次心跳相對(duì)應(yīng)的光體積描記信號(hào)的頂點(diǎn)。通過(guò)得到的脈搏波傳輸時(shí)間，可以首先較準(zhǔn)得到一條回歸線(xiàn)，并計(jì)算相關(guān)的血壓值。該血壓值測(cè)定的方法是無(wú)破損式，不需用任何腕帶氣囊，也能以每一個(gè)心跳形式執(zhí)行。
全世界的人口正趨于老齡化。在2050年，年齡在六十歲或以上的人口將會(huì)高達(dá)近20億，而老年人的數(shù)目將會(huì)在人類(lèi)歷史上，第一次超過(guò)兒童的數(shù)目。因?yàn)槔夏耆说募膊《鄶?shù)是慢性病，所以遠(yuǎn)程醫(yī)療中的病人監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可有效地給老年人提供所需的醫(yī)療服務(wù)。移動(dòng)電話(huà)及掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)等移動(dòng)無(wú)線(xiàn)終端儀器，早已在實(shí)時(shí)及存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)發(fā)的遠(yuǎn)程醫(yī)療中被應(yīng)用。在2002年，全世界移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)的數(shù)目已超過(guò)10億。這個(gè)數(shù)字預(yù)料在2009年底將達(dá)到20億，即移動(dòng)電話(huà)的普及率約為31％。
從以上數(shù)據(jù)可看到移動(dòng)通信市場(chǎng)的擴(kuò)大及人們對(duì)血壓監(jiān)測(cè)儀器的需要。因此，這表明具有內(nèi)置傳感器、可用于自我測(cè)量及遙距監(jiān)測(cè)生理參數(shù)(尤其是血壓)的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)裝置將會(huì)是一個(gè)很有用的工具。
在美國(guó)專(zhuān)利No.4,869,262和美國(guó)專(zhuān)利No.5,316,008中分別公開(kāi)了一種基于脈搏波傳輸時(shí)間的血壓測(cè)量?jī)x器。其中所述的儀器雖然是便攜式的而且使用方便，但是它們都欠缺無(wú)線(xiàn)通信功能，不能把得到的數(shù)據(jù)傳送往其它地方。在美國(guó)專(zhuān)利No.6,396,416公開(kāi)了一種可以連接到移動(dòng)手持儀器上的附加單元。該單元可配備不同的傳感器，用以無(wú)破損式地測(cè)量包括血壓值在內(nèi)的不同參數(shù)。該單元利用體積鉗制(Volume Clamp)的方法來(lái)測(cè)量血壓值，其需要的組件包括腕帶氣囊、空氣泵、空氣閥、紅外線(xiàn)發(fā)射器以及紅外線(xiàn)接收器。雖然該發(fā)明具有血壓測(cè)量及無(wú)線(xiàn)通信的功能，但該單元只是一個(gè)附加模塊。此外，該儀器使用的體積鉗制方法并不適宜于移動(dòng)用途，因?yàn)樵摲椒ㄐ枰鄠€(gè)機(jī)械部件并容易受運(yùn)動(dòng)噪聲的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題而做出的，其目的是提供這樣一種裝置及方法，它除了具有一般無(wú)線(xiàn)通信功能(如電話(huà)通信及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接)之外，還能夠測(cè)量和顯示人體的生理數(shù)據(jù)，并能把測(cè)得的結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程的醫(yī)療設(shè)施作進(jìn)一步的分析。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有綜合生理參數(shù)測(cè)量功能的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置，包括人體生理參數(shù)采集部分，其位于所述無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的外殼之上，用于采集人體的生理參數(shù)；信號(hào)處理部分，其內(nèi)置于所述無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置中，用于對(duì)來(lái)自所述人體生理參數(shù)采集部分的信號(hào)進(jìn)行處理；中央處理部分，其除了用于完成常規(guī)的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信功能以外，還用于對(duì)來(lái)自所述信號(hào)處理部分的信號(hào)進(jìn)行處理，并據(jù)所述信號(hào)計(jì)算出人體的生理參數(shù)；顯示部分，其受到所述中央處理部分的控制，用于顯示常規(guī)的移動(dòng)通信內(nèi)容以及由所述中央處理部分計(jì)算出來(lái)的人體生理參數(shù)；以及無(wú)線(xiàn)通信部分，其受到所述中央處理部分的控制，用于實(shí)現(xiàn)常規(guī)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并能夠?qū)⑺鲋醒胩幚聿糠钟?jì)算出來(lái)的人體生理參數(shù)發(fā)送至遠(yuǎn)端以做進(jìn)一步處理。
所述人體生理參數(shù)采集部分進(jìn)一步包括第一人體生理參數(shù)采集部分，用于采集人體的一項(xiàng)生理參數(shù)；以及第二人體生理參數(shù)采集部分，用于采集人體的另一項(xiàng)生理參數(shù)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一人體生理參數(shù)采集部分為心電信號(hào)采集部分，用于采集人體的心電信號(hào)；所述第二人體生理參數(shù)采集部分為光體積描記信號(hào)采集部分。在這種情況下，所述信號(hào)處理部分進(jìn)一步包括心電信號(hào)處理部分，用于對(duì)來(lái)自所述心電信號(hào)采集部分的電信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾和放大，并將結(jié)果信號(hào)輸出給所述中央處理部分；光體積描記信號(hào)處理部分，用于為所述光體積描記信號(hào)采集部分提供光源信號(hào)、對(duì)來(lái)自所述光體積描記信號(hào)采集部分的信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾和放大、并將結(jié)果信號(hào)輸出給所述中央處理部分。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述心電信號(hào)處理部分包括信號(hào)放大單元，用于放大來(lái)自所述心電信號(hào)采集部分的輸出信號(hào)；濾波單元，用于濾除從所述信號(hào)放大單元輸出的信號(hào)中的噪聲；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用以數(shù)字化從所述的濾波單元輸出的信號(hào)。
另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述心電信號(hào)采集部分包括兩個(gè)電極，用于感知人體的心電信號(hào)；以及連接電路，用于連接所述兩個(gè)電極與所述心電信號(hào)處理部分。
所述兩個(gè)電極被放置在所述裝置的外殼上的不同位置處。優(yōu)選地，所述兩個(gè)電極之一被置于所述裝置的外殼的正面面板上，其另一個(gè)電極被置于所述裝置的外殼的側(cè)面上。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述光體積描記信號(hào)采集部分包括發(fā)光單元，用于將光射入使用者的指端；光接收單元，用于將從使用者指端頭反射回來(lái)的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及連接線(xiàn)路，用于將所述發(fā)光單元及所述光接收單元連接至所述光體積描記信號(hào)處理部分。
所述光體積描記信號(hào)采集部分還包括分隔壁，用于避免所述發(fā)光單元發(fā)出的光直接射進(jìn)所述光接收單元。
所述發(fā)光單元可以采用發(fā)光二極管，所述光接收單元可以采用光敏三極管。
另外，所述光體積描記信號(hào)采集部分的各個(gè)組成部分被優(yōu)選地以集成組件的形式置于所述裝置的外殼上。所述集成組件被放置于所述裝置的外殼的正面面板上。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述光體積描記信號(hào)處理部分包括用于為所述發(fā)光單元產(chǎn)生源信號(hào)的源信號(hào)發(fā)生單元；信號(hào)放大單元，用于放大從所述光接收單元輸出的信號(hào)；濾波單元，用于濾除從所述信號(hào)放大單元輸出的信號(hào)中的噪聲；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于數(shù)字化從所述濾波單元輸出的信號(hào)，并將結(jié)果信號(hào)輸出至所述中央處理單元。
根據(jù)本發(fā)明所述的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置還包括顯示部分，其受到所述中央處理部分的控制，用于顯示常規(guī)的移動(dòng)通信內(nèi)容以及由所述中央處理部分計(jì)算出來(lái)的人體生理參數(shù)；以及無(wú)線(xiàn)通信部分，其受到所述中央處理部分的控制，用于實(shí)現(xiàn)常規(guī)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并能夠?qū)⑺鲋醒胩幚聿糠钟?jì)算出來(lái)的人體生理參數(shù)發(fā)送至遠(yuǎn)端以做進(jìn)一步處理。
本發(fā)明裝置的有益效果在于，它將生物傳感器與無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置合理地結(jié)合在一起。通過(guò)利用生物傳感器所獲得的與人體生理參數(shù)有關(guān)的信號(hào)，并經(jīng)過(guò)裝置中的處理器的處理，就可以測(cè)量出血壓、心率、體溫、體脂肪及血氧飽和度數(shù)值等人體的生理參數(shù)。該裝置還能在測(cè)量時(shí)或測(cè)量后顯示出測(cè)量結(jié)果，并能將測(cè)得的人體生理參數(shù)傳送給遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)施以作進(jìn)一步分析，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)綜合生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，在以下的附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的具有綜合生理參數(shù)測(cè)量功能的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖；
圖2為圖1所示裝置中的心電信號(hào)采集部分及心電信號(hào)處理部分的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3為圖1所示裝置中的光體積描記信號(hào)采集部分及光體積描記信號(hào)處理部分的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4a和4b示出了本發(fā)明所述裝置的第一個(gè)應(yīng)用實(shí)例的正視圖和側(cè)視圖；圖5a和5b示出了本發(fā)明所述裝置的第一應(yīng)用實(shí)例的備選例子的正視圖和側(cè)視圖；圖6a和6b示出了本發(fā)明所述裝置的第二個(gè)應(yīng)用實(shí)例的正視圖和側(cè)視圖；圖7a和7b示出了本發(fā)明所述裝置的第二個(gè)應(yīng)用實(shí)例的備選例子的正視圖和側(cè)視圖；圖8為本發(fā)明所述裝置的第一和第二應(yīng)用實(shí)例中的光體積描記信號(hào)傳感器組件的近距離正視圖；圖9為本發(fā)明所述裝置的第一和第二應(yīng)用實(shí)例的備選例子中的光體積描記信號(hào)傳感器組件的近距離正視圖；圖10為本發(fā)明所述無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置與遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)施之間的通信示意框圖；具體實(shí)施例描述圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述具有綜合生理參數(shù)測(cè)量功能的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的結(jié)構(gòu)示意框圖。如圖1所示，該裝置主要包括心電信號(hào)采集部分53、心電信號(hào)處理部分55、光體積描記信號(hào)采集部分54、光體積描記信號(hào)處理部分56以及中央處理部分57。心電信號(hào)采集部分53負(fù)責(zé)采集人體的心電信號(hào)，并將采集到的心電信號(hào)傳送給心電信號(hào)處理部分55并在其中得到處理。心電信號(hào)的采集和處理的具體過(guò)程將在下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。光體積描記信號(hào)采集部分54負(fù)責(zé)采集與人體有關(guān)的光體積描記信號(hào)，并將采集到的光體積描記信號(hào)傳送至光體積描記信號(hào)處理部分56并在其中得到處理。光體積描記信號(hào)的采集和處理的具體過(guò)程也將在下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。經(jīng)過(guò)處理的心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)被輸入至中央處理部分57，中央處理部分57能夠基于測(cè)得的心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)而計(jì)算出諸如血壓值、心率值、血氧飽和度等人體生理參數(shù)。其具體細(xì)節(jié)也將在后面得到說(shuō)明。
圖2為圖1所示裝置中的心電信號(hào)采集部分及心電信號(hào)處理部分的結(jié)構(gòu)示意框圖。如圖2所示，在本實(shí)施例中，心電信號(hào)采集部分53包括第一心電信號(hào)導(dǎo)電極65、第二心電信號(hào)導(dǎo)電極66以及連接所述第一和第二導(dǎo)電極到心電信號(hào)處理部分55的電路(未示出)。當(dāng)使用者用一只手62接觸第一心電信號(hào)導(dǎo)電極65，同時(shí)用另一只手63接觸第二心電信號(hào)導(dǎo)電極66時(shí)，心電信號(hào)采集部分能感應(yīng)到心電信號(hào)。這時(shí)，幅度在1mV范圍內(nèi)的差分電壓將出現(xiàn)在兩導(dǎo)電極之間。因?yàn)楸景l(fā)明裝置的外殼64是非導(dǎo)電的，所以在兩導(dǎo)電極之間無(wú)直接聯(lián)系。由兩導(dǎo)電極采集到的心電信號(hào)被輸出至心電信號(hào)處理部分。
如圖2所示，心電信號(hào)處理部分包括心電信號(hào)放大及濾波部分67以及心電信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換部分68。心電信號(hào)放大及濾波部分67內(nèi)具有高輸入阻抗及低噪聲的放大器以及帶通濾波器。所述放大器用于對(duì)輸入的心電信號(hào)進(jìn)行前置放大。經(jīng)放大的心電信號(hào)通過(guò)帶通濾波器的濾波以除去心電信號(hào)中的噪聲。帶通濾波器的通帶頻率為0.5Hz至250Hz。最后，經(jīng)帶通濾波器過(guò)濾的信號(hào)被心電信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換部分68轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并被輸出至中央處理部分57以作進(jìn)一步的處理。另外，在本實(shí)施例中，心電信號(hào)放大及濾波部分67及心電信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換部分68的開(kāi)關(guān)狀態(tài)由中央處理部分57控制，用以減少耗電量。由于心電信號(hào)采集部分53和心電信號(hào)處理部分55的具體電路組成都是現(xiàn)有的公知技術(shù)，因此本文中不再對(duì)其進(jìn)行展開(kāi)說(shuō)明，其具體細(xì)節(jié)可參考例如以下文獻(xiàn)M.J.Burke“Low-power ECG amplifier/detector for dry-electrode heart rate monitoring”，Medical & Biological Engineering & Computing，vol.32，pp.678-83，1994(“用于干電極心率監(jiān)視的低功率ECG放大器/監(jiān)測(cè)器”，醫(yī)學(xué)&生物工程&計(jì)算，卷32，頁(yè)678-83，1994)；Sergio Franco“Active FiltersPart I”，in Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits-2ndedition，New York，The McGraw-Hill Companies，1997(“有源濾波器第一章”，運(yùn)算放大器和模擬集成電路設(shè)計(jì)-第二版，紐約，McGraw-Hill公司，1997)；以及Burke，M.J.和Gleeson，D.T.，“A micropowerdry-electrode ECG preamplifier”，Biomedical Engineering，IEEETransactions，vol.47，pp.155-62，F(xiàn)ebruary，2000(“微功率干電極ECG前置放大器”，生物醫(yī)學(xué)工程，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)學(xué)報(bào)，卷47，頁(yè)155-62，2000年2月)。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，心電信號(hào)采集部分53和心電信號(hào)處理部分55的工作方式并不僅限于上述具體形式，也可以采用其它多種方式。
圖3為圖1所示裝置中的光體積描記信號(hào)采集部分及光體積描記信號(hào)處理部分的結(jié)構(gòu)示意框圖。如圖3所示，光體積描記信號(hào)采集部分54包括光體積描記傳感器組件54a以及將用于將光體積描記信號(hào)傳感器組件54a連接到光體積描記信號(hào)處理部分56的電路(未示出)。光體積描記傳感器組件54a由發(fā)光二極管71、光敏晶體管72以及分隔壁70組成。分隔壁70由本發(fā)明裝置的外殼64的一部分形成，用以避免發(fā)光二極管71所發(fā)出的光73直接射進(jìn)光敏晶體管72。如圖3所示，當(dāng)使用者把手指放在光體積描記信號(hào)傳感器組件54a上時(shí)，發(fā)光二極管71所發(fā)出的光73將透過(guò)手指的皮膚射到手指內(nèi)的血管，從手指反射回來(lái)的光74將被光敏晶體管72轉(zhuǎn)換成光體積描記電信號(hào)。由于血管隨心跳而相應(yīng)地收縮和擴(kuò)張，所以反射回的光將隨著血管的收縮和擴(kuò)張而相應(yīng)地變化，這樣，所產(chǎn)生的光體積描記電信號(hào)中就含有與心跳相對(duì)應(yīng)的信息。由光敏晶體管72采集到的光體積描記電信號(hào)被輸出至光體積描記信號(hào)處理部分56。如圖3所示，本實(shí)施例中，光體積描記信號(hào)處理部分56包括用于為發(fā)光二極管71產(chǎn)生源信號(hào)的光體積描記源信號(hào)部分75、用于對(duì)從光敏晶體管72輸出的信號(hào)進(jìn)行處理的光體積描記信號(hào)放大及濾波部分76以及光體積描記信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換部分77。與心電信號(hào)處理部分中的心電信號(hào)放大及濾波部分相類(lèi)似，光體積描記信號(hào)放大及濾波部分76首先對(duì)來(lái)自光敏晶體管72的光體積描記電信號(hào)進(jìn)行放大，然后經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)受到濾波處理以除去其中的噪聲。最后，經(jīng)處理的信號(hào)被光體積描記信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換部分77轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并被輸出至中央處理部分57以作進(jìn)一步的處理。另外，在本實(shí)施例中，光體積描記源信號(hào)部分75、光體積描記信號(hào)放大及濾波部分76以及光體積描記信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換部分77的開(kāi)關(guān)狀態(tài)也都受到中央處理部分57的控制，用以減少耗電量，由于光體積描記信號(hào)采集部分54和光體積描記信號(hào)處理部分56的具體電路組成都是現(xiàn)有的公知技術(shù)，因此本文中不再對(duì)其進(jìn)行展開(kāi)說(shuō)明，其具體細(xì)節(jié)請(qǐng)參考例如以下文獻(xiàn)Sokwoo Rhee；Boo-Ho Yang；Asada，H.H.，“Artifact-resistantpower-efficient design of finger-ring plethysmographic sensors”，BiomedicalEngineering，IEEE Transactions，vol48，pp.795-805，July，2001(“指環(huán)體積描記傳感器的抗運(yùn)動(dòng)噪音的能效設(shè)計(jì)”，生物醫(yī)學(xué)工程，電子和電氣工程師協(xié)會(huì)學(xué)報(bào)，卷48，頁(yè)795-808，2001年7月)；以及Lozano Uribe，A.D.；Lopez Ramirez，R.；Castaneda Miranda，A.；Castano，V.M.，“Novelphotoplethysmography system，”AIP Conference Proceedings，2001，Vol.593，Iss.1，p184，(“新穎的光體積描記系統(tǒng)”，美國(guó)物理協(xié)會(huì)學(xué)報(bào)，2001年，卷593，Iss.1，頁(yè)184)。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，光體積描記信號(hào)采集部分54和光體積描記信號(hào)處理部分56的具體工作方式并不僅限于上述具體形式，也可以采用其它多種方式。
回到圖1，中央處理部分57的硬件組成包括中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)以及信號(hào)驅(qū)動(dòng)器等。在中央處理部分57的ROM中保存有血壓計(jì)算程序、血氧飽和度計(jì)算程序、心率計(jì)算程序、體溫計(jì)算程序以及體脂肪計(jì)算程序。當(dāng)收到來(lái)自心電信號(hào)處理部分55及光體積描記信號(hào)處理部分56的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)之后，中央處理部分57可根據(jù)要求而調(diào)用ROM中的相應(yīng)計(jì)算程序，以計(jì)算出相應(yīng)的生理參數(shù)，如被測(cè)者的血壓、血氧飽和度、心率、體溫以及體脂肪等。另外，在中央處理部分57的ROM中還保存有無(wú)線(xiàn)通信程序、通用程序、顯示程序及使用者輸入程序，用以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信的各項(xiàng)常規(guī)功能。
除以上介紹的各個(gè)組成部分之外，如圖1所示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，該裝置還具有用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信功能的常用組件，包括輸入部分61、顯示部分60、通用部分59以及無(wú)線(xiàn)通信部分58。這些組成部分用于完成常規(guī)的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信功能，其功能和結(jié)構(gòu)不在本發(fā)明的討論范圍之內(nèi)。另外，顯示部分60還可用于顯示由中央處理部分57計(jì)算出的各項(xiàng)人體生理參數(shù)，而無(wú)線(xiàn)通信部分58則可用于在中央處理部分57的控制下，將中央處理部分57計(jì)算出的各項(xiàng)人體生理參數(shù)傳輸至遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，中央處理部分57用于控制及管理心電信號(hào)處理部分55、光體積描記信號(hào)處理部分56、無(wú)線(xiàn)通信部分58、通用部分59、顯示部分60及輸入部分61。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，通過(guò)在中央處理部分57的ROM中保存人體生理參數(shù)測(cè)量及處理模塊，并為該模塊設(shè)置預(yù)定的接口參數(shù)及調(diào)用命令，就可將人體生理參數(shù)測(cè)量功能作為一個(gè)子模塊嵌入到無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的控制及處理模塊當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信裝置與人體生理參數(shù)測(cè)量功能的有機(jī)結(jié)合。其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程可參看例如S.Furber，“Embedded ARM Applications，”in ARMsystem-on-chip architecture，2nd.Ed.，Addison-Wesley，Harlow，2000(S.Furber的“嵌入式ARM應(yīng)用”，ARM板載集成系統(tǒng)架構(gòu)，第二版，Addison-Wesley，Harlow，2000年)；Intel，IntelPXA800F CellularProcessorDeveloper’s Manual，Revision 0.5，2003(Intel，IntelPXA800F蜂窩處理器開(kāi)發(fā)員手冊(cè)，修訂本0.5，2003年)以及J.Catsoulis，“SerialPorts，”in Designing Embedded Hardware，O’Reilly，Sebastopol，2003.(J.Catsoulis的“串行端口”，嵌入式硬件設(shè)計(jì)，O’Reilly，Sebastopol，2003年)，本文中將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。
接下來(lái)將對(duì)本發(fā)明所述裝置的具有應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。
應(yīng)用實(shí)例1圖4a和圖4b分別示出了一種移動(dòng)電話(huà)的正面及側(cè)面。如圖4a和4b所示，在這種移動(dòng)電話(huà)上設(shè)有由一個(gè)心電信號(hào)傳感表面及一個(gè)心電信號(hào)兼光體積描記信號(hào)傳感組件所組成的光體積描記信號(hào)傳感器和心電信號(hào)傳感器。此外，為了實(shí)現(xiàn)常規(guī)的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信功能，該移動(dòng)電話(huà)上還配備有用于接收和發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)的天線(xiàn)1、非導(dǎo)電外殼2、用于進(jìn)行電話(huà)通話(huà)的發(fā)音孔3和收音孔4、供使用者輸入信息的袖珍鍵盤(pán)5以及用以顯示與電話(huà)服務(wù)及與測(cè)得的生理參數(shù)有關(guān)的資料的顯示裝置6。
在這種移動(dòng)電話(huà)中，心電信號(hào)由正面心電信號(hào)導(dǎo)電極8及側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極9采集，而光體積描記信號(hào)則是由光體積描記傳感器組件7采集。當(dāng)使用者測(cè)量要測(cè)量其心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)時(shí)，他/她需要用一只手握住移動(dòng)儀器以接觸側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極9，同時(shí)將另一只手的手指放在心電信號(hào)兼光體積描記傳感器組件上(它由光體積描記傳感器組件7及正面心電信號(hào)導(dǎo)電極8組成)。中央處理部分(見(jiàn)圖1)根據(jù)接收到的心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)，計(jì)算出血壓值、心率值、體溫、體脂肪及血氧飽和度值等，并用文字10和圖像11的方式將測(cè)量結(jié)果以及光體積描記信號(hào)和/或心電圖信號(hào)一起顯示在其顯示裝置6(本例中為液晶顯示器)上。
圖5a和圖5b分別示出了作為應(yīng)用實(shí)例1的備選例子的另一種移動(dòng)電話(huà)的正面及側(cè)面。如圖5a和5b所示，在本例中，移動(dòng)電話(huà)上設(shè)有由兩個(gè)分開(kāi)的心電信號(hào)導(dǎo)電極19和20組成的心電信號(hào)傳感器以及一個(gè)由光體積描記信號(hào)傳感器組件18所組成的光體積描記信號(hào)傳感器。除了傳感器的分布與圖4a和圖4b所示的情況不同以外，該移動(dòng)電話(huà)的其它組件與圖4a和圖4b中的對(duì)應(yīng)組件完全相同，故不再贅述。
在這種移動(dòng)電話(huà)中，心電信號(hào)由正面心電信號(hào)導(dǎo)電極19及側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極20采集，而光體積描記信號(hào)則由光體積描記信號(hào)傳感器組件18采集。當(dāng)使用者測(cè)量其心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)時(shí)，他/她需用一只手握住移動(dòng)儀器以接觸側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極20，同時(shí)將另一只手的兩只手指分別放在位于儀器正面的心電信號(hào)導(dǎo)電極19及光體積描記信號(hào)傳感器組件18上。同樣，中央處理部分(見(jiàn)圖1)根據(jù)接收到的心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)，計(jì)算出血壓值、心率值、體溫、體脂肪及血氧飽和度值等，并用文字21和圖像22的方式將測(cè)量結(jié)果以及光體積描記信號(hào)和/或心電圖信號(hào)一起顯示在其顯示裝置17(本例中為液晶顯示器)上。
應(yīng)用實(shí)例2圖6a和圖6b分別示出了一種掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)的正面及側(cè)面。如圖6a和6b所示，這種掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)上設(shè)有由一個(gè)心電信號(hào)傳感表面及一個(gè)心電信號(hào)兼光體積變化描記信號(hào)傳感組件所組成的光體積描記信號(hào)傳感器及心電信號(hào)傳感器。此外，為了實(shí)現(xiàn)常規(guī)的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信及數(shù)碼助理功能，該掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)還配備有用于收發(fā)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的天線(xiàn)23、非導(dǎo)電外殼24、用于電話(huà)通話(huà)的發(fā)音孔25和收音孔26、供使用者輸入信息的按鈕27、28以及供使用者輸入及顯示與電話(huà)服務(wù)、數(shù)碼助理功能及得到的生理參數(shù)有關(guān)的資料的觸摸式液晶顯示29。
在這種掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)中，心電信號(hào)由正面心電信號(hào)導(dǎo)電極31及側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極32采集，而光體積描記信號(hào)則由光體積描記信號(hào)傳感器組件30采集。當(dāng)使用者測(cè)量其心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)時(shí)，他/她需用一只手握住移動(dòng)儀器以接觸側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極32，同時(shí)將另一只手的手指放在心電信號(hào)兼光體積描記信號(hào)傳感器組件(它由光體積描記信號(hào)傳感器組件30及正面心電信號(hào)導(dǎo)電極31組成)上。同樣，中央處理部分(見(jiàn)圖1)以文字33及圖像34的方式將光體積描記信號(hào)、心電信號(hào)以及測(cè)得的血壓值、心率值、體溫、體脂肪及血氧飽和度值等生理參數(shù)顯示在其液晶顯示29上。
圖7a和圖7b分別示出了作為應(yīng)用實(shí)例2的備選例子的另一種掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)的正面及側(cè)面。如圖7a和7b所示，在本例中，掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)上設(shè)有由兩個(gè)分開(kāi)的心電信號(hào)導(dǎo)電極42和43組成的心電信號(hào)傳感器以及一個(gè)由光體積描記信號(hào)傳感器組件41所組成的光體積描記信號(hào)傳感器。除了傳感器的分布與圖6a和圖6b所示的情況不同以外，該掌上數(shù)碼助理移動(dòng)電話(huà)的其它組件與圖6a和圖6b中的對(duì)應(yīng)組件完全相同，故不再贅述。
在這種移動(dòng)電話(huà)中，心電信號(hào)由正面心電信號(hào)導(dǎo)電極42及側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極43采集，而光體積描記信號(hào)則由光體積描記信號(hào)傳感器組件41采集。當(dāng)使用者測(cè)量其心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)時(shí)，他/她需用一只手握住移動(dòng)儀器以接觸側(cè)面心電信號(hào)導(dǎo)電極43，同時(shí)將另一只手的兩只手指分別放在位于儀器正面的心電信號(hào)導(dǎo)電極42及光體積描記信號(hào)傳感器組件41上。同樣，中央處理部分(見(jiàn)圖1)根據(jù)接收到的心電信號(hào)和光體積描記信號(hào)，計(jì)算出血壓值、心率值、體溫、體脂肪及血氧飽和度值等，并用文字44和圖像45的方式將測(cè)量結(jié)果以及光體積描記信號(hào)和/或心電圖信號(hào)一起顯示在其液晶顯示裝置40上。
圖8為圖5a及圖7a中所述的光體積描記信號(hào)傳感器組件的近距正視圖。如圖8所示，所述組件包括嵌入到裝置外殼前端并向外凸出的發(fā)光二極管47及光敏晶體管46以及用于分隔二極管47和光敏晶體管46的分隔壁48。
圖9為圖4a及圖6a中所述的心電信號(hào)兼光體積描記信號(hào)傳感器組件的近距正視圖。如圖9所示，所述傳感器組件包括一個(gè)位于中央光體積描記信號(hào)傳感器組件以及一個(gè)圍繞光體積描記信號(hào)傳感器組件的正面心電信號(hào)導(dǎo)電極49。其中，所述光體積描記信號(hào)傳感器組件包括嵌入儀器外殼前端并向外凸出的發(fā)光二極管51和光敏晶體管50。儀器外殼的一部分形成了一個(gè)分隔壁52，用以避免發(fā)光二極管51所發(fā)出的光直接射進(jìn)光敏晶體管52。
圖10為本發(fā)明所述無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置與遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)施之間的通信示意框圖。如圖10所示，本發(fā)明裝置78可通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信直接經(jīng)路徑82連到醫(yī)療設(shè)施80上，也可通過(guò)路徑81經(jīng)傳遞工具79間接地連到醫(yī)療設(shè)施80上。傳遞工具79與遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)施80之間的通信連接83可以采用無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。另外，所述的無(wú)線(xiàn)通信可以是遠(yuǎn)距或近距，通信制式可以采用但不限于數(shù)字通(GSM)、通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)、碼分多址(CDMA)、PHS(個(gè)人手持移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng))、人造衛(wèi)星通信、802.11、藍(lán)牙(BluetoothTM)及一般調(diào)頻/調(diào)幅無(wú)線(xiàn)通信。
權(quán)利要求
1.一種具有綜合生理參數(shù)測(cè)量功能的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置，包括人體生理參數(shù)采集部分，其位于所述無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的外殼之上，用于采集人體的生理參數(shù)；信號(hào)處理部分，其內(nèi)置于所述無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置中，用于對(duì)來(lái)自所述人體生理參數(shù)采集部分的信號(hào)進(jìn)行處理；以及中央處理部分，其除了用于完成常規(guī)的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信功能以外，還用于對(duì)來(lái)自所述信號(hào)處理部分的信號(hào)進(jìn)行處理，并據(jù)所述信號(hào)計(jì)算出人體的生理參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述人體生理參數(shù)采集部分進(jìn)一步包括第一人體生理參數(shù)采集部分，用于采集人體的一項(xiàng)生理參數(shù)；以及第二人體生理參數(shù)采集部分，用于采集人體的另一項(xiàng)生理參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一人體生理參數(shù)采集部分為心電信號(hào)采集部分，用于采集人體的心電信號(hào)；所述第二人體生理參數(shù)采集部分為光體積描記信號(hào)采集部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理部分進(jìn)一步包括心電信號(hào)處理部分，用于對(duì)來(lái)自所述心電信號(hào)采集部分的電信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾和放大，并將結(jié)果信號(hào)輸出給所述中央處理部分；光體積描記信號(hào)處理部分，用于為所述光體積描記信號(hào)采集部分提供光源信號(hào)、對(duì)來(lái)自所述光體積描記信號(hào)采集部分的信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾和放大、并將結(jié)果信號(hào)輸出給所述中央處理部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述心電信號(hào)處理部分包括信號(hào)放大及濾波單元，用于放大來(lái)自所述心電信號(hào)采集部分的輸出信號(hào)并對(duì)其中的噪聲進(jìn)行過(guò)濾；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用以數(shù)字化從所述的濾波單元輸出的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述心電信號(hào)采集部分包括兩個(gè)電極，用于感知人體的心電信號(hào)；以及連接電路，用于連接所述兩個(gè)電極與所述心電信號(hào)處理部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)電極被放置在所述裝置的外殼上的不同位置處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)電極之一被置于所述裝置的外殼的正面面板上，其另一個(gè)電極被置于所述裝置的外殼的側(cè)面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述光體積描記信號(hào)采集部分包括發(fā)光單元，用于將光射入使用者的指端；光接收單元，用于將從使用者指端頭反射回來(lái)的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；連接線(xiàn)路，用于將所述發(fā)光單元及所述光接收單元連接至所述光體積描記信號(hào)處理部分；以及分隔壁，用于避免所述發(fā)光單元發(fā)出的光直接射進(jìn)所述光接收單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)光單元為發(fā)光二極管，所述光接收單元為光敏三極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述光體積描記信號(hào)采集部分的各個(gè)組成部分被以集成組件的形式置于所述裝置的外殼上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述集成組件被放置于所述裝置的外殼的正面面板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述光體積描記信號(hào)處理部分包括用于為所述發(fā)光單元產(chǎn)生源信號(hào)的源信號(hào)發(fā)生單元；信號(hào)放大單元，用于放大從所述光接收單元輸出的信號(hào)；濾波單元，用于濾除從所述信號(hào)放大單元輸出的信號(hào)中的噪聲；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于數(shù)字化從所述濾波單元輸出的信號(hào)，并將結(jié)果信號(hào)輸出至所述中央處理單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括顯示部分，其受到所述中央處理部分的控制，用于顯示常規(guī)的移動(dòng)通信內(nèi)容以及由所述中央處理部分計(jì)算出來(lái)的人體生理參數(shù)；以及無(wú)線(xiàn)通信部分，其受到所述中央處理部分的控制，用于實(shí)現(xiàn)常規(guī)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并能夠?qū)⑺鲋醒胩幚聿糠钟?jì)算出來(lái)的人體生理參數(shù)發(fā)送至遠(yuǎn)端以做進(jìn)一步處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有綜合生理參數(shù)測(cè)量功能的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置，包括人體生理參數(shù)采集部分，其位于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置的外殼之上，用于采集人體的生理參數(shù)；信號(hào)處理部分，其內(nèi)置于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置中，用于對(duì)來(lái)自所述人體生理參數(shù)采集部分的信號(hào)進(jìn)行處理；以及中央處理部分，其除了用于完成常規(guī)的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信功能以外，還用于對(duì)來(lái)自信號(hào)處理部分的信號(hào)進(jìn)行處理，并據(jù)該信號(hào)計(jì)算出人體的生理參數(shù)。通過(guò)將生物傳感器與無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信裝置合理地結(jié)合在一起，利用生物傳感器獲得的包括光體積描記信號(hào)和心電信號(hào)在內(nèi)的與人體生理參數(shù)有關(guān)的信號(hào)，并經(jīng)過(guò)裝置中的處理器的處理，就可以測(cè)量出血壓、心率、體溫、體脂肪及血氧飽和度數(shù)值等人體的生理參數(shù)。
文檔編號(hào)A61B5/0402GK1585535SQ0315380
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者張?jiān)? 熊景輝 申請(qǐng)人:香港中文大學(xué)