本發(fā)明涉及一種無感知人體多生理參數(shù)采集裝置及采集方法和應(yīng)用，屬于人體生理感知檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著科技水平和生活質(zhì)量的不斷提高，如今人們越來越關(guān)注自身的健康狀況，而人體的生理參數(shù)如心率、血壓、體溫、血氧飽和度等均可反映出人體的健康狀況，因此檢測人體的生理參數(shù)對監(jiān)視人們的健康狀況以及盡早發(fā)現(xiàn)疾病起著關(guān)鍵的作用。

現(xiàn)有的生理參數(shù)檢測儀，一臺設(shè)備只能測量一個參數(shù)，無法長期的保留數(shù)據(jù)，歷史測量的數(shù)據(jù)對現(xiàn)在的身體狀況無法提供有效的數(shù)據(jù)參考；且傳統(tǒng)的測量方式通常測量速度慢、測量準(zhǔn)確性受測量環(huán)境和測量人員的影響比較大，如傳統(tǒng)的血壓測量儀，不同的醫(yī)護(hù)人員測量結(jié)果是不一樣的，存在一定的偏差，因此隨著科技的進(jìn)步這些傳統(tǒng)測量方式已不能滿足測量的需要。

針對人體血壓情況，少部分人群會定期或不定期測量血壓，大多數(shù)人往往都是在身體出現(xiàn)不適甚至是已患上高血壓病的時候才去醫(yī)院檢查。但是無論上述哪種做法，都必須使用專門的儀器或者設(shè)備，而且患者必須下意識地去做血壓情況的檢查，這對高血壓病的及早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防、及時治療都不具備積極意義。

目前現(xiàn)存的監(jiān)測或檢測設(shè)備，都需要人為干預(yù)，而許多患者在患病前期，如當(dāng)人體的血壓出現(xiàn)異常狀況，而人體沒有異常反應(yīng)，在就診時往往并不能給予重現(xiàn)，給醫(yī)生的正確診斷耽誤了時機(jī)，因此現(xiàn)有技術(shù)對于這方面做得還不夠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用無感知檢測技術(shù)，能夠自動實現(xiàn)生理參數(shù)檢測，具有方便、快捷、準(zhǔn)確度更高優(yōu)點的無感知人體多生理參數(shù)采集裝置。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計了一種無感知人體多生理參數(shù)采集裝置，包括心電檢測模塊、脈搏波測量模塊、體溫檢測模塊、總放大濾波模塊、微處理器、通信模塊、顯示模塊和電源模塊；其中，電源模塊分別與各個模塊相連接，并為各個模塊進(jìn)行供電；心電檢測模塊包括第一電極模塊、第二電極模塊和心電檢測處理器，其中，第一電極模塊和第二電極模塊分別包括兩個電極，各個電極分別與待檢測者的皮膚固定接觸，且四個電極按第一電極模塊、第二電極模塊分設(shè)兩個區(qū)域，各個電極分別與心電檢測處理器的輸入端相連接；脈搏波測量模塊包括雙波段發(fā)射器、信號接收器和脈搏波檢測處理器，雙波段發(fā)射器、信號接收器分別與待檢測者的皮膚固定接觸，雙波段發(fā)射器、信號接收器分別與脈搏波檢測處理器的輸入端相連接；體溫檢測模塊包括溫度傳感器，溫度傳感器與待檢測者的皮膚固定接觸；心電檢測處理器的輸出端、脈搏波檢測處理器的輸出端和溫度傳感器的輸出端分別與總放大濾波模塊的輸入端相連接；總放大濾波模塊的輸出端與微處理器相連接；同時微處理器經(jīng)過通信模塊與顯示模塊相連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述心電檢測模塊還包括心電信號放大濾波模塊，所述心電檢測模塊中的各個電極分別與心電信號放大濾波模塊輸入端相連接，心電信號放大濾波模塊輸出端與所述心電檢測處理器的輸入端相連接；所述脈搏波測量模塊還包括脈搏信號放大濾波模塊，雙波段發(fā)射器、信號接收器分別與脈搏信號放大濾波模塊的輸入端相連接，脈搏信號放大濾波模塊的輸出端與脈搏波檢測處理器的輸入端相連接；所述體溫檢測模塊還包括體溫信號放大濾波模塊，所述溫度傳感器與體溫信號放大濾波模塊的輸入端相連接，體溫信號放大濾波模塊的輸出端與所述總放大濾波模塊的輸入端相連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括與所述微處理器相連接的存儲模塊。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器；所述通信模塊為無線通信模塊。

本發(fā)明所述一種無感知人體多生理參數(shù)采集裝置采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明設(shè)計的無感知人體多生理參數(shù)采集裝置，采用無感知檢測技術(shù)，設(shè)計引入心電檢測模塊、脈搏波測量模塊和體溫檢測模塊，能夠自動實現(xiàn)生理參數(shù)檢測，具有方便、快捷、準(zhǔn)確度更高優(yōu)點。

與之相應(yīng)，本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的采集方法，采用無感知檢測技術(shù)，能夠自動實現(xiàn)生理參數(shù)的無感知無創(chuàng)測量，設(shè)計引入心電檢測模塊、脈搏波測量模塊和體溫檢測模塊，通過各項數(shù)據(jù)的檢測，采用全新數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)血壓信息、血氧信息和體溫信息精確采集，具有方便、快捷、準(zhǔn)確度更高優(yōu)點。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計了一種基于無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的采集方法，包括如下步驟：

步驟001.分別通過所述心電檢測模塊、脈搏波測量模塊、體溫檢測模塊獲得待檢測者的心電信號、脈搏波信號、體溫信號，并分別經(jīng)所述總放大濾波模塊處理后，上傳至所述微處理器中；

步驟002.微處理器根據(jù)所接收到的心電信號和脈搏波信號，獲得待檢測者的血壓信息，同時根據(jù)所接收到的脈搏波信號，獲得待檢測者的血氧信息，以及根據(jù)所接收到的體溫信號，獲得待檢測者的體溫信息；

步驟003.微處理器將待檢測者的血壓信息、血氧信息和體溫信息通過所述通信模塊發(fā)送至顯示模塊進(jìn)行顯示。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述步驟002中，微處理器根據(jù)所接收到的心電信號和脈搏波信號，獲得待檢測者的血壓信息，包括如下過程：

微處理器獲得心電信號和脈搏波信號，首先將心電信號每個周期的R波峰值點作為脈搏波傳導(dǎo)時間PTT的起始點，將脈搏波信號的波峰點作為脈搏波傳導(dǎo)時間PTT的終點，并根據(jù)如下公式：

p_S＝a·PTT+b

獲得待檢測者血壓信息的收縮壓p_S，其中，a、b為常量；并通過多組測量脈搏波傳導(dǎo)時間PTT值，結(jié)合聽診法對所獲收縮壓p_S進(jìn)行線性回歸，即可實現(xiàn)血壓信息中收縮壓p_S的連續(xù)測量；

然后，微處理器根據(jù)脈搏波特征K值、脈搏周期T，按如下公式：

f_K,T＝mKT+n

建立關(guān)系方程f_K,T，其中，m和n為常量；

最后，微處理器根據(jù)收縮壓p_S、脈搏波的下降沿舒張期的時間T_d、關(guān)系方程f_K,T，按如下公式：

獲得待檢測者血壓信息的舒張壓p_d，其中，并通過多組測量脈搏波傳導(dǎo)時間PTT值，結(jié)合聽診法對所獲舒張壓p_d進(jìn)行線性回歸，即可實現(xiàn)血壓信息中舒張壓p_d的連續(xù)測量。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述步驟002中，微處理器根據(jù)所接收到的脈搏波信號，獲得待檢測者的血氧信息，包括如下過程：

步驟00201.根據(jù)垂直照射待檢測者的光的波長λ，光強(qiáng)I₀，按如下公式(11)：

獲得垂直光照通過人體的透射光強(qiáng)度I_DC，其中，組織內(nèi)非脈動成分和靜脈血的總吸光系數(shù)、光吸收物質(zhì)濃度、光路徑長度分別表示為ε₀、C₀和L,分別是動脈血液中HbO₂的吸光系數(shù)和濃度,ε_Hb、C_Hb分別是動脈血液中Hb的吸光系數(shù)和濃度；

步驟00202.根據(jù)動脈搏動、血管舒張時,動脈血液光路長度由L增加ΔL,相應(yīng)透射光強(qiáng)由I_DC變化到I_DC-I_AC，則針對式(11)更新，獲得式(12)如下所示：

接著，針對式(12)進(jìn)行變形并求對數(shù)，獲得式(13)如下所示:

步驟00203.采用兩束不同波長的光作為入射光，進(jìn)行分時入射,λ₁和λ₂表示該兩束不同波長光的波長，則將式(13)轉(zhuǎn)為式(14)如下:

步驟00204.將式(14)、式(15相除，獲得式(16)如下：

步驟00205.將式(16)式左邊分子分母進(jìn)行麥克勞林展開，忽略高次項，獲得式(17)如下：

步驟00206.把式(17)帶入血氧飽和度公式：并變形，獲得式(18)如下：

步驟00207.根據(jù)當(dāng)波長λ₂對應(yīng)氧和血紅蛋白HbO₂和還原血紅蛋白Hb吸光系數(shù)曲線交點選擇時,即時，將式(18)更新為式(19)如下：

其中，表示在紅光下動脈血液中Hb的吸光系數(shù)，表示在紅光下動脈血液中HbO₂的吸光系數(shù)，示在紅外光下動脈血液中Hb的吸光系數(shù)，λ₁對應(yīng)紅光，λ₂對應(yīng)紅外光，均為常數(shù)，采用時域或頻域的光譜分析法獲得；

步驟00208.針對式(19)，令則將式(19)更新為式(20)如下：

SpO₂＝A-BD (20)

由此獲得待檢測者的血氧信息SpO₂，其中A、B通過由脈搏波計算出的D值與實際血氧值通過線性規(guī)劃標(biāo)定得出，其中分別表示脈搏波信號中紅光信號的交流成分和紅外信號的交流成分，分別表示脈搏波信號中紅光信號的直流成分和紅外信號的直流成分，它們可通過采集的脈搏波信號獲取。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述步驟002中，微處理器根據(jù)所接收到的體溫信號，獲得待檢測者的體溫信息，具體為：微處理器通過預(yù)設(shè)溫度場補(bǔ)償模型、預(yù)先所獲環(huán)境溫度，針對所接收到的體溫信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，獲得待檢測者的體溫信息。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述預(yù)設(shè)溫度場補(bǔ)償模型通過如下過程獲得：

首先記錄不同環(huán)境溫度下人體體溫測量數(shù)據(jù)和人體真實體溫數(shù)據(jù)，然后針對各個環(huán)境溫度，以及各個環(huán)境溫度分別所對應(yīng)的人體體溫測量數(shù)據(jù)、人體真實體溫數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，構(gòu)建預(yù)設(shè)溫度場補(bǔ)償模型。

本發(fā)明所述一種基于無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的的采集方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明設(shè)計的無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的的采集方法，采用無感知檢測技術(shù)，能夠自動實現(xiàn)生理參數(shù)的無感知無創(chuàng)測量，設(shè)計引入心電檢測模塊、脈搏波測量模塊和體溫檢測模塊，通過各項數(shù)據(jù)的檢測，采用全新數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)血壓信息、血氧信息和體溫信息精確采集，其中，可根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)軟件自帶的計算公式來進(jìn)行定量的分析、計算，準(zhǔn)確的評估用戶身體狀況，兼有數(shù)據(jù)異常報警功能，同時通過無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄茉O(shè)備終端，智能設(shè)備具有實時動態(tài)存儲及查詢的功能，可實現(xiàn)人體關(guān)鍵生理參數(shù)的實時記錄和評估，實現(xiàn)在不影響用戶正常生活的前提下檢測人體的日常健康信息，具有方便、快捷、準(zhǔn)確度更高優(yōu)點。

不僅如此，本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供一種針對無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的應(yīng)用，將所設(shè)計采集裝置應(yīng)用于坐便器座圈上，結(jié)合無感知檢測技術(shù)，能夠自動實現(xiàn)生理參數(shù)的無感知無創(chuàng)測量，實現(xiàn)血壓信息、血氧信息和體溫信息精確采集，具有方便、快捷、準(zhǔn)確度更高優(yōu)點。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計了一種針對無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的應(yīng)用，設(shè)計包括坐便器座圈，所述無感知人體多生理參數(shù)采集裝置設(shè)置于坐便器座圈上，其中，所述心電檢測模塊中四個電極分別內(nèi)嵌設(shè)置于坐便器座圈上表面，四個電極按第一電極模塊、第二電極模塊分兩個區(qū)域與待檢測者的皮膚固定接觸，且四個電極表面與坐便器座圈上表面平齊；所述脈搏波測量模塊中的雙波段發(fā)射器和信號接收器內(nèi)嵌設(shè)置于坐便器座圈上表面，且雙波段發(fā)射器表面和信號接收器表面與坐便器座圈上表面平齊；所述體溫檢測模塊中的溫度傳感器內(nèi)嵌設(shè)置于坐便器座圈上表面，且溫度傳感器表面與坐便器座圈上表面平齊。

本發(fā)明所述一種針對無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的應(yīng)用，采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明設(shè)計針對無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的應(yīng)用，將所設(shè)計采集裝置應(yīng)用于坐便器座圈上，結(jié)合無感知檢測技術(shù)，能夠自動實現(xiàn)生理參數(shù)的無感知無創(chuàng)測量，實現(xiàn)血壓信息、血氧信息和體溫信息精確采集，具有方便、快捷、準(zhǔn)確度更高優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所設(shè)計無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的模塊示意圖；

圖2是本發(fā)明所設(shè)計無感知人體多生理參數(shù)采集裝置所應(yīng)用的血壓算法流程圖；

圖3是本發(fā)明所設(shè)計無感知人體多生理參數(shù)采集裝置所應(yīng)用的血氧算法流程圖；

圖4是本發(fā)明所設(shè)計無感知人體多生理參數(shù)采集裝置所應(yīng)用的體溫算法流程圖；

圖5是本發(fā)明所設(shè)計無感知人體多生理參數(shù)采集裝置所應(yīng)用的智能評估流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計了一種無感知人體多生理參數(shù)采集裝置，在實際應(yīng)用當(dāng)中，包括心電檢測模塊、脈搏波測量模塊、體溫檢測模塊、總放大濾波模塊、微處理器、無線通信模塊、顯示模塊、電源模塊和存儲模塊；其中，電源模塊分別與各個模塊相連接，并為各個模塊進(jìn)行供電；心電檢測模塊包括第一電極模塊、第二電極模塊和心電檢測處理器，其中，第一電極模塊和第二電極模塊分別包括兩個電極，各個電極分別與待檢測者的皮膚固定接觸，且四個電極按第一電極模塊、第二電極模塊分設(shè)兩個區(qū)域，各個電極分別與心電檢測處理器的輸入端相連接；脈搏波測量模塊包括雙波段發(fā)射器、信號接收器和脈搏波檢測處理器，雙波段發(fā)射器、信號接收器分別與待檢測者的皮膚固定接觸，雙波段發(fā)射器、信號接收器分別與脈搏波檢測處理器的輸入端相連接；體溫檢測模塊包括紅外溫度傳感器，紅外溫度傳感器與待檢測者的皮膚固定接觸；心電檢測處理器的輸出端、脈搏波檢測處理器的輸出端和紅外溫度傳感器的輸出端分別與總放大濾波模塊的輸入端相連接；總放大濾波模塊的輸出端與微處理器相連接；同時微處理器經(jīng)過無線通信模塊與顯示模塊相連接，存儲模塊與微處理器相連接；其中，所述心電檢測模塊還包括心電信號放大濾波模塊，所述心電檢測模塊中的各個電極分別與心電信號放大濾波模塊輸入端相連接，心電信號放大濾波模塊輸出端與所述心電檢測處理器的輸入端相連接；所述脈搏波測量模塊還包括脈搏信號放大濾波模塊，雙波段發(fā)射器、信號接收器分別與脈搏信號放大濾波模塊的輸入端相連接，脈搏信號放大濾波模塊的輸出端與脈搏波檢測處理器的輸入端相連接；所述體溫檢測模塊還包括體溫信號放大濾波模塊，所述紅外溫度傳感器與體溫信號放大濾波模塊的輸入端相連接，體溫信號放大濾波模塊的輸出端與所述總放大濾波模塊的輸入端相連接。并且在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中，本發(fā)明矩具體將所設(shè)計的無感知人體多生理參數(shù)采集裝置應(yīng)用到坐便器座圈上，即所述無感知人體多生理參數(shù)采集裝置設(shè)置于坐便器座圈上，其中，所述心電檢測模塊中四個電極分別內(nèi)嵌設(shè)置于坐便器座圈上表面，四個電極按第一電極模塊、第二電極模塊分兩個區(qū)域與待檢測者的皮膚固定接觸，且四個電極表面與坐便器座圈上表面平齊；所述脈搏波測量模塊中的雙波段發(fā)射器和信號接收器內(nèi)嵌設(shè)置于坐便器座圈上表面，且雙波段發(fā)射器表面和信號接收器表面與坐便器座圈上表面平齊；所述體溫檢測模塊中的溫度傳感器內(nèi)嵌設(shè)置于坐便器座圈上表面，且溫度傳感器表面與坐便器座圈上表面平齊。

針對上述所設(shè)計的無感知人體多生理參數(shù)采集裝置，本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)計了基于該無感知人體多生理參數(shù)采集裝置的采集方法，在實際應(yīng)用當(dāng)中，具體包括如下步驟：

步驟001.分別通過所述心電檢測模塊、脈搏波測量模塊、體溫檢測模塊獲得待檢測者的心電信號、脈搏波信號、體溫信號，并分別經(jīng)所述總放大濾波模塊處理后，上傳至所述微處理器中。

步驟002.微處理器根據(jù)所接收到的心電信號和脈搏波信號，獲得待檢測者的血壓信息，同時根據(jù)所接收到的脈搏波信號，獲得待檢測者的血氧信息，以及根據(jù)所接收到的體溫信號，獲得待檢測者的體溫信息。

收縮壓的大小與脈搏波的傳遞時間PTT密切相關(guān)，而脈搏波延動脈血管傳遞時，受到了動脈血管壁的緊張程度、血夜粘稠的影響。脈搏波傳遞速度與血管彈性之間的關(guān)系可以使用莫恩斯——科特威公式表示為

式(1)中，v為脈搏波傳遞速度，g為重力加速度，E為血管壁的彈性模量，a為血管壁厚度，為血流密度，D是平衡狀態(tài)下血管壁的內(nèi)徑。

血管壁的彈性模量和血管壁的壓力成指數(shù)關(guān)系：

式(2)中，是壓力為零的彈性模量，為血管壁壓力，定義為收縮壓。為血管一個特征量，數(shù)值一般在0.016至0.018之間。

脈搏波傳導(dǎo)時間PTT是指脈搏波通過動脈樹從一點傳遞到另外一點所用的時間，則脈搏波的傳遞速度可表示為：

S是脈搏波傳遞的距離。

則將(2)、(3)式帶入(1)式可得

對PTT求導(dǎo)得：

則可知收縮壓的變化與脈搏波的傳遞時間PTT呈線性關(guān)系，可簡化為

p_S＝a·PTT+b (6)

根據(jù)式(6)將采集到的心電信號每個周期的R波峰值點作為PTT的起始點，把脈搏波的波峰點作為PTT的終點，通過多組測量PTT值，結(jié)合聽診法對得到的收縮壓進(jìn)行線性回歸，即可實現(xiàn)收縮壓的連續(xù)測量。

則如圖2所示，上述步驟002中，微處理器根據(jù)所接收到的心電信號和脈搏波信號，獲得待檢測者的血壓信息，包括如下過程：

微處理器獲得心電信號和脈搏波信號，首先將心電信號每個周期的R波峰值點作為脈搏波傳導(dǎo)時間PTT的起始點，將脈搏波信號的波峰點作為脈搏波傳導(dǎo)時間PTT的終點，并根據(jù)如下公式：

p_S＝a·PTT+b

獲得待檢測者血壓信息的收縮壓p_S，其中，a、b為常量；并通過多組測量脈搏波傳導(dǎo)時間PTT值，結(jié)合聽診法對所獲收縮壓p_S進(jìn)行線性回歸，即可實現(xiàn)血壓信息中收縮壓p_S的連續(xù)測量；

根據(jù)血壓信息中舒張壓與收縮壓之間的如下關(guān)系：

式中，T_d為脈搏波的下降沿舒張期的時間，R表示血管外周阻力，C表示血管順應(yīng)性；

根據(jù)脈搏特征K值理論，建立血管外周阻力R和血管順應(yīng)性C關(guān)于脈搏波特征K值與脈搏周期T之間的關(guān)系方程，記為f_K,T，則上式可以表示為：

脈搏波特征K值與心血管系統(tǒng)中的心搏輸出量、外周阻力等密切相關(guān)。根據(jù)脈搏波波型面積變化將脈搏波特征量K值定義為：

式中，p_m為平均動脈壓；在實際計算中，把脈搏波信號的波峰值作為p_S，波谷值作為p_d，一個周期內(nèi)信號的平均幅值作為p_m，即可通過計算換算出脈搏波特征量K值，通過分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，被測對象的RC值與KT值呈線性相關(guān)，得到f_K,T的線性方程：

f_K,T＝mKT+n

則然后，微處理器根據(jù)脈搏波特征K值、脈搏周期T，按如下公式：

f_K,T＝mKT+n

建立關(guān)系方程f_K,T，其中，m和n為常量；

最后，微處理器根據(jù)收縮壓p_S、脈搏波的下降沿舒張期的時間T_d、關(guān)系方程f_K,T，按如下公式：

獲得待檢測者血壓信息的舒張壓p_d，其中，并通過多組測量脈搏波傳導(dǎo)時間PTT值，結(jié)合聽診法對所獲舒張壓p_d進(jìn)行線性回歸，即可實現(xiàn)血壓信息中舒張壓p_d的連續(xù)測量。

血氧飽和度檢測是基于動脈血液對光的吸收量隨動脈波動而變化的原理，透射式血氧飽和度檢測中,當(dāng)透光區(qū)域動脈血管搏動時,動脈血液對光的吸收量將隨之變化,稱為脈動分量或交流量(AC)；而皮膚、肌肉、骨骼和靜脈血等其他組織對光的吸收是恒定不變的,稱為直流量(DC)。

則如圖3所示，步驟002中，微處理器根據(jù)所接收到的脈搏波信號，獲得待檢測者的血氧信息，包括如下過程：

步驟00201.根據(jù)垂直照射待檢測者的光的波長λ，光強(qiáng)I₀，按如下公式(11)：

獲得垂直光照通過人體的透射光強(qiáng)度I_DC，其中，組織內(nèi)非脈動成分和靜脈血的總吸光系數(shù)、光吸收物質(zhì)濃度、光路徑長度分別表示為ε₀、C₀和L,分別是動脈血液中HbO₂的吸光系數(shù)和濃度,ε_Hb、C_Hb分別是動脈血液中Hb的吸光系數(shù)和濃度；

步驟00202.根據(jù)動脈搏動、血管舒張時,動脈血液光路長度由L增加ΔL,相應(yīng)透射光強(qiáng)由I_DC變化到I_DC-I_AC，則針對式(11)更新，獲得式(12)如下所示：

接著，針對式(12)進(jìn)行變形并求對數(shù)，獲得式(13)如下所示:

步驟00203.采用兩束不同波長的光作為入射光，進(jìn)行分時入射,λ₁和λ₂表示該兩束不同波長光的波長，則將式(13)轉(zhuǎn)為式(14)如下:

步驟00204.將式(14)、式(15相除，獲得式(16)如下：

步驟00205.將式(16)式左邊分子分母進(jìn)行麥克勞林展開，忽略高次項，獲得式(17)如下：

步驟00206.把式(17)帶入血氧飽和度公式：并變形，獲得式(18)如下：

步驟00207.根據(jù)當(dāng)波長λ₂對應(yīng)氧和血紅蛋白HbO₂和還原血紅蛋白Hb吸光系數(shù)曲線交點選擇時,即時，將式(18)更新為式(19)如下：

其中，表示在紅光下動脈血液中Hb的吸光系數(shù)，表示在紅光下動脈血液中HbO₂的吸光系數(shù)，示在紅外光下動脈血液中Hb的吸光系數(shù)，λ₁對應(yīng)紅光，λ₂對應(yīng)紅外光，均為常數(shù)，采用時域或頻域的光譜分析法獲得；其中，實際應(yīng)用中，選擇對人體散射作用較小的660nm紅光和940nm紅外發(fā)光二極管作為測試光源。

步驟00208.針對式(19)，令則將式(19)更新為式(20)如下：

SpO₂＝A-BD (20)

由此獲得待檢測者的血氧信息SpO₂，其中A、B通過由脈搏波計算出的D值與實際血氧值通過線性規(guī)劃標(biāo)定得出，其中分別表示脈搏波信號中紅光信號的交流成分和紅外信號的交流成分，分別表示脈搏波信號中紅光信號的直流成分和紅外信號的直流成分，它們可通過采集的脈搏波信號獲取。

本發(fā)明所設(shè)計的無感知人體多生理參數(shù)采集裝置，由于是非接觸測量，紅外傳感器測量的為人體體表溫度，而人體體表溫度容易受到環(huán)境溫度影響，不同的環(huán)境溫度測量的體表溫度是不一樣的，為了減小環(huán)境溫度的影響，通過設(shè)計對紅外傳感器在不同環(huán)境溫度的情況下進(jìn)行溫度測量，記錄不同環(huán)境溫度下的測量數(shù)據(jù)和人體的真實溫度數(shù)據(jù)，對所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，建立溫度場補(bǔ)償模型，在不同的環(huán)境溫度下對人體體溫進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到高精度測量。

則如圖4所示，步驟002中，微處理器根據(jù)所接收到的體溫信號，獲得待檢測者的體溫信息，具體為：微處理器通過預(yù)設(shè)溫度場補(bǔ)償模型、預(yù)先所獲環(huán)境溫度，針對所接收到的體溫信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，獲得待檢測者的體溫信息；其中，預(yù)設(shè)溫度場補(bǔ)償模型通過如下過程獲得：

首先記錄不同環(huán)境溫度下人體體溫測量數(shù)據(jù)和人體真實體溫數(shù)據(jù)，然后針對各個環(huán)境溫度，以及各個環(huán)境溫度分別所對應(yīng)的人體體溫測量數(shù)據(jù)、人體真實體溫數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，構(gòu)建預(yù)設(shè)溫度場補(bǔ)償模型。

上述過程具體表現(xiàn)為，將紅外測溫儀在不同的環(huán)境溫度下的測溫效果進(jìn)行了一系列實驗研究。實驗方案是在無風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境下，將紅外測量距離固定為2cm不變，室內(nèi)環(huán)境從15度到30度設(shè)置多個溫度節(jié)點進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，在每個溫度節(jié)點下使用人體紅外測溫系統(tǒng)測量當(dāng)前的環(huán)境溫度和人體腿部的體表溫度，用水銀溫度計測量人體的腋窩溫度，并記錄下每次采集到的數(shù)據(jù)。

分析發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度和人體真實溫度之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性(r>0.9),運用線性回歸法可以準(zhǔn)確的反映不同環(huán)境溫度下人體的真實溫度值。

假設(shè)環(huán)境溫度、體表溫度和人體真實溫度分別為x＝{x₁,x₂,x₃,···x_N}、y＝{y₁,y₂,y₃,···y_N}和z＝{z₁,z₂,z₃,···z_N}，則建立三個參數(shù)序列之間的多元線性回歸模型，即:

z＝a+bx+cy (21)

其中，a,b,c為回歸系數(shù)，利用最小二乘法可以求出：

步驟003.微處理器將待檢測者的血壓信息、血氧信息和體溫信息通過所述無線通信模塊發(fā)送至顯示模塊進(jìn)行顯示。

本發(fā)明所設(shè)計的無感知人體多生理參數(shù)采集裝置中具有辨識用戶健康狀況的分析軟件，它能夠根據(jù)已有的健康狀態(tài)、非健康狀態(tài)、典型病例特征等數(shù)據(jù)值，設(shè)定三個生理參數(shù)、正常參數(shù)范圍值和病理參數(shù)范圍值，結(jié)合基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合評價法具有的自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、非線性映射的特性，實現(xiàn)對人體生理狀況進(jìn)行客觀的評價。

如圖5所示，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是建立以權(quán)重描述變量與目標(biāo)之間特殊的非線性關(guān)系模型,對事物的判斷分析必須經(jīng)過一個學(xué)習(xí)或訓(xùn)練過程。針對本例的人體生理參數(shù)評估，設(shè)定人體某項生理參數(shù)正常范圍值為x_i～[A,B]，則生理參數(shù)平均值為：

生理參數(shù)偏離值為：

正常參數(shù)極限偏離值為：

當(dāng)P_i≤P_m時，則表示人體生理參數(shù)正常；

當(dāng)P_i>P_m時，則表示人體生理參數(shù)異常。

智能評估系統(tǒng)可根據(jù)實時檢測的用戶各項生理數(shù)據(jù)，判斷用戶當(dāng)前的身體狀況，對用戶的身體健康進(jìn)行評估，例如出現(xiàn)高血壓、血氧異常、體溫偏高等狀況，可及時的發(fā)現(xiàn)并給予相關(guān)的提示；若發(fā)現(xiàn)用戶長期存在有較為明顯的病理特征或病癥，可將近期評估的結(jié)果自動生成分析報告推送至用戶智能終端并在軟件界面進(jìn)行警示和報警，用戶可通過客戶端下載到近期的全部生理數(shù)據(jù)，對用戶到醫(yī)院做更加全面的檢查和醫(yī)護(hù)人員的診斷和治療提供參考。

實際應(yīng)用中，本發(fā)明所設(shè)計的一種無感知人體多生理參數(shù)采集裝置及采集方法，與傳統(tǒng)的只能測量人體手指和手腕的脈搏波信號的裝置相比，本裝置可精確的測量人體厚脂肪部位的脈搏波信號，建立了光信號在厚脂肪部位的采集和處理模型，同時本裝置置于座便器的表面可避免由于人為的運動對測量的結(jié)果帶來的誤差，實現(xiàn)信號的連續(xù)測量，從而提高系統(tǒng)的可靠性和精確性。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。