近紅外發(fā)射管和兩個光電接收管。紅光發(fā)射管和近紅外發(fā)射管依次發(fā)射光信號，并將皮膚反饋的光信號發(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，一個紅光發(fā)射管和一個近紅外發(fā)射管以列排布于兩個對稱排布的光電接收管之間。
[0047]方式二、如圖4(b)所示，一個光電接收管兩側(cè)中的一側(cè)排布一個紅光發(fā)射管，另一側(cè)排布一個近紅外發(fā)射管。
[0048]方式三、如圖4(c)所示，采用一個光電接收管，并在任意一側(cè)列排布一個紅光發(fā)射管和一個近紅外發(fā)射管。
[0049]反射式血氧檢測模塊，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。
[0050]血壓采集預處理模塊，用于將獲取的心電圖信號和光電容積脈搏波描記信號相參后獲得脈搏波傳輸時間At。
[0051]如圖5所示，從心電采集單元獲得的心電圖信號ECG中獲取R點對應時刻Tk和從血氧采集單元獲得的光電容積脈搏波描記信號PPG中獲取特征值點P點對應時刻TP，利用公式⑴:
[0052]At= Te-Tp (I)
[0053]以獲得脈搏波傳輸時間At。
[0054]其中，光電容積脈搏波描記信號的特征值點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、光電容積脈搏波最小值點、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、脈搏波二階差分最大值或幅度百分比點。
[0055]溫度采集單元，用于采集并獲得人體表皮的溫度信號；包括溫度傳感器和溫度檢測模塊。
[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；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前表皮溫度信號發(fā)送至溫度檢測模塊。
[0057]溫度檢測模塊，用于采集由溫度傳感器轉(zhuǎn)換得的溫度信號。
[0058]運動監(jiān)測及處理單元用于對運動功能的監(jiān)測；包括慣性傳感器和慣性傳感器檢測豐旲塊。
[0059]慣性傳感器，用于將運動信息轉(zhuǎn)換為可用于采集的運行速度信號；布放在腕表內(nèi)部的電路板上。
[0060]慣性傳感器檢測模塊，用于采集由慣性傳感器測得的運動速度信號
[0061]信號分析處理及顯示單元，用于對心電圖信號、光電容積脈搏波描記信號、溫度信號、運動速度信號和脈搏波傳輸時間進行處理，獲得心率、血氧、脈率、表皮溫度、運動速度和血壓參數(shù)，并將獲得的參數(shù)通過無線模塊發(fā)送至智能設備；包括生理參數(shù)處理和解析模塊、控制模塊、無線模塊、報警單元和顯示模塊；
[0062]其中，生理參數(shù)處理和解析模塊，用于將心電檢測模塊采集到的心電信號、反射式血氧檢測模塊采集到的光電容積脈搏波描記信號、溫度檢測模塊采集到的溫度信號、慣性傳感器檢測模塊采集到的運動速度信號和血壓采集預處理模塊獲得的脈搏波傳輸時間進行處理，并分別獲得心率、血氧、脈率、表皮溫度、運動速度和血壓參數(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)處理和解析模塊對心電檢測模塊采集到的心電信號進行濾波后根據(jù)心電圖在一分鐘之內(nèi)的峰值個數(shù)，得到心率參數(shù)。
[0065]生理參數(shù)處理和解析模塊對反射式血氧檢測模塊采集到的光電容積脈搏波描記信號進行濾波后根據(jù)脈搏波幅值的最大最小值計算血氧參數(shù)，根據(jù)脈搏波一分鐘之內(nèi)的特征值個數(shù)，得到脈率參數(shù)。
[0066]生理參數(shù)處理和解析模塊對溫度檢測模塊采集到的溫度信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到表皮溫度。
[0067]生理參數(shù)處理和解析模塊對慣性傳感器檢測模塊采集到的運動信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到運動速度。
[0068]生理參數(shù)處理和解析模塊對血壓采集預處理模塊獲得的脈搏波傳輸時間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為血壓測量系數(shù)，根據(jù)6種不同的光電容積脈搏波特征值點獲得不同的脈搏波傳輸時間Δ t，并依據(jù)實際的血壓參數(shù)計算得到6組血壓測量系數(shù)a和b，并記載至生理參數(shù)處理和解析模塊。在實際測量時，根據(jù)不同的特征值選取方法，采用相應的血壓測量系數(shù)a和b，以得到當前時刻的血壓參數(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、運動速度和血壓參數(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、運動速度和血壓參數(shù)發(fā)送到智能設備上，這樣一來，能夠?qū)⑷梭w的生理參數(shù)實時發(fā)送并顯示到智能設備上，如醫(yī)用電腦。
[0073]智能設備檢測到異常的生理參數(shù)時發(fā)出控制信號，該控制信號通過無線模塊進入本設備后發(fā)送給控制模塊?？刂颇K接收到控制信號后控制報警單元進行報警。報警單元可以包括聲報警模塊和/或光報警模塊，從而提示佩戴人員注意當前生理指標異常，相應采取措施。
[0074]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種無線智能的多生理參數(shù)健康監(jiān)護腕式設備，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)、運動狀態(tài)監(jiān)測單元(4)、血壓采集預處理模塊(5)和信號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； 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； 溫度采集單元(3)，用于采集并獲得人體表皮的溫度信號； 運動狀態(tài)檢測單元(4)，用于采集并獲得運動速度信號； 血壓采集預處理模塊(5)，用于將獲取的心電圖信號和光電容積脈搏波描記信號相參后獲得脈搏波傳輸時間；即:從心電采集單元獲得的心電圖信號ECG中獲取R點對應時刻Tk和從血氧采集單元獲得的光電容積脈搏波描記信號PPG中獲取特征值點P點對應時刻TP，利用At= Tk-Tp獲得脈搏波傳輸時間Λ t; 信號分析處理及顯示單元(6)，用于對心電圖信號、光電容積脈搏波描記信號、溫度信號、運動速度信號和脈搏波傳輸時間進行處理，獲得心率、血氧、脈率、表皮溫度、運動速度和血壓參數(shù)，并將獲得的參數(shù)通過無線模塊發(fā)送至智能設備。
2.如權利要求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)動電極RLD(9)對心電圖信號進行采集；其中，干電極RA⑶和驅(qū)動電極RLD (9)為長方形狀，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；用于測量光電容積脈搏波描記信號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；用于測量溫度信號的溫度傳感器(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；用于測量運動速度信號的慣性傳感器安裝于腕表內(nèi)部電路板上。
3.如權利要求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；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。
4.如權利要求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、一個紅光發(fā)射管和一個近紅外發(fā)射管以列排布于兩個對稱排布的光電接收管之間； 方式二、一個光電接收管兩側(cè)中的一側(cè)排布一個紅光發(fā)射管，另一側(cè)排布一個近紅外發(fā)射管； 方式三、米用一個光電接收管，并在任意一側(cè)列排布一個紅光發(fā)射管和一個近紅外發(fā)射管。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號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，用于將心電檢測模塊采集到的心電信號、反射式血氧檢測模塊采集到的光電容積脈搏波描記信號、溫度檢測模塊采集到的溫度信號、慣性傳感器檢測模塊采集到的運動速度信號和血壓采集預處理模塊獲得的脈搏波傳輸時間進行處理，并分別心率、血氧、脈率、表皮溫度、運動速度和血壓參數(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、運動速度和血壓參數(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、運動速度和血壓參數(shù)發(fā)送到智能設備上，將智能設備發(fā)來的控制信號發(fā)送給控制模塊。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號分析處理及顯示單元(6)進一步包括報警單元； 所述控制信號是當智能設備檢測到異常的生理參數(shù)時發(fā)出的；接收到控制信號后的控制模塊控制報警單元進行報警。
【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)護腕式設備。本發(fā)明通過將心電采集設備、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、運動速度和血壓參數(shù)。并通過無線模塊將獲得的參數(shù)發(fā)送至智能設備中進行存儲。其中，本發(fā)明所測的血壓參數(shù)是利用了血壓和脈搏波傳輸時間存在線性關系的原理，而非采用傳統(tǒng)袖帶式測量血壓的方法。
【IPC分類】A61B5-0205, A61B5-01, A61B5-1455
【公開號】CN104622445
【申請?zhí)枴緾N201510050717
【發(fā)明人】方震, 徐志紅, 錢陽明, 田麗麗, 趙湛, 杜利東, 劉韋, 陳賢祥
【申請人】中國科學院電子學研究所, 中國人民解放軍海軍總醫(yī)院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月30日