一种基于压缩感知的穿戴式体征监护器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于压缩感知的穿戴式体征监护器，包括布质基带、温度传感器、主电路板、连接线缆、指端模块，布质基带中间安装有主电路板，布质基带对应人体左右腋下部位各安装有1个温度传感器，主电路板中安装有单片机，主电路板中安装有温度传感器、心电传感器、加速度传感器、单片机、蜂鸣器、输出模块并且分别与单片机连接，单片机通过连接线缆连接指端模块，所述指端模块中有光电容积脉搏传感器、压力传感器和血氧饱和度传感器，光电容积脉搏传感器、压力传感器和血氧饱和度传感器通过连接线缆分别与单片机连接。本实用新型专利技术采用压缩感知方法对信号进行量化，联合测量体温更精确，使用面更宽广，异常情况下快速得到救助。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属医疗监护电子装置
，特别是涉及一种基于压缩感知的穿戴式体征监护器。
技术介绍
随着老龄化社会的到来，老年人口迅速增长，高龄化、空巢化现象愈趋明显。此外，人们对身体健康越来越重视，大量的病弱人群需要长期的监护照料。由于社会竞争的激烈、工作和生活节奏的加快，人们无暇照顾年迈或病弱的亲人，因此老年、病弱群体的护理已经成为一个棘手的社会问题。鉴于此，一些体征监护系统被研制出来，用于长期监测人体的基本生理参数，但已有系统存在一些不足，其具体表现在(I)大型设备只能在静态情况下进行测量和监护，而人体一般是移动的，因此大型·设备使用范围受限。(2)大型体征监测设备价格昂贵，不适合普及和推广。(3)小型的设备整机耗电多，设备充电一次后能持续监测的时间较短。(4)系统监测判断效率和准确度不高。目前，用于临床中的体征监测仪能够测量人体的心率、血压、体温和血氧饱和度，在病患者手术实施中发挥着重要作用，在危重病人临床监护中也是一种不可缺少的必需设备。然而，它们都只能在静态情况下进行测量和监护，现实生活中往往需要在人们移动时对体征进行适时监测、记录，现在社会老年化程度逐年提高，老年人由于年岁高，心脑血管病、高血压、感冒发烧以及呼吸道感染等疾病对老年人的危害越来越严重，心脏病发作或跌倒中风等异常体征状况具有很大的偶然性和突发性，因此迫切需要一种穿戴式的体征监护系统，使人们随时知道自己的身体状况，在严重时能及时报警、提示。人体的病变与康复是一个日积月累的过程，穿戴式体征监护系统连续地检测体温、脉搏等各种生理信息，可对生理趋势或治疗效果进行跟踪分析，有助于疾病的早期发现或康复治疗，并在体征异常的情况下做出应急反应。例如，当生理机能出现一定程度变异时发出适当的警示，如蜂鸣器鸣响等，以便采取相应的应急措施。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于压缩感知的穿戴式体征监测系统，能够实现长期对穿戴者体征信息进行监测记录的检测装置。该系统能够在人体自然状态下对体征状况进行长期的无创连续监测，并根据系统设置进行实时的状态指示或异常体征告警。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于压缩感知的穿戴式体征监护器，包括布质基带、温度传感器、主电路板、连接线缆、指端模块，所述布质基带两头装有尼龙搭扣带可以穿戴在实用者胸口处，所述布质基带中间安装有主电路板，所述布质基带对应人体左右腋下部位各安装有I个温度传感器，所述主电路板中安装有单片机，所述主电路板中安装有温度传感器、心电传感器、加速度传感器、单片机、蜂鸣器、输出模块并且分别与单片机连接，所述单片机通过连接线缆连接指端模块，所述指端模块中有光电容积脉搏传感器、压力传感器和血氧饱和度传感器，所述光电容积脉搏传感器、压力传感器和血氧饱和度传感器通过连接线缆分别与单片机连接。所述主电路板输出模块是柔性显示屏、蓝牙以或无线通信模块。所述著电路板中安装的单片机是MSP型单片机。所述指端模块中有光电容积脉搏传感器采用0PT101型传感器。所述指端模块中压力传感器选用BPOl型压力传感器。所述主电路板中单片机连接的加速度传感器采用飞思卡尔开发的基于MEMS(微机电系统)的三轴向低重力加速计MMA7260Q。传统的采样过程必须满足奈奎斯特采样定理，即采样速率必须大于信号带宽的两倍才能精确重构原始信号。然而依照该定理进行采样会产生大量的数据，造成存储空间的浪费，同时也给信号的采样、传输带来巨大压力。为了缓解受限资源的压力，本技术采用压缩感知方法对生理信号进行采样压缩。不同于传统的奈奎斯特理论的处理过程，压缩感知理论对信号的采样和压缩是同时进行的，利用信号的稀疏性，以远低于奈奎斯特采样率的速率对信号进行非自适应投影测量，所得测量值是从高维到低维的投影，一个测量值包含了所有样本的信息，然后求解最优化问题就能从观测值中精确地重构出原始信号。本技术监测被测者体温、脉搏、心电、血压、血氧饱和度、加速度等6项体征如下(I)体温测量，温度传感器测出被测者体温的模拟值，然后用压缩感知方法采样压缩，通过三个温度传感器测量值之间的关系进行修正、补偿，最终显示在柔性显示屏上。(2)脉搏测量，采用光电容积脉搏波描记法测量。当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器。在此过程中由于受到指端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱。其中皮肤、肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。将此光强度变化信号转换成电信号，再经压缩感知将信号送到单片机，由单片机处理后便可获得容积脉搏血流的变化。(3)心电信号测量，心电电极片采集到的信号经过放大、滤波处理后进入控制系统中采用压缩感知方法进行A/D转换，转换后的数字量将由单片机控制进行存储和处理。(4)血压测量，利用压力传感器测量动脉处的压力模拟值，然后经压缩感知转换为数字量，经单片机处理计算可以方便求得被测者的高压、低压，避免了加压测量，从而实现移动测量。(5)血氧饱和度测量，利用光电感应法测量，光电感应环用光照投射的方式，通过血液透光的亮度测定血液中氧的浓度。(6)加速度测量，加速度传感器可以测得被测者的加速度值，用以检测被测者是否跌倒。本技术的工作过程是在单片机程序控制下进行体征参数采集分析，从而进行体征状态监测开机后程序初始化一启动生理传感器采集信号一对模拟信号采样、压缩、存储，即应用压缩感知方法将传感器采集到的模拟信号采样压缩为数字信号并进行存储一将采集到的各项体征信号与标准信号作比较，出现异常时进行报警一将所有采集到的体征监测信号联合处理，分析判断被测者的身体状况，出现异常则启动蜂鸣报警一若蜂鸣报警持续一段时间后仍未关闭则启动蓝牙模块向周围人群发出求助信息，同时启动无线通信模块将报警信息发送给预设的相关联的手机号码。有益效果本技术改进的有益效果在于I、采用压缩感知方法对模拟信号进行采样量化，与传统的奈奎斯特采样相比，本技术的方法能大量节省存储空间，降低系统功耗，延长使用寿命。2、采用多个温度传感器联合测量体温，这些测量值之间可以相互修正、补偿，使得最终得到的体温值更精确。3、加速度传感器可以有效快速地判断被测者是否跌倒，拓宽了设备的使用面。4、将采集到的多项体征信号联合分析处理，能更准确地判断被测者身体状况处于健康还是疾病状态。5、异常情况下报警方式多样化，以便最快得到救助。附图说明图I为本技术结构示意图。图2为本技术中主电路板(3)单片机和传感器就够示意图。图3为本技术穿戴后各个传感器对应人体位置的示意图。图4为本技术对使用者体征状态监测的程序流程图。图5输出幅度与照射光线波长关系。图6照射光线入射角与输出幅度关系。图7为本技术中BPOl的内部等效电路和外形封装示意图图。图8为本技术中0PT101型传感器内部电路结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压缩感知的穿戴式体征监护器，包括布质基带（1）、温度传感器（2）、主电路板（3）、连接线缆（4）、指端模块（5），其特征在于，所述布质基带（1）两头装有尼龙搭扣带可以穿戴在实用者胸口处，所述布质基带（1）中间安装有主电路板（3），所述布质基带（1）对应人体左右腋下部位各安装有1个温度传感器（2），所述主电路板（3）中安装有单片机，所述主电路板（3）中安装有温度传感器、心电传感器、加速度传感器、单片机、蜂鸣器、输出模块并且分别与单片机连接，所述单片机通过连接线缆（4）连接指端模块（5），所述指端模块（5）中有光电容积脉搏传感器、压力传感器和血氧饱和度传感器，所述光电容积脉搏传感器、压力传感器和血氧饱和度传感器通过连接线缆（4）分别与单片机连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康如婷，赵曙光，刘浩，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：实用新型
国别省市：