本發(fā)明涉及于基于反射式光電容積描記法的血氧測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

以手指或手腕動(dòng)脈及其分支為檢測(cè)對(duì)象的血氧飽和度檢測(cè)多采用脈搏血氧測(cè)定法，該方法利用氧合血紅蛋白的非氧合血紅蛋白對(duì)不同波長(zhǎng)入射光有著不同的吸收率的特性，計(jì)算出動(dòng)脈血氧飽和度。

目前，常用的無(wú)創(chuàng)脈搏血氧測(cè)量設(shè)備包括有線透射式指夾探頭搭配臺(tái)式測(cè)量主機(jī)的測(cè)量設(shè)備，以及透射式指夾探頭和測(cè)量主機(jī)一體的指夾式脈搏血氧儀。上述測(cè)量設(shè)備的使用中，被測(cè)者將手指放入指夾探頭中，測(cè)量主機(jī)驅(qū)動(dòng)紅色和紅外雙波長(zhǎng)發(fā)光二極管(LED)輪換發(fā)出光線探射手指頭皮膚組織下動(dòng)脈毛細(xì)血管，從指甲蓋射入并穿透手指頭，在手指頭腹部通過(guò)光敏傳感器(PD)接收透射出的光線。通過(guò)對(duì)接收到的透射光線中攜帶的血液中氧合血紅蛋白和非氧合血紅蛋白的成分比例信息計(jì)算得出人體心率值和血氧飽和度值。

傳統(tǒng)的血氧測(cè)量設(shè)備都是由探頭夾住佩戴者手指頭進(jìn)行測(cè)量，探頭通過(guò)電纜和臺(tái)式主機(jī)相連，或是和一體化主機(jī)夾在人體指頭上。在以上佩戴方式中，由于有線連接的原因，佩戴者日常行為活動(dòng)受到限制，難以在日常生活環(huán)境中實(shí)現(xiàn)持續(xù)佩戴和監(jiān)測(cè)，并且傳統(tǒng)的血氧測(cè)量設(shè)備在人體處于非靜態(tài)狀態(tài)下從身體的末端位置檢測(cè)光電容積描記信號(hào)時(shí)會(huì)由于測(cè)量位置處血流循環(huán)的突然改變以及測(cè)量單元相對(duì)測(cè)量位置表面的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)噪聲，從而導(dǎo)致測(cè)量精度低，不能得到準(zhǔn)確的血氧飽和度，難以進(jìn)行及時(shí)有效的治療。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)，解決目前技術(shù)中傳統(tǒng)的血氧測(cè)量設(shè)備佩戴檢測(cè)時(shí)會(huì)造成行動(dòng)受限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)日常連續(xù)監(jiān)測(cè)，無(wú)法進(jìn)行及時(shí)有效治療的問(wèn)題。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

用于從人體皮表檢測(cè)信號(hào)的傳感器模塊；

與所述傳感器模塊電連接的主控模塊，主控模塊對(duì)所述傳感器模塊的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理獲得檢測(cè)者的生理信息，主控模塊上連接有電池；

所述的傳感器模塊、主控模塊和電池集成裝置在佩戴于手指或手腕上的殼體內(nèi)。

本發(fā)明所述的便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)在人體手指處無(wú)需附件進(jìn)行心率和血氧飽和度測(cè)量，使佩戴者的活動(dòng)不會(huì)受到限制，可以進(jìn)行日常連續(xù)的監(jiān)測(cè)，使用更加方便，能夠及時(shí)的測(cè)量出佩戴者的生理狀態(tài)，為治療提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，保障治療的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步的，所述的傳感器模塊包括用于發(fā)射光到人體皮表的發(fā)光裝置，以及接收人體皮表反射或透射光的光接收裝置，并且光接收裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。本發(fā)明利用氧合血紅蛋白的非氧合血紅蛋白對(duì)不同波長(zhǎng)入射光有著不同的吸收率的特性，計(jì)算出動(dòng)脈血氧飽和度。

進(jìn)一步的，所述的主控模塊包括心率血氧算法模塊和主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊，傳感器模塊的測(cè)量信號(hào)輸送到心率血氧算法模塊進(jìn)行計(jì)算分析，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊對(duì)心率血氧算法模塊進(jìn)行調(diào)度控制。

進(jìn)一步的，所述的心率血氧算法模塊由卡爾曼濾波子模塊、基線調(diào)整子模塊和頻域時(shí)域混合計(jì)算子模塊構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述的傳感器模塊與心率血氧算法模塊之間還設(shè)置有生物信號(hào)預(yù)處理模塊，生物信號(hào)預(yù)處理模塊包括高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器和自動(dòng)增益控制器，對(duì)傳感器模塊的測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、噪聲濾除和強(qiáng)度自動(dòng)增益控制，不同的膚色對(duì)光的反射、透射強(qiáng)度不同，利用生物信號(hào)預(yù)處理模塊可以對(duì)不同膚色人群的皮膚反射信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，濾除噪音，信號(hào)放大整形，保障在各種人群膚色測(cè)量條件下的信號(hào)強(qiáng)度質(zhì)量，提高了便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)的接收處理靈敏度。

進(jìn)一步的，所述的心率血氧算法模塊上還連接有運(yùn)動(dòng)感知模塊，運(yùn)動(dòng)感知模塊對(duì)于在測(cè)量過(guò)程中由于人體小幅度運(yùn)動(dòng)引入的干擾進(jìn)行信息采集，心率血氧算法模塊根據(jù)此信息對(duì)傳感器模塊的測(cè)量信號(hào)中混入的運(yùn)動(dòng)干擾進(jìn)行識(shí)別和補(bǔ)償，避免運(yùn)動(dòng)干擾心率血氧計(jì)算的精度。

進(jìn)一步的，所述的主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊上還連接有心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊將心率血氧算法模塊處理后的數(shù)據(jù)輸入到心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊，心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊對(duì)接收到的時(shí)間連續(xù)的心率血氧數(shù)據(jù)根據(jù)不同疾病生理模型進(jìn)行計(jì)算和修正，提高系統(tǒng)對(duì)偽差數(shù)據(jù)的甄別和修正能力，提高監(jiān)測(cè)的針對(duì)性和準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步的，所述的主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊上還連接有本地存儲(chǔ)模塊，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊將心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)傳輸保存到本地存儲(chǔ)模塊，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理可靠性。

進(jìn)一步的，所述的本地存儲(chǔ)模塊對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)起止期間的數(shù)據(jù)進(jìn)行文件系統(tǒng)封裝存儲(chǔ)，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的效率及可靠性，相對(duì)于傳統(tǒng)的基于指針對(duì)硬件存儲(chǔ)單元進(jìn)行直接讀寫(xiě)操作的數(shù)據(jù)管理方式更加高效可靠。

進(jìn)一步的，所述的主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊上還連接有無(wú)線傳輸模塊，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊將本地存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)文件讀出并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊上傳到外部服務(wù)器，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明所述的便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)在人體手指或手腕處無(wú)需附件進(jìn)行心率和血氧飽和度測(cè)量，使佩戴者的活動(dòng)不會(huì)受到限制，可以進(jìn)行日常連續(xù)的監(jiān)測(cè)，使用更加方便，可以為用戶(hù)或醫(yī)療工作者提供連續(xù)可靠的數(shù)據(jù)記錄和分析結(jié)果，對(duì)后續(xù)的診治提供有效的依據(jù)；有效提高測(cè)量靈敏度和測(cè)量精度，在手指或手腕部位實(shí)現(xiàn)等同于傳統(tǒng)多參數(shù)病人監(jiān)護(hù)儀的心率及血氧測(cè)量精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一種便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)，可以在人體手指或手腕處無(wú)需附件進(jìn)行心率和血氧飽和度測(cè)量，系統(tǒng)的測(cè)量靈敏度和測(cè)量精度高，佩戴者的活動(dòng)不會(huì)受到限制，可以進(jìn)行日常連續(xù)的監(jiān)測(cè)，提高對(duì)疾病狀況管控的及時(shí)性，保障治療及時(shí)準(zhǔn)確。

如圖1和圖2所示，一種便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

用于從人體皮表檢測(cè)信號(hào)的傳感器模塊1；

與所述傳感器模塊1電連接的主控模塊2，主控模塊2對(duì)所述傳感器模塊1的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理獲得檢測(cè)者的生理信息，主控模塊2上連接有電池3；

所述的傳感器模塊1、主控模塊2和電池3集成裝置在佩戴于手指或手腕上的殼體4內(nèi)。

傳感器模塊1包括用于發(fā)射光到人體皮表的發(fā)光裝置，以及接收人體皮表反射或透射光的光接收裝置，并且光接收裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在本實(shí)施例中發(fā)光裝置為雙波長(zhǎng)發(fā)光二極管，輪換發(fā)出紅色和紅外光線探射手指或手腕皮膚組織下動(dòng)脈毛細(xì)血管，光接收裝置為光敏傳感器接收透射或反射出的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

主控模塊2包括生物信號(hào)預(yù)處理模塊、心率血氧算法模塊、運(yùn)動(dòng)感知模塊、心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊、本地存儲(chǔ)模塊和主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)度控制，傳感器模塊1的測(cè)量信號(hào)先通過(guò)生物信號(hào)預(yù)處理模塊濾波整形增益放大，保障信號(hào)強(qiáng)度，然后增益放大的測(cè)量信號(hào)輸送到心率血氧算法模塊進(jìn)行計(jì)算分析，同時(shí)心率血氧算法模塊上還連接有運(yùn)動(dòng)感知模塊，運(yùn)動(dòng)感知模塊對(duì)于在測(cè)量過(guò)程中由于人體小幅度運(yùn)動(dòng)引入的干擾進(jìn)行信息采集，心率血氧算法模塊根據(jù)此信息對(duì)測(cè)量信號(hào)中混入的運(yùn)動(dòng)干擾進(jìn)行識(shí)別和補(bǔ)償，心率血氧算法模塊計(jì)算分析得出初始的血氧數(shù)據(jù)，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊將初始的血氧數(shù)據(jù)的輸入到心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊，心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊對(duì)接收到的時(shí)間連續(xù)的心率血氧數(shù)據(jù)根據(jù)不同疾病生理模型進(jìn)行計(jì)算和修正，心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊提高了系統(tǒng)對(duì)偽差數(shù)據(jù)的甄別和修正能力，心率血氧計(jì)算協(xié)處理模塊處理完得到協(xié)處理數(shù)據(jù)返回給主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊再將協(xié)處理數(shù)據(jù)傳輸保存到本地存儲(chǔ)模塊中。

在本實(shí)施例中，心率血氧算法模塊由卡爾曼濾波子模塊、基線調(diào)整子模塊和頻域時(shí)域混合計(jì)算子模塊構(gòu)成，卡爾曼濾波子模塊對(duì)生物信號(hào)預(yù)處理模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行整形和濾除；基線調(diào)整子模塊對(duì)信號(hào)中的直流分量進(jìn)行了標(biāo)定保證直流分量不漂移保障交流信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍；時(shí)域頻域混合計(jì)算子模塊通過(guò)時(shí)域信號(hào)分析和頻域信號(hào)分析相結(jié)合的方式，避免了心率/血氧值計(jì)算解析錯(cuò)誤的偶然性。

生物信號(hào)預(yù)處理模塊由高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器和自動(dòng)增益控制器構(gòu)成，對(duì)傳感器模塊1的測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、噪聲濾除和強(qiáng)度自動(dòng)增益控制。生物信號(hào)的特點(diǎn)是信號(hào)弱，對(duì)噪聲敏感，相比于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)把生物信號(hào)直接接入處理的方式，本申請(qǐng)?jiān)趥鞲衅髂K1和心率血氧算法模塊之間加入生物信號(hào)預(yù)處理模塊，該模塊對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的生物信號(hào)進(jìn)行噪聲濾除，信號(hào)放大整形，由于不同的膚色對(duì)光的反射強(qiáng)度不同，利用生物信號(hào)預(yù)處理模塊可以對(duì)不同膚色人群的皮膚反射信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)增益放大，保障在各種人群膚色測(cè)量條件下的信號(hào)強(qiáng)度質(zhì)量，提高便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)的接受處理靈敏度。

生物信號(hào)預(yù)處理模塊、心率血氧算法模塊以及運(yùn)動(dòng)感知模塊的協(xié)作使用，在手指活手腕部位實(shí)現(xiàn)醫(yī)療級(jí)的心率及血氧測(cè)量精度。

本地存儲(chǔ)模塊對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)起止期間的數(shù)據(jù)進(jìn)行基于文件系統(tǒng)管理的封裝存儲(chǔ)(而非簡(jiǎn)單的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ))，封裝過(guò)程中同時(shí)對(duì)應(yīng)了數(shù)據(jù)的采集時(shí)間、可行度、信噪比等信息，提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的效率及可靠性。

主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊上還連接有無(wú)線傳輸模塊，在便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊與外部的服務(wù)器建立連接后，主控和數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊將本地存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)文件讀出并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊上傳到外部服務(wù)器。

便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)中還設(shè)置有電源管理模塊控制電池3的工作耗用量，使得便攜血氧測(cè)量系統(tǒng)能夠在低耗電量的情況長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)，有效延長(zhǎng)使用時(shí)間。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。