本發(fā)明涉及穿戴裝置，尤其涉及一種用于心電與血壓及脈搏特征參數(shù)采集的穿戴裝置。

背景技術：

隨著社會經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人體健康監(jiān)護越來越受到人們的關注?！?012中國城市居民健康白皮書》調查發(fā)現(xiàn)，35歲至65歲的人群正在成為慢性病大軍，其中超重和肥胖、血脂異常和脂肪肝、高血壓呈明顯上升趨勢，發(fā)病年齡日趨年輕化。疾病發(fā)生之前通常有“生理異?！?，通過對亞健康指標的測量可以提早發(fā)現(xiàn)慢性病，有利于治療。心血管疾病是威脅人類生命健康的主要的因素之一，心臟系統(tǒng)疾病的防治與診斷是人類健康面臨的首要問題和人們關心的重點。心電作為心臟電活動在體表的綜合表現(xiàn)，蘊含著豐富的能夠反映心臟各部位功能的病生理信息，是評價心臟功能以及診斷心臟病的重要依據(jù)之一。此外，脈搏和血壓信號也是人們關注的重要健康參數(shù)。高血壓被稱為人類健康的“無形殺手”，是多種疾病的導火索，會使腦卒、冠心病、心力衰竭及腎臟疾患等疾病的發(fā)病風險增高。提高對高血壓病的認識，對早期預防、及時治療有極其重要的意義。

傳統(tǒng)的心電，血壓監(jiān)護儀器具有體積大，成本高，操作復雜，缺乏舒適性等缺點。近年來，隨著材料、紡織技術進步，在智能織物材料和傳感器集成技術研究上出現(xiàn)了各種穿戴式生理參數(shù)監(jiān)測設備，主要有腕帶、胸帶、智能衣等。特別是對智能衣物而言，由于衣物是人們日常生活必備用品，不像腕帶和胸帶長時間佩戴會帶來不便和不舒適的感覺，而且衣物貼身穿著，將其設計成傳感器在信號采集上具有天然的優(yōu)勢。利用智能織物的物理、化學響應特性，智能衣物可以通過“隱形”的方式方便地收集如體表電勢、體溫以及壓力等生理信號。其中就心電檢測而言，就是利用濕性電極采集體表電勢，經過處理而得到的?，F(xiàn)有的濕性電極由于不能重復利用，屬于一次性使用產品，而且長時間佩戴會刺激皮膚，容易引起過敏性皮炎，導致皮膚瘙癢甚至潰爛，其靈敏度和信噪比會隨使用時間的增長或是汗液的分泌而下降。

現(xiàn)有血壓測量方法可以分為有創(chuàng)測量和無創(chuàng)測量兩類。動脈插管法是一種有創(chuàng)的連續(xù)血壓測量方法，該方法是血壓測量中的“金標準”，但是該測量方法準備時間長，容易引起并發(fā)癥，所以除危重患者及大手術的血壓測量外，一般不采用。無創(chuàng)血壓測量法是臨床應用和基礎醫(yī)學中常見的測量方法。無創(chuàng)血壓測量的方法主要有聽診法，示波法，動脈張力法，容積補償法等。其中絕大部分無償血壓測量方法都需要使用充氣袖帶。而使用充氣袖帶產生的不舒適感和充氣時間則會給連續(xù)血壓測量帶來困難。

專利CN201510785492.4公布了一種“用于測量連續(xù)無創(chuàng)血壓的體佩式系統(tǒng)”，其提供一種連續(xù)測量血壓的技術，基于脈搏傳導時間并且其不需要任何額外的校準。該技術(此處被稱為‘復合方法’)利用體佩式監(jiān)視器來執(zhí)行，其測量血壓和其它生命體征，并且將它們無線地傳輸?shù)竭h距離監(jiān)視器。典型地放置在患者右臂和胸部上的體佩式傳感器網絡與體佩式監(jiān)視器連接，并且測量時間依賴性ECG、PPG、加速計、以及壓力波形。一次性使用傳感器可以包括袖帶，所述袖帶特征為與壓力傳感器耦合的可膨脹氣囊、三個或者更多電傳感器(例如，電極)、三個或者更多加速計、溫度傳感器、以及附著到患者拇指上的光傳感器(例如，光源和光電二極管)。

上述專利存在以下缺陷：使用帶有可膨脹氣囊的袖帶式，硬件設備復雜且不便攜帶，并且袖帶以及充氣壓力給被測者帶來的刺激及不適應感會影響血壓測量結果。通過脈搏波信號計算血壓的方法中包含繁瑣的校正步驟和計算步驟，對硬件設備計算能力要求較高。

專利CN201010581424.3公開了一種“穿戴式多生理參數(shù)記錄裝置”，穿戴衣通過普通導線與控制盒連接，控制盒通過藍牙與智能手機連接構成。該智能衣的4個心電電極均采用導電織物電極，由支撐墊向內粘有硬海綿和由導電織物包裹的軟海綿構成，支撐墊縫在穿戴衣內里的相應處，導電織物通過導線與布線區(qū)連接，導線從布線區(qū)引出后與控制盒相連。

上述專利存在以下缺陷：導線單獨引出，采用的是普通硬質導線，導線在智能衣上分布廣且復雜，人在行動時容易受到拉扯，導線觸感較硬使得在穿戴衣物時存在一定的異物感，舒適性較差。該導線沒有屏蔽功能，易造成噪聲干擾或各種信號之間相互干擾，從而降低信噪比。另外，控制盒較大且與衣服分離，通過導線連接放在衣服的口袋里，十分笨重，不便攜帶。

所以，現(xiàn)有技術中尚沒有使用導電織物作為干性電極和導線代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕性電極和普通導線的心電與脈搏檢測裝置，而且也沒有將心電、脈搏和血壓這三項重要體征參數(shù)一起集成到衣物上的穿戴式測量設備。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是一種基于以上不足，本發(fā)明提出一種對心電、血壓和脈搏這三個生理參數(shù)進行實時動態(tài)測量及記錄的用于心電與血壓及脈搏特征參數(shù)采集的穿戴裝置。

技術方案：本發(fā)明所述的一種用于心電與血壓及脈搏特征參數(shù)采集的穿戴裝置，其特征在于：包括穿戴衣、心電電極、心電參數(shù)傳感節(jié)點、脈搏參數(shù)傳感節(jié)點、織物導線；所述的穿戴衣對應的左胸鎖骨下部、右胸鎖骨下部、右腹部設有3個心電電極；所述的3個心電電極分別通過織物導線與心電參數(shù)傳感節(jié)點連接；所述的心電參數(shù)傳感節(jié)點通過若干根織物導線與位于穿戴衣對應腕部的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點連接；

所述的心電參數(shù)傳感節(jié)點設有若干個心電參數(shù)傳感節(jié)點接口；所述的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點設有若干個脈搏參數(shù)傳感節(jié)點接口并分別與心電參數(shù)傳感節(jié)點接口通過單獨的織物導線連接。

其中，所述的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外部設有脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼，脈搏參數(shù)傳感節(jié)點通過外凸卡槽與脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼的內凹卡槽活動連接；所述的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼設有用于透光的進光孔。

其中，所述的心電電極包括依次重疊的彈性支撐層、基底層、導電織物傳感層；所述的導電織物傳感層通過導電織物傳輸線與外部的織物導線連接。

其中，所述的導電織物傳輸線外部包裹有棉布外層。

一種用于心電與血壓及脈搏特征參數(shù)采集的穿戴裝置，其特征在于：所述的3個心電電極的LA電極、RA電極、RL電極分別采集左手、右手、右腿的心電信號，通過三根織物導線分別傳送到心電參數(shù)傳感節(jié)點，對心電信號進行放大處理以及生理參數(shù)微控制器的帶通濾波處理后，由藍牙通信模塊上傳至監(jiān)控中心，對人體的心電參數(shù)進行實時的監(jiān)控。

所述的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點由脈搏傳感器信號采集電路與信號處理電路組成，從人體手腕處采集到脈搏信號后，通過信號調理電路獲得適合A/D轉化需要的電壓信號，再通過織物導線傳輸至心電參數(shù)傳感節(jié)點上的單片機中，對脈搏信號進行分析處理，由藍牙通信模塊上傳至監(jiān)控中心，對人體的脈搏參數(shù)進行實時的監(jiān)控。

所述的監(jiān)控中心為手機客戶端；所述的手機客戶端接收到心電信號及脈搏信號后，計算心電信號ECG和R波波峰值，計算光電容積脈搏波信號PPG波峰值；計算脈搏波傳導時間PWTT值，并通過PWTT值計算得到血壓收縮壓SBP值，并通過脈搏波波形系數(shù)K、心跳周期T、心跳舒張期Td以及SBP計算得到血壓舒張壓DBP值。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：本發(fā)明提供了以智能手機為平臺的監(jiān)護軟件，可以實現(xiàn)心電數(shù)據(jù)和脈搏波數(shù)據(jù)的實時接收、血壓值的實時計算、文件存儲、信號波形顯示、異常心電信號識別以及遠程連接功能。通過對脈搏波傳播時間參數(shù)進行擬合計算，得到血壓值，降低了對硬件設施的需求。在不需要使用壓力袖帶的條件下，實現(xiàn)了對心電、血壓和脈搏這三個重要生理參數(shù)的動態(tài)測量及記錄，提供了既適用于醫(yī)院也適用于個人使用的穿戴式生理參數(shù)監(jiān)測記錄裝置。

同時，心電電極采用基底層、彈性支撐層和導電織物傳感層三層結構，相比于現(xiàn)有的由支撐墊向內粘有硬海綿以及由導電織物包裹的軟海綿構成的電極，明顯降低了心電電極的厚度，有效提高了穿戴的舒適性，同時也降低了電極的生產成本；采用基底層能夠方便將心電電極縫制在穿戴衣的內側面上；采用彈性支撐層能夠對導電織物傳感層進行彈性支撐，使導電織物傳感層能夠始終緊貼人體皮膚表面，提高信號采集的可靠性和有效性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的示意圖；

圖2為本發(fā)明的心電參數(shù)傳感節(jié)點的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明的心電電極的剖視結構示意圖；

圖6為本發(fā)明的織物導線的端面結構示意圖。

圖中1為穿戴衣、2為心電電極、3為心電參數(shù)傳感節(jié)點、4為脈搏參數(shù)傳感節(jié)點、5為心電參數(shù)傳感節(jié)點接口、6為脈搏參數(shù)傳感節(jié)點接口、7為外凸卡槽、8為脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼、9為進光孔、10為內凹卡槽、11為基底層、12為彈性支撐層、13為導電織物傳感層、14為導電織物傳輸線、15為棉布外層、16為織物導線。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。

本發(fā)明的一種用于心電與血壓及脈搏特征參數(shù)采集的穿戴裝置，包括穿戴衣1、心電電極2、心電參數(shù)傳感節(jié)點3、脈搏參數(shù)傳感節(jié)點4、織物導線16；穿戴衣1對應的左胸鎖骨下部、右胸鎖骨下部、右腹部設有3個心電電極2；3個心電電極2分別通過織物導線16與心電參數(shù)傳感節(jié)點3連接，心電電極2包括依次重疊的彈性支撐層12、基底層11、導電織物傳感層13；導電織物傳感層13通過導電織物傳輸線14與外部的織物導線16連接；導電織物傳輸線14外部包裹有棉布外層15；心電參數(shù)傳感節(jié)點3通過若干根織物導線16與位于穿戴衣1對應腕部的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點4連接；心電參數(shù)傳感節(jié)點3設有若干個心電參數(shù)傳感節(jié)點接口5；所述的脈搏參數(shù)傳感節(jié)點4設有若干個脈搏參數(shù)傳感節(jié)點接口6并分別與心電參數(shù)傳感節(jié)點接口5通過單獨的織物導線16連接，脈搏參數(shù)傳感節(jié)點,4外部設有脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼8，脈搏參數(shù)傳感節(jié)點4通過外凸卡槽7與脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼8的內凹卡槽10活動連接；脈搏參數(shù)傳感節(jié)點外殼8設有用于透光的進光孔9。

實施例：

一種用于心電與血壓及脈搏特征參數(shù)采集的穿戴裝置，包括穿戴衣1、3個心電電極2、心電參數(shù)傳感節(jié)點3、脈搏參數(shù)傳感節(jié)點4以及織物導線16；3個心電電極2均設置在穿戴衣1內，且分別位于左胸鎖骨下、右胸鎖骨下以及右腹部；心電信號模擬前端芯片的三個信號輸入端通過三根織物導線16分別與三個心電電極2相連。采用在左胸鎖骨下、右胸鎖骨下和右腹部設置三個心電電極2分別采集代替左手、右手以及右腿的心電信號，并由心電信號模擬前端芯片進行放大處理以及生理參數(shù)微控制器的帶通濾波處理，最終由生理參數(shù)藍牙通信模塊上傳至監(jiān)控中心，從而對人體的心電參數(shù)進行實時地監(jiān)控。

其中，脈搏參數(shù)傳感節(jié)點4主要由脈搏傳感器信號采集電路與信號處理電路組成。本節(jié)點采用紅外傳感器作為激勵，利用光電容積法測量脈搏波。光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmoGraphy，PPG)是借光電手段檢測血液容積變化從而得到脈搏波的一種無創(chuàng)檢測方式。當一定波長的光束照射到皮膚表面時，受到皮膚、肌肉、組織和血液的吸收作用，并通過透射或反射方式傳送到光電接收器。其中皮膚、肌肉、組織等對光的吸收在整個血液循環(huán)中是保持恒定不變的，而血管內的血液容積在心臟收縮和舒張作用下呈搏動性變化。

利用信號收集系統(tǒng)獲取人體手腕處橈動脈的脈搏信號后，先將該信號通過信號調理電路來得到適合A/D轉換需要的電壓信號，再通過織物導線將其傳輸至心電參數(shù)傳感節(jié)點3上的單片機中，利用單片機上的軟件對脈搏數(shù)據(jù)進行所需要的處理、分析和參數(shù)計算。最后通過藍牙與手機連接，可以實時收發(fā)與保存數(shù)據(jù)并將波形顯示于手機客戶端上。

所得到的心電信號及脈搏波信號通過藍牙傳輸至手機端后，手機客戶端將進行如下步驟，計算ECG信號和R波波峰值，計算PPG信號波峰值；計算PWTT值，并通過PWTT值計算得到SBP值，并通過K、T、Td以及SBP計算得到DBP值。其中ECG為心電，PPG為光電容積脈搏波，PWTT為脈搏波傳導時間，SBP為血壓收縮壓，DBP為血壓舒張壓，K為脈搏波波形系數(shù)，T為心跳周期，Td為心跳舒張期，R為心電圖中波峰值。得到的血壓舒張壓將與心電信號及脈搏波信號一起顯示在手機端界面上。