本發(fā)明涉及生命體征監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

生命體征監(jiān)測對于人類的工作學(xué)習(xí)及身體健康有重要意義，特別是對于存在安全隱患的人群，實(shí)時(shí)監(jiān)測、防患于未然就更顯得意義重大。

通常情況下，生命體征的檢測有賴于醫(yī)院的權(quán)威設(shè)備或價(jià)格昂貴、體積較大的監(jiān)測設(shè)備，且大多數(shù)生命體征的監(jiān)測設(shè)備均為病患準(zhǔn)備，一般來說體積較大、不方便攜帶或者價(jià)格昂貴不方便經(jīng)常使用等。

目前的生命體征監(jiān)測設(shè)備中，大多數(shù)為侵入式設(shè)備，即設(shè)備或設(shè)備部件需與皮膚直接接觸，然而侵入式設(shè)備在履行監(jiān)測職責(zé)的同時(shí)卻也為被檢測者帶來苦惱，如交叉感染、佩戴不舒服等，需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法，提升攜帶和使用的便利性，避免侵入式檢測，降低成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法，包括以下步驟：

在智能設(shè)備上安裝并打開生命體征監(jiān)測程序，所述智能設(shè)備內(nèi)置3軸加速度傳感器或3軸陀螺儀傳感器，所述智能設(shè)備內(nèi)置攝像頭或者圖像傳感器；

打開生命體征監(jiān)測程序的數(shù)據(jù)采集功能，利用3軸加速度傳感器或者3軸陀螺儀傳感器采集使用者胸口或者心臟位置跳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，利用攝像頭或者圖像傳感器采集指端的圖像數(shù)據(jù)；

生命體征監(jiān)測程序利用智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理，對3軸加速度傳感器或者3軸陀螺儀的信號質(zhì)量評估，優(yōu)選出最能反映呼吸和心率的信號數(shù)據(jù)，對攝像頭或者圖像傳感器采集到的視頻信號進(jìn)行處理，對每一幀進(jìn)行rgb、hsv統(tǒng)計(jì)，計(jì)算得到指端脈搏波信號；

生命體征監(jiān)測程序利用智能設(shè)備的屏幕顯示生命體征監(jiān)測結(jié)果。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集功能開啟時(shí)，使用者手持智能設(shè)備并貼緊胸口或者心臟位置，以便得到最接近心臟的心跳和呼吸信息，但無需直接接觸皮膚，允許在站著、坐著或者躺著的狀態(tài)下進(jìn)行。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集功能開啟時(shí)，使用者需將某一根手指的端部蓋住攝像頭，以便獲取原始指端視頻數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述智能設(shè)備的屏幕顯示的生命體征監(jiān)測結(jié)果包含但不限于呼吸、心率、血壓的實(shí)時(shí)曲線和瞬時(shí)數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述智能設(shè)備包括但不限于智能手機(jī)和平板電腦。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述生命體征監(jiān)測程序利用使用者呼吸、心跳帶來的胸腔起伏及振動(dòng)，影響3軸加速度轉(zhuǎn)感器或3軸陀螺儀中的某一軸或某幾軸的數(shù)據(jù)，通過對這些方向上的數(shù)據(jù)的采集及解調(diào)，提取得到呼吸及心率信號；同時(shí)利用攝像頭記錄指端的脈搏波，結(jié)合加速度傳感器或者陀螺儀傳感器記錄的心臟處的心率信號，得到脈搏傳導(dǎo)時(shí)間ptt；

由ptt推導(dǎo)得出血壓的理論依據(jù)如下：

動(dòng)脈血管的彈性與脈搏傳播速度建立起來的moens-korteweg方程如下：

其中pwv為脈搏傳播速度，e為彈性模量，非常數(shù)，h為血管厚度，d為血管內(nèi)部直徑，ρ為血液密度；

彈性模量e與血管跨壁壓之間的關(guān)系如下：

e＝e0e^rp式2

e0為壓力為零時(shí)的彈性模量，p是血壓，r是表征血管的一個(gè)相關(guān)系數(shù)；

脈搏傳播速度與脈搏傳導(dǎo)時(shí)間有近似的關(guān)系：

其中l(wèi)為兩動(dòng)脈監(jiān)測點(diǎn)之間的距離；

綜合式1、式2及式3，moens-korteweg方程變化為：

由式4可知，通過測量ptt即可得到血壓值。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明指出的一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法，主要利用智能手機(jī)的3軸(x軸、y軸、z軸)加速度傳感器、3軸(x軸、y軸、z軸)陀螺儀和攝像頭，通過生命體征監(jiān)測程序(app)對加速度傳感器、陀螺儀和攝像頭數(shù)據(jù)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，并顯示在智能手機(jī)的屏幕上，實(shí)現(xiàn)呼吸、心率、血壓、血氧飽和度、血液粘度等血液、血管參數(shù)的監(jiān)測，利用手機(jī)為載體，具有便攜性強(qiáng)、使用簡便、非穿戴式、成本低、無交叉感染等優(yōu)點(diǎn)，其適用場合非常廣泛，幾乎涵蓋日常生活及工作的所有場景，解決了傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備專為病患設(shè)計(jì)而忽略對正常人群的健康監(jiān)測等問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法得到的呼吸及心率信號圖；

圖3是本發(fā)明一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法利用攝像頭采集視頻數(shù)據(jù)并經(jīng)過信號處理得到的脈搏波波形。

具體實(shí)施方式

下面將對本發(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)施例僅是本發(fā)明的一部分實(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)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1～圖3，本發(fā)明實(shí)施例包括：

一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法，包括以下步驟：

在智能手機(jī)上安裝并打開生命體征監(jiān)測程序，智能手機(jī)內(nèi)置3軸加速度傳感器或3軸陀螺儀傳感器，3軸加速度轉(zhuǎn)感器和3軸陀螺儀傳感器可以非常靈敏的捕捉物體的加速度和物體的旋轉(zhuǎn)信息，智能手機(jī)內(nèi)置攝像頭或者圖像傳感器，隨著人體心臟不停的收縮和舒張，血管中的血液呈現(xiàn)周期性變化，攝像頭可以有效記錄血液的變化，而手指端的組織比較薄，因此較容易獲得脈搏波信號；

打開生命體征監(jiān)測程序的數(shù)據(jù)采集功能，使用者手持智能手機(jī)并貼緊胸口或者心臟位置，以便得到最接近心臟的心跳和呼吸信息，但無需直接接觸皮膚，允許在站著、坐著或者躺著的狀態(tài)下進(jìn)行，同時(shí)，使用者需將某一根手指的端部蓋住智能手機(jī)的攝像頭，以便獲取原始指端視頻數(shù)據(jù)，利用呼吸、心跳帶來的胸腔起伏及振動(dòng)，通過3軸加速度傳感器或者3軸陀螺儀傳感器采集使用者胸口或者心臟位置跳動(dòng)的原始數(shù)據(jù)，利用攝像頭采集指端的圖像數(shù)據(jù)；

生命體征監(jiān)測程序利用智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理，對3軸加速度傳感器或者3軸陀螺儀的信號質(zhì)量評估，優(yōu)選出最能反映呼吸和心率的信號數(shù)據(jù)，對攝像頭或者圖像傳感器采集到的視頻信號進(jìn)行處理，對每一幀進(jìn)行rgb、hsv統(tǒng)計(jì)，計(jì)算得到指端脈搏波信號；

所述生命體征監(jiān)測程序利用使用者呼吸、心跳帶來的胸腔起伏及振動(dòng)，影響3軸加速度轉(zhuǎn)感器或3軸陀螺儀中的某一軸或某幾軸的數(shù)據(jù)，通過對這些方向上的數(shù)據(jù)的采集及解調(diào)，提取得到呼吸及心率信號；同時(shí)利用攝像頭記錄指端的脈搏波，結(jié)合加速度傳感器或者陀螺儀傳感器記錄的心臟處的心率信號，得到脈搏傳導(dǎo)時(shí)間ptt；

由ptt推導(dǎo)得出血壓的理論依據(jù)如下：

動(dòng)脈血管的彈性與脈搏傳播速度建立起來的moens-korteweg方程如下：

其中pwv為脈搏傳播速度，e為彈性模量，非常數(shù)，h為血管厚度，d為血管內(nèi)部直徑，ρ為血液密度；

彈性模量e與血管跨壁壓之間的關(guān)系如下：

e＝e0e^rp式2

e0為壓力為零時(shí)的彈性模量，p是血壓，r是表征血管的一個(gè)相關(guān)系數(shù)；

脈搏傳播速度與脈搏傳導(dǎo)時(shí)間有近似的關(guān)系：

其中l(wèi)為兩動(dòng)脈監(jiān)測點(diǎn)之間的距離；

綜合式1、式2及式3，moens-korteweg方程變化為：

由式4可知，通過測量ptt即可得到血壓值；

生命體征監(jiān)測程序利用智能設(shè)備的屏幕顯示生命體征監(jiān)測結(jié)果，所述智能設(shè)備的屏幕顯示的生命體征監(jiān)測結(jié)果包含但不限于呼吸、心率、血壓的實(shí)時(shí)曲線和瞬時(shí)數(shù)據(jù)。圖2示范性的展示了監(jiān)測到的呼吸及心率信號圖，本示例中的數(shù)據(jù)為智能手機(jī)中加速度傳感器z軸的數(shù)據(jù)，從圖中可以清晰的看到，心率是帶尖峰的快速變化的部分，而呼吸是慢變的包絡(luò)信號。

綜上所述，本發(fā)明指出的一種基于智能設(shè)備的便攜非侵入式生命體征監(jiān)測方法，具有便攜性強(qiáng)、非侵入式、無交叉感染、使用方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)，其不僅可以滿足存在安全隱患的人群不可避免的例行檢查，還可以方便正常人群對自身健康的評估。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。