穿戴式自供電多生理參數(shù)監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多生理參數(shù)監(jiān)測裝置，尤其是自供電的多生理參數(shù)監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，即可自身監(jiān)測脈搏、呼吸、血壓和鼾聲，亦可將波形及生理參數(shù)發(fā)送給醫(yī)院/醫(yī)生進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。
【背景技術(shù)】
[0002]脈搏、呼吸和血壓是人體重要的生命體征，其呈現(xiàn)的強(qiáng)度、形態(tài)以及速率等信息，能夠顯示一個(gè)人的生理、精神狀態(tài)以及體力水平等健康方面的綜合信息。研究顯示，長期的低質(zhì)量睡眠會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)內(nèi)分泌的應(yīng)激調(diào)控系統(tǒng)被激活并逐漸衰竭而發(fā)生調(diào)節(jié)紊亂、機(jī)體的各類代謝產(chǎn)物不能及時(shí)排出體外、免疫功能明顯降低和疲乏無力等，不僅會(huì)影響正常工作學(xué)習(xí)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成全身多系統(tǒng)，多器官漸進(jìn)性危害，甚至猝死。由此，對(duì)人體脈搏、呼吸、血壓和鼾聲的監(jiān)測十分重要。通過對(duì)人體脈搏、呼吸、血壓和鼾聲的監(jiān)測，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)防呼吸道、肺部以及心血管等部位的病變，對(duì)人體健康異常如對(duì)睡眠呼吸暫停綜合癥、動(dòng)脈硬化、高血壓和細(xì)血管疾病有一定的監(jiān)測預(yù)警作用，是臨床上診斷疾病、觀察治療效果及進(jìn)行預(yù)后判斷的重要依據(jù)。另外，呼吸和脈搏跳動(dòng)監(jiān)測是運(yùn)動(dòng)監(jiān)測和睡眠深度監(jiān)測的一種有效方法。
[0003]傳統(tǒng)對(duì)人體脈搏監(jiān)測的研究主要有:中醫(yī)診脈和手指光電投射式監(jiān)測。中醫(yī)診脈存在人為因素，具有不確定性，需醫(yī)務(wù)人員長期訓(xùn)練實(shí)踐，而光電透射式限制了人手指自由活動(dòng)。
[0004]傳統(tǒng)對(duì)人體呼吸信號(hào)的主要監(jiān)測方法有:通過監(jiān)測人體呼吸氣流引起鼻腔周邊溫度變化實(shí)現(xiàn)對(duì)人體呼吸信號(hào)的監(jiān)測；利用體表阻抗與肺容積之間存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系定量地測量呼吸的阻抗式呼吸監(jiān)測法；由心電信號(hào)提取呼吸信號(hào)。目前也有應(yīng)用平面結(jié)構(gòu)的壓電薄膜來監(jiān)測人體呼吸的研究。然而，口鼻氣流監(jiān)測法存在佩帶不方便的弊端；阻抗式呼吸監(jiān)測不僅對(duì)電極要求較高，還會(huì)因心動(dòng)血流干擾引起檢測值不易確定問題；心電電極長時(shí)間佩戴會(huì)引起患者皮膚過敏；平面結(jié)構(gòu)的壓電薄膜測呼吸，信號(hào)摻雜噪音，幅度值不明顯，效果并不理想。
[0005]傳統(tǒng)人體血壓測量分為直接測量法和間接測量法。直接測量法，又稱為動(dòng)脈插管法，是將連接特有壓力傳感器的導(dǎo)管直接插入大動(dòng)脈或心臟檢測血壓信號(hào)來獲得血壓值。該方法得到的結(jié)果最為準(zhǔn)確，但是這種方法需要長時(shí)間準(zhǔn)備，有一定創(chuàng)傷，且增加了許多例如感染、出血、血栓及栓塞等并發(fā)癥發(fā)生的危險(xiǎn)，因此該方法應(yīng)用并不廣泛，僅適用于危重病人的搶救和大手術(shù)病人。間接測量法，常采用相關(guān)特征信號(hào)進(jìn)行分析而獲得血壓值，如通過血流來反映血壓，即臨床上所說的無創(chuàng)動(dòng)脈血壓測量。無創(chuàng)血壓測量的方法主要有聽診法，示波法，動(dòng)脈張力法和容積補(bǔ)償法等。其中，市面上最常見的是基于示波法的血壓計(jì)。但該類血壓計(jì)常常使用充氣袖帶，會(huì)產(chǎn)生不舒適感，充氣壓力給被測者帶來的刺激也會(huì)影響血壓測量結(jié)果，且由于充氣時(shí)間的影響，不能實(shí)現(xiàn)血壓的連續(xù)無壓迫測量。
[0006]傳統(tǒng)對(duì)人體鼾聲的監(jiān)測主要是利用呼吸機(jī)或麥克風(fēng)，它是睡眠監(jiān)測的一部分。但呼吸機(jī)體積大、費(fèi)用高且操作復(fù)雜，不適于推廣普及；而麥克風(fēng)設(shè)備主要靠音頻信號(hào)識(shí)別，信號(hào)容易受到干擾，不易判斷打鼾的機(jī)理。
[0007]CN104000567公開了“一種便攜式多點(diǎn)脈搏監(jiān)測系統(tǒng)”。該系統(tǒng)將沒有添加彈簧或彈性襯底的壓電薄膜直接作為脈搏傳感器，同時(shí)測量一個(gè)區(qū)域的多點(diǎn)脈搏。沒有添加彈簧或彈性襯底的壓電薄膜傳感器靈敏度不高，同時(shí)將多個(gè)傳感器集中于同一區(qū)域且不加以處理，得到的信號(hào)會(huì)互相干擾，影響使用效果。
[0008]CN102100558公開了“一種無線呼吸監(jiān)測裝置”。該系統(tǒng)將沒有添加彈簧或彈性襯底的壓電薄膜直接作為呼吸傳感器，利用呼吸描記法來獲得人體呼吸信號(hào)。同樣沒有添加彈簧或彈性襯底的壓電薄膜傳感器靈敏度不高。
[0009]CN1698536公開了“一種采用自動(dòng)補(bǔ)償?shù)臒o袖帶式連續(xù)血壓測量方法”。該方法通過測量與被測者的脈搏波相關(guān)的特征量，確定對(duì)所述特征量有影響的第一因素參量；確定因被測者的生理活動(dòng)變化而對(duì)被測者的血壓造成影響的第二因素參量；基于所述特征量，利用所述第一和第二因素參量作為補(bǔ)償量，確定被測者的動(dòng)脈血壓。該方法要對(duì)各種因素的變化而造成的血壓測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償，但也無法實(shí)現(xiàn)對(duì)被測者血壓的連續(xù)逐拍測量，并且校正過程繁瑣，準(zhǔn)確度也不高。
[0010]CN104173036公開了“一種脈搏波采集裝置、無創(chuàng)血壓連續(xù)逐拍測量系統(tǒng)及方法”。該系統(tǒng)采用了血流動(dòng)力檢測分析儀通過無線方式與脈搏波采集裝置相連通，獲取脈搏波采集裝置采集到的肱動(dòng)脈脈搏波信號(hào)和橈動(dòng)脈脈搏波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析，進(jìn)行連續(xù)逐拍無創(chuàng)血壓測量。該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中無創(chuàng)血壓測量設(shè)備和方法測量操作繁瑣的缺點(diǎn)，但是設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中的分析儀器血流動(dòng)力檢測分析儀體積龐大不便于攜帶。
[0011]CN104739413公開了 “一種鼾聲檢測方法及系統(tǒng)”。該鼾聲監(jiān)測系統(tǒng)，在呼吸機(jī)的出氣口處持續(xù)檢測呼吸信號(hào)；根據(jù)持續(xù)檢測到的所述呼吸信號(hào)的振動(dòng)幅度值獲得呼吸振動(dòng)閾值；在最近一次檢測到的所述呼吸信號(hào)的振動(dòng)幅度值大于所述呼吸振動(dòng)閾值時(shí)，認(rèn)定所述最近一次檢測到的呼吸信號(hào)所對(duì)應(yīng)的呼吸發(fā)生了鼾聲。這種方法離不開呼吸機(jī)設(shè)備，體積巨大，不適合家庭監(jiān)測使用。
[0012]穿戴式參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)是將生命特征信息監(jiān)測技術(shù)和人們?nèi)粘４┐鞯囊挛锵嗳诤?，使其在自然狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)生命特征信息的獲取，其是一種安全的低生理負(fù)擔(dān)的監(jiān)測技術(shù)。中國專利201520257378X提供了 “一種無線呼吸、脈搏監(jiān)測裝置”。采用具有特殊結(jié)構(gòu)彈性底座的壓電薄膜傳感器和柔性電路，提高了傳感器的靈敏度和便捷性，裝置可無線傳輸、可遠(yuǎn)程訪問、具有異常信號(hào)報(bào)警功能，可用于呼吸睡眠暫停綜合癥的監(jiān)測、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測和睡眠深度等的監(jiān)測。但是為了實(shí)現(xiàn)體積小，重量輕，便于攜帶等要求而犧牲了電池的容量，不能實(shí)現(xiàn)長時(shí)間地使用，不利于日常監(jiān)測。
[0013]因此，為滿足佩戴者的日常和醫(yī)用監(jiān)護(hù)需要，需要研發(fā)一種便于攜帶且測量準(zhǔn)確的脈搏、呼吸、血壓和鼾聲監(jiān)測裝置，其不僅具有高電池容量和低功耗，還應(yīng)具備一種自發(fā)電模塊有效提升穿戴式監(jiān)測裝置的續(xù)航能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種穿戴式自供電多生理參數(shù)監(jiān)測裝置；
[0015]本發(fā)明的另一目的是提供一種穿戴式自供電多生理參數(shù)監(jiān)測裝置監(jiān)測人體生理參數(shù)的方法。
[0016]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合【附圖說明】如下:
[0017]穿戴式自供電多生理參數(shù)監(jiān)測裝置，由腰帶測量單元1、腕帶測量單元2和智能手機(jī)3組成，所述腰帶測量單元1和腕帶測量單元2分別系于人體腰部、胸部和手腕處，用于監(jiān)測人體呼吸、鼾聲和脈搏信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后以無線形式傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)3接收、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、顯示和遠(yuǎn)程輸出；
[0018]所述腰帶測量單元1和腕帶測量單元2內(nèi)均設(shè)有腰帶發(fā)電模塊和腕帶發(fā)電模塊，為腰帶測量單元1和腕帶測量單元2供電；
[0019]其中，所述的腰帶發(fā)電模塊是由一組以上腰帶PVDF壓電薄膜傳感器7組成，腰帶PVDF壓電薄膜傳感器7以導(dǎo)電織物總成a8和導(dǎo)電織物總成b9作為引線并聯(lián)連接，腰帶頭發(fā)電模塊通過充電電路27給電池模塊28供電；
[0020]所述的腕帶發(fā)電模塊是由一片以上PVDF薄膜13組成，每片PVDF薄膜13 —端嵌入腕帶頭11橡膠殼體內(nèi)的空槽20中固定，另一端懸掛質(zhì)量塊12，PVDF薄膜13并聯(lián)連接，腕帶頭發(fā)電模塊通過充電電路27給電池模塊28供電。
[0021]所述腰帶測量單元1包括腰帶10和固定在其端部的腰帶頭5 ;腰帶頭5為橡膠殼體，其上設(shè)有卡扣和腰帶工作開關(guān)4，橡膠殼體內(nèi)封裝有信號(hào)處理電路26、充電電路27和電池模塊28 ;腰帶10上設(shè)有單組腰帶PVDF壓電薄膜傳感器7、導(dǎo)電織物總成a8、導(dǎo)電織物總成b9和腰帶發(fā)電模塊；單組腰帶PVDF壓電薄膜傳感器7通過引線與信號(hào)處理電路26的輸入端相連。
[0022]所述腕帶測量單元2包括腕帶15和固定在其端部的腕帶頭11 ;所述腕帶頭11為橡膠殼體，其上設(shè)有卡扣、模塊工作指示燈17、腕帶工作開關(guān)18和模塊電量指示燈19，橡膠殼體內(nèi)封裝有信號(hào)處理電路26、充電電路27、電池模塊28和腕帶發(fā)電模塊；腕帶15外側(cè)套有腕帶松緊調(diào)節(jié)環(huán)14，兩組腕帶PVDF壓電薄膜傳感器16平行封裝在腕帶松緊調(diào)節(jié)環(huán)14內(nèi)，并通過引線與信號(hào)處理電路26的輸入端相連。
[0023]所述信號(hào)處理電路26采用柔性電路板，是由電荷放大單元經(jīng)電壓放大單元、低通濾波單元、電壓抬升電路、A/D轉(zhuǎn)換和微控制器與藍(lán)牙模塊連接構(gòu)成。
[0024]所述腰帶PVDF壓電膜傳感器7由具有雙面弓結(jié)構(gòu)的彈性底座和貼于彈性底座兩側(cè)與其并聯(lián)的兩片PVDF壓電薄膜a21組成，雙面弓形結(jié)構(gòu)的彈性底座由兩個(gè)拱形塑料22和夾在其中的海綿23構(gòu)成。
[0025]所述腕帶PVDF壓電膜傳感器16由具有中空拱形薄壁結(jié)構(gòu)的彈