本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶警報(bào)的連續(xù)血氧飽和度心率監(jiān)測(cè)戒指，涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，可應(yīng)用于需要長(zhǎng)期進(jìn)行血氧飽和度和心率監(jiān)測(cè)的多種場(chǎng)所。

背景技術(shù)：

脈搏血氧飽和度反映了血液中氧氣的含量，和心率一樣，都是基本的人體生理參數(shù)，在臨床診斷分析中具有重要的作用。目前市面上檢測(cè)血氧飽和度的儀器一般都是基于光電容積脈搏波描記法，監(jiān)測(cè)部位多為指尖，這種方案可以同時(shí)短時(shí)間監(jiān)測(cè)血氧和脈率，但是能實(shí)現(xiàn)佩戴舒適，適用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)血氧飽和度和心率監(jiān)測(cè)的裝置不多。普通的監(jiān)測(cè)裝置負(fù)荷較重，佩戴舒適度差，難以滿足長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)脈搏波血氧飽和度和心率監(jiān)測(cè)的要求。CN201585990和CN102961144等國(guó)內(nèi)的研究嘗試在手指上檢測(cè)血氧飽和度并進(jìn)行了設(shè)計(jì)，目前市面上也有相關(guān)概念的產(chǎn)品，采用的原理基本是基于透射式血氧飽和度檢測(cè)，容易受運(yùn)動(dòng)干擾，難以實(shí)現(xiàn)精確的生理參數(shù)超限報(bào)警提示以及本地實(shí)時(shí)反饋。

為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種基于透射式、反射式一體化系統(tǒng)的帶警報(bào)的連續(xù)血氧飽和度心率監(jiān)測(cè)戒指是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實(shí)用新型目的在于提供一種帶警報(bào)的連續(xù)血氧飽和度心率監(jiān)測(cè)戒指，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，可實(shí)現(xiàn)計(jì)步，連續(xù)血氧飽和度和心率監(jiān)測(cè)等功能，支持手勢(shì)控制，本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析，并且?guī)в袛?shù)據(jù)超限警報(bào)振動(dòng)提示。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：帶警報(bào)的連續(xù)血氧飽和度心率監(jiān)測(cè)戒指，包括戒圈部分和戒面部分，在所述戒面部分設(shè)置有顯示模塊，在戒圈部分設(shè)置有第一發(fā)光管、第二發(fā)光管、接收管、微處理器模塊、振動(dòng)馬達(dá)以及電源；其中所述接收管、第一發(fā)光管、第二發(fā)光管、顯示模塊和振動(dòng)馬達(dá)分別與所述微處理器模塊電連接。

進(jìn)一步地，所述第一發(fā)光管與所述接收管的位置相對(duì)設(shè)置，構(gòu)成透射式結(jié)構(gòu)，使得第一發(fā)光管發(fā)出的光能夠穿透手指且被接收管接收；所述第二發(fā)光管與所述接收管的位置處于同一側(cè)，構(gòu)成反射式結(jié)構(gòu)，使得第二發(fā)光管發(fā)出的光能夠通過(guò)手指反射且被接收管接收。

進(jìn)一步地，所述戒指還包括設(shè)置在所述戒圈部分的加速度模塊，所述加速度模塊與所述微處理器模塊電連接。

進(jìn)一步地，所述戒指還包括無(wú)線收發(fā)模塊，設(shè)置在所述戒圈部分內(nèi)并與所述微處理器模塊電連接；所述無(wú)線收發(fā)模塊能夠與遠(yuǎn)程終端無(wú)線通信。

進(jìn)一步地，所述戒面部分采用剛性材料設(shè)計(jì)，剛性材料包括陶瓷、金屬或合金，戒面部分開(kāi)槽并設(shè)置顯示模塊；戒圈部分采用彈性材料，彈性材料包括橡膠、硅膠或塑料。

進(jìn)一步地，所述第一發(fā)光管和第二發(fā)光管為帶自校準(zhǔn)功能的發(fā)光LED陣列，所述發(fā)光LED陣列包括至少兩種不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光管。

進(jìn)一步地，所述第一發(fā)光管是紅光和紅外光，所述第二發(fā)光管是紅光和綠光。發(fā)光管的波長(zhǎng)可以是上述波長(zhǎng)的組合形態(tài)。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了基于透射式、反射式原理的一體化系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的自適應(yīng)抗運(yùn)動(dòng)干擾算法，實(shí)現(xiàn)連續(xù)血氧飽和度和心率的高準(zhǔn)確度、連續(xù)測(cè)量。戒指在超出生理參數(shù)閾值時(shí)可通過(guò)振動(dòng)馬達(dá)、顯示模塊進(jìn)行生理參數(shù)超限警報(bào)本地實(shí)時(shí)反饋，也可通過(guò)低功耗無(wú)線收發(fā)模塊與遠(yuǎn)程終端無(wú)線連接，傳送警報(bào)信息，形成長(zhǎng)時(shí)間的分析報(bào)告。告警門限可由遠(yuǎn)程終端設(shè)置，無(wú)線模塊可接入家庭醫(yī)療保健中心完成報(bào)警，提示功能。分析報(bào)告可以進(jìn)行回放長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并可進(jìn)一步地用于與社區(qū)醫(yī)院，中心醫(yī)院對(duì)接。戒指戒面部分采用剛性材料設(shè)計(jì)，如陶瓷、金屬等，戒面部分開(kāi)槽，添加顯示模塊，戒圈部分采用具有一定彈性的材料設(shè)計(jì)，如透明橡膠加水晶等。因此，該裝置佩戴舒適，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)脈搏波血氧飽和度、心率監(jiān)測(cè)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的基本原理框圖。

圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的戒指結(jié)構(gòu)展開(kāi)示意圖。

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的戒指形態(tài)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的基于透射式、反射式一體化系統(tǒng)的自適應(yīng)抗運(yùn)動(dòng)干擾算法示意圖。

圖5為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的手勢(shì)控制示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

參照?qǐng)D1-3，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例采用以下技術(shù)方案：帶警報(bào)的連續(xù)血氧飽和度心率監(jiān)測(cè)戒指由戒面部分和戒圈部分構(gòu)成，其具體包括：設(shè)置在戒圈部分的、接收管1、第一發(fā)光管2.1、第二發(fā)光管2.2、加速度模塊3、微處理器模塊4、無(wú)線收發(fā)模塊、振動(dòng)馬達(dá)6和電源，以及設(shè)置在戒面部分的顯示模塊5。戒指的佩戴方式推薦為食指，實(shí)際安裝時(shí)，顯示模塊5具有一定的斜度，能夠方便用戶觀察監(jiān)測(cè)值。同時(shí)，接收管1和第一發(fā)光管2.1相對(duì)設(shè)置，在空間上保持對(duì)齊，以保證接收管能夠接收發(fā)光管發(fā)出的光，構(gòu)成透射式模組；接收管1和第二發(fā)光管2.2位于同一平面，利用生理學(xué)反射效應(yīng)，第二發(fā)光管2.2發(fā)出的一部分光被反射并進(jìn)入接收管1，構(gòu)成反射式模組。血氧飽和度和心率信號(hào)的采集通過(guò)微處理器模塊4采集接收管1產(chǎn)生的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)抗運(yùn)動(dòng)干擾算法處理，將計(jì)算結(jié)果保存在處理器模塊4的內(nèi)存中，并顯示在顯示模塊5上?；蛘?，計(jì)算結(jié)果也可通過(guò)低功耗無(wú)線收發(fā)模塊與遠(yuǎn)程終端7無(wú)線連接，傳送警報(bào)信息，以累積形成長(zhǎng)時(shí)間的分析報(bào)告。告警閾值可由遠(yuǎn)程終端設(shè)置，無(wú)線模塊可接入家庭醫(yī)療保健中心完成報(bào)警，提示功能。微處理器模塊4判斷計(jì)算結(jié)果是否超過(guò)設(shè)定的閾值，超出閾值則通過(guò)振動(dòng)馬達(dá)6、顯示模塊5進(jìn)行生理參數(shù)超限警報(bào)本地實(shí)時(shí)反饋。微處理器模塊4采集加速度模塊3的信號(hào)并進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)計(jì)步和手勢(shì)控制功能，參考圖5。用于在使用時(shí)如果需要觀察當(dāng)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，可以通過(guò)上下甩動(dòng)手指等方式實(shí)現(xiàn)，微處理器模塊4通過(guò)檢測(cè)所佩戴的手指在X,Y,Z坐標(biāo)系中的產(chǎn)生的合加速度及單軸的加速度，判斷是否超過(guò)設(shè)定的閾值，如果超過(guò)，則將結(jié)果顯示在顯示模塊5上，合加速度(SV)的計(jì)算按照以下公式計(jì)算：

其中，a_x，a_y，a_z分別代表X,Y,Z軸的加速度。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了基于透射式、反射式原理的一體化系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的自適應(yīng)抗運(yùn)動(dòng)干擾算法，算法示意圖參考圖4。圖中，d_i為待處理信號(hào)，d_i由原始信號(hào)s_i和噪聲信號(hào)n_i兩部分組成且組成部分不相關(guān)，待處理信號(hào)d_i由透射式模組采集。噪聲參考信號(hào)n₀由反射式模組采集，經(jīng)過(guò)自適應(yīng)濾波器后，輸出干擾的評(píng)估信號(hào)n_i'，n₀與s_i不相關(guān)但是與n_i相關(guān)，自適應(yīng)濾波器即利用n₀來(lái)估計(jì)噪聲n_i，使得濾波器的輸出n_i'與噪聲n_i匹配并用n_i'估計(jì)噪聲，在主信號(hào)d_i中減去。d_i與n_i'相減得到系統(tǒng)的輸出信號(hào)e_i，用e_i作為信號(hào)的最佳估計(jì)，可以用以下公式(1-1)表示：

e_i＝d_i-n_i'＝s_i+n_i-n_i' (1-1)

當(dāng)e_i≈s_i時(shí)，實(shí)際信號(hào)得到最佳估計(jì)，在此條件下n_i-n_i'應(yīng)近似等于0，即n_i-n_i'≈0。對(duì)(1-1)式兩邊平方可以得到：

e_i²＝(d_i-n_i')²＝s_i²+(n_i-n_i')²+2×s_i(n_i-n_i') (1-2)

由于s_i與n_i和n_i'不相關(guān)，(1-2)式兩邊取期望可以得到以下公式(1-3):

在(1-3)式中，為了得到有用信號(hào)的最佳估計(jì)需要使得E[(n_i-n_i')²]值最小。為了得到信號(hào)的最佳估計(jì)需要使得E[(n_i-n_i')²]值最小，采用遞推最小二乘算法，最小均方誤差算法和歸一化均方誤差算法等自適應(yīng)濾波算法進(jìn)行處理。通過(guò)這種透射式、反射式模組同步分時(shí)采集信號(hào)并進(jìn)行自適應(yīng)抗運(yùn)動(dòng)干擾算法處理，最終得到較好的信號(hào)質(zhì)量。具體體現(xiàn)在波長(zhǎng)λ₁和波長(zhǎng)λ₂具有更加接近無(wú)干擾的波形形態(tài)，與之對(duì)應(yīng)的交流成分和直流成分更加準(zhǔn)確。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型中，血氧飽和度的計(jì)算如以下公式所示：

其中，為波長(zhǎng)λ₁的交直流比例，為波長(zhǎng)λ₂的交直流比例。A,B為經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的系數(shù)，具體的校準(zhǔn)方法可以通過(guò)fluke多生理參數(shù)模擬器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的血氧飽和度信號(hào)，選擇合適的曲線進(jìn)行。

心率計(jì)算以t1時(shí)間為檢測(cè)周期，查找該周期內(nèi)的脈搏波信號(hào)的波峰值，保存波峰值的坐標(biāo)信息，根據(jù)波峰間距以及幅值，對(duì)找到的波峰值進(jìn)行初步的有效性判定，去除奇異波峰，最終根據(jù)得到的有效波峰值坐標(biāo)，計(jì)算檢測(cè)周期內(nèi)的平均心率。

圖2顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)選的兩種具體形態(tài)展開(kāi)示意圖，除了以上部分介紹的方案細(xì)節(jié)，圖中7為柔性電路板，8為硬電路板，9為軟硬結(jié)合電路板。加速度模塊3、微處理器模塊4、無(wú)線收發(fā)模塊、振動(dòng)馬達(dá)6和電源模塊可以根據(jù)外部形態(tài)安裝在硬電路板或者軟電路板上。戒指內(nèi)側(cè)與皮膚接觸的一側(cè)可選用具有一定彈性的材料來(lái)保證良好接觸，或者，所述戒指戒圈包覆彈性材料。所屬戒指可根據(jù)人群設(shè)定不同尺寸以供選擇定制。戒指上安裝有磁性充電觸點(diǎn)以方便充電；或者安裝無(wú)線充電接收器，通過(guò)無(wú)線充電的方式進(jìn)行充電。

圖3顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)選的三種內(nèi)部結(jié)構(gòu)參考方案，所述的微處理器模塊4與接收管1之間的連接可以通過(guò)集成模塊(AFE)，并通過(guò)柔性電路連接，電池位于處理器模塊4之上。第一發(fā)光管2.1和第二發(fā)光管2.2可以是單個(gè)發(fā)光管；也可以是帶自動(dòng)校準(zhǔn)功能的發(fā)光LED陣列，并包括至少兩個(gè)兩種不同波長(zhǎng)的LED發(fā)光管，例如是紅光、紅外或綠光，可根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)質(zhì)量自動(dòng)調(diào)整發(fā)光LED陣列，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)選對(duì)準(zhǔn)的功能。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。