CN103799993B - 一种检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测系统及检测方法。所述检测系统包括：接触单元、第一控制单元、第二控制单元、启动单元、生理信号处理单元及中央处理单元；所述接触单元通过所述第一控制单元连接至所述启动单元、通过所述第二控制单元连接至所述生理信号处理单元；所述接触单元适于当所述生命体与所述接触单元接触时，输出所述生理信号；所述启动单元，适于当所述第一控制单元为通路时，接收所述生理信号并根据所述生理信号唤醒所述中央处理单元；所述生理信号处理单元，适于当所述第二控制单元为通路时，对所述生理信号进行检测。本发明能够对生理信号实现有效、准确的检测。

Description

一种检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种检测系统及检测方法。

背景技术

心脏在跳动过程中，心肌细胞会出现除极和复极过程，此时人体的左右两侧会产生一个电压差，基于该电压差能够描记出人体的心电图，并获取心率值，反映出人体心脏活动情况。

不仅限于上述因心脏细胞而产生的人体电压差，人体脉搏波所呈现出的形态、强度、速率、节律等方面的综合信息，可反映出人体心血管系统中许多生理或病理特征。将上述人体脉搏波转化为电信号进行测量、分析，并形成所述脉搏波的图谱，也具有深远意义。

除了上述人体电压差、人体脉搏波转化的电信号，其他生理信号也可被检测，从而反映出人体生理系统的活动情况。

对于检测人体生理信号，现有技术往往采用检测系统进行生理信号的检测。检测系统的检测方式往往与生理信号的产生特性相关：

比如对于心脏细胞产生的人体电压差，现有技术往往采用差分放大器进行检测，通过差分放大器作为生理信号的采集前端；差分放大器能够将检测到的电压差信号(生理信号)放大，并降低或滤除这个信号中夹杂的噪声信号，有助于提升心电图的有效性和准确性。将经差分放大器的电压差信号通过生理信号处理单元进行信号处理，并描绘出ECG(ECG为electrocardiogram的缩写)心电图，从而准确反映出心脏的活动情况。

另一种检测方式，采用脉搏血氧器，其基于动脉搏动期间光吸收量的变化：使用红光LED发出660纳米波长的光源、使用红外光LED发出940纳米的光源交替照射被测试区(一般为指尖或耳垂)，并检测脉动期间被测试区吸收的光量，被测试区所吸收的光量与血液中的氧含量有关。微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率，并将结果与存在存储器里的包含度数值表进行比较，从而得出血氧包含度，以及脉动次数，进而得到心率数据。

对于第一种检测系统，差分放大器的两个输入端对于输入信号的准确度要求比较高，当两个输入端分别与人体进行接触时，无法排除外界影响或启动检测时所携带的一些干扰因素，会影响检测生理信号的准确度。

对于第二种检测系统，其对被测试区域的有效范围的要求比较高，对启动环境要求更多的是静态的，以保障检测的准确率，其无法在动态的启动环境(比如人体奔跑)实现有效检测，其局限检测生理信号的适用范围。

发明内容

本发明技术方案所解决的技术问题为，如何对生理信号实现有效、准确的检测。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种检测系统，包括：接触单元、第一控制单元、第二控制单元、启动单元、生理信号处理单元及中央处理单元；

所述接触单元通过所述第一控制单元连接至所述启动单元、通过所述第二控制单元连接至所述生理信号处理单元；所述接触单元适于当所述生命体与所述接触单元接触时，输出所述生理信号；

所述启动单元，适于当所述第一控制单元为通路时，接收所述生理信号并根据所述生理信号唤醒所述中央处理单元；

所述生理信号处理单元，适于当所述第二控制单元为通路时，对所述生理信号进行检测；

所述第一控制单元，适于在所述中央处理单元休眠时被导通；

所述第二控制单元，适于在所述中央处理单元被唤醒时被导通。

可选的，所述接触单元包括：第一接触节点及第二接触节点；

所述第一接触节点适于连接至所述生命体的一侧以获取第一电平，所述第二接触节点适于连接至所述生命体的另一侧以获取第二电平，所述生理信号为所述第一电平和第二电平的电压差。

可选的，所述接触单元包括：第一接触节点及第二接触节点；

所述第一接触节点适于连接至所述生命体以获取生理电平，所述第二接触节点适于连接至接地电平，所述生理信号为所述生理电平。

可选的，所述第一控制单元包括：第一开关单元和第二开关单元；所述启动单元包括：第一电平节点、第二电平节点、第一电阻单元及启动开关单元；

所述第一开关单元包括第一连接端及第二连接端，所述第一连接端连接至所述第一接触节点；所述第二开关单元包括第三连接端及第四连接端，所述第三连接端连接至所述第二接触节点；在所述中央处理单元休眠时，所述第一连接端与所述第二连接端之间被导通、所述第三连接端与所述第四连接端之间被导通；

所述第一电平节点连接至电源电压，所述第二电平节点连接至接地电压；

所述第一电阻单元的一端连接至所述第一电平节点、另一端连接至所述第二连接端；

所述第四连接端连接至所述第二电平节点；

所述启动开关单元包括启动控制端，并适于产生唤醒所述中央处理单元的第三电平；所述启动控制端连接至所述第二连接端。

可选的，所述启动开关单元包括：电压控制开关管、电流控制开关管、第二电阻单元、第三电阻单元；

所述电压控制开关管包括电压控制端、第一开关极及第二开关极，所述电压控制端兼做所述启动控制端，第一开关极连接至所述电源电压；

所述电流控制开关管包括电流控制端、第三开关极及第四开关极，所述第三开关极适于输出所述启动单元的输出电平，所述第四开关极连接至所述接地电压；

所述第二电阻单元的一端连接至所述第二开关极、另一端连接至所述电流控制端，所述第三电阻单元的一端连接至所述电源电压、另一端连接至所述第三开关极；

当所述启动单元接收到所述生理信号，所述输出电平为第三电平。

可选的，所述电压控制开关管为第一P型场效应晶体管，所述电压控制端为其栅极，所述第一开关极为其源极，所述第二开关极为其漏极；

所述电流控制开关管为NPN型三极管，所述电流控制端为其基极，所述第三开关极为其集电极，所述第四开关极为其发射极。

可选的，所述第一开关单元还包括：第二P型场效应晶体管、第一开关节点及第一电阻；

所述第二P型场效应晶体管的漏极连接至所述第一连接端、源极连接至所述第二连接端、栅极连接至所述第一开关节点；所述第一电阻的一端连接至所述第一开关节点、另一端连接至所述接地电压；

所述第二开关单元还包括：PNP型三极管、第二开关节点及第二电阻；

所述PNP型三极管的集电极连接至所述第三连接端、发射极连接至所述第四连接端、基极连接至所述第二开关节点；所述第二电阻的一端连接至所述第二开关节点、另一端连接至所述接地电压；

所述第一开关节点和第二开关节点分别连接至所述中央处理单元并接受与所述中央处理单元工作状态相关的第一电平信号。

可选的，所述第二控制单元包括：第三开关单元和第四开关单元；所述生理信号处理单元包括：第一信号采集节点和第二信号采集节点；

所述第三开关单元包括第五连接端及第六连接端，所述第五连接端连接至所述第一接触节点，所述第六连接端连接至所述第一信号采集节点；所述第四开关单元包括第七连接端及第八连接端，所述第七连接端连接至所述第二接触节点，所述第八连接端连接至所述第二信号采集节点；在所述中央处理单元被唤醒时，所述第五连接端与所述第六连接端之间被导通、所述第七连接端与所述第八连接端之间被导通。

可选的，所述生理信号处理单元还包括：差分放大器单元及生理信号模拟单元；

所述差分放大器单元包括第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端连接至所述第一信号采集节点，所述第二输入端连接至所述第二信号采集节点，所述输出端适于输出处理后的生理信号；

所述生理信号模拟单元，适于根据所述处理后的生理信号形成生理信号的曲线，以对所述生理信号进行检测。

可选的，所述第三开关单元还包括：第一N型场效应晶体管、第三开关节点及第三电阻；

所述第一N型场效应晶体管的漏极连接至所述第五连接端、源极连接至所述第六连接端、栅极连接至所述第三开关节点；所述第三电阻的一端连接至所述第三开关节点、另一端连接至所述接地电压；

所述第四开关单元还包括：第二N型场效应晶体管、第四开关节点及第四电阻；

所述第二N型场效应晶体管的漏极连接至所述第七连接端、源极连接至所述第八连接端、栅极连接至所述第四开关节点；所述第四电阻的一端连接至所述第四开关节点、另一端连接至所述接地电压；

所述第三开关节点和第四开关节点分别连接至所述中央处理单元并接受与所述中央处理单元工作状态相关的第二电平信号。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种检测方法，基于如上所述的检测系统，包括：

在所述中央处理单元休眠时，导通所述第一控制单元、关断所述第二控制单元；

使所述接触单元接触至所述生命体的相应位置，以获得所述生理信号；

所述启动单元基于所述生理信号唤醒所述中央处理单元；

在所述中央处理单元被唤醒时，导通所述第二控制单元、关断所述第一控制单元；

当所述第二控制单元被导通，所述生理信号处理单元对所述生理信号进行检测。

本发明技术方案的有益效果至少包括：

通过建立中央处理器的工作状态与第一控制单元及第二控制单元之间的联系，确保接触单元在输出生理信号时，第一控制单元导通、第二控制单元关断，启动单元能基于被生理信号触发，从而唤醒所述中央处理器改变工作状态，在接触到生理信号时起检测系统的开启作用，在启动单元检测开启的同时，第二控制单元的关断能够防止非生理信号的带来的系统失误；而改变了工作状态的中央处理器使第一控制单元关断、第二控制单元导通，从而使生理信号能够被准确检测，且第一控制单元关断排除了启动单元加载于生理信号上的其他不利信号，能够提供检测信号的准确度。本发明技术方案实现了生理信号的自启动，且能够获取到较为精确的原始生理信号，从而实现有效检测。

在可选方案中，接触单元可以包括两个接触节点，两个接触节点可以用于采集生命体第一电平和第二电平以获得生理电压差，也可以用于采集生命体单路电平以获得生理电平。总之，本发明技术方案的检测系统，能够满足电压差形式的生理信号或单一电平形式的生理信号的采集检测，具有普适性。

在可选方案中，对应接触单元的两个接触节点，所述第一控制单元基于第一开关单元与第二开关单元为所述启动单元的第一电平节点及第二电平节点提供第一接触节点上的电平、第二接触节点上的电平；在对所述启动单元的设计中，本发明技术方案还利用生命体阻抗与所述第一电阻单元的电阻值的分压信号(第三电平)触发所述启动开关单元的启动控制端，以激活并唤醒所述中央处理单元，从而可以维系生理信号的准确度，使启动单元的“启动”能够基于更为准确的生理信号，从检测准确率、检测灵敏度等方面深入优化了检测系统的启动能力。

在可选方案中，所述启动开关单元进一步使用电压控制开关管和电流控制开关管进行优化，当电压控制开关管处于关断状态，为保证电压控制开关管从关断状态转为启动状态时设备不会因为静电、噪声等信号的干扰导致启动的问题，设计电流控制开关管维持启动稳定：当电压控制开关管转为启动状态，电流控制开关管的第三开关极输出所述启动单元的输出电平，该输出电平是当启动单元接收到生理信号时拉低第三开关极上的电平得到的，能够避免启动单元的启动干扰，从而正确地唤醒休眠中的中央处理单元。

在可选方案中，所述第一开关单元使用P型场效应晶体管实现，所述第二开关单元使用PNP型三极管实现；上述涉及能够保证第一开关单元和第二开关单元在关断时被完全关断，保证检测系统的稳定性。

在可选方案中，对应接触单元的两个接触节点，所述第二控制单元基于第三开关单元与第四开关单元为所述生理信号处理单元的第一信号采集节点及第二信号采集节点提供第一接触节点上的电平、第二接触节点上的电平，以为所述生理信号处理单元提供生理信号。结合所述启动单元的设计，本发明技术方案在启动单元与接触单元接触并检测到有效的生理信号时，立刻通过启动单元对中央处理单元的唤醒，断开启动单元与接触单元之间的连接，而使所述生理信号直接连接到所述生理信号处理单元进行检测，消除了生命体与接触单元接触后，生理信号因接触单元和启动单元的连接而会被叠加直流电平和对地短接的问题。

在可选方案中，所述第三开关单元使用N型场效应晶体管实现，所述第四开关单元使用N型场效应晶体管实现；上述涉及能够保证第三开关单元和第四开关单元在关断时被完全关断，完全隔断接触单元和启动单元的连接对所述生理信号处理单元的干扰。

本发明技术方案采用上述开关单元的结构及器件，还大大节省了检测电路的能源消耗。

附图说明

图1为本发明技术方案提供的一种检测系统的结构示意图;

图2a为本发明技术方案提供的一种接触单元与人体连接的结构示意图;

图2b为本发明技术方案提供的另一种接触单元与人体连接的结构示意图;

图3为本发明技术方案提供的一种启动单元、第一控制单元与图2a所示结构的连接关系示意图;

图4为本发明技术方案提供的一种启动单元、第一控制单元与图2b所示结构的连接关系示意图;

图5为本发明技术方案提供的一种启动单元的具体实现结构示意图；

图6为本发明技术方案提供的一种生理信号处理单元、第二控制单元与图2a所示结构的连接关系示意图;

图7a为本发明技术方案提供的一种第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元的具体实现结构示意图；

图7b为本发明技术方案提供的另一种第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元的具体实现结构示意图；

图8为本发明技术方案提供的一种检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、特征和效果能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在实施例中，为了方便及直观起见，以人体作为检测系统的检测对象，可以理解的是，对于生理信号的产生，不限于人体，本发明技术方案生理信号的检测也可以适用于除人体以外的其他生命体。

本实施例首先提供了如图1所示的一种检测系统。该检测系统包括：

接触单元100、第一控制单元101、启动单元102、第二控制单元103、生理信号处理单元104及中央处理单元105。

所述接触单元100通过所述第一控制单元101连接至所述启动单元102、通过所述第二控制单元103连接至所述生理信号处理单元104；所述接触单元100适于当人体与接触单元100接触时，输出从人体上采集的生理信号。

生理信号具体可以是人体电压差信号、也可以是人体生理电平。

参考图2a及图2b，接触单元100可以包括：第一接触节点(110、110’)及第二接触节点111；

继续参考图2a，对应人体电压差信号，第一接触节点110适于连接至人体一侧以获取第一电平，第二接触节点111适于连接至人体的另一侧以获取第二电平，所述生理信号为所述第一电平和第二电平的电压差。以检测心电信号(即生理信号为心电信号时)为例，心脏在跳动过程中心肌细胞会出现除极和复极过程，在此过程中人体左右两侧会产生一个电压差，将此电压差采集并描记出来便可以得到体表心电图；在这种情况下，接触单元100的第一接触节点110可以用于与人体的一侧接触，第二接触节点111用于与人体的另一侧接触。

继续参考图2b，对应人体生理电平，第一接触节点110’适于连接至人体的指定位置(比如手指、脉搏)以获取生理电平，第二接触节点111适于连接至接地电平，所述生理信号为所述生理电平。以脉搏波信号(即生理信号为脉搏波信号)为例，脉搏波可以具备弹性元件的接触节点被检测，弹性元件随着人体脉搏波的跳动而发生微小变化，此时，弹性元件上的电阻应变片产生变形，其电阻值变化，并引起电平值的变化，从而检测到生理电平；在这种情况下，接触单元100的第一接触节点110’具备弹性元件，且可与人体手腕的皮肤接触，第二接触节点111则接入一给定的系统电平。

不论所述接触单元100的接触方式如何，所述接触节点用于与人体的对应部分接触，以获得生理信号。

继续参考图1，在本方案中，所述第一控制单元101和第二控制单元103是一种改善结构。能够改善对生理信号自启动检测时，启动单元对生理检测单元输入信号的影响：

第一控制单元101和第二控制单元103分别与中央处理单元105的工作状态相关。在本应用中，在中央处理单元105处于休眠时，此时，检测系统未检测到任何生理信号，系统在这种默认状态下，第一控制单元101为通路，导通启动单元102和接触单元100之间的信号传递链路，而第二控制单元103为断路，生理信号处理单元104和接触单元100之间的信号传递链路关断。而当检测系统已检测到某个生理信号，检测系统及中央处理单元105处于被唤醒的工作状态，此时，第二控制单元103为通路，导通生理信号处理单元104和接触单元100之间的信号传递链路，而第一控制单元101为断路，启动单元102和接触单元100之间的信号传递链路关断。

第一控制单元101和第二控制单元103的导通或关断可以直接由中央处理单元105处理实现，也可以由其他外部或内部单元根据中央处理单元105的工作状态的变化进行处理实现。

所述中央处理单元105的唤醒动作可以由启动单元102执行：由于在检测系统下，默认状态的第一控制单元101为通路，启动单元102适于接收相应的生理信号并根据所述生理信号唤醒所述中央处理单元。

对应图2，结合图3，启动单元102可以基于如下结构实现其唤醒中央处理单元的功能：

第一控制单元101包括：第一开关单元10和第二开关单元11；

启动单元102包括：第一电平节点120、第二电平节点121、第一电阻单元122及启动开关单元123；

第一开关单元10包括第一连接端12、第二连接端13及控制端14，第一连接端12连接至所述第一接触节点110；所述第二开关单元11包括第三连接端15、第四连接端16及控制端17，所述第三连接端15连接至所述第二接触节点111；在所述中央处理单元105休眠时，可分别对所述控制端14和控制端17加载第一开关开启电平，以使所述第一连接端12与所述第二连接端13之间导通、所述第三连接端15与所述第四连接端16之间导通；在所述中央处理单元105被唤醒时，可分别对所述控制端14和控制端17加载第一开关关断电平，以使所述第一连接端12与所述第二连接端13之间关断、所述第三连接端15与所述第四连接端16之间关断。

继续参考图3，第一电平节点120连接至电源电压Vo，所述第二电平节点121连接至接地电压；

第一电阻单元122的一端连接至所述第一电平节点120、另一端连接至所述第二连接端13；

第四连接端16连接至所述第二电平节点121；

启动开关单元123包括启动控制端20，所述启动控制端20连接至所述第二连接端13，并输出启动信号Vq，所述启动信号Vq为第三电平时，该启动信号Vq适于唤醒所述中央处理器105。

如图3所示的启动单元102唤醒中央处理单元105的原理包括：

人体本身有一定的阻值，被接入的任意人体部分之间都存在一定的阻抗。人体阻抗可与所述实现第一电阻单元122分压；当人体未与接触单元100的接触节点接触，即人体未接入到检测系统时，启动控制端20接收到的电平值等同于电源电压Vo，此时启动开关单元123处于截止状态，输出启动信号Vq可认为为高电平值，当人体与接触节点准确接触时，人体阻抗与第一电阻单元122构成分压结构，启动控制端20接收到的电平值为：其中，R1为人体阻抗，R2为第一电阻单元122的等效电阻。

当启动控制端20接收到的电平值为时，该电平值刚好等于启动开关单元123的导通电压，启动开关单元123导通，此时，启动信号Vq为第三电平(一低电平)，第三电平适于唤醒所述中央处理单元105。

需要说明的是，上述启动单元102使用人体阻抗与第一电阻单元122的分压原理唤醒中央处理器105基于对人体信号差这类型的生理信号的采集，即两个接触节点分别与人体接触，从而形成接触节点之间的人体阻抗。

对应图2b对于人体生理电平这类型的生理信号的采集方式，则适用对应接触节点110’上弹性元件的电阻应变片变形所产生的等效电阻与第一电阻单元122的分压原理：当人体与具备弹性元件的接触节点准确接触时，弹性元件的电阻应变片变形产生等效电阻，使用该等效电阻与第一电阻单元122构成的分压结构，启动控制端20接收到的电平值为：其中，R1’为所述电阻应变片在人体有效接触时的等效电阻。当启动控制端20接收到的电平值为：时，该电平值也应恰好等于启动开关单元123的导通电压，此时启动开关单元123导通，启动信号Vq为第三电平(一低电平)，第三电平适于唤醒所述中央处理单元105。

基于所述人体生理电平这类型的生理信号的采集，图4示意了图3所述启动单元102在另一种生理信号的检测情况下唤醒中央处理器105的原理图。所述第一接触节点110’适于连接至所述人体以获取生理电平，所述第二接触节点111适于连接至给定的系统电平，所述系统电平为所述生理电平的参照电平，一般为检测系统或外部设备提供的已知数值的电平值，所述生理信号为所述生理电平。

还可以对启动开关单元123作更详尽的描述：

结合图5，启动开关单元123包括：电压控制开关管200、电流控制开关管201、第二电阻单元202、第三电阻单元203；

电压控制开关管200包括电压控制端210、第一开关极211及第二开关极212，所述电压控制端210兼做所述启动控制端20，第一开关极211连接至所述电源电压Vo；

电流控制开关管201包括电流控制端220、第三开关极221及第四开关极222，所述第三开关极221适于输出所述启动单元102的启动电平Vq，所述第四开关极222连接至所述接地电压；

第二电阻单元202的一端连接至所述第二开关极212、另一端连接至所述电流控制端220，所述第三电阻单元203的一端连接至所述电源电压Vo、另一端连接至所述第三开关极221。

当启动单元102接收到生理信号，此时，电压控制端210接收到的电平值恰好等于电压控制开关管200的导通电压，此时，电压控制开关管200导通，并传输一路导通电流至电流控制端220，该导通电流使电流控制开关管201导通，并拉低第三开关极221上的电平值，也即所述启动电平Vq，拉低后的启动电平Vq为所述为第三电平。

更为具体的：

可以使用一P型场效应晶体管实现所述电压控制开关管200，对于电压控制开关管200，所述电压控制端210为该P型场效应晶体管的栅极，所述第一开关极211为该P型场效应晶体管的源极，所述第二开关极212为该P型场效应晶体管的漏极。

可以使用NPN型三极管实现所述电流控制开关管201，所述电流控制端220为其基极，所述第三开关极221为其集电极，所述第四开关极222为其发射极。

电压控制开关管200采用PMOS方案，可在人体为接触到检测系统前，使开关管200处于关断状态，保证在为启动状态时检测系统不会因为静电、噪声等信号的干扰导致启动故障。而电流控制开关管201采用NPN晶体管的设计方案，也可以保证检测系统的启动安全。当人体接触到对于接触节点时，启动信号Vq被拉低，形成第三电平，从而基于该第三电平唤醒休眠中的中央处理器105，以激活检测系统进入检测的工作状态。

图5所示的这种启动开关单元123结构是基于图2a及图3的，显然，该种结构的启动开关单元123也可应用于图2b及图4的情况。

还可从以上结构可以分析到，无论电源电压Vo是直流电源还是交流电源，对应启动单元102的存在，其第一电平节点120必然与供电网络相连(获取电源电压)，第二电平节点121则必然接地，当人体通过接触单元与其电平节点连接时，对应第一电平节点120的一路信号会被叠加上直流电平信号，而对应第二电平节点121的一路信号则被短路到地，同时输入的两路生理信号中一路失去信号，另一路又被叠加上直流电平信号，导致启动单元的存在使经过启动单元的生理信号无法准确反映出人体的生理活动信号。比如对于心电信号的检测来说，代表心率变化情况的心电信号因无法被准确获取，因而不能准确的反映出用户的瞬时心率，更无法提取出更为精确的ECG心电信号波形。

考虑到上述因素，在所述中央处理单元105被唤醒、且检测系统开始进入检测工作后，可分别对所述控制端14和控制端17加载所述第一开关关断电平，以使所述第一连接端12与所述第二连接端13之间关断、所述第三连接端15与所述第四连接端16之间关断。即，在检测到生理信号时，启动单元102仅是具备唤醒中央处理单元的作用，唤醒后，启动单元102则断开其所在链路与人体之间的接触，在中央处理单元105的唤醒状态下，接触单元100通过第二控制单元103与生理信号处理单元104建立生理信号的传递链路，以供信号检测。

因此，生理信号处理单元104适于当所述第二控制单元103为通路时，对所述生理信号进行检测。

参考图6，第二控制单元103包括：第三开关单元30和第四开关单元31；生理信号处理单元104包括：第一信号采集节点140和第二信号采集节点141。

其中，第三开关单元30包括第五连接端32、第六连接端33及控制端34，第五连接端32连接至所述第一接触节点110，所述第六连接端33连接至所述第一信号采集节点140；所述第四开关单元31包括第七连接端35、第八连接端36及控制端37，所述第七连接端35连接至所述第二接触节点111，所述第八连接端36连接至所述第二信号采集节点141；在所述中央处理单元105被唤醒时，可分别对所述控制端34和控制端37加载第二开关开启电平，以使第五连接端32与所述第六连接端33之间被导通、所述第七连接端35与所述第八连接端36之间被导通；而在检测系统处于默认状态，也即中央处理单元105处于休眠状态时，则分别对所述控制端34和控制端37加载第二开关关断电平，以使第五连接端32与所述第六连接端33之间被关断、所述第七连接端35与所述第八连接端36之间被关断。

继续参考图6，生理信号处理单元104还包括：差分放大器单元142及生理信号模拟单元143。

差分放大器单元142包括第一输入端40、第二输入端41及输出端42，第一输入端40连接至所述第一信号采集节点140，所述第二输入端41连接至所述第二信号采集节点141，所述输出端42适于输出处理后的生理信号。

本实施例的生理信号处理单元104的实现方案中，采用差分放大器单元作为信号采集处理前端，差分放大器单元本身有良好的共模抑制比，可以将夹杂和干扰和其他杂散招生的微弱信号放大并提取出。对于人体信号差的采集处理，利用差分放大器单元可对两路输入信号的电压差值进行放大；对于人体生理电平，利用差分放大器单元也可将微小电平的对地电平变化进行放大，有利生理信号的准确采集。在本实施例中，差分放大器单元的主要功能是将检测到的生理信号进行放大，并降低或滤除这个信号中夹杂的噪声信号。

生理信号模拟单元143则适于根据所述处理后的生理信号形成生理信号的曲线，以对所述生理信号进行检测。例如，对于接触单元100获取到的心电信号，差分放大器单元142对该心电信号进行处理后，生理信号模拟单元143能够基于处理后的心电信号生成心电波形。

基于上述结构，本发明技术方案的接触单元100主要用于实现人体生理信号的探测，与人体实现接触；启动单元102主要用于判断接触单元100是否与人体接触，当接触单元100与人体接触则发送第三电平至中央处理单元105，以唤醒中央处理单元105。中央处理单元105在接收到启动单元102的唤醒信号，也即第三电平时，激活检测系统进入工作状态，并断开启动单元102与接触单元100之间的连接通路，以排除启动单元102对检测工作的干扰。生理信号处理单元104在检测系统进入工作状态时，建立生理信号处理单元104与接触单元100之间的连接通路，由此，对采集到的生理信号进行处理。

图6所示的接触单元100、第二控制单元103和生理信号处理单元104结构及连接关系也是基于图2a及图3的，显然，图6的结构也可适用图2b及图4的情况。

还需要对本实施例进行论述的是：

本实施例的第一开关单元10、第二开关单元11、第三开关单元30和第四开关单元31可以直接使用如图7a所示的PMOS管实现。当控制端14及控制端17输入第一开关开启电平时，控制端34及控制端37输入第二开关关断电平；当控制端14及控制端17输入第一开关关断电平时，控制端34及控制端37输入第二开关开启电平。

除了图7a的实施方式，本实施例的第一开关单元10、第二开关单元11、第三开关单元30和第四开关单元31还可以具备特殊结构：

参考图7b，第一开关单元10还包括：P型场效应晶体管50、第一开关节点51及第一电阻52。其中，P型场效应晶体管50的漏极连接至所述第一连接端12、源极连接至所述第二连接端13、栅极连接至所述第一开关节点51，所述第一开关节点51连接至所述控制端14；所述第一电阻52的一端连接至所述第一开关节点51、另一端连接至所述接地电压。

第二开关单元11还包括：PNP型三极管60、第二开关节点61及第二电阻62；PNP型三极管60的集电极连接至所述第三连接端15、发射极连接至所述第四连接端16、基极连接至所述第二开关节点61，所述第二开关节点61连接至所述控制端17；所述第二电阻62的一端连接至所述第二开关节点61、另一端连接至所述接地电压。

所述第三开关单元30还包括：第一N型场效应晶体管70、第三开关节点71及第三电阻72；所述第一N型场效应晶体管70的漏极连接至所述第五连接端32、源极连接至所述第六连接端33、栅极连接至所述第三开关节点71，所述第三开关节点71连接至所述控制端34；所述第三电阻72的一端连接至所述第三开关节点71、另一端连接至所述接地电压。

所述第四开关单元31还包括：第二N型场效应晶体管80、第四开关节点81及第四电阻82；所述第二N型场效应晶体管80的漏极连接至所述第七连接端35、源极连接至所述第八连接端36、栅极连接至所述第四开关节点81，所述第四开关节点81连接至所述控制端37；所述第四电阻82的一端连接至所述第四开关节点81、另一端连接至所述接地电压。

基于上述结构，所述第一开关开启信号为一低电平信号，第一开关关断信号则为一高电平信号，而第二开关开启信号为一高电平信号，第二开关关断信号为一低电平信号。

在一则上述开关开启信号及开关关断信号的信号提供方式中，第一开关开启信号等同于第二开关关断信号、第一开关关断信号等同于第二开关开启信号，控制端14、控制端17、控制端34及控制端37分别连接至所述中央处理单元105并接受与所述中央处理单元105工作状态相关的电平信号，当中央处理单元105处于休眠时，该电平信号为所述低电平信号，当中央处理单元105处于唤醒状态时，该电平信号为所述高电平信号。

基于上述检测系统，可以再给出一则更为具体的启动检测的过程：

在检测系统的默认情况下，也即中央处理单元105处于休眠时，中央处理单元105发出为OFF信号(一低电平)的控制指令ON/OFF信号至控制端14、控制端17、控制端34及控制端37，使P型场效应晶体管50及PNP型三极管60处于导通状态、第一N型场效应晶体管70及第二N型场效应晶体管80处于关断状态。

当人体接触到设备的对应接触节点时(对于人体信号差，人体的对应位置需同时接触第一接触节点110及第二接触节点111，而对于人体生理电平，则可认为在人体对应位置接触某一接触节点便可，另一接触节点是接地的)时，检测电路检测到人体已经接触到检测系统，则通过启动单元给中央处理单元105发出中断第一控制的单元101的指令(第三电平)，中央处理单元105接收到该指令信号后激活设备，并发出为ON信号的控制指令ON/OFF信号至控制端14、控制端17、控制端34及控制端37，以关断P型场效应晶体管50及PNP型三极管60、导通第一N型场效应晶体管70及第二N型场效应晶体管80。因为P型场效应晶体管50及PNP型三极管60被关断，此时人体的生理信号并不受启动单元102的干扰，即既不会叠加直流电平也不会被短接到地，生理信号通过第一N型场效应晶体管70及第二N型场效应晶体管80直接连接到生理信号处理单元104的采集端，进行相应的分析处理。

在本发明技术方案中，与人体对应接触的接触节点在采集人体信号差时，为检测系统的电极部分直接与人体接触，而在采集人体生理电平时，则是采用具备所述弹性元件的接触节点与人体接触。

还需要说明的是，本发明技术方案的生理信号处理单元104还包括差分放大器单元142，由于人体体表的生理信号本身夹杂着大量干扰信号，生理信号处理前端一般采用差分放大器单元，以便放大生理信号的同时又降低干扰信号所带来的影响。但是，然而差分放大器单元的两个输入端要求有相同的阻抗，且两个输入端的输入信号具有同样的相位；本实施例若不在启动单元检测到生理信号时、断开启动单元与接触单元的连接、而直接在启动单元与接触单元连接的前提下便建立接触单元与生理信号处理单元之间的连接链路，会导致第一接触节点接入的电平被叠加上直流电平信号、而另一路则被被直接短路到地，这种情况会导致差分放大器单元无法正常的工作，也无法实现差分放大器单元对干扰信号的共模抑制作用。

另外，使用上述晶体管实现开关单元还具有如下作用：

第一N型场效应晶体管70及第二N型场效应晶体管80能够保证在检测系统启动前(指默认状态)处于关断状态、而在检测系统启动后则被导通，使生理信号处理单元104不会受到来自系统默认状态时启动单元的电平干扰。P型场效应晶体管50及PNP型三极管60还能够保证在检测系统未被通电开启时(指检测系统未处于工作状态)处于完全关断状态，在检测系统工作状态为默认状态时，导通启动单元102的检测链路，在检测系统启动后则被关断，从而保证整个检测系统的工作稳定性。

基于本实施例所述的检测系统，本实施例还提供一种如图8所述的检测方法，包括：

步骤S100，在所述中央处理单元休眠时，导通所述第一控制单元、关断所述第二控制单元。

导通所述第一控制单元、关断所述第二控制单元可以是对所述控制单元中各晶体管的控制端输入中央处理单元传输的控制指令ON/OFF信号。控制指令ON/OFF信号在所述中央处理单元休眠时为一低电平信号，即OFF信号。

步骤S101，使所述接触单元接触至所述生命体的相应位置，以获得所述生理信号。

步骤S102，所述启动单元基于所述生理信号唤醒所述中央处理单元。

步骤S103，在所述中央处理单元被唤醒时，导通所述第二控制单元、关断所述第一控制单元。

导通所述第二控制单元、关断所述第一控制单元也可以是对所述控制单元中各晶体管的控制端输入中央处理单元传输的控制指令ON/OFF信号。控制指令ON/OFF信号在所述中央处理单元被唤醒时为一高电平信号，即ON信号。

步骤S104，当所述第二控制单元被导通，所述生理信号处理单元对所述生理信号进行检测。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种检测系统，适于当与生命体接触时检测生理信号，其特征在于，包括：接触单元、第一控制单元、第二控制单元、启动单元、生理信号处理单元及中央处理单元；

所述接触单元通过所述第一控制单元连接至所述启动单元、通过所述第二控制单元连接至所述生理信号处理单元；所述接触单元适于当所述生命体与所述接触单元接触时，输出所述生理信号；

所述启动单元，适于当所述第一控制单元为通路时，接收所述生理信号并根据所述生理信号唤醒所述中央处理单元；

所述生理信号处理单元，适于当所述第二控制单元为通路时，对所述生理信号进行检测；

所述第一控制单元，适于在所述中央处理单元休眠时被导通；

所述第二控制单元，适于在所述中央处理单元被唤醒时被导通。

2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述接触单元包括：第一接触节点及第二接触节点；

所述第一接触节点适于连接至所述生命体的一侧以获取第一电平，所述第二接触节点适于连接至所述生命体的另一侧以获取第二电平，所述生理信号为所述第一电平和第二电平的电压差。

3.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述接触单元包括：第一接触节点及第二接触节点；

所述第一接触节点适于连接至所述生命体以获取生理电平，所述第二接触节点适于连接至接地电平，所述生理信号为所述生理电平。

4.如权利要求2或3所述的检测系统，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一开关单元和第二开关单元；所述启动单元包括：第一电平节点、第二电平节点、第一电阻单元及启动开关单元；

所述第一开关单元包括第一连接端及第二连接端，所述第一连接端连接至所述第一接触节点；所述第二开关单元包括第三连接端及第四连接端，所述第三连接端连接至所述第二接触节点；在所述中央处理单元休眠时，所述第一连接端与所述第二连接端之间被导通、所述第三连接端与所述第四连接端之间被导通；

所述第一电平节点连接至电源电压，所述第二电平节点连接至接地电压；

所述第一电阻单元的一端连接至所述第一电平节点、另一端连接至所述第二连接端；

所述第四连接端连接至所述第二电平节点；

所述启动开关单元包括启动控制端，并适于产生唤醒所述中央处理单元的第三电平；所述启动控制端连接至所述第二连接端。

5.如权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述启动开关单元包括：电压控制开关管、电流控制开关管、第二电阻单元、第三电阻单元；

所述电压控制开关管包括电压控制端、第一开关极及第二开关极，所述电压控制端兼做所述启动控制端，第一开关极连接至所述电源电压；

所述电流控制开关管包括电流控制端、第三开关极及第四开关极，所述第三开关极适于输出所述启动单元的输出电平，所述第四开关极连接至所述接地电压；

所述第二电阻单元的一端连接至所述第二开关极、另一端连接至所述电流控制端，所述第三电阻单元的一端连接至所述电源电压、另一端连接至所述第三开关极；

当所述启动单元接收到所述生理信号，所述输出电平为第三电平。

6.如权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述电压控制开关管为第一P型场效应晶体管，所述电压控制端为其栅极，所述第一开关极为其源极，所述第二开关极为其漏极；

所述电流控制开关管为NPN型三极管，所述电流控制端为其基极，所述第三开关极为其集电极，所述第四开关极为其发射极。

7.如权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述第一开关单元还包括：第二P型场效应晶体管、第一开关节点及第一电阻；

所述第二P型场效应晶体管的漏极连接至所述第一连接端、源极连接至所述第二连接端、栅极连接至所述第一开关节点；所述第一电阻的一端连接至所述第一开关节点、另一端连接至所述接地电压；

所述第二开关单元还包括：PNP型三极管、第二开关节点及第二电阻；

所述PNP型三极管的集电极连接至所述第三连接端、发射极连接至所述第四连接端、基极连接至所述第二开关节点；所述第二电阻的一端连接至所述第二开关节点、另一端连接至所述接地电压；

所述第一开关节点和第二开关节点分别连接至所述中央处理单元并接受与所述中央处理单元工作状态相关的第一电平信号。

8.如权利要求2或3所述的检测系统，其特征在于，所述第二控制单元包括：第三开关单元和第四开关单元；所述生理信号处理单元包括：第一信号采集节点和第二信号采集节点；

所述第三开关单元包括第五连接端及第六连接端，所述第五连接端连接至所述第一接触节点，所述第六连接端连接至所述第一信号采集节点；所述第四开关单元包括第七连接端及第八连接端，所述第七连接端连接至所述第二接触节点，所述第八连接端连接至所述第二信号采集节点；在所述中央处理单元被唤醒时，所述第五连接端与所述第六连接端之间被导通、所述第七连接端与所述第八连接端之间被导通。

9.如权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述生理信号处理单元还包括：差分放大器单元及生理信号模拟单元；

所述差分放大器单元包括第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端连接至所述第一信号采集节点，所述第二输入端连接至所述第二信号采集节点，所述输出端适于输出处理后的生理信号；

所述生理信号模拟单元，适于根据所述处理后的生理信号形成生理信号的曲线，以对所述生理信号进行检测。

10.如权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述第三开关单元还包括：第一N型场效应晶体管、第三开关节点及第三电阻；

所述第一N型场效应晶体管的漏极连接至所述第五连接端、源极连接至所述第六连接端、栅极连接至所述第三开关节点；所述第三电阻的一端连接至所述第三开关节点、另一端连接至接地电压；

所述第四开关单元还包括：第二N型场效应晶体管、第四开关节点及第四电阻；

所述第二N型场效应晶体管的漏极连接至所述第七连接端、源极连接至所述第八连接端、栅极连接至所述第四开关节点；所述第四电阻的一端连接至所述第四开关节点、另一端连接至所述接地电压；

所述第三开关节点和第四开关节点分别连接至所述中央处理单元并接受与所述中央处理单元工作状态相关的第二电平信号。

11.一种检测方法，基于如权利要求1至10任一项所述的检测系统，其特征在于，包括：

在所述中央处理单元休眠时，导通所述第一控制单元、关断所述第二控制单元；

使所述接触单元接触至所述生命体的相应位置，以获得所述生理信号；

所述启动单元基于所述生理信号唤醒所述中央处理单元；

在所述中央处理单元被唤醒时，导通所述第二控制单元、关断所述第一控制单元；

当所述第二控制单元被导通，所述生理信号处理单元对所述生理信号进行检测。