CN108852317A - 一种咳嗽的监测方法和健康监测装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种咳嗽的监测方法，所述方法包括：（1）将带有加速度传感器或陀螺仪或气压传感器或他们的组合的装置安置于人体的腹部或胸部体表或附近，并采集上述传感器数据。（2）采集一定时间的数据并取中值或平均值作为参考点，此参考点可在一定时间后重新获取重置。（3）当传感器数据在短期内波动峰谷值超出上述中值或平均值加或减阈值的范围时标记为咳嗽信号。
Description
技术领域
本公开涉及人体健康指标监测领域。
背景技术
新生儿呼吸暂停是指早产儿呼吸停止超过20秒，足月小儿呼吸停止超过15秒，或呼吸停止不超过15～20秒，但伴有心跳减慢、皮肤青紫或苍白、肌肉张力减低；如果呼吸停止5～10秒以后又出现呼吸，不伴有心跳减慢、皮肤青紫或苍白等表现称为周期性呼吸；周期性呼吸是良性的，因呼吸停止时间短，故不影响气体交换；而呼吸暂停是一种严重现象，可引起脑损害；呼吸暂停多见于早产儿，其发病率可高达50%～60%，胎龄越小发病率越高。
婴幼儿由于抵抗力低，容易感冒发烧，并引发咳嗽，医护人员和家长需要随时关注孩子的体温等指标变化。
婴幼儿感冒多伴有咳嗽，有时因疏忽和治疗不及时引发肺炎。
目前还没有一种方法和设备对人体咳嗽这生理反应做出监测和记录，现有的健康指标监测系统测量指标单一，或者是单测量体温，或者单测量呼吸心率，或者由多路采集系统集成，设备复杂昂贵无法实现便携化；本公开提供一种方法监测咳凑并提供一种健康监测装置监测多项人体健康指标，该健康监测装置由多个环绕体躯干的温度传感器采集准确可靠的体温数据，由体表运动或对外作用力检测传感器模块采集呼吸、心率、咳嗽等数据，并将采集到的数据通过无线传输模块传输到智能终端做显示分析处理。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种咳嗽的监测方法，所述方法包括：
（1）将带有加速度传感器或陀螺仪或气压传感器或他们的组合的装置安置于人体的腹部或胸部体表或附近，并采集上述传感器数据。
（2）采集一定时间的数据并取中值或平均值作为参考点，此参考点可在一定时间后重新获取重置。
（3）当传感器数据在短期内波动峰谷值超出上述中值或平均值加或减阈值的范围时标记为咳嗽信号。
根据本公开的第二方面，还提供一种健康监测系统，所述健康监测装置包括：用于采集人体体表温的一个或多个温度传感器，用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹部或胸部包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器，用于分析控制等操作的处理模块，用于无线传输数据的无线通信模块，通过该无线模块将数据传输到智能终端；上述温度传感器和采集人体呼吸、心跳、咳嗽等信息的传感器及无线模块与处理模块连接。
可选的，所述用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹腔或胸腔包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器包括但不限于：加速度传感器，陀螺仪，气压传感器；该传感器为加速度传感器或陀螺仪时，还可以通过该传感器采集人体姿态和运动信息。
可选的，所述用于采集人体体表温温度传感器为多个时，这些温度传感器散列安装在一定长度柔性电路或柔性电缆上，并能够环绕在人体躯干上，使得这些传感器至少能够采集到人体躯干的两个不同侧面的体表温。
可选的，所述健康监测装置，其特征在于，该装置可固定在人体腹腔或胸腔体表，固定的方式包括但不仅限于：
（1）将该装置安置于柔性带状材料上，环绕绑在人体腹部或胸部。
（2）将该装置固定于人体穿着的衣物上，衣物穿戴后该装置固定在人体腹部或胸部。
（3）将该装置粘贴在人体腹部或胸部。
可选的，所述用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹腔或胸腔的包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器为气压传感器时，该气压传感器与一个气囊连接。
可选的，所述健康监测装置通过所述无线模块，将数据传输至智能终端。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
相对比小波分析更加易于嵌入式系统实现的咳嗽、心率、呼吸信号提取方法；通过高精度的体表运动或作用力检测模块可靠采集心、呼吸、咳嗽等信息，通过多个环绕体表的温度传感器采集可靠的体表温，从而可靠的高度集成化地实现了多种健康指标的监测。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1 是本发明实施例一提供的一种咳嗽的监测方法的流程图。
图2 是根据一示例性实施例示出的该监测装置的原理框图。
图3 是根据一示例性实施例示出的该监测装置的结构示意图。
其中：S31、S31、S32、S33、S34、S35 温度传感器，S21 柔性电路板，S22 蓝牙单片机模块，S23 传感器模块，S24 外壳，S25 电池。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参考附图2和3，本发明实施例提供一种健康监测装置，所提供的健康监测装置包括传感器模块S01，供电模块S02，包含多个温度传感器的温度传感器模块S03，处理模块S04，无线通信模块S05。
所述传感器模块S01，用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹腔或胸腔的包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器。该传感器可以采用包括但不限于：加速度传感器或陀螺仪或气压传感器，该传感器模块为加速度传感器或陀螺仪时，还可以通过该模块采集人体姿态和运动信息。
所述传感器模块S01为加速度传感器或陀螺仪或气压传感器时，关键点在于从含有噪声的信号中提取呼吸、心率信号、咳嗽信号；加速度传感器、陀螺仪或气压传感器都是对由呼吸、心跳、咳嗽所引起的腹部或胸部体表运动所做出的响应，信号特征近似，基本可以采用相似的处理方法；人的呼吸频率是0.15到0.5Hz，信号幅度大，周期长；心率频率是0.75到1.5Hz，并且信号微弱周期很短；咳嗽信号没有固定周期，但其瞬间幅值变化巨大。为了提取呼吸信号、心率信号和咳嗽信号，本公开的一个实施例提出对原始加速度传感器或陀螺仪传感器或气压传感器输出的原始信号做如下处理：
（1）首先对上述传感器采集的包含心率、呼吸和咳嗽信息的原始信号，求导数，信号模型如式：,其中a为步长，可以设定为1。
（2）再将求导后的信号序列分段逐段积分，假设以100毫秒为时间片单位对求导后的信号数据分成若干片段，逐段积分，模型如式：。
（3）此时心率信号因短时内剧烈震荡的特点，求导并积分后被提取出来，再对积分后的信号数据求中值，我们再通过动态阈值对积分后的数值进行阈值判断，识别是否存在短时波动信号，并通过心率信号发生频率是0.75到1.5Hz这个特点进行进一步判断，判断间隔性的波动信号数据是否为心率信号，从而实现对心跳信号的识别。
（4）本公开的一个实施例采用动态阈值识别呼吸信号，由于呼吸信号的频率较低，周期性变化幅度大，首先对加速度或陀螺仪采集的原始信号进行均值滤波得到K(x)，假设信号采集频率是100Hz，假设每0.3秒进行一次平均，假设每10秒求一次中值，并获取10秒内信号数据最大值与最小值，阈值R1为波峰阈值，R1=(，阈值R2为波谷阈值，R2=(，通过阈值判断处理，获取周期性的超出阈值数据信息，从而提取呼吸信号。
（5）咳嗽信号非常明显，偶然性的幅值剧烈波动，波动幅度远大于呼吸和心率信号，本公开的一个实施例提供一种监测咳嗽信号的方法如图1所述，包含以下步骤：
<1> 将带有加速度传感器或陀螺仪或气压传感器或他们的组合的装置安置于人体的腹部或胸部体表或附近，并采集上述传感器数据。
<2> 采集一定时间的数据并取中值或平均值H作为参考点，此参考点可在一定时间后重新获取重置。
<3> 当传感器数据在短期内波动峰谷值超出上述中值或平均值H加或减阈值L的范围时标记为咳嗽信号。
如上所述本实施例提供一种基于加速度传感器或陀螺仪或气压传感器感知心跳信号、呼吸信号和咳嗽信号的方法，并阐述原始数据处理和信号提取方法，相比小波分析等方法，更加易于嵌入式计算系统的程序实现，并实现了高可靠性和高实用性。
所述用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹腔或胸腔的包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器为气压传感器时，该气压传感器与一个气囊连接；呼吸、心跳或咳嗽所引起的腹部和胸部体表运动引起气囊内气压变化信息被与其连接的气压传感器所采集。
上述温度传感器模块S03，包含一个或多个温度传感器，本实施例中温度传感器为多个，并分散安装在一定长度的柔性电路板上如附图3，该装置采集多个温度传感器温度数据并做适当的处理得到体表温，上述适当的处理包括但不限于选取温度较高的数值作为体表温。
处理模块S04，无线通信模块S05，本实施例采用集成了处理器与蓝牙无线通信模块的SOC实现，该SOC芯片拥有处理和蓝牙无线通信能力，负责读取传感器信息，分析和处理数据，并将数据通过蓝牙发送到所述智能终端进行进一步的显示，处理，和存储等操作。
如图3所示系统还包括S25电池，可采用锂锰电池等实现。
Claims (6)
1.一种咳嗽的监测方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）将带有加速度传感器或陀螺仪或气压传感器或他们的组合的装置安置于人体的腹部或胸部体表或附近，并采集上述传感器数据。
（2）采集一定时间的数据并取中值或平均值作为参考点，此参考点可在一定时间后重新获取重置。
（3）当传感器数据在短期内波动峰谷值超出上述中值或平均值加或减阈值的范围时标记为咳嗽信号。
2.一种健康监测装置，其特征在于，所述健康监测装置包括：用于采集人体体表温的一个或多个温度传感器；用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹部或胸部包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器；用于分析控制等操作的处理模块；用于无线传输数据的无线通信模块；通过该无线模块将数据传输到智能终端；上述温度传感器和采集人体呼吸、心跳、咳嗽等信息的传感器及无线模块与处理模块连接。
3.如权利要求2所述的健康监测装置，其特征在于所述用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹腔或胸腔包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器包括但不限于：加速度传感器，陀螺仪，气压传感器；该传感器为加速度传感器或陀螺仪时，还可以通过该传感器采集人体姿态和运动信息。
4.如权利要求2所述的健康监测装置，其特征在于所述用于采集人体体表温温度传感器为多个时，这些温度传感器散列安装在一定长度柔的性电路或柔性电缆上，并能够环绕在人体躯干上，使得这些传感器至少能够采集到人体躯干的两个不同侧面的体表温。
5.如权利要求2所述的健康监测装置，其特征在于，该装置可固定在人体腹腔或胸腔体表，固定的方式包括但不仅限于：
（1） 将该装置安置于柔性带状材料内，环绕绑在人体腹部或胸部。
（2）将该装置固定于人体穿着的衣物上，衣物穿戴后该装置固定在人体腹部或胸部。
（3） 将该装置粘贴在人体腹部或胸部。
6.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述用于采集人体因呼吸、心跳、咳嗽、而引起的腹腔或胸腔的包含呼吸、心跳、咳嗽信息的体表运动的一个或多个传感器为气压传感器时，该气压传感器与一个气囊连接。
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