CN114343609A - 生理参数监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及健康设备，提供了一种生理参数监测装置，包括：第一检测带，设置有第一呼吸传感器，所述第一呼吸传感器用于感测用户呼吸所引起的胸腔变化，输出相应的第一感测信号；第二检测带，设置有第二呼吸传感器，所述第二呼吸传感器用于感测用户呼吸所引起的腹部变化，输出相应的第二感测信号；处理电路，被配置为以所述第一感测信号和所述第二感测信号进行去干扰处理得到用户的呼吸信号。两个检测带分别检测用户的呼吸所引起的胸腔变化和腹部变化，从而同步获得两个呼吸波信号，将其中一个作为参比信号用以抵消干扰信号，提高信噪比，能够提高所获得的呼吸信号的准确度。另外，还集成心电织物电极与一次性湿电极，供不同要求与场景选择。

Description

生理参数监测装置

技术领域

本申请属于健康设备技术领域，尤其涉及一种生理参数监测装置。

背景技术

智能可穿戴产品近10年的高速发展，具有形式多样、参数广泛及变化不大的特点。多参数监护仪与服饰完美的结合，衍生多种多样的智能可穿戴服饰，比如：心电贴、心电绑带、心电衣服、心电臂带、心电手表等等。

然而，在目前的智能可穿戴产品中，对用户的呼吸的检测方式较为简单，容易出现不准确的现象。

发明内容

本申请的目的在于提供一种生理参数监测装置，旨在解决呼吸的检测方式较为简单，容易出现不准确的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种生理参数监测装置，包括：

第一检测带，设置有第一呼吸传感器，所述第一呼吸传感器用于感测用户呼吸所引起的胸腔变化，输出相应的第一感测信号；

第二检测带，设置有第二呼吸传感器，所述第二呼吸传感器用于感测用户呼吸所引起的腹部变化，输出相应的第二感测信号；

处理电路，设置在所述第一检测带或所述第二检测带上，与所述第一呼吸传感器和所述第二呼吸传感器连接，所述处理电路被配置为以所述第一感测信号和所述第二感测信号进行去干扰处理得到用户的呼吸信号。

在一个可选的实施例中，所述第一呼吸传感器和所述第二呼吸传感器包括电感器，所述电感器沿检测带的长度方向布置，所述电感器随着用户呼吸变化而伸缩并形成对应的电感量变化，所述第一感测信号和所述第二感测信号包括所述电感量。

在一个可选的实施例中，所述处理电路包括两个分别与所述第一呼吸传感器、第二呼吸传感器连接的检测电路以及与两个所述检测电路连接的差分放大电路；

所述检测电路与所述电感器连接，用于感测随着用户呼吸变化的所述电感量变化，输出与用户呼吸变化对应的呼吸波信号；

所述差分放大电路用于接入两路所述呼吸波信号，以滤除其中的共模信号之后放大输出所述呼吸信号。

在一个可选的实施例中，所述检测电路包括：

谐振电路，与所述电感器连接，用于感测随着用户呼吸变化的所述电感量变化输出频率随所述电感量变化而变化的谐振波形；

计算电路，与所述谐振电路连接，用于检测所述谐振波形的频率变化，根据该频率变化确定用户的呼吸动作，并输出与该呼吸动作对应的所述呼吸信号。

在一个可选的实施例中，所述计算电路包括：

计数器，与所述谐振电路连接，间隔地对所述谐振波形进行波峰进行预设次计数，在每计数预设次后输出一个指示信号；

触发器，与所述计数器连接，用于在接收所述指示信号时，输出第一波形和与所述第一波形相位相反的第二波形，所述第一波形用于控制所述计数器清零，并间隔预设时间后控制所述计数器开始重新计数；

滤波电路，与所述触发器连接，用于对所述第二波形平滑滤波后输出。

在一个可选的实施例中，还包括心电插座，所述心电插座与所述第一检测带或所述第二检测带连接，用于插接湿式电极，以通过所述湿式电极采集用户的心电信号。

在一个可选的实施例中，所述第一检测带上还设置有心电织物电极，所述心电织物电极用于采集用户的心电信号。

在一个可选的实施例中，所述第一检测带上还设置有血氧检测模块，所述血氧检测模块用于采集胸口处毛细血管的脉搏波。

在一个可选的实施例中，所述第一检测带上还设置体温检测模块和体态检测模块，所述体温检测模块设置在靠近用户腋下的位置，用于采集用户的体温，所述体态检测模块用于检测用户的运动信息。

在一个可选的实施例中，所述生理参数监测装置设置在服装或绑带上；

所述生理参数监测装置还包括输出接口，所述输出接口用于将采集到的生理参数输出到外部终端，所述生理参数包括所述呼吸信号。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：生理参数监测装置设置两个检测带，分别检测用户的呼吸所引起的胸腔变化和腹部变化，从而同步获得两个呼吸波信号，将其中一个作为参比信号用以抵消干扰信号，提高信噪比，能够提高所获得的呼吸信号的准确度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的生理参数监测装置的模块示意图；

图2为图1所示的生理参数监测装置中第一检测带的结构示意图；

图3为图1所示的生理参数监测装置中第二检测带的结构示意图；

图4为图1所示的生理参数监测装置中处理电路的原理图；

图5为图4所示的处理电路的各个信号波形图；

图6为本申请实施例提供的生理参数监测装置的控制模块的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的生理参数监测装置的穿戴示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1、图2和图3，本申请实施例提供了一种生理参数监测装置，该生理参数监测装置可以是绑带的形式，也可以是服装的形式。

该生理参数监测装置包括第一检测带10、第二检测带20和处理电路30。

第一检测带10设置有第一呼吸传感器11，第一呼吸传感器11用于感测用户呼吸所引起的胸腔变化，输出相应的第一感测信号；第二检测带20设置有第二呼吸传感器21，第二呼吸传感器21用于感测用户呼吸所引起的腹部变化，输出相应的第二感测信号；可以理解的是，在实际应用中，第一检测带10和第二检测带20可以为具有弹性独立绑带，也可以设置在具有弹性的紧身衣服上，并且可以分别绑定在用户的胸腔上以及腹部，第一呼吸传感器11、第二呼吸传感跟随用户呼吸变化拉伸和收缩从而感测用户呼吸幅度、快慢或频率；

处理电路30设置在第一检测带10或第二检测带20上，与第一呼吸传感器11和第二呼吸传感器21连接，处理电路30被配置为以第一感测信号和第二感测信号进行去干扰处理得到用户的呼吸信号。具体是将第一感测信号或第二感测信号其中一个作为参比信号，从而对呼吸信号进行去干扰处理，提高信噪比。

在一个可选的实施例中，第一呼吸传感器11和第二呼吸传感器21包括电感器L1(请参阅图4)，电感器L1沿检测带(即第一检测带10或第二检测带20)的长度方向布置，电感器L1随着用户呼吸变化而伸缩并形成对应的电感量变化，第一感测信号和第二感测信号包括电感量。本申请实施例中，采用电感作为呼吸传感器，结构简单可靠，成本也低廉。

请参阅图4，在一个可选的实施例中，处理电路30包括两个分别与第一呼吸传感器11、第二呼吸传感器21连接的检测电路31以及与两个检测电路31连接的差分放大电路32。

检测电路31与电感器L1连接，用于感测随着用户呼吸变化的电感量变化，输出与用户呼吸变化对应的呼吸波信号。可以理解的是，检测电路31实际是对传感器所采集到的信号进行解释处理而得到所需的呼吸波信号，这是一个对呼吸动作到电信号的转换过程。

差分放大电路32用于接入两路呼吸波信号，以滤除其中的共模信号之后放大输出呼吸信号。本申请实施例中，引入多一路呼吸波信号(即多一个呼吸传感器)，配合差分放大电路32进行去干扰处理的，提升所获得的呼吸信号的信噪比。

请参阅图4、5，在一个可选的实施例中，检测电路31包括谐振电路312和计算电路314。

谐振电路312与电感器L1连接，用于感测随着用户呼吸变化的电感量变化输出频率随电感量变化而变化的谐振波形，谐振电路312的谐振频率随作为传感器的电感量变化而改变。当用户吸气时，胸腔扩张，电感量将增加，谐振电路312输出的谐振波形的频率将逐渐降低；当用户呼气时，胸腔收缩，电感量将减少，谐振电路312输出的谐振波形的频率将逐渐增加。

计算电路314与谐振电路312连接，计算电路314用于检测谐振波形的频率变化，根据该频率变化确定用户的呼吸动作，并输出与该呼吸动作对应的呼吸波信号。谐振波形的频率逐渐降低时代表用户在吸气，输出与谐振波形频率逐渐降低过程对应的信号，谐振波形的频率逐渐增加时代表用户在呼气，输出与谐振波形频率逐渐增加过程对应的信号，从而构成一次呼吸动作的呼吸波信号。

谐振电路312包括反相器A1、电容C1、电容C2和电阻R1，其中，电感器L1连接在反相器A1的输入端和输出端之间，电容C1的第一端、电阻R1的第一端连接到反相器A1的输入端，电容C1的第二端、电阻R1的第二端接地，电容C2的第一端连接到反相器A1的输出端，第二端接地，构成一个自谐振电路312。

在一个可选的实施例中，计算电路314包括计数器A2、触发器A3和滤波电路A5。

计数器A2的输入端CP与谐振电路312连接，间隔地对谐振波形(即计数器A2的输入端CP的输入信号)进行波峰进行预设次计数，在每计数预设次后输出一个指示信号；触发器A3的输入端Tr与计数器A2的输出端Q8连接，用于在接收指示信号(即触发器A3的输入端Tr的输入信号)时，输出第一波形(即触发器A3的第一输出端Q的输出信号)和与第一波形相位相反的第二波形(即触发器A3的第二输出端/Q的输出信号)，第一波形用于控制计数器A2清零，并间隔预设时间后控制计数器A2开始重新计数；滤波电路A5与触发器A3连接，用于对第二波形平滑滤波后输出呼吸波信号Out-1。

计数器A2可以对谐振电路312的谐振频率进行分频，触发器A3为单稳态触发器A3，可以理解的是，上述间隔预设时间是单稳态触发器A3的暂稳态维持的时间，即单稳态的时间常数，比如设置为10ms，也可以配置为其他时长。

触发器A3的第一输出端Q与计数器A2的复位端CLS连接，第二输出端/Q连接到滤波电路A5，第一输出端Q和第二输出端/Q分别输出第一波形和第二波形，第一波形和第二波形为一个占空比随谐振电路312的谐振频率变化的脉冲波，滤波电路A5为低通滤波器，此脉冲波再经过滤波电路A5，将占空比可变的脉冲波转换为低频波形Out-1，即呼吸波信号，此波形随呼吸而变化。

滤波电路A5包括串联在第二输出端/Q的电阻R2和连接在电阻R2和地之间的滤波电容C3。

差分放大电路32包括差分放大器A6，检测时，差分放大器A6的正端的信号从胸部而来，负端的信号Out-2从腹部而来，它不受呼吸波的影响。差分放大器，将抵消电路的直流分量(比如肢体运动产生的伪迹)。

具体地，谐振波形的波形频率，随吸气的电感量增加，而频率降低，则T0～T1、T2～T3、T4～T5、T6～T7时刻的频率将逐步降低，在T7时刻，降低到最小。吸气转呼气后，T8～T9、T10～T11将逐步增加。如此重复，形成呼吸过程。

可选地，计算电路314还包括一个控制开关A4，用于控制谐振电路312的工作与否，同时可以用于调节上述第一波形和第二波形的占空比，控制开关A4连接在反相器的地端和地之间，控制端连接到触发器A3的输出端，只有当单稳态触发器A3的/Q输出为高时(即达到间隔预设时间后)，谐振电路312才正常工作，否则为关闭状态。

控制开关A4比如为NMOS管，默认状态下第二波形为高电平，控制开关A4导通，谐振电路312正常工作，其输出的谐振波形(比如正弦波)的频率随电感器L1的电感量变化而变。T1时刻时，计数器A2计数满(比如计数值为1024个)，输出有效脉冲(即指示信号)到单稳态触发器A3的输入端Tr。单稳态触发器A3受触发后，第二输出端/Q输出负电平，将控制开关A4断开，使谐振电路312关闭，谐振电路312无输出。第一输出端Q输出高电平，使计数器A2清零后为重新开始计数准备。T2时刻为单稳态的暂态时间完毕，第一输出端Q输出为低、第二输出端/Q输出为高，谐振电路312重新有谐振波形输出，计数器A2重新开始计数。

如上所述，谐振波形的频率，随吸气的电感器L1电感量增加，而频率降低，则T0～T1、T2～T3、T4～T5、T6～T7时刻的频率将逐步降低，在T7时刻，降低到最小。吸气转呼气后，T8～T9,、T10～T11将逐步增加。如此重复，形成呼吸过程。

在现有的心电衣或心电绑带上，常见采用的纺织金属织布作为心电电极，它为干电极方式，无需额外的附件，使用方便，但肢体运动时，织物电极与皮肤之间会产生摩擦，从而产生运动伪迹，影响心电数据的采集。请参阅图6，在一个可选的实施例中，生理参数监测装置还包括心电插座12，心电插座12与第一检测带10或第二检测带20连接，心电插座12用于插接湿式电极，以通过湿式电极采集用户的心电信号。该实施例中，生理参数监测装置还包括一个主控模块40，主控模块40两端设置有绑带插接座401，用于卡接第一检测带10或第二检测带20上的插接座101，以使得检测带紧贴在用户躯干。

该实施例中增加的一个心电插座12将设置在主控模块40上，心电插座12可以插接在第一检测带10或第二检测带20上，可外接3或5心电导线122(请参阅图7)。心电导线122可以配合一次性电极片使用，一次性电极片为湿式电极，与皮肤的耦合度好，心电干扰小。可选地，第一检测带10上还设置有心电织物电极13，心电织物电极13用于采集用户的心电信号。配合心电插座12的湿式电极使用，提高心电信号的检测精度。因此，在心电绑带或心电衣服中，集成心电织物电极与一次性湿电极两个方式，供不同要求与场景选择。

在现有的智能衣或智能手表上，都是通过无袖带方法测量血压时，都在手腕处进行脉搏波的采集，这种方式的采集到的信号传递时间长，有一定延时。请参阅图2，在一个可选的实施例中，第一检测带10上还设置有血氧检测模块14，血氧检测模块14用于采集胸口处毛细血管的脉搏波。在智能服装或绑带上，在胸部采集脉搏波信号，再与胸部的心电信号，推算血压的方法。直接回避心脏到手臂或手腕的传递时间，从而提高血压推算的稳定性。

请参阅图2，在一个可选的实施例中，第一检测带10上还设置体温检测模块15和体态检测模块16，体温检测模块15设置在靠近用户腋下的位置，用于采集用户的体温，体态检测模块16用于检测用户的运动信息，该运动信息比如，用户姿势，加速度等。体温检测模块15设置在靠近用户腋下的位置，而不是直接腋下位置是为了避免对腋下皮肤的磨伤。

生理参数监测装置还包括输出接口，输出接口用于将采集到的生理参数输出到外部终端，生理参数包括呼吸信号、脉搏波、心电信号、体温、运动信息。输出接口可以是插接座的形式，也可以是无线收发器。外部终端比如是智能手表，智能手机，医疗检测设备等。

请参阅图7，本发明为集成多生理参数采集的智能服装，它在衣服本体上，由胸部、腹部两个绑带(即第一检测带10、第二检测带20)，以及主控模块40组成。胸部绑带上集成有呼吸传感器11、心电织物电极13、血氧检测模块14、体温检测模块15、体态检测模块16和插接主控模块40的插接座101。腹部检测带20上有集成呼吸传感器21。主控模块40包括微处理器(MCU)与心电插座12，为采集可靠心电信号，针对不同场景与不同的要求，提供织物电极13与一次性电极片两个方法。在呼吸率的提取上，介绍一种占空比提取呼吸波的方法。检测带11/21上电感器L1的长度受呼吸胸腔的变化，其电感量也相应变化，其LC自谐振的频率也相应变化，在经过计数器A2与单稳态触发器A3后，其谐振频率对应的占空比也发生变化，检测占空比的大小，从而得到呼吸波形。另外增加腹部检测带20的电感器L1，抵消共模信号，提高信噪比。在无袖带血压测量中，采取在胸口处采集脉搏波，从而回避心脏到手臂的传递时间，减少一个变化量，从而提高模型的稳定性。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生理参数监测装置，其特征在于，包括：

第一检测带，设置有第一呼吸传感器，所述第一呼吸传感器用于感测用户呼吸所引起的胸腔变化，输出相应的第一感测信号；

第二检测带，设置有第二呼吸传感器，所述第二呼吸传感器用于感测用户呼吸所引起的腹部变化，输出相应的第二感测信号；

处理电路，设置在所述第一检测带或所述第二检测带上，与所述第一呼吸传感器和所述第二呼吸传感器连接，所述处理电路被配置为以所述第一感测信号和所述第二感测信号进行去干扰处理得到用户的呼吸信号。

2.如权利要求1所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述第一呼吸传感器和所述第二呼吸传感器包括电感器，所述电感器沿检测带的长度方向布置，所述电感器随着用户呼吸变化而伸缩并形成对应的电感量变化，所述第一感测信号和所述第二感测信号包括所述电感量。

3.如权利要求2所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述处理电路包括两个分别与所述第一呼吸传感器、第二呼吸传感器连接的检测电路以及与两个所述检测电路连接的差分放大电路；

所述检测电路与所述电感器连接，用于感测随着用户呼吸变化的所述电感量变化，输出与用户呼吸变化对应的呼吸波信号；

所述差分放大电路用于接入两路所述呼吸波信号，以滤除其中的共模信号之后放大输出所述呼吸信号。

4.如权利要求3所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述检测电路包括：

谐振电路，与所述电感器连接，用于感测随着用户呼吸变化的所述电感量变化输出频率随所述电感量变化而变化的谐振波形；

计算电路，与所述谐振电路连接，用于检测所述谐振波形的频率变化，根据该频率变化确定用户的呼吸动作，并输出与该呼吸动作对应的所述呼吸波信号。

5.如权利要求4所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述计算电路包括：

计数器，与所述谐振电路连接，间隔地对所述谐振波形进行波峰进行预设次计数，在每计数预设次后输出一个指示信号；

触发器，与所述计数器连接，用于在接收所述指示信号时，输出第一波形和与所述第一波形相位相反的第二波形，所述第一波形用于控制所述计数器清零，并间隔预设时间后控制所述计数器开始重新计数；

滤波电路，与所述触发器连接，用于对所述第二波形平滑滤波后输出所述呼吸波信号。

6.如权利要求1至5任一项所述的生理参数监测装置，其特征在于，还包括心电插座，所述心电插座与所述第一检测带或所述第二检测带连接，用于插接湿式电极，以通过所述湿式电极采集用户的心电信号。

7.如权利要求1至5任一项所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述第一检测带上还设置有心电织物电极，所述心电织物电极用于采集用户的心电信号。

8.如权利要求1至5任一项所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述第一检测带上还设置有血氧检测模块，所述血氧检测模块用于采集胸口处毛细血管的脉搏波。

9.如权利要求1至5任一项所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述第一检测带上还设置体温检测模块和体态检测模块，所述体温检测模块设置在靠近用户腋下的位置，用于采集用户的体温，所述体态检测模块用于检测用户的运动信息。

10.如权利要求1所述的生理参数监测装置，其特征在于，所述生理参数监测装置设置在服装或绑带上；

所述生理参数监测装置还包括输出接口，所述输出接口用于将采集到的生理参数输出到外部终端，所述生理参数包括所述呼吸信号。

Images