[go: up one dir, main page]

CN109464125B - 一种能够无线充电的组织状况监测系统 - Google Patents

一种能够无线充电的组织状况监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109464125B
CN109464125B CN201811613577.4A CN201811613577A CN109464125B CN 109464125 B CN109464125 B CN 109464125B CN 201811613577 A CN201811613577 A CN 201811613577A CN 109464125 B CN109464125 B CN 109464125B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tissue
blood oxygen
module
elasticity
oxygen saturation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201811613577.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109464125A (zh
Inventor
雷岸江
廖旭
其他发明人请求不公开姓名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
West China Second University Hospital of Sichuan University
Original Assignee
West China Second University Hospital of Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by West China Second University Hospital of Sichuan University filed Critical West China Second University Hospital of Sichuan University
Priority to CN201811613577.4A priority Critical patent/CN109464125B/zh
Publication of CN109464125A publication Critical patent/CN109464125A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109464125B publication Critical patent/CN109464125B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0048—Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli
    • A61B5/0053—Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli by applying pressure, e.g. compression, indentation, palpation, grasping, gauging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A61B5/445—Evaluating skin irritation or skin trauma, e.g. rash, eczema, wound, bed sore
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/746—Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0204—Operational features of power management
    • A61B2560/0214—Operational features of power management of power generation or supply

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及一种能够无线充电的组织状况监测系统，包括：血氧测量模块，其测量受试者的血氧信号；弹性测量模块，其测量受试者的组织弹性信号；无线充电模块，用于给所述监控系统的电池进行无线充电，所述无线充电模块包括多个谐振线圈；处理模块，其对受试者的血氧信号和组织弹性信号进行处理，以对受试者的组织状况进行估计，并进行输出；所述组织状况包括溃疡、褥疮至少之一。通过本发明的监测系统，在可以在发病早期提供预警，能够及时无线补充电能，能够对用户进行连续不间断的监测，以提醒患者和护理者及时采取措施。

Description

一种能够无线充电的组织状况监测系统
技术领域
本发明涉及组织健康监测技术领域，尤其涉及一种监测溃疡的系统。
背景技术
皮肤指身体表面包在肌肉外面的组织，是人体最大的器官。主要承担着保护身体、排汗、感觉冷热和压力等功能。皮肤覆盖全身，它使体内各种组织和器官免受物理性、机械性、化学性和病原微生物性的侵袭。人和高等动物的皮肤由表皮、真皮、皮下组织三层组成。在医疗监护中，病人皮肤的完整性长期以来一直是护士和疗养院关注的问题。同时，溃疡，特别是静脉溃疡和褥疮，是最主要的，特别是对皮肤问题，特别是对住院的老年人而言。检测早期 伤口形成是一个极具挑战性和昂贵的问题。
当考虑年龄与其它因素时，溃疡的发生率显著增加。住院患者褥疮的总体发病率范围从2.7％至29.5％，重症监护室的患者的比率大于50％，护理医院的老人有可能从溃疡的第一阶段发展到其它更高阶段。
褥疮、溃疡还与出院后一年内死亡风险的增加相关。同样，对于住院治疗的患者而言，尤其是中老年人，静脉溃疡也可引起严重的健康问题。多达3％的人口患有腿部溃疡，而这一数字在80 岁以上的人群中甚至为20%或更多。一旦患者受到静脉性溃疡的折磨，伤口再发的可能性也非常高。
静脉、皮肤溃疡，尤其是压力性静脉溃疡的高成本和发病率，加上治疗的难度，增加了患者引发其它疾病或者死亡的风险，因此，亟需一种可以连续监测和预防溃疡的装置，可以在发病早期提供预警，以提醒患者和护理者及时采取措施。
发明内容
本发明的一种能够无线充电的组织状况监测系统，包括：血氧测量模块，其测量受试者的血氧信号；弹性测量模块，其测量受试者的组织弹性信号；无线充电模块，用于给所述监控系统的电池进行无线充电，所述无线充电模块包括多个谐振线圈；处理模块，其对受试者的血氧信号和组织弹性信号进行处理，以对受试者的组织状况进行估计，并进行输出；所述组织状况包括溃疡、褥疮至少之一。
所述电池给所述处理模块、血氧测量模块、弹性测量模块进行供电，该监控系统还包括电池剩余电量测量模块，用于对电池进行剩余电量测量，当剩余电量过低时，进行电量不足提示，并启动所述无线充电模块搜寻无线电磁波，如果搜索到无线电磁波，则对电池进行无线充电。
进一步地，本发明的血氧测量模块包括光源和探测器，所述光源发出激发光，以对受试者的组织进行照射，所述探测器对通过组织的光进行探测。
进一步地，所述弹性测量模块包括压力传感器和位移传感器；所述压力传感器检测施加到组织的力，所述位移传感器检测由于施加所述力而引起的组织位移。
进一步地，所述处理模块包括血氧饱和度值计算模块、血氧异常判断模块、组织弹性计算模块、弹性变化计算模块、溃疡监测模块以及输出模块；其中，所述血氧饱和度值计算模块根据血氧测量模块测量得到的血氧信号计算待测组织的血氧饱和度值；所述血氧异常判断模块根据血氧饱和度值和基准血氧饱和度值计算血氧饱和度变化指数；所述组织弹性计算模块计算组织的弹性系数，所述弹性变化计算模块计算组织的弹性变化率，所述的溃疡监测模块根据所述血氧饱和度变化指数和所述弹性变化率判断组织的状况，所述输出模块进行输出组织的状况并在必要时进行报警。
进一步地，所述血氧饱和度值计算模块计算血氧的饱和度值的过程包括：
使用公式（1）计算组织的吸光度A：
Figure 476058DEST_PATH_IMAGE001
公式（1）；
其中，
Figure 934721DEST_PATH_IMAGE002
，R为组织的绝对反射系数，
Figure 542420DEST_PATH_IMAGE003
表示组织的反射光强度，
Figure 125848DEST_PATH_IMAGE004
表示照射到组织的入射光强度，根据朗伯-比尔定律，待测成分的浓度和反射性之间的关系可以进一步表示为：
Figure 719772DEST_PATH_IMAGE005
公式（2）；
其中C代表组织发光团的浓度，a为组织的比例常数，取决于组织。
设光源发射的入射光波长为
Figure 970625DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 483646DEST_PATH_IMAGE007
，则在两种波长下的吸光度可以表示为：
Figure 554370DEST_PATH_IMAGE008
公式（3）；
Figure 935673DEST_PATH_IMAGE009
公式（4）；
求解上述方程，可以得到氧合血红蛋白的浓度值
Figure 244294DEST_PATH_IMAGE010
和脱氧血红蛋白的浓度值
Figure 990533DEST_PATH_IMAGE011
，具体如下：
Figure 627182DEST_PATH_IMAGE012
公式（5）；
Figure 484280DEST_PATH_IMAGE013
公式（6）；
其中
Figure 647408DEST_PATH_IMAGE014
为在波长为
Figure 564548DEST_PATH_IMAGE015
时组织的吸光度；
Figure 672181DEST_PATH_IMAGE016
为在波长为
Figure 332970DEST_PATH_IMAGE017
时组织的吸吸光度；L为波长发射器与波长探测器之间的距离；
Figure 616184DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 517275DEST_PATH_IMAGE019
分别表示波长为
Figure 49887DEST_PATH_IMAGE020
时血红蛋白和脱氧血红蛋白的散射系数；
Figure 452050DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 714404DEST_PATH_IMAGE022
分别表示波长为
Figure 973347DEST_PATH_IMAGE023
时血红蛋白和脱氧血红蛋白的散射系数；
血氧饱和度
Figure 930939DEST_PATH_IMAGE024
定义为氧合血红蛋白的浓度与总的血红蛋白浓度（氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度之和）之间的比值，具体表示为：
Figure 199109DEST_PATH_IMAGE025
公式（7）；
用百分比来表示组织的血氧饱和度值，进一步表示为：
Figure 66702DEST_PATH_IMAGE026
公式（8）。
所述血氧异常判断模块根据血氧饱和度值和基准血氧饱和度值计算血氧饱和度变化指数，具体为：
Figure 434229DEST_PATH_IMAGE027
公式（9）；
Figure 941434DEST_PATH_IMAGE028
表示血氧饱和度变化指数，其中
Figure 810033DEST_PATH_IMAGE029
为通过上述公式（8）计算得到的受试者实时血氧饱和度值，
Figure 656766DEST_PATH_IMAGE030
为血氧异常判断模块存储的受试者基准血氧饱和度值。
进一步地，本发明的所述组织弹性计算模块计算组织的弹性系数具体为：
假定组织是均匀组织，根据胡克定律，则
F=-kx 公式（10）；
通过上述公式（10），在已知F和x的情况下，可以得到k，其中F为由所述压力传感器检测到的压力信号，x为所述位移传感器测量到的位移信号；k为表征组织弹性的组织弹性系数。
进一步地，：所述弹性变化计算模块计算组织的弹性变化率具体为：
所述弹性变化计算模块根据所述组织弹性计算模块计算得到的组织弹性系数k，以及预存的组织正常情况下的弹性系数k’，通过公式（11），得到组织的弹性变化率：
Figure 523091DEST_PATH_IMAGE031
公式（11）。
进一步地，所述的溃疡监测模块根据所述血氧饱和度变化指数和所述弹性变化率判断组织的状况，包括：
所述溃疡监测模块得到血氧饱和度变化指数Q1和组织的弹性变化率后，根据如下公式（12）计算组织的溃疡状况指数：
Figure 65062DEST_PATH_IMAGE032
公式（12）；
其中
Figure 675035DEST_PATH_IMAGE033
和
Figure 110695DEST_PATH_IMAGE034
为相应的权重系数，根据经验进行取值，且
Figure 475818DEST_PATH_IMAGE035
；
所述溃疡监测模块根据所计算出的溃疡状况指数判断组织的状况，具体判断准则为：
若
Figure 692035DEST_PATH_IMAGE036
，确定受试者的组织状况正常；
若
Figure 777803DEST_PATH_IMAGE037
，确定病人发生早期溃疡；
若
Figure 395866DEST_PATH_IMAGE038
，确定病人发生严重溃疡；
所述输出模块根据所述溃疡检测模块的判断结果进行相应的输出。
本发明将血氧信号和组织的弹性信号作为用于监测组织的状况，比如溃疡、褥疮、发炎等的指标，通过数据拟合确定两种信号在监测中所占据的权重，使得本发明的系统可以准确的估计组织的溃疡等状况，并且将装置设置成比如手环、胸带等便于携带的装置，可以在准确判断组织状况的前提下，连续的进行监测。
通过连续监测血氧饱和度和组织弹性的变化，可以在早期发现和预防溃疡，降低了患者引发其它疾病或者死亡的风险，有效改善和减轻了护理人员的负担，降低了医疗成本，同时佩戴者，比如卧床患者、糖尿病足患者等，可以实时监测自身数据，及时寻求帮助，防止恶化。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的血氧测量模块的示意图；
图3为本发明的组织受到压力时的弹性力学示意图；
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
参照图1，用于溃疡监测的系统包括：血氧测量模块1、弹性测量模块2以及处理模块3。血氧测量模块1包括光源模块11和探测器12，其中光源模块11为可以使组织产生血氧灌注的光源，如一个或多个LED，或激光二极管照射器等，能够发射红光和红外光；探测器12为光电探测器，比如光电二极管、光电三极管探测器等，其能够检测组织（皮肤）受到光源照射后产生的信号；弹性模块模块2包括压力传感器和位移传感器，压力传感器用于检测向组织（皮肤）施加的压力，位移传感器用于检测组织在压力作用下的位移，其可以为霍尔传感器或加速度传感器等；血氧测量模块1和弹性测量模块2测量到的数据发送到处理模块3进行处理，处理模块3包括血氧饱和度值计算模块31、血氧异常判断模块32、组织弹性计算模块34、弹性变化计算模块35、溃疡监测模块36以及输出模块37。
无线充电模块，用于给所述监控系统的电池进行无线充电，所述无线充电模块包括多个谐振线圈；
所述电池给所述处理模块、血氧测量模块、弹性测量模块进行供电，该监控系统还包括电池剩余电量测量模块，用于对电池进行剩余电量测量，当剩余电量过低时，进行电量不足提示，并启动所述无线充电模块搜寻无线电磁波，如果搜索到无线电磁波，则对电池进行无线充电（图中未示出）。在所述探测器外侧与所述无线充电线圈外侧设置屏蔽层，放置探测器与无线充电线圈之间相互进行干扰。
溃疡是皮肤或黏膜表面组织的限局性缺损、溃烂，其表面常覆盖有脓液、坏死组织或痂皮。溃疡患者，尤其是动脉缺血患者，可能经历三个阶段的临床发展：局部缺血期、营养障碍期和坏疽期，病变导致肢体末端或者皮肤表面严重缺血，因此，溃疡患者的血氧饱和度与正常人群存在差异。当组织出现溃疡时，其周围组织的弹性也会相应受到影响。因此，为了可以在发病早期就监测出上述变异，选择血氧饱和度值和组织弹性值作为综合监测指标来进行早期预警监测。
光源11交替发射红光和红外光，经过组织的反射或投射后，被探测器12接收，将光信号转换为电信号后，然后探测器12将信号发送给处理模块3的血氧饱和度值计算模块31进行处理，血氧饱和度值计算31根据血红蛋白和脱氧血红蛋白对红光和红外光的吸收系数不同，利用朗伯-比尔定律计算出血氧饱和度值，本发明采用了改进的朗伯-比尔定律计算血氧饱和度，具体如下：
使用公式（1）计算组织的吸光度A：
Figure 417043DEST_PATH_IMAGE039
公式（1）；
其中，
Figure 323819DEST_PATH_IMAGE040
，R为组织的绝对反射系数，
Figure 275594DEST_PATH_IMAGE041
表示组织的反射光强度，
Figure 810481DEST_PATH_IMAGE004
照射到组织的入射光强度，根据比尔定律，浓度和反射性之间的关系可以进一步表示为：
Figure 189510DEST_PATH_IMAGE042
公式（2）；
其中C代表组织发光团的浓度，a为组织的比例常数，取决于组织。
设光源发射的入射波长为
Figure 318003DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 807890DEST_PATH_IMAGE044
，则在两种波长下的吸收性系数可以表示为：
Figure 473314DEST_PATH_IMAGE045
公式（3）；
Figure 695348DEST_PATH_IMAGE046
公式（4）；
求解上述方程，可以得到氧合血红蛋白的浓度值
Figure 373454DEST_PATH_IMAGE047
和脱氧血红蛋白的浓度值
Figure 729349DEST_PATH_IMAGE048
，具体如下：
Figure 379774DEST_PATH_IMAGE049
公式（5）；
Figure 100605DEST_PATH_IMAGE050
公式（6）；
其中
Figure 813477DEST_PATH_IMAGE051
为在波长为
Figure 645167DEST_PATH_IMAGE052
时组织的吸光度；
Figure 415677DEST_PATH_IMAGE053
为在波长为
Figure 635306DEST_PATH_IMAGE054
时组织的吸吸光度；L为波长发射器与波长探测器之间的距离；
Figure 960108DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 595488DEST_PATH_IMAGE056
分别表示波长为
Figure 830292DEST_PATH_IMAGE057
时血红蛋白和脱氧血红蛋白的散射系数；
Figure 892926DEST_PATH_IMAGE058
和
Figure 705024DEST_PATH_IMAGE059
分别表示波长为
Figure 878516DEST_PATH_IMAGE060
时血红蛋白和脱氧血红蛋白的散射系数。
血氧饱和度定义为氧合血红蛋白的浓度与总的血红蛋白浓度（氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度之和）之间的比值，具体表示为：
Figure 217094DEST_PATH_IMAGE061
公式（7）；
组织的血氧饱和度值通常用%来表示，因此，可以表示为：
Figure 653891DEST_PATH_IMAGE062
公式（8）；
本申请中优选
Figure 15602DEST_PATH_IMAGE052
为660nm，
Figure 805835DEST_PATH_IMAGE054
为880nm。
血氧饱和度值计算模块31在计算出血氧饱和度值之后，将信号传送给血氧异常判断模块32进行判断，血氧异常判断模块32存储有基准血氧血氧饱和度值，该基准血氧饱和度值可以是从医学数据库获取的人群正常平均值，或者是受试者的历史需要饱和度值，血氧异常判断模块32通过判断，得到血氧饱和度变化指数Q1，血氧饱和度变化指数Q1为归一化的血氧的指数，其具体计算为：
Figure 936602DEST_PATH_IMAGE063
， 公式（9）；
其中
Figure 278722DEST_PATH_IMAGE064
为进行实时测量，通过上述公式（8）计算得到的受试者实时血氧饱和度值，
Figure 127729DEST_PATH_IMAGE065
为血氧异常判断模块32存储的受试者基准血氧饱和度值。
弹性测量模块2包括压力传感器，其测量施加到组织（皮肤）表面的压力，位移传感器测量组织在压力作用下的位移变化量，然后将压力信号和位移量信号传送给组织弹性计算模块34，由组织弹性计算模块34计算组织的弹性。
人体的组织，尤其是皮肤，是一个复杂的介质，其包括了表皮层、真皮层和皮下组织等结构，其实一个非均匀组织，此处，为了从宏观上定量组织的弹性，我们假定组织是均匀组织，如图3所示，为组织受到压力时的等效示意图，则根据胡克定律，有
F=-kx 公式（10）；
组织弹性计算模块34得到压力信号F和位移传感器发送的位移信号x，可以确定组织的弹性系数k，由此可以得到表征组织弹性的组织弹性系数k。
弹性变化计算模块35根据组织弹性计算模块34计算得到的组织弹性系数k，以及预存的组织正常情况下的弹性系数k’，得到组织的弹性变化率，具体为：
Figure 970920DEST_PATH_IMAGE066
公式（11）。
血氧异常判断模块32和弹性变化计算模块35得到的数据传送给溃疡监测模块36，溃疡监测模块36根据血氧饱和度变化指数Q1和组织的弹性变化率，得到人体的组织状况，比如是否患有溃疡等，以及患有溃疡的风险等，并且通过输出模块37进行输出显示，输出模块37可以为显示屏进行显示，也可以为报警模块等，当溃疡监测模块36监测病人发生早期溃疡状态时，报警模块提醒受试者及时就诊或者医护人员采取相应的措施。
溃疡监测模块36判断组织是否患有溃疡的具体过程为：
溃疡监测模块36得到血氧饱和度变化指数Q1和组织的弹性变化率后，根据如下公式计算组织的溃疡状况指数：
Figure 159456DEST_PATH_IMAGE067
公式（12）；
其中
Figure 734794DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 884147DEST_PATH_IMAGE034
为权重系数，根据经验进行取值，且
Figure 203132DEST_PATH_IMAGE069
。本发明人发现，当
Figure 246175DEST_PATH_IMAGE070
取0.35，
Figure 320310DEST_PATH_IMAGE034
取0.65时，由该装置监测得到的结果与实际结果吻合度较高。
当溃疡监测模块36计算得到的
Figure 143910DEST_PATH_IMAGE071
在0-0.2之间时，确定受试者的近似正常；
Figure 938690DEST_PATH_IMAGE071
在0.2-0.5之间时，确定病人发生早期溃疡，输出模块输出该结果并输出早期风险的报警信号，比如蜂鸣；D在0.5以上时，确定病人的溃疡必须迅速采取措施，输出模块37输出该监测信号，并输出急促而尖锐的蜂鸣报警和灯光闪烁等。
本申请还涉及监测溃疡的方法，如图4所示，具体为：
血氧测量模块1连续测量受试者的血氧信号；
弹性测量模块2连续测量受试者的组织弹性信号；
处理模块3对上述血氧信号和组织弹性信号进行处理，得到受试者的溃疡的状况，并进行输出。
血氧测量模块1、弹性测量模块2以及处理模块3可以为独立的部件，分处在不同的地点，也可以集成为一个装置，使用同一个载体，比如可以结构为手环、腰带、胸带、穿戴衣服、或者床旁监测器等，供日常或医院使用，进行连续的监测，在所述载体上，可以设置至少一个无线充电线圈，进行无线谐振充电，同时，在所述探测器外侧与所述无线充电线圈外侧设置屏蔽层，放置探测器与无线充电线圈之间相互进行干扰。
本发明通过将血氧饱和度和组织的弹性作为组织溃疡的监测指标，通过连续监测血氧饱和度和组织弹性的变化，可以在早期发现和预防溃疡，降低了患者引发其它疾病或者死亡的风险，有效改善和减轻了护理人员的负担，降低了医疗成本，为了能够进行连续的监测，设置电量预警和无线充电，在电量过低时，进行电量预警，同时启动无线充电信号搜寻，以及时补充电能，为连续进行监测组织状况做好准备，无需用户将载体取下。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种能够无线充电的组织状况监测系统，包括：血氧测量模块，其测量受试者的血氧信号；弹性测量模块，其测量受试者的组织弹性信号；无线充电模块，用于给所述监测系统的电池进行无线充电，所述无线充电模块包括多个谐振线圈；处理模块，其对受试者的血氧信号和组织弹性信号进行处理，以对受试者的组织状况进行估计，并进行输出，所述处理模块包括血氧饱和度值计算模块、血氧异常判断模块、组织弹性计算模块、弹性变化计算模块、溃疡监测模块以及输出模块；其中，所述血氧饱和度值计算模块根据血氧测量模块测量得到的血氧信号计算待测组织的血氧饱和度值；所述血氧异常判断模块根据血氧饱和度值和基准血氧饱和度值计算血氧饱和度变化指数；所述组织弹性计算模块计算组织的弹性系数，所述弹性变化计算模块计算组织的弹性变化率，所述的溃疡监测模块根据所述血氧饱和度变化指数和所述弹性变化率判断组织的状况，所述输出模块进行输出组织的状况并在必要时进行报警；所述血氧饱和度值计算模块计算血氧的饱和度值的过程包括：
使用公式(1)计算组织的吸光度A：
Figure FDA0003106910270000011
其中，
Figure FDA0003106910270000012
R为组织的绝对反射系数，Ir表示组织的反射光强度，I0表示照射到组织的入射光强度，根据朗伯-比尔定律，待测成分的浓度和反射性之间的关系可以进一步表示为：
Figure FDA0003106910270000013
其中C代表组织发光团的浓度，a为组织的比例常数，取决于组织；
设光源发射的入射光波长为λ1和λ2，则在两种波长下的吸光度可以表示为：
Figure FDA0003106910270000021
Figure FDA0003106910270000022
求解上述方程，可以得到氧合血红蛋白的浓度值C(O2Hb)和脱氧血红蛋白的浓度值C(HHb)，具体如下：
Figure FDA0003106910270000023
Figure FDA0003106910270000024
其中
Figure FDA0003106910270000025
为在波长为λ1时组织的吸光度；
Figure FDA0003106910270000026
为在波长为λ2时组织的吸吸光度；L为波长发射器与波长探测器之间的距离；
Figure FDA0003106910270000027
和
Figure FDA0003106910270000028
分别表示波长为λ1时氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的散射系数；
Figure FDA0003106910270000029
和
Figure FDA00031069102700000210
分别表示波长为λ2时氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的散射系数；
血氧饱和度SPO2定义为氧合血红蛋白的浓度与总的血红蛋白浓度之间的比值，其中，所述总的血红蛋白浓度为氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度之和，具体表示为：
Figure FDA00031069102700000211
用百分比来表示组织的血氧饱和度值，进一步表示为：
Figure FDA00031069102700000212
所述弹性测量模块包括压力传感器和位移传感器；所述压力传感器检测施加到组织的力，所述位移传感器检测由于施加所述力而引起的组织位移；所述血氧异常判断模块根据血氧饱和度值和基准血氧饱和度值计算血氧饱和度变化指数，具体为：
Figure FDA0003106910270000031
Q1表示血氧饱和度变化指数，其中％SPO2为通过上述公式(8)计算得到的受试者实时血氧饱和度值，(％SPO2)'为血氧异常判断模块存储的受试者基准血氧饱和度值；所述组织弹性计算模块计算组织的弹性系数具体为：
假定组织是均匀组织，根据胡克定律，则
F＝-kx 公式(10)；
通过上述公式(10)，在已知F和x的情况下，可以得到k，其中F为由所述压力传感器检测到的压力信号，x为所述位移传感器测量到的位移信号；k为表征组织弹性的组织弹性系数；所述弹性变化计算模块计算组织的弹性变化率具体为：
所述弹性变化计算模块根据所述组织弹性计算模块计算得到的组织弹性系数k，以及预存的组织正常情况下的弹性系数k’，通过公式(11)，得到组织的弹性变化率E：
Figure FDA0003106910270000032
所述的溃疡监测模块根据所述血氧饱和度变化指数和所述弹性变化率判断组织的状况，包括：
所述溃疡监测模块得到血氧饱和度变化指数Q1和组织的弹性变化率E后，根据如下公式(12)计算组织的溃疡状况指数D：
D＝ω1Q1+ω2E 公式(12)；
其中ω1和ω2为相应的权重系数，根据经验进行取值，且ω1+ω2＝1；
所述溃疡监测模块根据所计算出的溃疡状况指数D判断组织的状况，具体判断准则为：
若D∈0-0.2，确定受试者的组织状况正常；
若D∈0.2-0.5，确定病人发生早期溃疡；
若D∈0.5-1.0，确定病人发生严重溃疡；
所述输出模块根据所述溃疡监测模块的判断结果进行相应的输出。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述血氧测量模块包括光源和探测器，所述光源发出激发光，以对受试者的组织进行照射，所述探测器对通过组织的光进行探测。
3.根据权利要求1-2任一项所述的系统，其特征在于，所述的血氧测量模块、弹性测量模块和处理模块的载体为智能手环、胸带或者其他可穿戴设备。
CN201811613577.4A 2018-12-27 2018-12-27 一种能够无线充电的组织状况监测系统 Expired - Fee Related CN109464125B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811613577.4A CN109464125B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种能够无线充电的组织状况监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811613577.4A CN109464125B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种能够无线充电的组织状况监测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109464125A CN109464125A (zh) 2019-03-15
CN109464125B true CN109464125B (zh) 2021-08-24

Family

ID=65677046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811613577.4A Expired - Fee Related CN109464125B (zh) 2018-12-27 2018-12-27 一种能够无线充电的组织状况监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109464125B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110876617B (zh) * 2019-08-28 2023-06-16 深圳市永康达电子科技有限公司 一种心血管测量装置的充电系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102822651A (zh) * 2010-01-27 2012-12-12 X感应器技术公司 压力性溃疡形成的风险建模
CN107847133B (zh) * 2015-06-05 2020-09-15 麦克赛尔株式会社 粘弹性计算系统以及粘弹性测定方法
CA2996196C (en) * 2015-08-31 2024-06-11 Masimo Corporation Wireless patient monitoring systems and methods
WO2017079628A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Podimetrics, Inc. Footwear system for ulcer or pre-ulcer detection
WO2018064569A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 The Regents Of The University Of California Multi-modal depth-resolved tissue status and contact pressure monitor
CN108597604B (zh) * 2018-05-11 2021-10-26 广西大学 一种基于云数据库的色素障碍性皮肤病分类专家系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109464125A (zh) 2019-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ray et al. A review of wearable multi-wavelength photoplethysmography
CN110868920B (zh) 具有多模态诊断的可穿戴装置
US20130267854A1 (en) Optical Monitoring and Computing Devices and Methods of Use
Duke et al. Pulse oximetry: technology to reduce child mortality in developing countries
JP7260471B2 (ja) Ｉｖ浸潤を検出するシステムおよび方法
US20080004513A1 (en) VCSEL Tissue Spectrometer
US20030229276A1 (en) Physiological stress detector device and system
US20210076951A1 (en) Wearable device for measuring vital signs and medical support system based on same
CN112494015A (zh) 用于进行经腹胎儿血氧饱和度监测的系统及方法
JP2011526513A (ja) 非侵襲的血圧監視のためのシステムおよび方法
JP2004321807A (ja) 睡眠無呼吸の診断装置及び方法
WO2016002759A1 (ja) 生体情報検出装置、背もたれ付シート及び心肺機能監視装置
US10517533B2 (en) Materials and methods for detecting and monitoring edema and related conditions
KR102415948B1 (ko) 생리학적 정보 기반 방광 기능 모니터링 장치
US20250040872A1 (en) Perfusion and Oxygenation Measurement
KR100855043B1 (ko) 비침습적 연속 혈압, 동맥탄성도 측정방법
CN111698943B (zh) 用于非侵入式地监测血细胞比容浓度的系统和方法
KR100855042B1 (ko) 비침습적 연속혈압, 동맥탄성도 측정장치
CN109549633B (zh) 一种连续监测受试者的组织状况的监测系统
Natarasan et al. Design and Implementation of Heartbeat rate and SpO2 Detector by using IoT for patients
CN109464125B (zh) 一种能够无线充电的组织状况监测系统
US10506961B1 (en) Diagnostic transducer and method
KR100877212B1 (ko) 비침습적 연속 혈압, 동맥탄성도 측정장치
Skrvan et al. Design of a cheap pulse Oximeter for home care systems
JP2018534020A (ja) Ｕｓｂドライブを有する生理学的モニタリングキット

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Lei Anjiang

Inventor after: Liao Xu

Inventor after: Other inventor requests not to publish the name

Inventor before: Request for anonymity

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210811

Address after: No.20, section 3, Renmin South Road, Chengdu, Sichuan 610041

Applicant after: THE WEST CHINA SECOND University HOSPITAL OF SICHUAN

Address before: No.385, Huanghe 5th Road, Bincheng District, Binzhou City, Shandong Province

Applicant before: Gao Tengfei

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210824

Termination date: 20211227