CN110013246A - 一种高压氧舱生命体征监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高压氧舱生命体征监测方法及系统，通过终端设备实时获取被监测用户的体征信息指标，将位置检测数据与位置预警阈值进行比对；将姿态检测数据与姿态预警阈值进行比对；将体温检测数据与体温预警阈值进行比对；将血压测量数据与血压预警阈值进行比对；将血氧饱和度数据与血氧饱和度预警阈值进行比对；将心电数据与心电预警阈值进行比对；预设体征信息指标预警参考值，当体征信息指标超出预警阈值的数量大于等于预警参考值时进行报警，根据体征信息指标对高压氧舱的环境指标进行调节。可以在不影响病人休息以及无创情况下，准确获取人体各项数据指标，并通过反馈以及自适应，为病人提供智能化舱体环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压氧舱生命体征监测方法及系统，属于数据处理技术领域。
背景技术
高压氧舱是进行高压氧疗法的专用医疗设备，包括空气加压舱和纯氧加压舱两种。临床主要用于厌氧菌感染、CO中毒、气栓病、减压病、缺血缺氧性脑病、脑外伤、脑血管疾病等的治疗。高压氧舱治疗在高压氧临床医学中具有独特疗效和广泛发展前途，通过高压氧舱将病人置于高于一个大气压环境中吸收纯氧，所吸氧的浓度为85％～99％，血氧含量是常压下吸氧的数倍，能有效提高血氧张力和含量，对治疗急慢性缺氧性疾病有特殊疗效。
目前，通过复杂的监控仪器设备以及较为笨重的人体穿戴设备进行监控，对病人的休息与病情恢复造成了较大影响，尤其是现有套袖式或腕血压实时监测技术对病人的睡眠质量造成了严重的影响，同时监测方式不及时，对病情造成延误，也为医生的工作增加了负担，此外现有技术中不能有效的对用户的生命体征进行监测，医生缺少评估病人病情的参考数据，高压氧舱的开放频率高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高压氧舱生命体征监测方法及系统，可以在不影响病人休息以及无创情况下，准确获取人体各项数据指标，并通过反馈以及自适应，为病人提供智能化舱体环境。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高压氧舱生命体征监测方法，包括以下步骤：
预设位置预警阈值、姿态预警阈值、体温预警阈值、血压预警阈值、血氧饱和度预警阈值及心电预警阈值；
通过终端设备实时获取被监测用户的体征信息指标，所述体征信息指标包括位置检测数据、姿态检测数据、体温检测数据、血压测量数据、血氧饱和度数据及心电数据；
将所述位置检测数据与所述位置预警阈值进行比对；将所述姿态检测数据与所述姿态预警阈值进行比对；将所述体温检测数据与所述体温预警阈值进行比对；将所述血压测量数据与所述血压预警阈值进行比对；将所述血氧饱和度数据与所述血氧饱和度预警阈值进行比对；将所述心电数据与所述心电预警阈值进行比对；
预设体征信息指标预警参考值，当所述体征信息指标超出预警阈值的数量大于等于所述预警参考值时进行报警，根据所述体征信息指标对高压氧舱的环境指标进行调节。
作为高压氧舱生命体征监测方法的优选方案，通过三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计的一体化集成芯片对所述位置检测数据和姿态检测数据进行采集，所述一体化集成芯片包括控制单元和脉冲输出接口，控制单元通过IIC总线协议与所述三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计进行通信，所述一体化集成芯片通过脉冲输出接口与计步器连接。
作为高压氧舱生命体征监测方法的优选方案，通过红外集成温度传感器对所述体温检测数据进行采集，所述红外集成温度传感器包括DS18B20数字式调理模块。
作为高压氧舱生命体征监测方法的优选方案，通过若干个红外集成温度传感器阵列采集体温检测数据形成体温数据组，并对所述体温数据组进行算术平均运算获得体温检测数据，体温检测数据结合最小二乘法数据拟合算法进行拟合。
作为高压氧舱生命体征监测方法的优选方案，基于光电容积法的脉搏传感器通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号。
作为高压氧舱生命体征监测方法的优选方案，血氧饱和度采集前端包括两个LED光源和一个光传感器,两个LED光源分别发出红光和红外光，采集前端获得红光和红外光的光电流信号经前置运算放大器进行放大，通过信号分离分别获得独立的两路光电流,再经过低通滤波器进行滤波，对滤波后的数据进行模数转换,获得血氧饱和度数据。
作为高压氧舱生命体征监测方法的优选方案，通过AD8232心电生理监测传感器采用三电极胸部检测方法对心电数据进行采集。
本发明实施例还提供一种高压氧舱生命体征监测系统，包括终端设备、一体化集成芯片、红外集成温度传感器、脉搏传感器、血氧饱和度采集前端、心电生理监测传感器和报警装置；
所述终端设备用于实时获取被监测用户的体征信息指标，所述体征信息指标包括位置检测数据、姿态检测数据、体温检测数据、血压测量数据、血氧饱和度数据及心电数据；
所述一体化集成芯片包括三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，一体化集成芯片用于对位置检测数据进行采集；所述三轴MEMS加速度计用于对位置检测数据和姿态检测数据进行采集；
所述红外集成温度传感器用于对体温检测数据进行采集；
所述脉搏传感器用于通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号；
所述血氧饱和度采集前端包括LED光源、光传感器、光敏接收器、前置放大器、信号分离器、相敏检波器和低通滤波器，所述LED光源向所述光传感器照射红光和红外光，所述光传感器连接所述光敏接收器，所述光敏接收器连接所述前置放大器，所述前置放大器连接所述信号分离器，所述信号分离器连接所述相敏检波器，所述相敏检波器连接所述低通滤波器；
所述心电生理监测传感器用于对心电数据进行采集；
所述报警装置用于当体征信息指标超出预警阈值时进行报警。
作为高压氧舱生命体征监测系统的优选方案，所述一体化集成芯片包括控制单元和脉冲输出接口，控制单元通过IIC总线协议与所述三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计进行通信，所述一体化集成芯片通过脉冲输出接口与计步器连接。
作为高压氧舱生命体征监测系统的优选方案，所述红外集成温度传感器包括DS18B20数字式调理模块；所述心电生理监测传感器采用AD8232。
本发明的有益效果是：采用微型多源集成化柔性智能体征指标监测传感器对人体的主要生理特征指标进行实时监测，同时将监测信号通过无线通讯技术实时传输到智能终端，实现远程实时监测的目的。一旦某一项或几项指标出现异常时，自动触发智能报警装置，提醒用户做出相应的反应和措施，可以在不影响病人休息以及无创情况下，准确获取人体各项数据指标，并通过反馈以及自适应，为病人提供智能化舱体环境，同时也为了实现病人的及时救治、主动式病情监控、为医生评估病人病情提供更为全面的数据、降低高压氧舱的开放频率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高压氧舱生命体征监测方法流程图；
图2为本发明实施例提供的高压氧舱生命体征监测系统示意图；
图3为本发明实施例提供的一体化集成芯片电路示意图；
图4为本发明实施例提供的红外集成温度传感器电路示意图；
图5为本发明实施例提供的脉搏传感器电路示意图；
图6为本发明实施例提供的血氧饱和度采集前端电路示意图；
图7为本发明实施例提供的心电生理监测传感器电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1，提供一种高压氧舱生命体征监测方法，包括以下步骤：
S1：预设位置预警阈值、姿态预警阈值、体温预警阈值、血压预警阈值、血氧饱和度预警阈值及心电预警阈值；
S2：通过终端设备实时获取被监测用户的体征信息指标，所述体征信息指标包括位置检测数据、姿态检测数据、体温检测数据、血压测量数据、血氧饱和度数据及心电数据；
S3：将所述位置检测数据与所述位置预警阈值进行比对；将所述姿态检测数据与所述姿态预警阈值进行比对；将所述体温检测数据与所述体温预警阈值进行比对；将所述血压测量数据与所述血压预警阈值进行比对；将所述血氧饱和度数据与所述血氧饱和度预警阈值进行比对；将所述心电数据与所述心电预警阈值进行比对；
S4：预设体征信息指标预警参考值，当所述体征信息指标超出预警阈值的数量大于等于所述预警参考值时进行报警，根据所述体征信息指标对高压氧舱的环境指标进行调节。
参见图3，高压氧舱生命体征监测方法的一个实施例中，通过三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计的一体化集成芯片对所述位置检测数据和姿态检测数据进行采集，所述一体化集成芯片包括控制单元和脉冲输出接口，控制单元通过IIC总线协议与所述三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计进行通信，所述一体化集成芯片通过脉冲输出接口与计步器连接。
具体的，本发明实施例通过检测人体静止、运动姿态，对病人完成准确的位置检测、姿态检测，从而完成对设备的运行开启/关闭，设备运行速率进行辅助调节。实现方式为三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计的一体化集成芯片,控制单元可以通过IIC总线协议进行通信和获取相关的数据并作分析处理，因为角速度能反映物体的圆周运动状态，加速度能反映物体的静止和直线运动状态，两者互补能识别人行走的步态运动状态。可以对病人的实时状态进行准确检测，同事也可以防止病人发生突发性伤害并进行及时救治。
高压氧舱生命体征监测方法的一个实施例中，通过红外集成温度传感器对所述体温检测数据进行采集，所述红外集成温度传感器包括DS18B20数字式调理模块。通过若干个红外集成温度传感器阵列采集体温检测数据形成体温数据组，并对所述体温数据组进行算术平均运算获得体温检测数据，体温检测数据结合最小二乘法数据拟合算法进行拟合。具体的，红外集成温度传感器用于完成患者温度的无线测量，然后反馈给数据系统，通过多点的温度测量，完成高压氧舱的闭环控制。与传统的温度传感器相比，红外集成温度传感器具有外围电路简单，对电源要求不高等优点。且控制输入和输出均为数字信号，分辨率很高。同时温度传感器选用DS18B20数字式调理模块，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。或同时利用四个红外集成温度传感器阵列采集温度数据并对该组数据进行算术平均运算,结合最小二乘法数据拟合算法,提高体温测量精度。
高压氧舱生命体征监测方法的一个实施例中，基于光电容积法的脉搏传感器通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号。具体的，采用无力学干扰测量方式，基于心电信号和脉搏信号，由心电传感器和脉搏传感器集成的血压测量装置原型，能够同时辅助测量体温；血压测量采用无创袖套间接方式检测血压参数，其检测原理选用振动法，测量可同时检测收缩压(SP)、平均压(MP)、舒张压(DP)3个血压指标，其测量范围为0～250mmHg(0～33.33kPa),通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号。采用基于光电容积法来探测脉搏信号的Pulse Sensor传感器，可用于脉搏心率测量的光电反射式模拟，体积较小,可以佩戴在耳垂或手指上。对病人影响较小，同时可以完成血压与脉搏的测试。
高压氧舱生命体征监测方法的一个实施例中，血氧饱和度采集前端包括两个LED光源和一个光传感器,两个LED光源分别发出红光和红外光，采集前端获得红光和红外光的光电流信号经前置运算放大器进行放大，通过信号分离分别获得独立的两路光电流,再经过低通滤波器进行滤波，对滤波后的数据进行模数转换,获得血氧饱和度数据。
高压氧舱生命体征监测方法的一个实施例中，通过AD8232心电生理监测传感器采用三电极胸部检测方法对心电数据进行采集。具体的，由于人体的心电信号有微弱、低频、易受干扰、不稳定、随机等特点，所以需要在心电信号频率范围内不失真地放大所采集的微弱心电信号，通过采用三电极胸部检测方法，选用具有高输入阻抗、低噪声、低漂移精密仪表放大器AD620作为第一级心电放大器和呼吸检测电路共用，心电信号经过再次放大、滤波处理后，一路送入主控模块A/D口，用于心电波形显示。心电传感器为AD8232心电生理监测传感器，用于采集心电信号以及其他生物电信号的，选择这类传感器作为心电信号的采集模块主要是因为实验中采集心电数据时，由于每一位被试者都可能会出现不同程度的晃动甚至是行走运动的情况，而且受到周围磁场的干扰心电信号中也会不可避免的掺杂入一些噪声，AD8232心电生理监测传感器内置了滤波器可以对这些噪声进行初步的处理。
参见图2、图3、图4、图5、图6和图7，本发明实施例还提供一种高压氧舱生命体征监测系统，包括终端设备1、一体化集成芯片2、红外集成温度传感器3、脉搏传感器4、血氧饱和度采集前端5、心电生理监测传感器6和报警装置7。所述终端设备1用于实时获取被监测用户的体征信息指标，所述体征信息指标包括位置检测数据、姿态检测数据、体温检测数据、血压测量数据、血氧饱和度数据及心电数据。所述一体化集成芯片2包括三轴MEMS陀螺仪201和三轴MEMS加速度计202，一体化集成芯片2用于对位置检测数据进行采集；所述三轴MEMS加速度计202用于对位置检测数据和姿态检测数据进行采集。所述红外集成温度传感器3用于对体温检测数据进行采集。所述脉搏传感器4用于通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号。所述血氧饱和度采集前端5包括LED光源501、光传感器502、光敏接收器503、前置放大器504、信号分离器505、相敏检波器506和低通滤波器507，所述LED光源501向所述光传感器502照射红光和红外光，所述光传感器502连接所述光敏接收器503，所述光敏接收器503连接所述前置放大器504，所述前置放大器504连接所述信号分离器505，所述信号分离器505连接所述相敏检波器506，所述相敏检波器506连接所述低通滤波器507。所述心电生理监测传感器6用于对心电数据进行采集。所述报警装置7用于当体征信息指标超出预警阈值时进行报警。
高压氧舱生命体征监测系统的一个实施例中，所述一体化集成芯片2包括控制单元203和脉冲输出接口204，控制单元203通过IIC总线协议与所述三轴MEMS陀螺仪201和三轴MEMS加速度计202进行通信，所述一体化集成芯片2通过脉冲输出接口204与计步器8连接。控制单元203可以通过IIC总线协议进行通信和获取相关的数据并作分析处理，因为角速度能反映物体的圆周运动状态，加速度能反映物体的静止和直线运动状态，两者互补能识别人行走的步态运动状态。可以对病人的实时状态进行准确检测，同事也可以防止病人发生突发性伤害并进行及时救治。红外集成温度传感器3用于完成患者温度的无线测量，然后反馈给数据系统，通过多点的温度测量，完成高压氧舱的闭环控制。与传统的温度传感器相比，红外集成温度传感器3具有外围电路简单，对电源要求不高等优点。且控制输入和输出均为数字信号，分辨率很高。
高压氧舱生命体征监测系统的一个实施例中，基于光电容积法的脉搏传感器通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号。采用无力学干扰测量方式，基于心电信号和脉搏信号，由心电传感器和脉搏传感器4集成的血压测量装置原型，能够同时辅助测量体温；血压测量采用无创袖套间接方式检测血压参数，其检测原理选用振动法，测量可同时检测收缩压(SP)、平均压(MP)、舒张压(DP)3个血压指标，其测量范围为0～250mmHg(0～33.33kPa),通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号。采用基于光电容积法来探测脉搏信号的Pulse Sensor传感器，可用于脉搏心率测量的光电反射式模拟，体积较小,可以佩戴在耳垂或手指上。对病人影响较小，同时可以完成血压与脉搏的测试。
高压氧舱生命体征监测系统的一个实施例中，所述红外集成温度传感器3包括DS18B20数字式调理模块。温度传感器选用DS18B20数字式调理模块，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。或同时利用四个红外集成温度传感器3阵列采集温度数据并对该组数据进行算术平均运算,结合最小二乘法数据拟合算法,提高体温测量精度。
高压氧舱生命体征监测系统的一个实施例中，所述心电生理监测传感器6采用AD8232,用于采集心电信号以及其他生物电信号的，选择这类传感器作为心电信号的采集模块主要是因为实验中采集心电数据时，由于每一位被试者都可能会出现不同程度的晃动甚至是行走运动的情况，而且受到周围磁场的干扰心电信号中也会不可避免的掺杂入一些噪声，AD8232心电生理监测传感器6内置了滤波器可以对这些噪声进行初步的处理。
本发明采用微型多源集成化柔性智能体征指标监测传感器对人体的主要生理特征指标进行实时监测，同时将监测信号通过无线通讯技术实时传输到智能终端，实现远程实时监测的目的。一旦某一项或几项指标出现异常时，自动触发智能报警装置7，提醒用户做出相应的反应和措施，可以在不影响病人休息以及无创情况下，准确获取人体各项数据指标，并通过反馈以及自适应，为病人提供智能化舱体环境，同时也为了实现病人的及时救治、主动式病情监控、为医生评估病人病情提供更为全面的数据、降低高压氧舱的开放频率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (10)
1.一种高压氧舱生命体征监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
预设位置预警阈值、姿态预警阈值、体温预警阈值、血压预警阈值、血氧饱和度预警阈值及心电预警阈值；
通过终端设备实时获取被监测用户的体征信息指标，所述体征信息指标包括位置检测数据、姿态检测数据、体温检测数据、血压测量数据、血氧饱和度数据及心电数据；
将所述位置检测数据与所述位置预警阈值进行比对；将所述姿态检测数据与所述姿态预警阈值进行比对；将所述体温检测数据与所述体温预警阈值进行比对；将所述血压测量数据与所述血压预警阈值进行比对；将所述血氧饱和度数据与所述血氧饱和度预警阈值进行比对；将所述心电数据与所述心电预警阈值进行比对；
预设体征信息指标预警参考值，当所述体征信息指标超出预警阈值的数量大于等于所述预警参考值时进行报警，根据所述体征信息指标对高压氧舱的环境指标进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种高压氧舱生命体征监测方法，其特征在于，通过三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计的一体化集成芯片对所述位置检测数据和姿态检测数据进行采集，所述一体化集成芯片包括控制单元和脉冲输出接口，控制单元通过IIC总线协议与所述三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计进行通信，所述一体化集成芯片通过脉冲输出接口与计步器连接。
3.根据权利要求1所述的一种高压氧舱生命体征监测方法，其特征在于，通过红外集成温度传感器对所述体温检测数据进行采集，所述红外集成温度传感器包括DS18B20数字式调理模块。
4.根据权利要求3所述的一种高压氧舱生命体征监测方法，其特征在于，通过若干个红外集成温度传感器阵列采集体温检测数据形成体温数据组，并对所述体温数据组进行算术平均运算获得体温检测数据，体温检测数据结合最小二乘法数据拟合算法进行拟合。
5.根据权利要求1所述的一种高压氧舱生命体征监测方法，其特征在于，基于光电容积法的脉搏传感器通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号。
6.根据权利要求1所述的一种高压氧舱生命体征监测方法，其特征在于，血氧饱和度采集前端包括两个LED光源和一个光传感器,两个LED光源分别发出红光和红外光，采集前端获得红光和红外光的光电流信号经前置运算放大器进行放大，通过信号分离分别获得独立的两路光电流,再经过低通滤波器进行滤波，对滤波后的数据进行模数转换,获得血氧饱和度数据。
7.根据权利要求1所述的一种高压氧舱生命体征监测方法，其特征在于，通过AD8232心电生理监测传感器采用三电极胸部检测方法对心电数据进行采集。
8.一种高压氧舱生命体征监测系统，其特征在于，包括终端设备、一体化集成芯片、红外集成温度传感器、脉搏传感器、血氧饱和度采集前端、心电生理监测传感器和报警装置；
所述终端设备用于实时获取被监测用户的体征信息指标，所述体征信息指标包括位置检测数据、姿态检测数据、体温检测数据、血压测量数据、血氧饱和度数据及心电数据；
所述一体化集成芯片包括三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，一体化集成芯片用于对位置检测数据进行采集；所述三轴MEMS加速度计用于对位置检测数据和姿态检测数据进行采集；
所述红外集成温度传感器用于对体温检测数据进行采集；
所述脉搏传感器用于通过红外线检测手指指尖血容积变化,输出与指尖血容积变化呈线性关系的电压形式的脉搏波信号；
所述血氧饱和度采集前端包括LED光源、光传感器、光敏接收器、前置放大器、信号分离器、相敏检波器和低通滤波器，所述LED光源向所述光传感器照射红光和红外光，所述光传感器连接所述光敏接收器，所述光敏接收器连接所述前置放大器，所述前置放大器连接所述信号分离器，所述信号分离器连接所述相敏检波器，所述相敏检波器连接所述低通滤波器；
所述心电生理监测传感器用于对心电数据进行采集；
所述报警装置用于当体征信息指标超出预警阈值时进行报警。
9.根据权利要求8所述的一种高压氧舱生命体征监测系统，其特征在于，所述一体化集成芯片包括控制单元和脉冲输出接口，控制单元通过IIC总线协议与所述三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计进行通信，所述一体化集成芯片通过脉冲输出接口与计步器连接。
10.根据权利要求8所述的一种高压氧舱生命体征监测系统，其特征在于，所述红外集成温度传感器包括DS18B20数字式调理模块；所述心电生理监测传感器采用AD8232。
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