[发明专利]一种低压舱可穿戴生命体征监测系统

权利要求书

1.一种低压舱可穿戴生命体征监测系统，其特征在于：该系统包括协调器、PPG终端、温度终端、保温装置、PC机以及上位机，其中：

所述协调器包括电路模块与壳体，负责传感器网络组网，控制PPG终端和温度终端工作以及数据传输；所述协调器的电路模块包括电源管理模块、无线传输模块和串口转换模块，通过螺丝固定在壳体内；所述协调器连接高低温导线，由于低压舱工作时为密闭环境，导线通过低压舱舱体的测试孔连接到舱外PC端，高低温导线的电气连接分别为协调器正电源端、协调器地端、数据发送端和数据接收端；

所述保温装置包裹在协调器壳体外，在低温条件下维持协调器温度，降低低温对协调器工作稳定性的影响，结构依次为可调温度加热片、自粘保温棉和保温袋，其中，加热片的开关连接到高低温导线，通过测试孔连接到PC端供电；

所述PPG终端包括电路模块、血氧探头与壳体，主要用于检测被测人体左手腕体温和PPG波形，终端入网，与协调器进行数据传输并实时存储采集数据；所述PPG终端的电路模块包括MCU模块、温度检测模块、光电脉搏检测模块、存储模块、电源管理模块和无线传输模块，通过螺丝固定在壳体内；

所述温度终端包括电路模块与壳体，负责终端入网，采集被测人体体温数据并传输数据等；所述温度终端的电路模块包括温度检测模块和无线传输模块，通过螺丝固定在壳体内；温度终端分别放置在被测人体的右手手腕、左脚脚踝、右脚脚踝以及腹部，采集多点体温数据；

所述PC机以及上位机接收并处理来自协调器的数据，实时绘制PPG波形和呼吸曲线，并给出血氧饱和度、体温、脉率和呼吸频次的计算结果；

所述协调器、PPG终端和温度终端的无线传输模块均为基于IEEE802.15.4协议的Zigbee模块，完成信标网路的组建、数据收发等功能。

2.根据权利要求1所述的一种低压舱可穿戴生命体征监测系统，其特征在于，所述PPG终端的光电脉搏检测模块，包括光电传感器、滤波放大电路、以及电平抬升电路，光电传感器用于探测PPG信号，滤波放大电路对信号进行滤波放大，信号通过电平抬升电路后输入到MCU模块；所述MCU模块包括12位AD转换模块和数据处理模块，采用SPI通信方式与所述存储模块进行命令读写SD卡以及数据传输，通过UART串口将数据传输到所述无线传输模块。

3.根据权利要求1所述的一种低压舱可穿戴生命体征监测系统，其特征在于，所述监测系统检测的血氧饱和度、脉率、呼吸频次三个生理参数通过所述PPG终端获取的双路PPG信号处理，拟合出呼吸曲线以及血氧估算曲线，输出生命体征的估计结果；监测系统检测的体温参数通过获取人体五点体温求均值的方法得到，所述温度终端的温度曲线经过线性矫正。

4.根据权利要求1所述的一种低压舱可穿戴生命体征监测系统，其特征在于，所述脉率HR由公式(1)计算：

HR＝60/I_r (1)

其中，I_r为PPG信号波峰时间间隔，单位为s。

5.根据权利要求1所述的一种低压舱可穿戴生命体征监测系统，其特征在于，所述呼吸频次的计算步骤为：通过三次样条插值拟合所检测PPG波峰得到包络曲线，根据正常人呼吸频次设置两相邻呼吸波峰间期的自定义筛选阈值，筛检出不满足阈值条件的呼吸峰值，再对呼吸峰值计数得到最终的呼吸频次。

6.根据权利要求1所述的一种低压舱可穿戴生命体征监测系统，其特征在于，血氧饱和度由公式(2)(3)计算：

SpO₂＝a+bR+cR² (2)

其中，分别是红光通道电流强度的交直流分量，分别是红外光通道电流强度的交直流分量，采用微分阈值或者放缩窗口阈值法但不限于上述方法对血氧数据进行波峰波谷特征点提取；a、b、c分别是血氧饱和度曲线的系数，一般通过定标实验确定经验值，其定标方法可通过牛顿插值、拉格朗日插值、最小二乘法、样条插值法等方法但不限于上述方法进行曲线拟合。