可穿戴设备生命体征参数采集技术应用

2018年10月10日 10:59     40


工程中心针对可穿戴设备的运动心率、心电监测等方面开展了研究,结合ECG和PPG等信号来采集生命体征参数,与企业合作设计了多款芯片和PCBI方案,推出了多款智能穿戴产品,包括智能手环、健康腕表、心率耳机等,从而实现24小时实时连续的采集生命体征参数,以便开展随时随地、形式多样的交互式移动健康服务,实现生命无缝隙监护和健康管理。


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手表


(1)       一种运动心率测量技术

传统心率侦测功能的穿戴式产品,主要分为光学侦测及肤电侦测两种,多数业者采用肤电式技术的心跳带,其具备准确度高、省电等优点,但是同时存在佩戴不方便、用户体验差的缺点。

工程中心开发了一种在运动时间动态精确测量心率的算法,与深圳玉成创新科技有限公司合作开发了玉成手表,可监测在各种运动状态,如慢走、快走、慢跑、快跑、爬楼梯、打羽毛球时的心率,实现在运动状态下HRV(心率变异性)的动态监控。

(2)       一种高精度血氧测量技术

血氧饱和度是临床医疗上重要的基础数据之一,在临床上多通过功能饱和度来反映血氧中氧含量的变化,该变化可表示血液中血液的供氧情况从而判定人体的健康状态和疾病类型。目前多基于大批量的临床数据设计经验测试曲线,因此受到采样人群的年龄、肤色、人种、运动状态等的影响

工程中心与深圳玉成合作研发了一种采用光电式传感和压力传感结合的血氧测量方法,基于红光和红外光谱的脉搏血氧饱和度检测技术,使用两个波长分别为660nm和880nm的红外发光二极管,测量动脉中携带氧的血红蛋白与不携带氧的血红蛋白的比例。由于含氧的血红蛋白对这两种波长的吸收率与不含氧的差别很大,利用这一性质,按照Beer-Lambert定律建立红光和红外光吸光度相对变化测量值(R/IR值)与动脉血氧饱和度之间关系的数学模型,通过大数据分析方法确定定标曲线。

该方法开发的血氧仪与医用美国MASIMORAD-8脉搏血氧仪进行动态连续检测,并针对不同的人群进行测试比较,表明这款基于ECG传感器设计的血氧仪可以用于腕带式可穿戴产品。

(3)       一种动态心电监测技术

工程中心研发了一种动态心电监测技术,通过对心率变异性的分析,动态监测心动周期的变化,利用时域分析法结合频域分析法进行非线性分析,可以实时给出辅助心电监测报告,帮助心血管病等人群进行心率变化的监测。

该技术的特点如下:(1)静态与医用心率测试仪对比,精确达到医疗设备级别;(2)运动状态下仍能保持较高的准确率,能适应各种运动状态下的心率测试;(3)可实现24小时不间断监控心率变化;(4)更低成本,可以节省专用模拟前端IC(约2美金),采用低至1元人民币的硬件电路,结合其算法可达到同样的效果。

(4)       工程化应用情况

工程中心与深圳玉成创新科技有限公司合作,将上述动态心率算法等集成于多款芯片和PCBI方案之中,并向市场推出多款智能穿戴产品,销售往欧洲、东南亚、北美、中国等地区,销售数量达到近100万件, 在市场受到广泛好评。