[發(fā)明專利]一種水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置和監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111479306.6
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114041762B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐秋艷;孫剛;任宇;唐子人;孫華飛;劉曉然
• 申請（專利權(quán)）人: 漢朗科技（北京）有限責(zé)任公司;首都體育學(xué)院
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/1455
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐燕

1.一種水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置，其特征在于，所述可穿戴裝置包括穿戴組件，以及安裝在穿戴組件上的增益單元、水下吸收計算模塊、增益計算單元、增益調(diào)整單元、體征參數(shù)計算單元、三個不同波長的光源和用于一一對應(yīng)地吸收前述光源發(fā)出光束的三個光敏傳感器；

所述三個不同波長的光源同時發(fā)出一束光束至皮膚組織，透過皮膚組織反射回的光被相應(yīng)的光敏傳感器接收；所述增益單元用于調(diào)整三個不同波長的光源的光束強(qiáng)度；

所述水下吸收計算模塊與三個光敏傳感器連接，根據(jù)三個光敏傳感器反饋的吸收數(shù)據(jù)，計算光源與皮膚之間的水膜厚度；所述增益調(diào)整單元根據(jù)計算得到的水膜厚度實時更新三個光源的增益系數(shù)，使增益調(diào)整單元根據(jù)計算得到的增益系數(shù)調(diào)整增益單元的工作狀態(tài)；

所述體征參數(shù)計算單元用于根據(jù)三個光敏傳感器接收到的光束強(qiáng)度對體征參數(shù)進(jìn)行實時計算；

所述水下吸收計算模塊計算光源與皮膚之間的水膜厚度的過程包括以下步驟：

獲取第t時刻三個光源的發(fā)射光束強(qiáng)度、和，以及相應(yīng)的三個光敏傳感器的吸收光束強(qiáng)度、和；

分別計算有水膜和無水膜設(shè)定下的光源與皮膚之間的空隙厚度預(yù)估值：

式中，、和分別是三種不同波長的光源的空氣吸收系數(shù)，、和分別是三種不同波長的光源的水吸收系數(shù)；、和分別是無水膜設(shè)定下三個光源與皮膚之間的空隙厚度；、和分別是有水膜設(shè)定下三個光源與皮膚之間的空隙厚度；、和分別是第t時刻三個光源的增益系數(shù)；

分別計算、、的第一方差和、、的第二方差：

式中，是無水膜設(shè)定下三個光源與皮膚之間的空隙厚度的平均值，；是有水膜設(shè)定下三個光源與皮膚之間的空隙厚度的平均值，；

當(dāng)小于時，判斷光源和皮膚之間存在水膜，將作為水膜厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置，其特征在于，所述三個光源分別為綠光光源、紅光光源和紅外光光源。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置，其特征在于，所述三個光源的波長分別為525nm、660nm和940nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置，其特征在于，所述體征參數(shù)包括心率和血氧。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置，其特征在于，所述三個光源安裝在穿戴組件臨近皮膚組織的側(cè)面的中心位置處，三個光源之間的連線構(gòu)成等邊三角形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置，其特征在于，所述增益調(diào)整單元根據(jù)計算得到的水膜厚度實時更新三個光源的增益系數(shù)是指：

結(jié)合、、與其平均值之間的差值，在各自增益系數(shù)允許范圍內(nèi)調(diào)整三個光源的增益系數(shù)，使第二方差的取值最小。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置，其特征在于，所述穿戴組件包括手表外殼、表盤、顯示屏和腕帶；表盤安裝在手表外殼正上方，腕帶連接在手表外殼兩側(cè)；顯示屏安裝在表盤的中心區(qū)域，用于顯示體征參數(shù)計算單元計算得到的體征參數(shù)。

8.一種基于權(quán)利要求1-7任一項所述的水下人體體征監(jiān)測可穿戴裝置的監(jiān)測方法，其特征在于，所述監(jiān)測方法包括以下步驟：

采用增益單元調(diào)整三個不同波長的光源的光束強(qiáng)度；

驅(qū)使三個不同波長的光源同時發(fā)出一束光束至皮膚組織，透過皮膚組織反射回的光被相應(yīng)的光敏傳感器接收；

根據(jù)三個光敏傳感器反饋的吸收數(shù)據(jù)，計算光源與皮膚之間的水膜厚度；

根據(jù)計算得到的水膜厚度實時更新三個光源的增益系數(shù)，使增益調(diào)整單元根據(jù)計算得到的增益系數(shù)調(diào)整增益單元的工作狀態(tài)；

根據(jù)三個光敏傳感器接收到的光束強(qiáng)度對體征參數(shù)進(jìn)行實時計算。