[發明專利]一種基于摩擦納米發電的心率監測設備及其方法

在審

• 申請號: 202210725992.9
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN115919276A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳寶東;潘娟;王中林
• 申請（專利權）人: 長三角(嘉興)納米應用技術研究院
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/00;H02N1/04
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明涉及一種基于摩擦納米發電的心率監測設備及其方法，心率監測設備包括：信號采集模塊以及控制器。信號采集模塊用于實時采集動脈脈搏的脈沖信號。信息采集模塊包括摩擦納米發電機。摩擦納米發電機包括上下疊置的兩層薄膜：PVDF薄膜和AgNWs薄膜。控制器用于：先根據脈沖信號擬合出實時的響應頻譜圖，然后根據響應頻譜圖計算出實時心率H，再分析實時心率H與一個理論閾值區間(Hsubgt;1/subgt;，Hsubgt;2/subgt;)的關系，進而得到當前心跳狀態的判斷結果。當H≤Hsubgt;1/subgt;時，則判斷當前處于慢心跳狀態。當Hsubgt;1/subgt;＜H＜Hsubgt;2/subgt;時，則判斷當前處于正常心跳狀態。當H≥Hsubgt;2/subgt;時，則判斷當前處于快心跳狀態。與現有技術相比，本發明的心率監測設備能夠兼顧較高的精確性、通用性以及便攜性。

技術領域

本發明涉及心率監測技術領域，特別是涉及一種基于摩擦納米發電的心率監測設備及其方法。

背景技術

心率是指正常人安靜狀態下每分鐘心跳的次數，也叫安靜心率，一般為60～100次/分，可因年齡、性別或其他生理因素產生個體差異。一般來說，年齡越小，心率越快，老年人心跳比年輕人慢，女性的心率比同齡男性快，這些都是正常的生理現象。心率是人體最重要的生命體征之一，是評估健康狀況的重要指標，心率監測在身體健康管理中起重要作用。目前監測心率的常見方式包括血氧法以及光電體積法。

血氧法一般是利用血氧飽和度儀的兩種發光二極管，一種波長660nm，是可見的紅光，另一種波長900nm，是紅外線。血管中攜氧的血紅蛋白和不攜氧的血紅蛋白，對兩種光的吸收率是不一樣的。血氧法雖然能夠同時提供心率和血氧飽和度兩種信號，但同時存在不足：由于探測端需要接收透射光信號，其安裝處的人體組織必須足夠薄才行，全身合適的位置有限(指尖或耳垂)，而手腕太厚，可見光根本無法穿透，這限制了血氧法心率監測設備的使用范圍。并且一般的血氧法心率監測設備一般適用于對醫院病房內臥床患者的監測，便捷性較差。

光電體積法則通過追蹤可見光(綠色)在人體組織中的反射，然后再利用光電傳感器感應反射光，由于人體的皮膚、骨骼、好、肌肉、脂肪等對光的反射是固定值，而毛細血管和動脈靜脈由于隨著脈搏容積不停變大變小，所以對光的反射是波動值；這個波動的頻率就是脈搏，一般也是跟心率是一致的。然而此種方法也存在著不足：首先，光電式心率監測設備容易受到外界光線(例如太陽光)的干擾。其次，不同膚色的人群對光的吸收是不同的，這意味著光電式心率監測設備捕獲的光的強度和波長是取決于穿戴傳感器的人的膚色的，例如深色皮膚吸收綠色光較多。同時，發射的可見光有時也難以透過紋身的皮膚。這些問題限制了光電式心率監測設備的精確性以及通用性。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術中的心率監測設備無法兼顧較高的精確性、通用性以及便攜性的技術問題，本發明提供一種基于摩擦納米發電的心率監測設備及其方法。

本發明公開一種基于摩擦納米發電的心率監測設備，其包括：信號采集模塊以及控制器。

信號采集模塊用于實時采集動脈脈搏的脈沖信號。信息采集模塊包括摩擦納米發電機。摩擦納米發電機包括上下疊置的兩層薄膜：PVDF薄膜和AgNWs薄膜。

控制器用于：

(一)根據脈沖信號擬合出實時的響應頻譜圖。

(二)根據響應頻譜圖計算出實時心率H。

(三)分析實時心率H與一個理論閾值區間(H₁，H₂)的關系，進而得到當前心跳狀態的判斷結果，決策過程如下：

(1)當H≤H₁時，則判斷當前處于慢心跳狀態。

(2)當H₁＜H＜H₂時，則判斷當前處于正常心跳狀態。