CN109363649A - 生理参数监测服装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生理参数监测服装及用该生理参数监测服装进行生理参数监测的方法，在该生理参数监测服装上集成了不同的功能模块，实现了人体心电图、心率、血氧、血压、位置及温度等的同步实时监测；通过心脏位置传感器以及辅助位置传感器，对血压测量点的高度差导致的测量误差进行校正，方法简单、结果准确；通过温控模块在提供保暖的同时，降低甚至消除了人体对温度的生理反映对心电图波形造成的干扰，提高了监测的准确度。通过电源可持续提供能源、以及该生理参数监测服装的穿着舒适性，可以进行日常的、长期的监测，便于随时发现异常，使用方便。最后，主控盒及血氧血压传感模块可拆卸地连接在该生理参数监测服装上，便于清洗。

Description

生理参数监测服装及方法

技术领域

本发明涉及可穿戴医疗器械技术领域，尤其涉及一种可实时监测人体生理参数的生理参数监测服装及生理参数监测方法。

背景技术

心血管疾病是一种严重威胁人类健康的常见病，具有高患病率、高致残率和高死亡率的特点。对人体的生理参数进行监测，实时提供使用者的生理信息，可以随时掌握使用者的健康情况，确保使用者的健康、安全。反映心血管系统技能的生理参数通常包括血压、心率、体温、呼吸频率及血氧饱和度等，通过对这些生理参数进行监测，可以及时发现和治疗可能导致严重后果的心血管疾病。

目前，上述生理参数的监测需要分别采用不同的仪器设备进行。

心电图的采集通过粘贴式湿电极来实现，在电极及皮肤之间使用导电膏来确保皮肤与心电电极之间的良好接触。这种方式的缺点为：首先，心电图监测一般只在医院进行，无法做到日常家庭监测；其次，即使需要在医院进行超过24小时的心电图监测，由于导电膏最多维持24小时，时间过长，导电膏容易变干，造成电极与皮肤之间的阻抗发生变化，使信号的灵敏度及信噪比下降，造成监测数据失真；再次，导电膏长时间与皮肤接触，所含的高浓度电解质会造成皮肤过敏或瘙痒，甚至导致皮肤发炎等症状。

血压的采集包括有创测量、无创测量。有创测量方法包括动脉插管法，它可以测量连续血压，但这种测量方法容易导致出血、感染等。传统的无创测量采用血压计，然而，不管是电子血压计还是水银血压计，只能使用充气袖带测量某一时刻手臂处的血压值，并且，充气袖带的束缚使人产生不适感。

近年来，可穿戴式健康监测成为我国健康医疗战略发展的重要方向之一，基于脉冲波传播时间(Pulse Transmit Time，PTT)的无创连续测量血压的方法是主要的研究方向。为确定脉冲波传播时间，需要选取不同的特征点同时采集人体的脉搏波信号和心电信号，这就要求在人体不同部位安放传感器和心电电极。这种设备不方便佩戴，不适合实时监控人体血压。

同时，现有的血压测量方法均存在一个问题，只有当测量点与心脏位于同一水平面时，测得的血压结果才能准确反映用户的生理血压值。但是，当测量位置发生变化，亦即测量点与心脏不在同一水平面时，由于重力的存在，上述高度差的变化导致测得的血压值与实际血压值发生偏离，造成一定的误差，不能真实反映用户的生理血压值。

为此，有必要提供一种生理参数监测服装及生理参数监测方法，对测量位置进行检测，对测量结果进行校正，以此提高测量精度。

发明内容

本发明提供一种生理参数监测服装，包括微控制单元、心电图电路、心电电极、血氧血压传感模块、报警电路、心脏位置传感器、辅助位置传感器以及电源；该心电图电路分别与该微控制单元以及该心电电极连接，该心电电极固定在该生理参数监测服装上与测量点相应的位置；该血氧血压传感模块连接在微控制单元上；该报警电路与该微控制单元连接；该心脏位置传感器及该辅助位置传感器分别与该微控制单元连接。

根据本发明的一个实施例，该心电图电路、报警电路、电源及微控制单元容纳在一个主控盒内，该主控盒可拆卸地连接在该生理参数监测服装上。

根据本发明的一个实施例，该心电电极包括位于测量点处的左手心电电极及右手心电电极，用于获取测量点处的心电信号，可选地通过该心电图电路转化成心电波后，传输给该微控制单元。

根据本发明的一个实施例，该心电电极为干电极，电极表面为导电织物、导电橡胶或者导电薄膜。

根据本发明的一个实施例，该心电电极依次包括支撑层、导线层、导电缓冲层及面层，该导线层固定在该支撑层及该导电缓冲层之间，该支撑层用于支撑该导电缓冲层及该面层，并且该支撑层固定在该生理参数监测服装的测量点处。

根据本发明的又一个实施例，所述血氧血压传感模块可拆卸地位于一侧的测量点处，包括彼此连接的光电传感器与血氧血压采集电路。该光电传感器由发光二极管及光电检测器组成，该光电检测器具有透镜窗口，用于检测脉搏波信号；该血氧血压采集电路用于将脉搏波信号进行处理，以及可选地，将该脉搏波信号转化为相关生理参数。

根据本发明的再一个实施例，所述心脏位置传感器位于该生理参数监测服装的前襟，对应于人体的心脏位置；该辅助位置传感器位于该生理参数监测服装的前襟，并且位于该心脏位置传感器的正上方。

根据本发明的一个实施例，该生理参数监测服装还包括调压电路，分别与该电源及该微控制单元连接，用于调节该电源向该微控制单元提供的电压。可选地，该调压电路外接输出接口，可向外供电。

根据本发明的一个实施例，该生理参数监测服装还包括充电管理电路，其分别与该微控制单元及该电源连接，用于电力不足时向该电源充电。可选地，该充电管理电路外接输入接口，用于接收外部电源对该电源充电。

根据本发明的一个实施例，该生理参数监测服装还包括与该微控制单元电性连接的温控模块。该温控模块包括加热片、温度传感器及温控电路，该温控电路两端分别连接该微控制单元及该温度传感器及加热片，该温度传感器贴合在该加热片上，用于检测该加热片附近衣物的表面温度，并反馈给该微控制单元。该加热片的材料为石墨烯、碳纳米管或铜箔。

根据本发明的一个实施例，该生理参数监测服装还包括与该微控制单元电性连接的无线收发模块，用于即时接收各项生理参数，并发送到无线接收设备，同时接收该无线接收设备的指令。

根据本发明的一个实施例，该生理参数监测服装还包括与该微控制单元电性连接的定位模块，用于校准该生理参数监测服装的内部时钟以及获取用户位置信息。

根据本发明的一个实施例，该生理参数监测服装还包括与该微控制单元电性连接的状态指示灯，用于指示该生理参数监测服装的运行情况。

本发明还提供一种生理参数监测方法，其利用本发明的生理参数监测服装进行，包括如下步骤：

启动监测；将测得的心电信号、脉搏波信号及测量点至心脏的垂直高度送至微控制单元；通过该心电信号及该脉搏波信号的特征点之间的时间间隔计算出脉搏波传输时间PTT，并计算处测量血压值P_e0＝A+B×PTT，其中A、B为常数；通过测量点至心脏的垂直高度h计算得到实际血压值P_e＝P_e0-ρgh；利用心电信号及脉搏波信号计算得到心率、呼吸频率及血氧饱和度；以及当测得的上述生理参数出现异常时，启动报警。

本发明中，首先，在该生理参数监测服装上集成了不同的功能模块，实现了人体心电图、心率、血氧、血压、位置及温度等的同步实时监测，对于不同的生理参数，无须用不同的设备分别进行监测。其次，通过心脏位置传感器以及辅助位置传感器，对血压测量点的高度差导致的测量误差进行校正，方法简单、结果准确。再次，该温控模块在提供保暖的同时，降低甚至消除了人体对温度的生理反映对心电图波形造成的干扰，提高了监测的准确度。又次，通过电源可持续提供能源、以及该生理参数监测服装的穿着舒适性，可以进行日常的、长期的监测，便于随时发现异常，使用方便。最后，主控盒及血氧血压传感模块可拆卸地连接在该生理参数监测服装上，便于清洗。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明生理参数监测服装的立体示意图；

图2为本发明第一实施例的生理参数监测服装的结构示意图；

图3为本发明生理参数监测服装对测量点的高度差进行校正的原理图；

图4为心电电极的结构示意图；

图5为本发明第二实施例的生理参数监测服装的结构示意图；

图6为本发明第三实施例的生理参数监测服装的结构示意图；

图7为利用本发明的生理参数监测服装进行生理参数监测的方法示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对本发明详细说明如下。

本领域技术人员可以理解，在下文的具体描述中，将心电电极放置在手腕处只是本发明的测量点的一个举例，该心电电极还可位于上臂等位置。因此，下文出现“手腕处”，本领域技术人员应将其理解为“测量点”的一个举例，而并非表示该心电电极只能位于手腕处。

请一并参阅图1及图2，图1所示为本发明生理参数监测服装100的立体示意图，图2所示为本发明第一实施例的生理参数监测服装100的结构示意图。如图1所示，该主控盒105可拆卸地缝制在该生理参数监测服装100上。结合下文图2至图6，该主控盒105容纳包括除心电电极130、血氧血压传感模块140、加热片162、温度传感器166、心脏位置传感器146及辅助位置传感器148之外的其他各个元件或模块。清洗该生理参数监测服装100之前，位于该主控盒105内的元件及模块均随着该主控盒105的拆卸而拆卸下来。

请参考图1及图2，本发明的生理参数监测服装100包括微控制单元110、心电图电路120、心电电极130、血氧血压传感模块140、报警电路102、心脏位置传感器146、辅助位置传感器148以及电源152，其中该电源152可拆卸地与该微控制单元110连接，用于向该生理参数监测服装100提供电能；该心电图电路120分别与该微控制单元110以及该心电电极130连接；该血氧血压传感模块140可拆卸地连接在微控制单元110上，其包括彼此连接的光电传感器142与血氧血压采集电路144；该报警电路102与该微控制单元110连接；该心脏位置传感器146及该辅助位置传感器148分别与该微控制单元110连接。此处需要注意，图1中并非显示该辅助位置传感器148与该心脏位置传感器146相连，而是显示该辅助位置传感器148位于该心脏位置传感器146的正上方。该微控制单元110对各个电路模块进行统一的管理，包括传感器数据的采集、温控电路的驱动、状态信号的输出和无线数据的传输，和/或对采集数据的处理等。

如图1所示，在该生理参数监测服装100上，该心电电极100包括左手心电电极132以及右手心电电极134，用于获取手腕处用户的心电信号ECG，通过心电图电路120转化成心电波形后，传递给微控制单元110。该左手心电电极132位于服装的左袖口位置，与用户左手腕皮肤紧贴接触，与此类似，该右手心电电极134位于服装的右袖口位置，与用户右手腕皮肤紧贴接触。该心电电极130为干电极，电极表面可以为导电织物、导电橡胶、导电薄膜等，优选导电织物。

本发明中，通过将两个心电电极130固定在测量点处，通过从测量点处，例如人体手臂上的两点，亦即从布置在双手手腕处的两个心电电极130采集电位信号，获取两个测量点，例如左、右手手腕之间的电压差，送入该主控盒105内的心电图电路120进行滤波、放大、模数转换等处理，然后由16位精密ADC电路转换为数字化的模拟心电信号ECG，进行相关的数字信号处理后，可获得心电波形、心率、呼吸、疲劳等数据，实现人体生理参数指标的实时记录存储。

在本发明的一个实施例中，该心电电极130类似传感器，其作用是采集两个测量点处的电位信号，并传递给该心电图电路120；该心电图电路120的作用是对电位信号进行放大、滤波，并进行数字化模拟，通过降噪处理后，获得放大后的波形，将该放大后的波形传递给该微控制单元110，由该微控制单元110对该放大后的波形进行数据转化，得到所需的生理参数，例如心率值等。

在本发明的另一个实施例中，与上述不同之处在于：该数据转化、得到所需的生理参数的的任务由该心电图电路120完成，此时，该心电图电路120内设置数据处理单元，由该数据处理单元通过收集、计算等获取到所需的生理参数，并传递给该微控制单元110，由此减少微控制单元110的数据处理量。

如图1所示，该血氧血压传感模块140位于测量点处，例如位于左手或者右手的手腕处，在清洗前可拆卸下来。在实际使用中，该血氧血压传感模块140包含的血氧血压采集电路144与光电传感器142可设置在同一块基板上，例如柔性薄膜基板上，并缝制在一侧的袖口位置。该光电传感器142由发光二极管及光电检测器组成，该光电检测器具有透镜窗口，该透镜窗口与手腕处的皮肤表面贴合，用于检测脉搏波信号PPG。其原理为：在血液循环过程中，心脏周期性的收缩和舒张使血液周期性地由主动脉向外周动脉流动，同时引起血液压强、血液流速和血管直径等生理参数周期性的变化。这些变化具有波动的性质，故称为脉搏波。采用该光电传感器142采集光学体积描记信号，记录人体的脉搏波信号(PPG)。

在本发明的一个实施例中，该血氧血压采集电路144首先产生驱动电流，驱动该光电传感器142的发光二极管发光，并反射皮肤表面的光，并由该光电传感器142收集皮肤表面反射的光信号，并传递给该血氧血压采集电路144。该血氧血压采集电路144将该光信号转化为电信号，并放大、滤波后，转化为脉搏波信号，传递给该微控制单元110。该微控制单元110将该脉搏波信号进行处理，转化为相关生理参数数据，例如，血压、血氧饱和度等。

在本发明的另一个实施例中，与上述不同之处在于，该血氧血压采集电路144除了具有上述功能之外，该转化为相关生理参数数据的任务也可由该血氧血压采集电路144完成，例如血压、血氧饱和度等。然后，该血氧血压采集电路144将放大后的波形，以及上述转化的生理参数数据传递给该微控制单元110，由此减少微控制单元110的数据处理量。

该心脏位置传感器146位于该生理参数监测服装100的前襟，对应于人体的心脏位置，当用户穿好该监测服装100时，该心脏位置传感器146刚好处于人体的心脏位置。该辅助位置传感器148同样位于该生理参数监测服装100的前襟，并且位于该心脏位置传感器146的正上方。

本发明的生理参数监测服装100基于脉搏波传输时间(Pulse Transit Time，PTT)测量血压，该脉搏波传输时间PTT根据心电图电路120及心电电极130所获取的心电信号ECG，以及该血氧血压传感模块140获取的光学体积描记信号所记录的脉搏波信号PPG而得到，并且与血压存在较强的相关性。具体来说，心电信号ECG的特征点可以优选为心电信号上R型波的顶点，光电体积描记信号的特征点可以是光电体积描记信号波形的顶点、底点及中间点。这些特征点之间的时间间隔即为脉搏波传输时间PTT。

通过上述获得的心电信号ECG以及脉搏波信号PPG测得的血压值P_e0可以根据测得的PTT通过下述公式计算：P_e0＝A+B×PTT，其中A及B均为常数。

众所周知，当人的手腕与心脏处于同一水平面时，所测得的手腕位置的血压值P_e0能够准确反映用户的生理血压值。但是，由于重力的存在，当人的手腕的位置发生变化时，由于手腕距离心脏的高度差的变化，导致手腕处测得的血压值P_e0与实际的生理血压值发生偏离，测量结果不能真实反映用户的生理血压值，由此会造成一定的测量误差，影响测量精度。为此，本发明的生理参数监测服装100对此做出了校正。

具体来说，如图3所示，为本发明生理参数监测服装100对测量点的高度差做校正的原理图。该辅助位置传感器148位于该心脏位置传感器146的垂直方向上方，并且距离该心脏位置传感器146的距离a固定。通过该心脏位置传感器146测得该血氧血压传感模块140到心脏位置(即该心脏位置传感器146)的距离c，通过该辅助位置传感器148测得该血氧血压传感模块140到该辅助位置传感器148的距离b。由此得到该血氧血压传感模块140至心脏的垂直方向上的距离h为实际血压值P_e通过公式P_e＝P_e0-ρgh计算得到，其中，P_e0为通过心电信号ECG以及脉搏波信号PPG测得的血压值，ρ为血液密度，g为重力加速度。当b²>a²+c²时，h为负值，表示测量的手腕位置位于心脏水平面以下；当b²<a²+c²时，h为正值，表示测量的手腕位置在心脏水平面以上。

通过上述校正，解决了测量点，例如人的手腕(亦即该血氧血压传感模块140)与心脏(亦即该心脏位置传感器146的位置)非处于同一水平面时，由于重力的存在，测量点例如手腕距离心脏的高度差的变化导致测得的血压值与实际血压值发生偏离的情况。

当该心电信号ECG或脉搏波信号PPG偏离正常范围时，该微控制单元110会启动该报警电路102，向用户发出报警信号。该报警信号优选为声音，该报警电路102的核心发音器件为蜂鸣器或扬声器。

本发明的生理参数监测服装100还可包括一个调压电路154，用于调节该电源152向该微控制单元110提供的电源，从而使得所提供的电源电压与心电图电路120及该血氧血压传感模块140所需要的电压相适应。该调压电路154通过柔性织物电缆分别与该电源152及该微控制单元110连接。该调压电路154对该电源152的电压进行相应的转换，使其能满足各个模块的工作电压要求。例如，假设该电源152提供的电压为3.1-4.2V时，通过该调压电路154可将提供的电压降至3V以下。

可选地，该调压电路154可外接一个额外的输出接口155，例如5V输出接口。在需要时，该电源152经过该调压电路154对电压进行调整后，除了向该生理参数监测服装100的各个元件及模块供电外，还可以作为一个备用充电宝，通过该输出接口155对外进行供电，例如给手机充电。

进一步地，该生理参数监测服装100还可包括一个充电管理电路156，该充电管理电路156分别与该微控制单元110及该电源152连接，当该微控制单元110检测到该心电图电路120和/或该血氧血压传感模块140供电不足时，会启动该充电管理电路156，对该电源152进行充电；或者该心电图电路120和/或该血氧血压传感模块140电力不足时，会通知该微控制单元110，启动该充电管理电路156。

可选地，该充电管理电路156外接一个额外的输入接口157，例如MicroUSB或者USBtype C或者直流电源(DC)插头灯等，在需要时，该输入接口157可接收来自外部的电源，通过该充电管理电路156后，对该电源152进行充电。

如图4所示为心电电极130的结构示意图。该心电电极130依次包括支撑层131、导线层133、导电缓冲层135以及面层137，该面层137的材料为导电织物、导电橡胶、导电薄膜等，优选为导电织物；该导电缓冲层135的材料优选为导电泡棉；该导线层133固定在该支撑层131及该导电缓冲层135之间，具体来说，通过导电胶水将该导线层133粘结在该导电缓冲层135上，外层再粘结一层其他胶水，将粘有导电胶水的导线层133粘结在该支撑层131上。该支撑层131用于支撑该导电缓冲池135以及该面层137，通过针线缝制或者胶粘剂，将该支撑层131的背面固定在衣服的袖口内侧相应的测量点位置上。

如图5所示为本发明第二实施例的生理参数监测服装100的结构示意图。请一并参阅图1及图5，该生理参数监测服装100还包括温控模块160，该温控模块160与该微控制单元110电性连接，其包括加热片162、温度传感器166以及温控电路164，其中该温控电路164两端分别连接该微控制单元110及该温度传感器166与加热片162。该温度传感器166贴合在该加热片162上，用于给用户辅助进行加热保暖、提供热能，优选地，该加热片162及该温度传感器166位于服装的后襟上。该加热片162是一种柔性材料制成的布料，可直接用针线缝制于衣物表面，该加热片162的材料可为石墨烯或碳纳米管或铜箔。该温度传感器166为模拟负温度系数(NTC)器件，或数字温度传感器，用于检测加热片162附近衣物面料的表面温度，并反馈给该微控制单元110。该微控制单元110则根据实际温度值来调节该温控电路164的输出功率，结合一定的控制算法，使得该加热片162附近面料的表面温度保持在一定的范围内。

众所周知，人体在极冷温度下，为了抵抗寒冷，肌肉会自动收缩，促使心脏血液流动加快从而提高体热。本发明通过该温控模块160的设置，便于用户在使用该生理参数监测服装100进行长时间监测时，体温保持在较为恒定的范围，在保暖及提高体感的同时，能够保持测量的温度一直处于较为恒定的水平，从而提高测量准确度，避免外界环境温度对监测造成的影响。

如图6所示为本发明第三实施例的生理参数监测服装100的结构示意图。请一并参阅图1及图6，该生理参数监测服装100还包括与该微控制单元110电性连接的无线收发模块180，用于即时接收由该心电信号ECG及脉搏波信号PPG、温度信息等获取的各项生理参数，并将这些生理参数数据发送到无线接收设备，同时也接收该无线接收设备反馈的控制指令和配置信息数据。该无线收发模块180可为蓝牙收发器、WIFI收发器或其它双工通信的收发器等。该接收设备可为手机、平板电脑或普通电脑，用户可根据所处的使用环境自主选择。

可选地，该生理参数监测服装100还可包括与该微控制单元110电性连接的定位模块170，该定位模块170可为GPS或者北斗定位模块。该定位模块170用于校准该生理参数监测服装100的，具体说是位于该主控盒105内的内部时钟，以及获取用户的地理定位信息。该定位模块170经过该微控制单元110初始化配置后，将RMC帧(RMC，router manager center，路由器后台管理中心)以串口的方式发送给该微控制单元110。

可选地，该生理参数监测服装100还可包括与该微控制单元110电性连接的状态指示灯190，用于指示该生理参数监测服装100的各个模块的运行状态以及故障异常，当服装100运行异常时，该状态指示灯190会闪烁，用以提示用户。

本发明生理参数监测服装100的电气连接线均为柔性织物电缆，与衣物集成并缝制在一起。所述柔性织物电缆为表面镀金属的纤维编织物、普通纤维与金属线的混合物、或者导电聚合物纤维。

如图1所示，本发明的主控盒105可拆卸地连接在该生理参数监测服装100上，其容纳有以下元件(如果有的话)：心电图电路120、报警电路102、电源152、调压电路154、微控制单元110、充电管理电路156、温控电路164、输入接口157、输出接口155、定位模块170、无线收发模块180、状态指示灯190。当进行衣服清洗前，将主控盒105、血氧血压传感模块140拆卸下来，该生理参数监控服装100只剩下心电电极130、加热片162、温度传感器166、心脏位置传感器146及辅助位置传感器148等。

使用本发明的生理参数监测服装100进行生理参数监测的方法如图7所示。下面结合图1-6进行具体说明。

首先，如步骤710所示，提供该生理参数监测服装100，该生理参数监测服装100上设置有心电电极130、光电传感器142、心脏距离传感器146及辅助距离传感器148，该光电传感器142包括发光二极管及光电检测器。具体来说，在衣服的左右手腕处的测量点位置分别设置有心电电极130作为采集心电信号ECG的电极，其中一个心电电极130与光电传感器142的发光二极管及光电检测器集成在一起。该发光二极管及该光电检测器用于检测脉搏波信号PPG。在衣服的心脏位置设置该心脏位置传感器146，并在该心脏位置的垂直方向上方设置辅助位置传感器148，用于检测手腕至该心脏垂直方向上的高度h。所述垂直方向与人体的高度方向平行。

如步骤720所示，在该生理参数监测服装100的相应位置连接主控盒105、血氧血压传感模块140，其中该主控盒105容纳有除了心电电极130、血氧血压传感模块140、加热片162、温度传感器166、心脏位置传感器146以及辅助位置传感器148之外的其他元件或模块。具体来说，容纳有心电图电路120、报警电路102、电源152及微控制单元110，以及可选的(如果有的话)调压电路154、充电管理电路156、温控电路164、输入接口157、输出接口155、定位模块170、无线收发模块180、状态指示灯190等。

如步骤730所示，用户穿好该生理参数监测服装100之后，启动监测。

如步骤740所示，将测得的心电信号ECG、脉搏波信号PPG以及测量点例如手腕至心脏的垂直高度h，送至主控盒105内的微控制单元110。

如步骤750所示，通过心电信号ECG和脉搏波信号PPG，具体而言，通过该心电信号ECG及脉搏波信号PPG的特征点之间的时间间隔，计算出脉搏波传输时间PTT。

如步骤760所示，该微控制单元110通过获得的脉搏波传输时间PTT，根据公式P_e0＝A+B×PTT计算出测量血压值P_e0，其中A及B均为常数。

如步骤770所示，通过测量点例如手腕至心脏的垂直高度h，根据公式P_e＝P_e0-ρgh计算得到实际血压值P_e。

如步骤780所示，利用上述心电信号ECG和脉搏波信号PPG，计算出心率、呼吸频率、血氧饱和度等。

其中，心率是每分钟心脏跳动的次数，心率的数据可以通过心电图电路120分析得到，原理为通过分析心电图ECG上相邻两个R型波的顶点之间的时间间隔，通过公式计算得到心率值：心率值(次/分)＝60÷时间间隔。

呼吸过程对心电波形幅度和周期均调制，通过提取心电波形幅度和周期变化，并滤除干扰后可以计算出呼吸强度的变化，依据强度变化的周期可以计算出呼吸频率。

血氧饱和度(SaO₂)是反映血液中氧合血红蛋白(HbO₂)含量的一个重要参数，是氧合血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb)容量的百分比。采用光电传感器142，基于动脉血液对光的吸收量随脉搏而变化的原理进行测量，因此亦称为脉搏血氧饱和度。用两种特定波长的光线照射皮肤组织时，运用Lambert-Bear定律并结合血氧饱和度的定义，得到血氧饱和度的近似公式为SaO₂＝a₁+b₁R，其中R为两种波长光线吸收率之比，a₁、b₁为常数。

如步骤790所示，可选地，在接收设备上显示测得的生理参数。

如步骤795所示，当测得的生理参数出现异常时，启动报警。当生理参数或者收集到的波形偏离正常范围，例如心率超出正常范围、心电图异常、血压异常、血氧饱和度异常、或者心率波形偏离正常等情况出现时，该微控制单元110会启动该报警电路102，向用户发出报警信号。

综合以上，本发明的生理参数监测服装100具有如下优点，首先，在该服装上集成了不同的功能模块，实现了人体心电图、心率、血氧、血压、位置及温度等的同步实时监测，对于不同的生理参数，无须用不同的设备分别进行监测。其次，通过心脏位置传感器以及辅助位置传感器，对血压测量点的高度差导致的测量误差进行校正，方法简单、结果准确。再次，该温控模块在提供保暖的同时，降低甚至消除了人体对温度的生理反映对心电图波形造成的干扰，提高了监测的准确度。又次，通过电源可持续提供能源、以及该生理参数监测服装100的穿着舒适性，可以进行日常的、长期的监测，便于随时发现异常，使用方便。最后，主控盒105及血氧血压传感模块140可拆卸地连接在该生理参数监测服装100上，便于清洗，当需要清洗时，仅剩下电气连接线、心电电极130、加热片162、温度传感器166、心脏位置传感器146及辅助位置传感器148等。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种生理参数监测服装，其特征在于：该生理参数监测服装包括微控制单元、心电图电路、心电电极、血氧血压传感模块、报警电路、心脏位置传感器、辅助位置传感器以及电源；该心电图电路分别与该微控制单元以及该心电电极连接，该心电电极固定在该生理参数监测服装上与测量点相应的位置；该血氧血压传感模块连接在微控制单元上；该报警电路与该微控制单元连接；该心脏位置传感器及该辅助位置传感器分别与该微控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：该心电图电路、报警电路、电源及微控制单元容纳在一个主控盒内，该主控盒可拆卸地连接在该生理参数监测服装上。

3.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：该心电电极包括位于测量点处的左手心电电极及右手心电电极，用于获取测量点处的心电信号，可选地通过该心电图电路转化成心电波后，传输给该微控制单元。

4.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：该心电电极为干电极，电极表面为导电织物、导电橡胶或者导电薄膜。

5.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：该心电电极依次包括支撑层、导线层、导电缓冲层及面层，该导线层固定在该支撑层及该导电缓冲层之间，该支撑层用于支撑该导电缓冲层及该面层，并且该支撑层固定在该生理参数监测服装的测量点处。

6.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：所述血氧血压传感模块可拆卸地位于一侧的测量点处，包括彼此连接的光电传感器与血氧血压采集电路。

7.根据权利要求6所示的生理参数监测服装，其特征在于：该光电传感器由发光二极管及光电检测器组成，该光电检测器具有透镜窗口，用于检测脉搏波信号；该血氧血压采集电路用于将脉搏波信号进行处理，以及可选地，将该脉搏波信号转化为相关生理参数。

8.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：所述心脏位置传感器位于该生理参数监测服装的前襟，对应于人体的心脏位置；该辅助位置传感器位于该生理参数监测服装的前襟，并且位于该心脏位置传感器的正上方。

9.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：还包括充电管理电路，其分别与该微控制单元及该电源连接，用于电力不足时向该电源充电。

10.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：还包括与该微控制单元电性连接的温控模块；该温控模块包括加热片、温度传感器及温控电路，该温控电路两端分别连接该微控制单元及该温度传感器及加热片，该温度传感器贴合在该加热片上，用于检测该加热片附近衣物的表面温度，并反馈给该微控制单元。

11.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：还包括与该微控制单元电性连接的无线收发模块，用于即时接收各项生理参数，并发送到无线接收设备，同时接收该无线接收设备的指令。

12.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：还包括与该微控制单元电性连接的定位模块，用于校准该生理参数监测服装的内部时钟以及获取用户位置信息。

13.根据权利要求1所述的生理参数监测服装，其特征在于：还包括与该微控制单元电性连接的状态指示灯，用于指示该生理参数监测服装的运行情况。

14.一种生理参数监测方法，其利用权利要求1-14中任一项所述的生理参数监测服装进行，包括如下步骤：

启动监测；

将测得的心电信号、脉搏波信号及测量点至心脏的垂直高度送至微控制单元；

通过该心电信号及该脉搏波信号的特征点之间的时间间隔计算出脉搏波传输时间PTT，并计算处测量血压值P_e0＝A+B×PTT，其中A、B为常数；

通过测量点至心脏的垂直高度h计算得到实际血压值P_e＝P_e0-ρgh；

利用心电信号及脉搏波信号计算得到心率、呼吸频率及血氧饱和度；以及

当测得的上述生理参数出现异常时，启动报警。

15.根据权利要求14所述的生理参数监测方法，其特征在于：获取的各项生理参数在接收设备上显示测得的生理参数。