恭喜東南大學劉澄玉獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜東南大學申請的專利一種腕表式脈搏心電同步采集顯示裝置獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114557684B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210161112.X,技術領域涉及:A61B5/0205;該發明授權一種腕表式脈搏心電同步采集顯示裝置是由劉澄玉;凌力;李昱旻;李建清設計研發完成,并于2022-02-22向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種腕表式脈搏心電同步采集顯示裝置在說明書摘要公布了:一種腕表式脈搏心電同步采集顯示裝置,其中脈搏和心電同步采集單元采集用戶腕部PPG和腕部ECG同步信號并通過模數轉換將數據轉換為數字信號發送給下位機;下位機信號處理和顯示單元運行脈搏和心電同步采集單元控制程序,原始數據的臨時存儲,低功耗藍牙傳輸,低功耗濾波和脈率算法和LCD顯示控制等程序算法,信號的實時低功耗無線傳輸和下位機實時顯示信號和脈率的功能;上位機信號處理和顯示單元實現通過濾波算法還原采集的同步脈搏和心電信號,計算相應的指標,實時在客戶終端顯示還原信號和各項指標。本發明能夠實現穿戴式同步采集腕部脈搏與心電信號,同時保證了穿戴舒適和操作方便,適用于用戶日常健康監測和輔助臨床診斷。
本發明授權一種腕表式脈搏心電同步采集顯示裝置在權利要求書中公布了:1.一種腕表式脈搏心電同步采集顯示裝置,其特征在于:包括包括脈搏和心電同步采集單元,下位機信號處理和顯示單元和上位機信號處理和顯示單元,所述脈搏和心電同步采集單元的輸出端連接所述下位機信號處理和顯示單元的輸入端,所述下位機信號處理和顯示單元的控制輸出端連接所述脈搏和心電同步采集單元的控制輸入端,所述下位機信號處理和顯示單元的信號輸出端連接上位機信號處理和顯示單元的輸入端;所述脈搏和心電同步采集單元集成在腕表式下位機背部,佩戴時緊貼在用戶腕部皮膚上,用于采集用戶的PPG脈搏信號和單導聯心電信號,信號通過串口傳輸至下位機信號處理和顯示單元進行進一步的處理;所述脈搏和心電同步采集單元包含多通道PPG傳感器,環境光屏蔽模塊,單導聯心電采集干電極,心電前置濾波電路和ECG與PPG同步模擬前端;所述多通道PPG傳感器包含綠色LED,紅色LED和近紅外LED,所述多通道PPG傳感器包含紅外截止PD和寬頻PD;所述環境光屏蔽模塊通過腕表外殼的凹槽設計,將所述多通道PPG傳感器保護起來;所述單導聯心電采集干電極由RA電極、LA電極和RL電極構成電容耦合的右腿驅動差分回路,具體地,RA電極和LA電極分布在所述下位機背部的兩側,RL電極分布在腕表式下位機側邊,并通過接口外接至身體其他部位,所述心電前置濾波電路為RC低通濾波電路,濾除空間中的電磁干擾;所述ECG和PPG同步模擬前端采用AFE芯片,實現PPG和ECG信號的放大和同步AD轉換,并將同步轉換結果通過SPI串口傳輸的方式,傳輸至MCU;所述下位機信號處理和顯示單元集成在腕表式下位機中,采用32位MCU為主控芯片,主要運行脈搏和心電同步采集單元控制,原始數據的臨時存儲,低功耗藍牙傳輸,低功耗濾波和脈率算法和LCD顯示控制程序算法,實現了脈搏和心電同步采集單元的控制,信號的實時低功耗無線傳輸和下位機實時顯示信號和脈率的功能;所述上位機信號處理和顯示單元運行在客戶終端上,在通過藍牙和下位機建立連接后,實現通過濾波算法還原采集的同步脈搏和心電信號,計算相應的醫學指標,實時在客戶終端顯示還原信號和各項指標,在一次測量結束后生成相應的數據報告供用戶和臨床參考;所述上位機信號處理和顯示單元,基于Node.js框架開發,通過PWA技術實現上位機在Windows,Linux,安卓,iOS系統的全平臺適配,通過云計算和邊緣計算的方式,通過云計算和邊緣計算的方式,實現濾波,信號還原,指標計算功能,降低對用戶終端計算能力的要求;所述信號還原算法,采用小波濾波和形態學自適應濾波相結合的方法;所述指標計算功能,包括以下指標:心電的時域和頻域心率變異性HRV指標,包括R-R間期總體標準差SDNN,間期差值超過50ms百分比pNN50,間期差值平方和的均方根RMSSD,低頻能量LF,高頻能量HF,低頻和高頻的比值LFHF,樣本熵SampEn,模糊測度熵FuzzyMEn;與脈搏相關的指標,包括心率HR,脈搏傳輸時間PTT,脈搏波到達時間PAT;進一步的,計算血壓,血氧飽和度和情緒狀態三維指標,其中血壓計算利用與脈搏波傳導時間PWTT的近似線性回歸模型得到,血氧飽和度計算利用與紅光和紅外光的吸收比的線性回歸模型得到,情緒狀態評估采用對前面HRV指標的加權回歸模型,其中加權回歸模型采用基于徑向核函數的多分類支持向量機SVM訓練得到;所述血壓計算的線性回歸模型,指通過大量數據樣本對線性模型BP=a*PWTT+b進行血氧飽和度SpO2計算的回歸運算,得到合適的a,b兩個參數,a的取值范圍為-2.0~-0.8mmHgms,b的取值范圍為350~450mmHg,根據個體差異進行自動調整;所述血氧飽和度計算的回歸模型,通過PPG傳感器的紅色LED和紅外LED分別得到兩組反射光信號,并分別計算紅光直流振幅DCR,紅光交流振幅ACR和紅外直流振幅DCIR,紅外交流振幅ACIR,通過大量數據樣本對線性模型進行回歸運算,得到合適的K參數,K的取值范圍為95~100。
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