[发明专利]一种可穿戴式多功能呼吸循环检测系统及方法

权利要求书

1.一种可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：包括上位工控机和下位机，所述下位机包括信号处理模块、信号采集模块和蓝牙模块，所述的信号采集模块包括心电ECG电传感模块、胸阻抗电传感模块、血乳酸与脉搏波光电传感模块，所述信号处理模块控制蓝牙模块将检测的信号传输到上位工控机；

所述上位工控机包括信号处理计算机，所述信号处理计算机内设有心电ECG信号模型、胸阻抗ICG信号模型、运动中有氧与无氧呼吸的临界功率理论模型、脉搏波信号模型、心肺功能指标模型以及信号去噪处理系统。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：信号去噪处理系统采用小波自适应滤波方法，所述小波自适应滤波方法包括：

(1)将原始测量信号利用DWT进行分解，提取参考信号，将其作为自适应算法处理过程中其滤波器权重系数更新的参考；

(2)基于离散小波DWT一维信号处理，选Daubechies(dbN)系列为小波基；

(3)采用Daubechies系列(dbN8)对采集的信号进行分解，并对分解后每层的系数进行自适应阈值的量化，自动调节合适的阈值选取去除噪声，再多层小波重构使得周期性的波形得以重复；

(4)对于自适应阈值的量化选取，关系到去噪的效果，本系统基于最小二乘LMS法，通过算法迭代使得理想信号d(n)与输出信号y(n)间误差最小化。

3.根据权利要求1所述的可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括多个运动电极片，所述运动电极片为7个，三导联用于获取人体的心电ECG信号，而胸阻抗ICG信号通过四个电极获取。

4.根据权利要求1所述的可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：还包括云端服务器，所述的云端服务器可对仪器连续测量人体上传的数据进行存储、统计分析并评估用户的心肺功能状况，可自动生成心肺康复处方，然后临床医生远程通过Web端访问用户信息，进行更精细化的诊断并给出治疗方案与康复指导。

5.根据权利要求1所述的可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：所述下位机内还设有加速传感器，所述加速传感器信号输出端与信号处理模块输入端连接。

6.根据权利要求1所述的可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：所述心电ECG电传感模块由心电ECG传感器与工频滤波器以及三导联心电电极组成采集心电信号；所述胸阻抗电传感模块由仪表放大器、工频滤波器、检波电路、高通滤波器、高精度信号放大电路、微分电路、电压抬升模块和电极片组成采集人体阻抗信号，所述血乳酸与脉搏波光电传感模块主要由红外光电传感、光电探测电路、脉搏波检测单元以及人体乳酸阈检测模块组成采集乳酸阈与脉搏波信号。

7.根据权利要求1所述的可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：所述上位工控机内还包括安全告警系统，通过上位工控机软件显示心率、搏动量与心排量、血压与乳酸阈的变化波形，测定运动情况下人体的运动强度并超出阈值时及时告警。

8.根据权利要求1所述的可穿戴式多功能呼吸循环检测系统，其特征在于：所述信号处理模块采用ARM嵌入式系统。

9.一种可穿戴式多功能呼吸循环检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在上位工控机中建立有心电ECG信号模型、胸阻抗ICG信号模型、运动中有氧与无氧呼吸的临界功率理论模型、脉搏波信号模型以及心肺功能指标模型；所述的ECG信号模型主要检测分析人体信号波形，提取相应的心电ECG信号特征参数P、Q、R、S、T五个特征点；所述胸阻抗ICG信号模型分析检测人体阻抗信号，提取波形特征点A、B、C、X、O的位置；而运动中有氧与无氧呼吸的临界功率理论模型分析判断识别人体运动过程乳酸的产生；脉搏波信号模型分析人体脉搏波变化，提取脉搏波特征点a、b、c、d、e、f、g位置；心肺功能指标模型主要对各个信号模块采集的特征参数分析，计算出相应的心肺功能的指标参数；

(2)通过信号采集模块将心电ECG、胸阻抗ICG、血乳酸以及脉搏波信号通过蓝牙模块上传上位工控机；

(3)上位工控机对将实时同步采集的原始心电ECG、胸阻抗ICG、血乳酸以及脉搏波信号显示，通过小波自适应算法进行滤波，结合数字信号的量化技术处理，恢复波形去除干扰，结合建立各信号的分析模型输出人体信号的特征参数点并计算心肺功能指标参数，并可以实时显示。