CN111166307A - 一种手指部位多参数生理信号采集装置 - Google Patents

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Abstract

一种手指部位多参数生理信号采集装置，包括：心率数据采集模块，包括心率数据采集单元和光电信号处理单元，所述光电信号处理单元用于获取所述心率数据采集单元采集的光电信号并得到心率数据和血氧数据；心电数据采集模块，包括心电数据采集单元和心电数据处理单元，所述心电数据处理单元用于将所述心电数据采集单元获取的心电信号进行模数转换并得到心电数据；皮电数据采集模块，用于获取皮电信号并进行模数转换得到皮电数据；皮温数据采集模块，用于获取皮温信号并进行模数转换后得到皮温数据；以及处理器，分别与所述心率、心电、皮电和皮温数据采集模块连接，用于对所述心率、心电、皮电和皮温数据进行处理后得到对应的最终数据序列。

Description

一种手指部位多参数生理信号采集装置
技术领域
本发明涉及一种生理信号采集技术，特别是一种手指部位多参数生理信号采集装置。
背景技术
现有技术中有很多生理指标测量的装置，比如心电传感器，心率PPG传感器，皮温SKT传感器等，这些传感器需要在测试对象的身体上贴上很多电极，并且会限制人的状态，比如做心电图的时候需要测试对象平躺以获得很好的信号；再比如皮温传感器，有的是额头测量的方式，这种方式很容易受到周围环境温度的影响，无论是红外的还是接触式的，都容易产生较大的测量误差，且使用不够方便。
另外，现有技术的生理指标测量装置，大多需要测试对象在静止状态下测量生理参数，且无法判断测试对象的状态及测量装置是否符合检测位置要求，是否有松动或安装不到位的情况等，因而无法排除上述原因造成的测量误差，影响生理参数采集的准确性和可靠度，进而影响后续数据分析的准确性和可靠性。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供了一种手指部位多参数生理信号采集装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
本发明的技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供一种手指部位多参数生理信号采集装置，其中，包括：
心率数据采集模块，包括心率数据采集单元和光电信号处理单元，所述光电信号处理单元用于获取所述心率数据采集单元采集的光电信号以进行心率和血氧测量，并得到心率数据和血氧数据；
心电数据采集模块，包括心电数据采集单元和心电数据处理单元，所述心电数据处理单元用于将所述心电数据采集单元获取的心电信号进行模数转换并得到心电数据；
皮电数据采集模块，用于获取皮电信号并进行模数转换得到皮电数据；
皮温数据采集模块，用于获取皮温信号并进行模数转换后得到皮温数据；以及
处理器，分别与所述心率数据采集模块、心电数据采集模块、皮电数据采集模块和所述皮温数据采集模块连接，用于对所述心率数据、心电数据、皮电数据和皮温数据进行处理后得到对应的最终数据序列。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，还包括：
大气压力采集模块和温湿度采集模块，与所述处理器连接，用于采集测试时的大气压及温湿度信息以判断环境状态，所述大气压力采集模块和温湿度采集模块分别获取气压及温湿度信息后直接输出气压及温湿度数字信号，并传输至所述处理器。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，还包括：
加速度采集模块，用于获取XYZ三个方向的加速度数据并进行处理后传输至所述处理器，根据所述加速度数据判断测试对象处于静止状态或运动状态，并对所述心电数据标记所述运动状态的运动点。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，所述加速度数据超过加速度阈值K时判断所述测试对象为所述运动状态，所述加速度阈值K为所述测试对象在立正或慢走时，获取的XYZ三个方向的加速度数据的均值之和。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，所述皮电数据采集模块包括用于采集皮电信号的皮电数据采集电极，所述皮电数据采集电极还用于采集阻抗信号，并通过电流源电路将所述阻抗信号转换为阻抗信号数据序列R(x)并传送至所述处理器，其中，x为对应的时间轴上的时间，R表示阻抗值。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，所述处理器根据阻抗值判断是否稳定固定在测试对象的手指上，当测得的所述阻抗值R1超出阻抗区间时，所述处理器标记对应所述阻抗值R1的时间为Mt1；当测得的所述阻抗值R2回到所述阻抗区间时，所述处理器标记对应所述阻抗值R2的时间为Mt2，在Mt1到Mt2区间内采集到的数据记为无效数据z(x)，x∈(t1，t2)，所述阻抗区间为z∈(2000,1000000)。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，所述心电数据处理单元包括顺序设置的第一级放大电路、工频陷波电路、第二级放大电路、巴特沃兹滤波器和模数转换单元，所述第一级放大电路与所述心电数据采集电极连接，所述模数转换单元与所述处理器连接。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，还包括壳体，所述心率数据采集模块、心电数据采集模块、皮电数据采集模块、皮温数据采集模块、大气压力采集模块、温湿度采集模块、加速度采集模块、处理器和电源等封装在所述壳体内，所述壳体上对应于所述心率数据采集模块设置有心率数据采集单元，对应于所述心电数据采集模块设置有心电数据采集电极；对应于所述皮电数据采集模块设置有皮电数据采集电极，对应于所述皮温数据采集模块设置有皮温采集视窗，对应于所述大气压力采集模块和温湿度采集模块设置有气压及温湿度采集视窗。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，所述壳体上设置有手指凹槽、开关和绑带连接部，所述皮电数据采集电极、心率数据采集单元和皮温采集视窗分别设置在所述手指凹槽内，所述开关与所述电源连接，所述绑带连接部用于安装与测试对象的手指连接的绑带。
上述的手指部位多参数生理信号采集装置，其中，所述心率数据采集单元包括红外光发射器、红光发送器和光接收器，所述红外光发射器和红光发送器分时段发射光束，所述红光发送器发射的光束被所述光接收器吸收测得心率数据；所述红外光发射器与红光发送器同时发射的光束被所述光接收器接收后分别得到光浓度H1和H2，并采用下式计算得到动脉血氧饱和度SPO2为：
SPO2＝H1/(H1+H2)*100％。
本发明可对多个参数的生理信号进行采集与分析，分别采集和处理心电和皮电数据以及阻抗数据，可根据阻抗检测测试对象有没有带好传感器，并进行数据有效性的判断；数据采集中采用对基线的测试及运动状态的识别，并根据加速度判断运动状态，从而给心电数据等标记运动点，以去除运动的噪声等多方面干扰因素；另外，环境数据的变化也作为影响测试对象的一个判断因素。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明一实施例的采集装置结构示意图；
图2为本发明另一实施例的采集装置结构示意图；
图3为本发明一实施例的工作原理图。
其中，附图标记
101 壳体
102 皮电数据采集电极
103 手指凹槽
104 红外光发射器
105 光接收器
106 心电数据采集电极
107 开关
108 绑带连接部
109 皮温采集视窗
110 气压及温湿度采集视窗
111 红光发送器
112 天线
113 加速度传感器
114 心率数据采集单元
201 加速度采集模块
202 皮电数据采集模块
203 光电信号处理单元
204 皮温数据采集模块
205 大气压力采集模块
206 温湿度采集模块
207 阻抗分析模块
208 处理器
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
参见图1，图1为本发明一实施例的采集装置结构示意图。本发明的手指部位多参数生理信号采集装置，包括：心率数据采集模块，包括心率数据采集单元114和光电信号处理单元203，所述光电信号处理单元用于获取所述心率数据采集单元114采集的光电信号以进行心率和血氧测量，并得到心率数据和血氧数据；心电数据采集模块，包括心电数据采集单元和心电数据处理单元，所述心电数据处理单元用于将所述心电数据采集单元获取的心电信号进行模数转换并得到心电数据；皮电数据采集模块202，用于获取皮电信号并进行模数转换得到皮电数据；皮温数据采集模块204，用于获取皮温信号并进行模数转换后得到皮温数据；以及处理器208，分别与所述心率数据采集模块、心电数据采集模块、皮电数据采集模块202和所述皮温数据采集模块204连接，用于对所述心率数据、心电数据、皮电数据和皮温数据进行处理后得到对应的最终数据序列。该处理器208优选微控制单元MCU。数据的发送可优选通过蓝牙发送。该采集装置中还包括一些基本的电路组成，包括电源电路、充电电路、数据发送电路等，因该些电路的组成、功能、工作原理等均为较成熟的现有技术，故在此对该些电路的具体组成、结构、功能等不再赘述。
本实施例中，还包括大气压力采集模块205和温湿度采集模块206，与所述处理器208连接，用于采集测试时的大气压及温湿度信息以判断环境状态，环境状态也是分析测试对象心理状态的一个重要指标，所述大气压力采集模块205和温湿度采集模块206分别获取气压及温湿度信息后直接输出气压及温湿度数字信号，并传输至所述处理器208。还可包括加速度采集模块201，用于获取XYZ三个方向的加速度数据并进行处理后传输至所述处理器208，根据所述加速度数据判断测试对象处于静止状态或运动状态，并对所述心电数据等标记所述运动状态的运动点。
本实施例的手指部位多参数生理信号采集装置，还包括壳体101，所述心率数据采集模块、心电数据采集模块、皮电数据采集模块202、皮温数据采集模块204、大气压力采集模块205、温湿度采集模块206、加速度采集模块201、处理器208和电源封装在所述壳体101内，所述壳体101上对应于所述心率数据采集模块设置有心率数据采集单元114，对应于所述心电数据采集模块设置有心电数据采集电极106；对应于所述皮电数据采集模块202设置有皮电数据采集电极102，对应于所述皮温数据采集模块204设置有皮温采集视窗109，对应于所述大气压力采集模块205和温湿度采集模块206设置有气压及温湿度采集视窗110。其中，为了测试方便，优选在所述壳体101上表面设置有手指凹槽103，所述皮电数据采集电极102、心率数据采集单元114和皮温采集视窗109分别设置在所述手指凹槽103内，在壳体101的一端设置开关107，所述开关107与所述电源连接，用于控制整个采集装置的开启和关闭。在壳体101的两侧设置绑带连接部108，所述绑带连接部108用于安装与测试对象的手指连接的绑带，以便该采集装置可以直接通过绑带固定在手指上，不用任何辅助的电极，只需要将该采集装置的传感器的正方向与测试对象的某根手指的方向保持一致就可以完成佩戴及信号的采集。
参见图2，图2为本发明另一实施例的采集装置结构示意图。本实施例与上一实施例的差别仅在于，壳体101上的手指凹槽103为平行设置的两个，两个皮电数据采集电极102分别设置在两个手指凹槽103中，且对称设置；心率数据采集单元114设置在一个手指凹槽103中，皮温采集视窗109设置在另一个手指凹槽103中，且与心率数据采集单元114对应。心电数据采集电极106和开关107位于壳体101的一端且分别位于靠近两侧的位置。而在上一实施例中，心率数据采集单元114位于手指凹槽103的手指第一指节位置，皮温采集视窗109位于手指凹槽103的手指第三指节位置，两个皮电数据采集电极102位于皮温采集视窗109和心率数据采集单元114之间，且两个皮电数据采集电极102平行设置；心电数据采集电极106位于壳体101的一端上侧中间位置，该心电数据采集电极106与另外两个皮电数据采集电极102结合可以完成心电数据(ECG)的测量，该心电数据采集电极106是与另一手的手指相连接，完成心电信号(ECG)的采集；开关107位于壳体101该端的下侧偏向侧边位置处；气压及温湿度采集视窗110位于壳体101的一侧并尽量远离绑定连接部，以免在固定绑带时被遮蔽。
本实施例的心率数据采集单元114包括红外光发射器104、红光发送器111和光接收器105，共同完成心率数据PPG的采集；所述红外光发射器104和红光发送器111分时段发射光束，所述红光发送器111发射的光束被所述光接收器105吸收测得心率数据；所述红外光发射器104与红光发送器111同时发射的光束被所述光接收器105接收后分别得到光浓度H1和H2，并采用下式计算得到动脉血氧饱和度SPO2为：
SPO2＝H1/(H1+H2)*100％。
例如，本实施例优选红外光发射器104的发射波长是940nm；红光发送器111发送的是可见红光，波长是660nm；红外光发射器104和红光发送器111会分时段发射光束；红外光发射器104发射光束的频率是1024Hz；红光发送器111发射光束的频率是512Hz；手指放在光电装置的上面，红外光发射器104与红光发送器111发射的光束照射到手指第一节指尖，透过血液和皮肤反射光源到光接收器105；心脏的每次射血会引起血管的收缩和扩张，直接的反应是光电的变化，光强变化会被光接收器105感知，这样数据连续起来就形成了心率PPG和血氧SPO2数据；红光发送器111发射光束被光接收器105吸收测得的是心率PPG信号数据；红外光发射器104与红光发送器111同时发射光束被光接收器105接收后得到的是光浓度H1和H2；由此可得到血氧值是SPO2＝H1/(H1+H2)*100％。
参见图3，图3为本发明一实施例的工作原理图。测试对象在测试前，需用医用酒精擦拭皮电数据采集电极102，若需要用到测试心电数据ECG的时候需要将心电数据采集电极106一起擦拭；将手指放在手指凹槽103内，手指肚朝向皮电数据采集电极102一侧；将魔术带固定在绑定连接部上，缠绕测试对象的手指一周粘贴在魔术带上即可；采用红外热电偶的皮温采集视窗109；需要贴在测试对象手指第三节手指节的皮肤一侧，可以不需要接触皮肤；注意气压及温湿度采集视窗110不能被魔术贴覆盖，需要对准壳体101外侧以达到测量环境温度变化的目的。皮电数据采集电极102与心电数据采集电极106分别采集皮电数据EDA与心电数据ECG；本实施例的心电数据处理单元包括顺序设置的第一级放大电路、工频陷波电路、第二级放大电路、巴特沃兹滤波器和模数转换单元，所述第一级放大电路与所述心电数据采集电极106连接，所述模数转换单元与所述处理器208连接。皮电数据采集电极102与心电数据采集电极106采集到的微弱的电信号传入第一级放大电路，第一级放大电路放大20倍，然后进入工频陷波电路，滤除50Hz的工频干扰；然后进入第二级放大电路，第二级放大电路放大100倍；然后信号经过巴特沃兹滤波器进行滤波后进入模数转换芯片的第一分支。皮温采集视窗109优选采用红外热电偶采集视窗，用于采集皮肤表皮温度SKT的数据；红外热电偶采集视窗是利用红外原理将表皮的温度转换成体温模拟信号；转换后的体温模拟信号进入第一放大电路放大5倍，然后进入工频陷波电路，滤除50Hz的工频干扰；再进入第二级放大电路，第二级放大电路放大20倍；放大及滤波处理之后的体温模拟信号进入模数转换芯片的第二分支；模数转换芯片ADC的第一分支和第二分支的数据通过SPI的方式传输到微控制单元MCU；最终所有的数据将通过微控制单元MCU进行处理，微控制单元MCU对数据进行处理之后，可由天线112通过蓝牙的方式将数据发送到服务器、个人电脑PC或移动端。气压及温湿度采集视窗110对应的传感器可根据环境的因素直接输出相关气压及温湿度的数字信号，并通过SPI通讯方式将气压及环境温度数据传输到微控制单元MCU。
所述处理器208判断该采集装置是否稳定固定在测试对象的手指上，并在合成最终数据序列时删除固定不稳时的无效数据。所述皮电数据采集模块202包括用于采集皮电信号的皮电数据采集电极102，所述皮电数据采集电极102还用于采集阻抗信号，并通过电流源电路将所述阻抗信号转换为阻抗信号数据序列R(x)并传送至所述处理器208，其中，x为对应的时间轴上的时间，R表示阻抗值，也就是说两个皮电数据采集电极102完成了皮电数据和阻抗数据两种信号的采集。设定阻抗区间为z∈(2000,1000000)；当阻抗分析模块207分析测得的所述阻抗值R1超出所述阻抗区间时，所述处理器208标记对应所述阻抗值R1的时间为Mt1；当阻抗分析模块207分析测得的所述阻抗值R2回到所述阻抗区间时，所述处理器208标记对应所述阻抗值R2的时间为Mt2，在Mt1到Mt2区间内采集到的数据记为无效数据z(x)，x∈(t1，t2)。换句话说，即两个皮电数据采集电极102中还有一个兼顾的功能是阻抗测量；阻抗测试目的是判断测试对象是否已经带好该信号采集装置；皮电数据采集电极102采集皮电EDA的同时，有1Hz的频率去采集阻抗；皮电数据采集电极102之间设置有一个电流源，用于计算阻抗。假设计算的阻抗值是z，那么z∈(2000,1000000)；若测得的阻抗不在此范围内，则微处理单元MCU会给***进行标记，记为Mt1；当z再次重回阻抗区间后，MCU再次给***一个标记，记为Mt2；那么在此t1到t2时间内采集到的数据是无效数据，记为z(x)，x∈(t1，t2)；最后数据合成的时候微处理单元MCU会把对应数据序列的无效数据删除。
加速度传感器113可利用ST公司的加速度传感器113芯片来完成加速度数据的获取，用于分析判断测试对象者目前正处在什么状态，比如是运动还是静息状态；加速度传感器113会获取加速度传感器113芯片的XYZ三轴的加速度数据；该加速度传感器113芯片会对XYZ的数据进行处理。测试对象在测试前需要进行加速度阈值K的设置，所述加速度数据超过加速度阈值K时判断所述测试对象为所述运动状态，所述加速度阈值K为所述测试对象在立正或慢走时，获取的XYZ三个方向的加速度数据的均值之和。测试对象静坐状态下，因为传感器在手指上，XYZ的数据是稳定的；假定X轴的阈值是9.8；YZ的轴是1；哪个轴是9.8取决于测试对象者手部的摆放位置；测试对象立正时，慢走时，进行数据采集，采集到的XYZ各轴的数据的均值之和记为加速度阈值K；超过这一加速度阈值就视为运动状态。
本发明一实施例的数据采集流程如下：
皮电数据采集电极102与心电数据采集电极106采集电信号，并通过心电数据采集电极106后分支成2路信号，一路是心电ECG信号，一路是皮电EDA信号；皮电信号EDA通过皮电数据采集电极102可直接完成采集，采集到的皮电信号EDA数据序列记为G(x)，x是对应的时间轴上的时间，G(x)表示EDA的原始信号值；同时皮电数据采集电极102会以1Hz的频率采集阻抗信号数据；通过电流源电路将皮电数据采集电极102采集的信号转换为阻抗信号数据序列R(x)；x是对应的时间轴上的时间，R(x)表示原始的阻抗信号值；心电ECG信号是电压信号，需要将除与该采集装置绑定的手指外的另一只手的手指贴在心电数据采集电极106上，进行心电信号ECG的采集；采集到的心电信号ECG数据，经过巴特沃兹滤波后可直接用来得到数据序列E(x)，x是对应的时间轴上的时间，E(x)表示ECG的原始信号值；加速度传感器113位于壳体101的内部，将采集到的数据传送给加速度采集模块201，得到数据序列X(x)，Y(x)，Z(x)，x是对应的时间轴上的时间，X(x)表示X轴上得到的加速度值，Y(x)表示Y轴上得到的加速度值，Z(x)表示Z轴上得到的加速度值；皮温传感器SKT通过红外热电偶原理测量得到的数据序列是T(x)，x是对应的时间轴上的时间，T(x)表示皮肤温度值；温湿度采集模块206采集测试对象所处的环境温湿度数据得到的数据序列是TR(x)，x是对应的时间轴上的时间；TR(x)表示采集到的温湿度值；大气压力采集模块205采集测试对象所处环境的大气压力数据序列是P(x)，x是对应的时间轴上的时间，P(x)表示对应时间下的大气压力值。
数据采集过程中，所有的数据采集均为同步采集；当采集的加速度值超过设定的加速度阈值时，测得的加速度值第一次超过加速度阈值时，处理器208分别对ECG/SKT/EDA进行数据标记，对应的标记点记为MARKt1，当测得的加速度值回落至加速度阈值时，处理器208将对应的标记点记为MARKt2；MARK点在x轴上有对应的时间点，记为t1和t2；t1和t2区间的心电数据ECG被记为运动数据E(m)；t1＜m＜t2；此时对应的皮电数据EDA记为G(m)；t1＜m＜t2；此时对应的皮温数据SKT记为T(m)；t1＜m＜t2；此时对应的温湿度数据RH记为TR(m)；t1＜m＜t2；此时对应的大气压力数据ATM记为P(m)；t1＜m＜t2；此时对应的加速度数据记为X(m)，Y(m)，Z(m)；t1＜m＜t2。
测试对象可能处于运动状态或静止状态，对于测试对象在静止状态测得的非运动数据来说，没有运动干扰的数据不用进行滤波；对于测试对象在运动状态测得的运动数据来说，则要进行运动干扰的滤波。本实施例中优选采用了卡尔曼滤波器。卡尔曼滤波器将加速度XYZ轴的数据之和作为卡尔曼滤波器的输入；
假设k＝X(m)+Y(m)+Z(m)，t1＜m＜t2；
则滤波后新的数据为：I(k|k-1)＝A I(k-1|k-1)+B U(k)；
其中，I为对应的参数数据序列，A和B是***参数；U(k)为某时刻状态的控制量；
由此可得到滤波后新的心率数据序列D(k)，t1＜k＜t2；
新的心电数据序列E(k)，t1＜k＜t2；
新的皮电数据序列G(k)，t1＜k＜t2；
新的皮温数据序列T(k)，t1＜k＜t2；
新的温湿度数据序列TR(k)，t1＜k＜t2；
新的大气压数据序列P(k)，t1＜k＜t2；
将这些滤波后得到的新的数据序列分别带回到对应的原始数据序列；替换掉原来的有运动干扰的序列；得到替换后新的数据序列：
D’(m)；E’(m)；G’(m)；T’(m)；TR’(m)；P’(m)；------------------------①
同时皮电数据采集电极102的两个电极也会测得一组数据序列，z(x)，x∈(t1，t2)；该阻抗序列是超出标定阻抗区间范围z∈(2000,1000000)的数据，是指在测试对象接收测试的过程中得到的一些坏的数据，无效的数据序列；需要进行对原有序列的数据进行删除，以保证数据的有效性。
将式①中得到的新的数据序列减去该无效的数据序列z(x)，x∈(t1，t2)；得到以下的最终数据序列：
D”(m)；E”(m)；G”(m)；T”(m)；TR”(m)；P”(m)；------------------②
其中；
D”(m)＝D’(m)-z1(x)，x，m∈(t1，t2)；
E”(m)＝E’(m)-z2(x)，x，m∈(t1，t2)；
G”(m)＝G’(m)–z3(x)，x，m∈(t1，t2)；
T”(m)＝T’(m)–z4(x)，x，m∈(t1，t2)；
TR”(m)＝TR’(m)–z5(x)，x，m∈(t1，t2)；
P”(m)＝P’(m)–z6(x)，x，m∈(t1，t2)；
其中，z1(x)，z2(x)，z3(x)，z4(x)，z5(x)，z6(x)分别为相应数据序列的无效数据序列。
至此，本发明的采集装置得到了最终的数据序列，可用于后续的数据分析。
本发明的多生理参数的采集主要包括以下生理参数：心率数据(PPG)、心电数据(ECG)、皮温数据(SKT)、加速度数据(ACC)、皮电数据(EDA)、气压数据(ATM)及环境温湿度数据(TRH)等。采集的过程中，测试对象在测试的时候可以运动，该采集装置会记录测试对象的运动状态，并将采集过程中的运动噪音滤除，同时，还有心电数据的采集以及环境数据的采集，通过这些数据可得到测试对象的实际生理数据，以及气压(ATM)数据、环境温湿度(TRH)数据可判断测试时的环境状态，可以分析测试对象在某种特定的环境下的心理反应以及心理状态，用于研究环境因素对测试对象的影响等。
本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、***和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，包括：
心率数据采集模块，包括心率数据采集单元和光电信号处理单元，所述光电信号处理单元用于获取所述心率数据采集单元采集的光电信号以进行心率和血氧测量，并得到心率数据和血氧数据；
心电数据采集模块，包括心电数据采集单元和心电数据处理单元，所述心电数据处理单元用于将所述心电数据采集单元获取的心电信号进行模数转换并得到心电数据；
皮电数据采集模块，用于获取皮电信号并进行模数转换得到皮电数据；
皮温数据采集模块，用于获取皮温信号并进行模数转换后得到皮温数据；以及
处理器，分别与所述心率数据采集模块、心电数据采集模块、皮电数据采集模块和所述皮温数据采集模块连接，用于对所述心率数据、心电数据、皮电数据和皮温数据进行处理后得到对应的最终数据序列。
2.如权利要求1所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，还包括：
大气压力采集模块和温湿度采集模块，与所述处理器连接，用于采集测试时的大气压及温湿度信息以判断环境状态，所述大气压力采集模块和温湿度采集模块分别获取气压及温湿度信息后直接输出气压及温湿度数字信号，并传输至所述处理器。
3.如权利要求1或2所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，还包括：
加速度采集模块，用于获取XYZ三个方向的加速度数据并进行处理后传输至所述处理器，根据所述加速度数据判断测试对象处于静止状态或运动状态，并对所述心电数据标记所述运动状态的运动点。
4.如权利要求3所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，所述加速度数据超过加速度阈值K时判断所述测试对象为所述运动状态，所述加速度阈值K为所述测试对象在立正或慢走时，获取的XYZ三个方向的加速度数据的均值之和。
5.如权利要求3所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，所述皮电数据采集模块包括用于采集皮电信号的皮电数据采集电极，所述皮电数据采集电极还用于采集阻抗信号，并通过电流源电路将所述阻抗信号转换为阻抗信号数据序列R(x)并传送至所述处理器，其中，x为对应的时间轴上的时间，R表示阻抗值。
6.如权利要求5所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，所述处理器根据阻抗值判断是否稳定固定在测试对象的手指上，当测得的所述阻抗值R1超出阻抗区间时，所述处理器标记对应所述阻抗值R1的时间为Mt1；当测得的所述阻抗值R2回到所述阻抗区间时，所述处理器标记对应所述阻抗值R2的时间为Mt2，在Mt1到Mt2区间内采集到的数据记为无效数据z(x)，x∈(t1，t2)，所述阻抗区间为z∈(2000,1000000)。
7.如权利要求3所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，所述心电数据处理单元包括顺序设置的第一级放大电路、工频陷波电路、第二级放大电路、巴特沃兹滤波器和模数转换单元，所述第一级放大电路与所述心电数据采集电极连接，所述模数转换单元与所述处理器连接。
8.如权利要求3所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，还包括壳体，所述心率数据采集模块、心电数据采集模块、皮电数据采集模块、皮温数据采集模块、大气压力采集模块、温湿度采集模块、加速度采集模块、处理器和电源等封装在所述壳体内，所述壳体上对应于所述心率数据采集模块设置有心率数据采集单元，对应于所述心电数据采集模块设置有心电数据采集电极；对应于所述皮电数据采集模块设置有皮电数据采集电极，对应于所述皮温数据采集模块设置有皮温采集视窗，对应于所述大气压力采集模块和温湿度采集模块设置有气压及温湿度采集视窗。
9.如权利要求8所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，所述壳体上设置有手指凹槽、开关和绑带连接部，所述皮电数据采集电极、心率数据采集单元和皮温采集视窗分别设置在所述手指凹槽内，所述开关与所述电源连接，所述绑带连接部用于安装与测试对象的手指连接的绑带。
10.如权利要求9所述的手指部位多参数生理信号采集装置，其特征在于，所述心率数据采集单元包括红外光发射器、红光发送器和光接收器，所述红外光发射器和红光发送器分时段发射光束，所述红光发送器发射的光束被所述光接收器吸收测得心率数据；所述红外光发射器与红光发送器同时发射的光束被所述光接收器接收后分别得到光浓度H1和H2，并采用下式计算得到动脉血氧饱和度SPO2为：
SPO2＝H1/(H1+H2)*100％。
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