基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备及其控制方法

本发明属于生理信号采集，具体涉及一种基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备及其控制方法。

背景技术：

1、在当今健康科技领域，可穿戴设备凭借其便捷性和实时性，成为人们关注自身健康状况的重要工具。基于半导体技术的多参数生理信号监测可穿戴设备更是其中的关键发展方向。半导体技术因其高精度、微型化以及良好的集成性，在传感器制造方面具有显著优势，能够实现对多种生理信号的精准采集。

2、申请号202311402317.3公开的一种生理信号采集方法、系统及可穿戴设备，属于生理信号采集技术领域，应用于配置有皮电采集模块和生理信号采集模块的可穿戴设备，所述采集方法包括：获取皮电采集模块采集到的皮电信号值；根据预设皮电阈值和所述皮电信号值确定所述可穿戴设备的当前佩戴状态；响应于所述佩戴状态为异常状态，控制所述生理信号采集模块停止采集生理信号。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备及其控制方法，能够同时采集心率、血压、血氧饱和度、汗液信息等多种生理信号，解决了难以多个维度全面反映人体健康状况的问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的。

3、第一方面，本发明提供了一种基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，包括：

4、佩戴手环，所述佩戴手环的内壁面上开设有安装槽；

5、集成主体，所述集成主体设置于所述安装槽内，且集成有至少两个监测不同生理信号的半导体传感器；

6、柔性采集部，所述柔性采集部固定贴合于所述佩戴手环的内壁面且对称设置于所述集成主体的两侧，所述柔性采集部的表面上配置有若干呈均匀间隔分布的汗液采集点。

7、进一步的，所述佩戴手环呈可伸缩调节的环状，以及配置有一个可拆卸且锁扣连接的磁吸滑动锁件。

8、进一步的，所述磁吸滑动锁件包括金属锁片、磁力锁扣和锁槽；

9、所述金属锁片固定拼接于所述佩戴手环的一端且至少位于佩戴手环的外壁面，所述锁槽开设于所述佩戴手环的另一端且所述锁槽的深度不小于所述金属锁片的长度，所述磁力锁扣呈阻力滑动于所述佩戴手环的另一端的外壁面，磁力吸附插设于所述锁槽内的金属锁片。

10、进一步的，所述佩戴手环的另一端的两侧面上分别开设有一个滑槽，所述磁力锁扣呈匚型且两个自由端分别卡扣滑动于所述滑槽中，所述磁力锁扣的内避面上设置有若干均匀间隔分布且与所述佩戴手环之间阻力摩擦的褶皱凸起。

11、进一步的，所述汗液采集点包括半导体电极和离子敏感膜，所述离子敏感覆盖于所述半导体电极表面且对特定离子具有选择性，所述特定离子包括钠离子、钾离子和氯离子。

12、进一步的，所述汗液采集点表面涂覆一层疏水透气膜，防止汗液中的杂质和大分子物质污染电极。

13、进一步的，所述集成主体集成有心率传感器、血压传感器、血氧饱和度传感器，采集的生理信号至少包括心率、血压、血氧饱和度信号。

14、第二方面，本发明提供了一种如第一方面中任一项所述基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备的控制方法，包括以下步骤：

15、步骤s1：对集成主体中各种半导体传感器、信号处理电路以及柔性采集部的汗液采集点进行自检，以及预先设置的采样频率、数据存储间隔参数；

16、步骤s2：集成主体内集成的心率传感器、血压传感器、血氧饱和度传感器按照预设的采样频率开始采集相应的生理信号；

17、步骤s3：柔性采集部的多组汗液采集点通过与佩戴者皮肤接触，实时采集透过表面疏水透气膜的汗液在离子敏感膜和半导体电极之间电流信号变化；

18、步骤s4：集成主体的信号处理模块接收各个传感器和汗液采集点传输电信号，经放大、滤波、分析处理后，提取心率、血压、血氧饱和度、汗液中电解质浓度，并按照预设数据存储间隔将获取的生理信号数据存储在集成主体的存储模块中；

19、步骤s5：当满足预设传输条件时，启动集成主体的通信模块，将存储在存储模块中的生理信号数据通过无线通信方式传输至外部智能手机、平板电脑或云端服务器。

20、进一步的，在步骤s2~步骤s3中，根据用户的活动状态自动调整各个传感器的采样频率：

21、当检测到用户处于静止状态时，所述采样主体内各个传感器转换至低功耗模式，降低心率、血压、血氧饱和度传感器的采样频率；所述汗液采集点转换至低功耗模式，降低汗液中电解质浓度的采样频率；

22、当检测到用户处于运动状态时，所述采样主体内各个传感器转换至高功耗模式，增大心率、血压、血氧饱和度传感器的采样频率；所述汗液采集点转换至高功耗模式，增大汗液中电解质浓度的采样频率。

23、进一步的，所述集成主体内集成的心率传感器、血压传感器、血氧饱和度传感器采用了分时复用采集方式采集不同生理信号。

24、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备及其控制方法，以佩戴手环为主体，集成了集成主体和柔性采集部，通过多种半导体传感器和先进的信号处理技术，能够精准采集心率、血压、血氧饱和度等生理信号以及汗液中电解质浓度等信息。此外，控制方法涵盖了从设备初始化到信号采集、处理、分析以及数据传输与显示的全过程，并且采用了多种技术手段确保信号采集的准确性、可靠性和设备的低功耗运行；能够为用户提供便捷、高效、全面的健康监测手段，帮助用户实时了解自身身体状况，及时发现潜在健康问题，为健康管理和疾病预防提供一定程度有力支持。

技术特征：

1.基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，其特征在于，所述佩戴手环呈可伸缩调节的环状，以及配置有一个可拆卸且锁扣连接的磁吸滑动锁件。

3.根据权利要求2所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，其特征在于，所述磁吸滑动锁件包括金属锁片、磁力锁扣和锁槽；

4.根据权利要求3所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，其特征在于，所述佩戴手环的另一端的两侧面上分别开设有一个滑槽，所述磁力锁扣呈匚型且两个自由端分别卡扣滑动于所述滑槽中，所述磁力锁扣的内避面上设置有若干均匀间隔分布且与所述佩戴手环之间阻力摩擦的褶皱凸起。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，其特征在于，所述汗液采集点包括半导体电极和离子敏感膜，所述离子敏感覆盖于所述半导体电极表面且对特定离子具有选择性，所述特定离子包括钠离子、钾离子和氯离子。

6.根据权利要求5所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，其特征在于，所述汗液采集点表面涂覆一层疏水透气膜，防止汗液中的杂质和大分子物质污染电极。

7.根据权利要求1所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备，其特征在于，所述集成主体集成有心率传感器、血压传感器、血氧饱和度传感器，采集的生理信号至少包括心率、血压、血氧饱和度信号。

8.一种如权利要求1~7中任一项所述基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备的控制方法，其特征在于，在步骤s2~步骤s3中，根据用户的活动状态自动调整各个传感器的采样频率：

10.根据权利要求9所述的基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备的控制方法，其特征在于，所述集成主体内集成的心率传感器、血压传感器、血氧饱和度传感器采用了分时复用采集方式采集不同生理信号。

技术总结
本发明公开了基于半导体多参数生理信号监测的可穿戴设备及其控制方法，属于生理信号采集技术领域，包括：佩戴手环，所述佩戴手环的内壁面上开设有安装槽；集成主体，所述集成主体设置于所述安装槽内，且集成有至少两个监测不同生理信号的半导体传感器；柔性采集部，所述柔性采集部固定贴合于所述佩戴手环的内壁面，且所述柔性采集部的表面上配置有若干呈均匀间隔分布的汗液采集点。本发明的可穿戴设备及其控制方法能够精准采集心率、血压、血氧饱和度等生理信号以及汗液中电解质浓度等信息，提供便捷、高效、全面的健康监测，帮助用户实时了解自身身体状况。

技术研发人员：呼思宇,黄勇林
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13