傳感器技術在醫療領域的使用中正發揮著其重要的作用。

 

liyongchuanganqijishu
，zhiruxingyiliaoshebeijianghuodegengqiangdadegongneng
，xinxingguanchafangshitongguoduihuanzhexingdonghefangweijinxingguance

，keyiweihuanzhepengyoumendailaigengjiaziyoudeshenghuo，birumuqianshiyongdexinlvguanli（CRM）
、手術儀器定位、侵入式和非侵入式壓力測量等。如果將傳感器的信號與其他檢測方式的結果結合之後來觀察，就能有效防止病症的惡化。

 

傳感器在醫療健康行業的另一個重要應用是進行非接觸式生命體征監測。非接觸式生命體征監測目前已經開始應用在睡眠分析、老年患者護理監測等場景
，是經濟實惠
、易使用一種健康觀察手段。

 

1需求

 

人類的生命體征能傳遞大量的個人健康信息，但是，長期監測心跳節律、體溫、呼吸
、睡眠中軀體運動等等，通常不容易實現，因為穿戴式的測量，會讓人感到不舒適、不方便，甚至帶來附加心理壓力。

 

在日趨老齡化的社會中
，護理老人時，防跌落是主要的關注點，雖然目前已有多種解決方案，但是如果能同時監測心率、呼吸頻率和各種活動等生命體征，會有助於深入地了解個人健康狀況，也可為護士提供防跌落警報。

 

近年來，各種活動追蹤器以及類似的儀器將睡眠分析引入了消費市場。睡眠分析中使用的多導睡眠監測（PSG）是睡眠分析的“金標準”

，然而，市場上的睡眠分析儀器並不能為類似PSG這類儀器提供足夠精確的生命體征數據來進行睡眠分析。

 

2挑戰

 

從技術角度來分析，非接觸式生命體征監測也麵對很多挑戰，其中主要包括：

 

儀器設備需要小型化

 

必須有良好的信噪比

 

高精度
、高穩定性

 

低功耗

 

使用無線床鋪傳感器 BCGMCU和壓力傳感元件進行，在使用者床上進行非侵入式和免維護的心衝擊圖（BCG）檢測，是目前生命體征監測應用領域的一個熱門話題。

 

3 BCG的在床監測應用

 

監測心髒的功能，目前存在多種方法。人們常聽說的是心電圖（ECG），ECG揭示的是心髒的心電功能；另(ling)外(wai)，心(xin)髒(zang)病(bing)專(zhuan)家(jia)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)用(yong)超(chao)聲(sheng)波(bo)監(jian)測(ce)瓣(ban)膜(mo)的(de)操(cao)作(zuo)和(he)流(liu)量(liang)，用(yong)血(xue)壓(ya)測(ce)量(liang)觀(guan)測(ce)心(xin)跳(tiao)產(chan)生(sheng)的(de)血(xue)壓(ya)或(huo)壓(ya)力(li)波(bo)。心(xin)電(dian)圖(tu)的(de)優(you)點(dian)是(shi)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)到(dao)心(xin)髒(zang)電(dian)操(cao)作(zuo)中(zhong)的(de)故(gu)障(zhang)，如(ru)心(xin)律(lv)失(shi)常(chang)、信號延遲或阻滯
、異常極化或去極化等；它的局限性包括對附加電極的要求和缺乏心髒真正泵送的信息。

 

心衝擊信號圖（BCG）監測心髒功能則沒有ECG的上述局限。心衝擊信號是血液流入主動脈、主動脈旋轉和血壓脈衝持續進入動脈引起的反衝信號。該運動主要沿著身體的縱向軸線，加速度幅度通常為1mg（1cm／s2）的量級。典型的BCG信號如下圖所示。

 

典型的BCG信號

 

心衝擊圖（BCG）的優勢在於其測量反應的是心髒的機械泵送過程，信號能夠給出每一次心跳的時間和相對泵送量。另一方麵
，BCG的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)安(an)裝(zhuang)在(zai)使(shi)用(yong)者(zhe)床(chuang)上(shang)，是(shi)非(fei)侵(qin)入(ru)性(xing)和(he)免(mian)維(wei)護(hu)的(de)，這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)適(shi)合(he)長(chang)期(qi)和(he)夜(ye)間(jian)測(ce)量(liang)。因(yin)此(ci)
，它(ta)還(hai)是(shi)測(ce)量(liang)康(kang)複(fu)狀(zhuang)態(tai)和(he)睡(shui)眠(mian)質(zhi)量(liang)的(de)極(ji)好(hao)工(gong)具(ju)，還(hai)可(ke)以(yi)揭(jie)示(shi)潛(qian)在(zai)的(de)睡(shui)眠(mian)呼(hu)吸(xi)暫(zan)停(ting)或(huo)夜(ye)間(jian)心(xin)律(lv)失(shi)常(chang)。

 

將床上的BCG測量值與手鐲式日間脈博（BPW）測量值結合，就可以做到24/7監測使用者的心髒和自主神經係統的狀態。BPW也屬於非侵入式的測量工具，用於監測心髒和血管的功能。

 

有了這樣組合的方案，非侵入式生命體征監測就能夠應用到各種不同需求的場景。

 

lianghaodeshuimianduimeigerenyufanggezhonggeyangdejibingheyanchangshoumingdouhenzhongyao。jijideyingxiangbujinxianyuyuxinzanghuoxueguangongnengyouguandeqingkuang，lianghaodeshuimianhaiyouzhuyurenmendejingshenjiankang


，shenzhiyufangaizheng。

 

對(dui)於(yu)老(lao)年(nian)人(ren)而(er)言(yan)，需(xu)要(yao)持(chi)續(xu)監(jian)測(ce)生(sheng)命(ming)體(ti)征(zheng)，無(wu)論(lun)是(shi)在(zai)家(jia)庭(ting)和(he)老(lao)年(nian)護(hu)理(li)，以(yi)提(ti)高(gao)健(jian)康(kang)，方(fang)便(bian)其(qi)獨(du)立(li)生(sheng)活(huo)能(neng)力(li)，提(ti)高(gao)病(bing)人(ren)的(de)安(an)全(quan)監(jian)護(hu)，同(tong)時(shi)還(hai)需(xu)要(yao)節(jie)省(sheng)醫(yi)院(yuan)的(de)人(ren)工(gong)成(cheng)本(ben)，如(ru)果(guo)病(bing)人(ren)能(neng)夠(gou)較(jiao)早(zao)出(chu)院(yuan)並(bing)保(bao)持(chi)在(zai)外(wai)麵(mian)的(de)安(an)全(quan)的(de)話(hua)。

 

對運動員來說
，恢複和良好的睡眠是取得良好訓練和比賽成績的決定性因素，最佳的訓練和恢複使運動員成為頂級運動員。

 

心xin跳tiao和he呼hu吸xi參can數shu是shi一yi個ge人ren一yi般ban狀zhuang況kuang和he預yu期qi壽shou命ming的de極ji好hao指zhi標biao。它ta們men不bu僅jin測ce量liang心xin髒zang的de狀zhuang況kuang
，而er且qie通tong過guo自zi主zhu神shen經jing係xi統tong測ce量liang整zheng個ge身shen體ti的de狀zhuang況kuang，並bing指zhi示shi許xu多duo病bing理li狀zhuang況kuang，如ru中zhong風feng測ce量liang。

 

需要指出的是，使用者床層中彈簧常數和阻尼因子的變化較大，導致不同的信號振幅和衰減時間常數。因此，在床的BCG測量
，對應用中使用的傳感器能力和相應的信號分析能力有著非常高的要求。

 

村田BCG解決方案

 

村田改進性能後的第2代BCG解決方案為醫院
、家庭中睡覺的人的狀態監測開辟了新的可能性。可以從正在睡覺的人的脈衝
、呼吸頻率
、呼吸時間等生物信號來檢測人離開床、以及分析睡眠狀態等。

 

村田BCG解決方案

 

村田BCG解決方案包括兩個部分：

 

由事先編好程序的微控製器BCGMCU-D01和SCL3300-D01。

 

傾角傳感器構成的元件級解決方案，以及麵向軟件解決方案和服務提供商、OEM係統集成商的產品。

 

BCGMCU-D01

 

村田基於加速度傳感器的心衝擊圖（BCG）傳感器 SCA10/11H的工作原理是：

 

傳感器連接在床上。

 

血液從人體心髒流出時，全身會有微小的活動，稱之為心衝擊圖信號。

 

當床上有人時，BCG信號傳遞到床上。

 

村田加速度傳感器捕獲到這些振動，再通過我們的專利算法將加速度傳感器上的數據轉換為生命體征數據。

 

SCA10H是一個PCB模塊，內置用於BCG算法處理的加速度傳感器和MCU。

 

SCA11H提供WiFi連接

，便於集成。

 

村田心衝擊圖（BCG）傳感器SCA10/11H產品特點：

 

每秒報告一次：

 

心率（bmp）

 

心率變異度（ms）

 

呼吸頻率（次/分鍾）

 

每搏輸出量（A.U）

 

信號強度（測量活動，A.U）

 

之前檢測到的精確的呼吸時間

 

WiFi連接
、雲端支持

 

支持軟件和簡單連接，便於集成

 

睡眠分析算法與SCA10/11H數據配套使用

 

目前，村田心衝擊圖（BCG）傳感器SCA10/11H產品廣泛應用在防跌落和占床監測
、長期篩查生理狀況、睡眠分析
、以及身體康複等應用中。

 

來源：村田中文技術社區