傳感器技術在醫(yī)療領域的使用中正發(fā)揮著其重要的作用。

利用傳感器技術，植入型醫(yī)療設備將獲得更強大的功能，新型觀察方式通過對患者行動和方位進行觀測，可以為患者朋友們帶來更加自由的生活，比如目前使用的心率管理（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后來觀察，就能有效防止病癥的惡化。

傳感器在醫(yī)療健康行業(yè)的另一個重要應用是進行非接觸式生命體征監(jiān)測。非接觸式生命體征監(jiān)測目前已經開始應用在睡眠分析、老年患者護理監(jiān)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(jiān)測心跳節(jié)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(jiān)測心率、呼吸頻率和各種活動等生命體征，會有助于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(jiān)測（PSG）是睡眠分析的“金標準”，然而，市場上的睡眠分析儀器并不能為類似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(zhàn)

從技術角度來分析，非接觸式生命體征監(jiān)測也面對很多挑戰(zhàn)，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(wěn)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沖擊圖（BCG）檢測，是目前生命體征監(jiān)測應用領域的一個熱門話題。

3 BCG的在床監(jiān)測應用

監(jiān)測心臟的功能，目前存在多種方法。人們常聽說的是心電圖（ECG），ECG揭示的是心臟的心電功能；另外，心臟病專家可以同時用超聲波監(jiān)測瓣膜的操作和流量，用血壓測量觀測心跳產生的血壓或壓力波。心電圖的優(yōu)點是可以檢測到心臟電操作中的故障，如心律失常、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臟真正泵送的信息。

心沖擊信號圖（BCG）監(jiān)測心臟功能則沒有ECG的上述局限。心沖擊信號是血液流入主動脈、主動脈旋轉和血壓脈沖持續(xù)進入動脈引起的反沖信號。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

心沖擊圖（BCG）的優(yōu)勢在于其測量反應的是心臟的機械泵送過程，信號能夠給出每一次心跳的時間和相對泵送量。另一方面，BCG的傳感器可以安裝在使用者床上，是非侵入性和免維護的，這種方式適合長期和夜間測量。因此，它還是測量康復狀態(tài)和睡眠質量的極好工具，還可以揭示潛在的睡眠呼吸暫停或夜間心律失常。

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(jiān)測使用者的心臟和自主神經系統的狀態(tài)。BPW也屬于非侵入式的測量工具，用于監(jiān)測心臟和血管的功能。

有了這樣組合的方案，非侵入式生命體征監(jiān)測就能夠應用到各種不同需求的場景。

良好的睡眠對每個人預防各種各樣的疾病和延長壽命都很重要。積極的影響不僅限于與心臟或血管功能有關的情況，良好的睡眠還有助于人們的精神健康，甚至預防癌癥。

對于老年人而言，需要持續(xù)監(jiān)測生命體征，無論是在家庭和老年護理，以提高健康，方便其獨立生活能力，提高病人的安全監(jiān)護，同時還需要節(jié)省醫(yī)院的人工成本，如果病人能夠較早出院并保持在外面的安全的話。

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

心跳和呼吸參數是一個人一般狀況和預期壽命的極好指標。它們不僅測量心臟的狀況，而且通過自主神經系統測量整個身體的狀況，并指示許多病理狀況，如中風測量。

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

村田改進性能后的第2代BCG解決方案為醫(yī)院、家庭中睡覺的人的狀態(tài)監(jiān)測開辟了新的可能性?？梢詮恼谒X的人的脈沖、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(tài)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制器BCGMCU-D01和SCL3300-D01。

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

BCGMCU-D01

村田基于加速度傳感器的心沖擊圖（BCG）傳感器 SCA10/11H的工作原理是：

傳感器連接在床上。

血液從人體心臟流出時，全身會有微小的活動，稱之為心沖擊圖信號。

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，內置用于BCG算法處理的加速度傳感器和MCU。

SCA11H提供WiFi連接，便于集成。

村田心沖擊圖（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/分鐘）

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、云端支持

支持軟件和簡單連接，便于集成

睡眠分析算法與SCA10/11H數據配套使用

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

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