[發明專利]短距離無線心率及心率變異性檢測方法

有效

• 申請號: 201510151330.5
• 申請日: 2015-04-01
• 公開（公告）號: CN105105739B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 胡鈞
• 申請（專利權）人: 杭州兆觀傳感科技有限公司;上海兆觀信息科技有限公司
• 主分類號: A61B5/0245
• 分類號: A61B5/0245
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種短距離無線心率及心率變異性檢測方法，其特征在于，包括以下內容：采用位于超高頻射頻信號的超寬帶脈沖信號的無線電波直射到人體胸部，人體胸部的表面和內部器官腔壁對無線電波進行反射，人體胸部的表面和內部器官腔壁的不同位置與發射天線的相對距離不同，反射面會隨著呼吸運動發生距離變化，回波到達接收天線的時延就不同，回波信號由接收天線接收后，使用可調時延器來調節系統所要采樣的回波回應的中心點位置，這個中心點不需要很準確，只要這個中心點落在人體范圍之內即可，回波信號依次經過低噪放、無線接收機進入一個具有128個或256個或512個不同時延器控制的掃描式采樣器，在一個時間點，掃描采樣器得到某一回波發射距離的中心位置周圍的128個或256個或512個距離點的回波幅度數據，通過可調時延器調節接收數據對應的回波發射距離的中心位置，連續不斷地采集回波數據，得到隨時間變化的回波幅度信號序列；經模數轉換后，采集到數字幀序列，隨著時間的變化，系統可以采集到回波的幅度序列X(N,t1)、X(N,t2)、X(N,t3)、…X(N,tM)、…其中N為128、256或512，t1、t2、t3、…tM、…為采集時間；由于空間傳播過程中會引入其他射頻干擾和雜散信號，用時間窗積分平均法，來去除接收信號中的雜散信號和干擾信號，處理公式為：

其中T和M分別對應于在采樣時間上的時間窗長度，和檢測到方差最大區域的距離窗長度，α，m為檢測時間；然后，從去除雜散信號和干擾信號后的回波信號中，采用多參數二階正余弦曲線的方法，先復原出呼吸和身體微動信號，然后用去除雜散信號和干擾信號后的回波信號減去微動信號,處理公式為：

Z(N，t)＝Y(N，t)-Y′(N，t) (4)

其中，Y(N,t)為原始信號，Z(N,t)為處理后的信號，(5)

Y'(N，t)＝a₀+a₁*sin(wt)+a₂*cos(wt)+a₃*sin(2wt)+a₄*cos(2wt)

從a₀到a₄為根據Y(N，t)估計的擬合參數；接著，對上一步減去微動信號后的信號Z(N,t)采用短時相關的方法來增強心臟搏動的回波信號，處理公式為：

其中，T為短時相關的時間窗，通常選用一個心跳周期長度的3到5倍,τ為信號Z(N,t)的時移參量，而后采用小波濾波的方法來濾去其他分量，小波基為可調參數的Morlet函數，

其中β因子用于平衡調整時間分辨率和頻率分辨率,w₀為小波的中心角頻率，w為角頻率，s為小波尺度；調整β使得頻率分辨率達到0.1hz時間分辨率以精確地提取心臟搏動波的分量，并通過小波濾波濾去其他的分量，如呼吸波的多次諧波分量；對于由公式(6)得到的短時相關方法增強心臟搏動的回波信號U(N,t)經小波變換后的Wf(s,b),衰減呼吸波2次到4次諧波范圍內分量80％，得到其中，b為小波的平移量；

然后通過小波重構方法，恢復信號并對復原出的信號按照滑動時間窗做短時快速傅里葉變換，找出頻域分量最高的分量，接著做快速傅里葉反變換，恢復出心臟搏動波；

最后，根據心臟搏動波的峰值點間隔以及時間間隔，得到動態變化的心率，轉換為IBI時間序列并顯示，所述IBI時間序列的單位為：次/min,BPM；根據RR波間隔產生的數字序列，按照心率變異性的定義，計算心率變異性的各項時域指標和頻域指標；時域指標主要包括均值，總體標準差，均值標準差等統計變量，頻域指標主要包括總能量TP，甚低頻能量VLF,低頻能量LF,高頻能量HF。