[發明專利]心率測量方法及裝置

在審

• 申請號: 201710170653.8
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106725412A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 廖志賢;莫宏培;羅曉曙;張燕楠;李秋;張盛明
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/0255
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本發明涉及心率檢測技術領域，具體涉及一種心率測量方法及裝置。

背景技術

人們對自身身體病變的發現，傳統的方法只能是通過自身的感受以及他人的察覺去發現，速度慢且不能掌握近期的身體狀況，使人們的生命面臨較大的威脅。心臟活動是人重要生命體征之一，人的心率數據可以反映人身體的多項功能指標，所以長期的心率數據可以反映個人的身體狀況。目前市場上有較多心率測量的智能穿戴產品。由于可穿戴設備在人體進行運動時，其與人體的接觸距離會發生變化，甚至存在短時間的接觸不良、或者外來電磁干擾源導致的信號干擾所引起的原始數字信號序列污染，而計算出錯誤的心律信息，這些錯誤的心律信息嚴重地失去了它本來應有的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有心率測量裝置和方法存在測量誤差的問題，提供一種心率測量方法及裝置。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

心率測量方法，包括如下步驟：

步驟1、利用心率傳感器按信號采集周期采集心率數據，得到表征心律特征的原始數字信號序列；

步驟2、將原始數字信號序列通過卡爾曼濾波器去捕捉到該原始數字信號序列的每個上升沿和下降沿，由此獲得原始脈沖序列；

步驟3、對原始脈沖序列進行時鐘特征提取，即當檢測到一個心率脈沖后，記錄第一個脈沖出現的時間t₁，并從時間t₁向前估算下一心率脈沖將出現的時間段t₁～t₁+Δt；

步驟4、當下一心率脈沖出現在所估算的時間段t₁～t₁+Δt內時，記錄第二個脈沖出現的時間t₂，并從時間t₂向前估算下一心率脈沖將出現的時間段；

步驟5、循環步驟3或4的記錄過程，當下一心率脈沖出現在所估算的時間段t_n-1～t_n-1+Δt內時，記錄第二個脈沖出現的時間t_n；

步驟6、利用所記錄的n個脈沖出現的時間，計算初步心率值f_osc，即

步驟7、根據初步心率值f_osc預測下一心率脈沖將要出現的時間點；當下一心率脈沖出現時，判斷此心率脈沖的出現時間是否落在所預測的時間點上；

步驟8、重復步驟7的循環判斷過程，

如果在預定的次數范圍內，每個心率脈沖的出現時間均落在所預測的時間點上時，則認定初步心率值f_osc為本周期的真實心率值，并開始下一次心率測量周期；

如果在預定的次數范圍內，出現至少1個心率脈沖的出現時間均落在所預測的時間點外時，則適當增加循環判斷的次數；

若附加的循環判斷中，每個心率脈沖的出現時間均落在所預測的時間點上時，則也認定初步心率值f_osc為本周期的真實心率值，并開始下一次心率測量周期；

若附加的循環判斷中，出現至少1個心率脈沖的出現時間均落在所預測的時間點外時，則結束本周期的心率測量，同時重新開始下一次心率測量周期。

上述步驟3-5中,時間間隔Δt的取值范圍介于0.375秒～1.5秒。

上述步驟3-5中,如果沒有在所估算的時間段內出現相應的心率脈沖，則結束本周期的心率測量，同時重新開始下一次心率測量周期。

實現上述方法的心率測量裝置，包括心率傳感器、ADC轉換模塊和MCU主控模塊；心率傳感器的輸出端連接到ADC轉換模塊的輸入端，ADC轉換模塊通過總線與MCU主控模塊的輸入端相連；心率傳感器測量人的心率信號，其輸出為模擬電壓量的心率數據；ADC轉換模塊將模擬電壓量的心率數據轉換為數字量的心率數據；MCU主控模塊運用權利要求1所述的算法從心率數據中提取出心率值。

上述心率測量裝置還進一步包括通信模塊；該通信模塊與MCU主控模塊相連；通信模塊實現與外部擴展設備的通信，并將心率值向外部擴展設備發送。

上述方案中，所述通信模塊為串口藍牙通信模塊。

上述方案中，外部擴展設備為手機、平板電腦或計算機。

上述心率測量裝置還進一步包括顯示器，該顯示器與MCU主控模塊相連；顯示器將心率值進行顯示。