[發明專利]利用慣性頻率減少生理指標誤差

有效

• 申請號: 201710569898.8
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN107260142B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 埃里克·道格拉斯·羅梅斯堡
• 申請（專利權）人: 瓦倫賽爾公司
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/145;A61B5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;申屠偉進

利用慣性頻率減少生理指標誤差。在此公開的心率監視器在步進率近似于心率的時候，通過使用一個或多個濾波技術從測量的心率中去除步進率部分。通常，步進率與心率的差值是確定的，步進率根據該差值的函數從心率中過濾出來。

背景技術

個人健康監視器通過使用戶監視在運動、田徑運動訓練、休息、日常生活活動、理療等過程中的心率或者其它的生理信息從而為用戶提供監測他們的整體健康和健身的能力。由于這些裝置變得越來越小和越來越具有便攜性，它們變得越來越流行。

心率監視器為個人健康監視器的一個例子。普通類型的心率監視器使用了胸帶，該胸帶包括用于從心臟檢測肌肉動作電位的表面電極。因為該表面電極提供了相對的無噪聲信號，使用了表面電極的監視器產生的信息是高度精確的。然而，大多數使用者發現胸帶監視器不舒服和不方便。

另一種類型的心率監視器使用了設置在耳塞處的PPG傳感器。耳朵是放置監視器的理想位置，因為耳朵處是一個相對靜止的平臺，不會妨礙人們的移動和視線。靠近耳朵的PPG傳感器，例如，可獲取下列位置的信息：內耳道和鼓膜(用于測量身體核心溫度)，肌肉組織(用于測量肌肉張力)，耳廓和耳垂(用于監視血氣等級)，耳朵后面的區域(用于測量皮膚溫度和皮膚電反應)，以及頸內動脈(用于測量心肺功能)。耳朵還位于或者靠近身體暴露于感興趣的環境中的呼吸毒素(揮發性有機化合物、污染等)的點，耳朵受到的噪聲污染的點，眼睛受到的光照條件的點等。進一步地，因為耳道自然用于傳輸聲能，耳朵是監視內部聲音的良好位置，例如心跳、呼吸率、嘴的運動等。

PPG傳感器測量相對的血流，通過使用紅外光或者其它光源投射完全傳輸通過組織或者從組織反射回的光來測量相對的血流，該光隨后被光電探測器檢測到，并進行量化。例如，高的血流的流速將導致更多的光被血流散射，這將大大增加到達光電檢測器的光強。通過處理光電檢測器輸出的信號，使用PPG傳感器的監視器可測量血容量脈沖(每次心跳的血容量的相性變化)，心率，心率變化，和其它的生理信息。

PPG傳感器通常是很小的并且可被封裝，因此它們不會有其它的傳統健康傳感器舒適性和/或便利性的問題。然而，PPG傳感器比其它許多類型的傳感器對于運動偽影噪聲更加敏感，因此更容易出現精度問題。例如，用戶的一個動作要素，比方說慢跑者的步進率，常常與心率要素同樣強或比心率更強，這有可能使心率測量出錯。美國7144375號專利公開了一種可行的解決這個問題的方案，該專利公開了利用加速計作為監視器，用于驗證PPG傳感器輸出的可能步進率。當該步進率近似于心率時，’375號專利揭示了光譜轉換步進率和心率波形，例如，通過采樣窗口，分別由步進率和心率傳感器提供步進率光譜和心率光譜。若該光譜轉換操作采用6秒的窗口，轉換操作的平均延遲為3秒。進行光譜轉換后，’375號專利減除了該步進率光譜和心率光譜?！?75號專利還保存了光譜減除的前十個峰值的記錄，用于在確定心率和步進率是否跨接和確定哪個光譜峰值對應心率之前，執行各種統計學分析以達到理想的精確性。因此，’375號專利后續實施的轉換操作會導致額外的潛在處理，例如需要10秒，而這是不合需要的。所以，有必要提供一種可選擇的方案，使步進率近似于心率時，能提供精確的心率，且延遲較少。

發明內容

本發明公開的方案通過使用一個或多個濾波技術，在步進率與心率近似于的時候，去除測量的心率中的步進率。通常，步進率和心率的差值是確定的，步進率根據該差值從心率中過濾出來。

一個示例性的實施例中，步進處理器根據步進傳感器提供的波形計算使用者的步進率，心率處理器根據心率傳感器提供的波形計算使用者的第一心率。噪音處理器繼而計算該步進率和心率的差值，根據該差值來計算使用者的第二心率，并輸出該第二心率。例如，該噪音處理器可根據該差值對心率進行濾波。

更廣義地，一種示例性的生理監護儀包括慣性傳感器、慣性處理器、生理傳感器、生理處理器和噪音處理器。該慣性處理器根據慣性傳感器提供的慣性波形計算使用者的慣性頻率。該生理處理器根據生理傳感器提供的生理波形計算使用者的第一生理指標。該噪音處理器計算慣性頻率和第一生理指標的差值，根據該差值計算使用者的第二心率，并輸出該第二心率。