[發明專利]一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統及其實現方法

在審

• 申請號: 202010198963.2
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111329463A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 劉東昌
• 申請（專利權）人: 中網聯金樂盟科技（北京）有限公司;中科愛思（天津）科技有限公司
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

1.一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統，其特征在于：包括兩個光源、光電傳感器和系統控制電路，兩個光源位置臨近并且相對于光電傳感器的中心等距設置，所述系統控制電路與兩個光源相連接，控制兩個光源閃光兩次并產生不同強度和光頻譜的光線，所述系統控制電路與光電傳感器相連接，交替采集兩組不同閃光的光強度數據并對兩組光強度數據進行運動偽差消除處理。

2.根據權利要求1所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統，其特征在于：所述兩組光強度數據為一次閃光的亮光光強度數據和二次閃光的暗光光強度數據；第一種光強度具有穿透皮膚和肌肉組織的能力，信號中包含運動偽差和血液容積的變化信息；第二種光強度不具有穿透皮膚和肌肉組織的能力，信號中僅有運動偽差信息。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統，其特征在于：所述光源采用LED燈。

4.根據權利要求1或2所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統，其特征在于：所述系統控制電路由MCU及其外圍電路連接構成。

5.如權利要求1至4任一項所述一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統的實現方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、系統控制電路控制兩個光源發出兩組不同光強度和光頻譜的光線，并通過光電傳感器采集分別包括原始PPG信號和參考信號的兩組傳感器數據；

步驟2、系統控制電路對兩組傳感器數據采用離線訓練方法學習參考信號的映射模型；

步驟3、使用參考信號的映射模型對原始參考信號數據進行映射處理，得到映射后的參考數據；

步驟4、將映射后的參考數據與原始PPG信號進行差分處理，去除PPG信號中的運動偽差信息，最終得到處理后的干凈的PPG數據進行后續的信號處理。

6.根據權利要求5所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統的實現方法，其特征在于：所述光源采用LED燈。

7.根據權利要求5所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統的實現方法，其特征在于：所述原始PPG信號包含運動偽差和血液容積的變化信息，所述參考信號運動偽差信息。

8.根據權利要求5所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統的實現方法，其特征在于：所述步驟2的具體實現方法為：對兩路傳感器數據進行收集，保存一批成對的離線數據，使用數據訓練的方法來學習參考信號的映射模型。

9.根據權利要求5所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統的實現方法，其特征在于：所述對兩路傳感器數據進行離線訓練采用最小二乘法實現。

10.根據權利要求5所述的一種基于PPG心率測量的運動偽差消除系統的實現方法，其特征在于：所述參考信號的映射模型使用線性映射模型、分段線性映射模型或非線性映射模型。