[發明專利]體外反搏協同控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110205129.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113018135B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 江興娥;魏守水;李艷秀;任艷楠
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: A61H9/00
• 分類號: A61H9/00;A61B5/024
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 朱忠范

1.一種體外反搏協同控制系統，其特征在于，包括：

計算模塊，用于對人體的脈搏信號進行脈搏波起點的提取和標注，計算脈搏波率；采用加窗與加權斜率的和函數算法對采集的脈搏波進行脈搏波起點提取與標注；包括：

使用二階遞歸濾波器抑制脈搏波中的高頻噪聲；定義斜率和函數斜率；利用斜率和函數斜率來增強波形的上升部分，并抑制波形的其余部分；以平均斜率和函數信號的三倍對閾值進行初始值設置，運用自適應閾值和局部搜索制定決策規則，對脈搏波的起點進行提取與標注；根據脈搏起點的數量計算出對應心率值，即為脈搏波率；

解析模塊，用于利用解析函數對標注了起點的脈搏波進行解析，得到解析參數；采用高斯函數作為脈搏波解析函數，并進行離散化表達，獲得解析參數；采用二階段粒子群算法進行解析參數尋優，第一階段運用全局搜索算法，第二階段運用細粒度搜索算法，使得目標函數平均絕對百分比誤差取得最小值；

第一確定模塊，用于根據解析參數確定脈搏波峰值點的位置，并根據峰值點的位置確定體外反搏的加壓時間點；

第二確定模塊，用于根據脈搏波率確定體外反搏的加壓頻率；

信號輸出模塊，用于根據加壓時間點和加壓頻率輸出控制信號，控制體外反搏系統進行體外反搏。

2.根據權利要求1所述的體外反搏協同控制系統，其特征在于，還包括：

第一采集模塊，用于采集人體的脈搏信號，并發送給計算模塊；

第二采集模塊，用于采集體外反搏系統的儲氣罐的氣壓信號，并發送給控制模塊。

3.根據權利要求2所述的體外反搏協同控制系統，其特征在于：

第一采集模塊為脈搏傳感器(1)，所述脈搏傳感器(1)連接濾波器(2)，所述濾波器(2)連接AD轉換模塊(3)，所述AD轉換模塊(3)連接微處理器(4)中的計算模塊；所述微處理器(4)連接金氧半場效晶體管(5)，所述金氧半場效晶體管(5)連接電磁閥(6)。

4.根據權利要求3所述的體外反搏協同控制系統，其特征在于，體外反搏系統包括空氣壓縮機(7)、儲氣罐(8)和氣腔(9)，第二采集模塊為采集儲氣罐壓力的壓力檢測傳感器(10)，所述壓力檢測傳感器(10)連接所述微處理器(4)。

5.根據權利要求1所述的體外反搏協同控制系統，其特征在于，采用高斯函數作為脈搏波解析函數，并進行離散化為：

其中，n＝1,2,...,1000，表示歸一化周期的長度；k＝1,2,3，表示3個子函數；H_k、W_k、C_k為解析參數，分別表示解析函數的峰值、寬度和其中心點的坐標值；

每種解析函數采用3個子函數疊加對信號進行解析，當解析參數確定后，得到脈搏波的解析結果函數f(n,x)：

其中，x表示參數向量。

6.根據權利要求5所述的體外反搏協同控制系統，其特征在于，目標函數平均絕對百分比誤差MAPE為：

其中，N表示記錄的脈搏波的總采樣數，S(n)表示歸一化處理后的測量信號，f(n,x)表示解析結果函數。

7.根據權利要求6所述的體外反搏協同控制系統，其特征在于，根據脈搏波的幅值、頻率和解析參數，得到與人體協同的體外反博控制信號，其表達式可表示為：

y＝Φ(A)cos[2πH(f)(W_k+Δt)+θ]；

其中，A表示脈搏波的幅值，W_k+Δt表示加壓時間點，f表示脈搏波的頻率，Φ(A)表示協同波的幅值函數；H(f)表示協同波的頻率的函數；Δt表示體外反博點的時間延遲；θ表示相位延遲。