[發(fā)明專利]一種PPG信號快速自適應獲取裝置及獲取方法

在審

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• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112957022A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 陳小惠;吳煜慶;孫斌;薛毓楠
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024;A61B5/1455;A61B5/08;A61B5/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發(fā)明揭示了一種PPG信號快速自適應獲取裝置及獲取方法，裝置由兩個脈搏波測量模塊、脈搏波檢測處理器、存儲模塊、通信模塊及脈搏波顯示模塊構成；方法主要包括對PPG信號快速自適應獲取裝置進行配置、對所采集的兩對PPG信號進行初步處理、對PPG信號進行特征點檢測、對PPG信號進行特征參數提取及利用特征參數判斷相同波長的兩段PPG信號中更優(yōu)質的一段等五個步驟。本發(fā)明創(chuàng)造性地引入了特征參數來衡量PPG信號的規(guī)律性及其程度，實現了對PPG信號質量的準確描述，而且本發(fā)明也在克服了因被測人群的個體差異而導致的信號質量偏差。

技術領域

本發(fā)明為一種信號獲取裝置及獲取方法，具體而言，是一種針對PPG信號的快速自適應獲取裝置及應用該裝置的獲取方法，涉及醫(yī)學信號處理領域。

背景技術

信號特征提取是指對信號的相關特征信息進行分析，進而提取能有效區(qū)分和識別信號的過程，它被廣泛地運用在圖像識別、噪聲處理、故障檢測和醫(yī)療診斷等幾乎所有涉及數字信息處理的領域中。可以說，信號特征提取是數字信息處理技術的基礎和關鍵，所提取的信號特征是否準確、完善將直接影響整個系統(tǒng)的識別效果。但由于實際存在的信號具有很強的復雜性和不規(guī)律性，因此，如何有效地進行信號特征提取一直是業(yè)內的研究重點和難點。至今為止，信號特征提取的方式和算法層出不窮，但基本都存在以下兩點不足：其一是難以準確描述系統(tǒng)的非線性及信號的非平穩(wěn)特征；其二是難以解決信號特征的定量評價問題。

PPG（Photoplethysmography，光電容積脈搏波）信號是近年來醫(yī)學信號處理領域的研究熱門，其已經被廣泛用于多項生理參數的測量，如心率、血氧飽和度、呼吸頻率等等。但同樣的，這些參數測量的準確度完全依賴于所采集到的信號的質量。在實際場景中，PPG信號經常會受到背景光、運動等因素的干擾，當干擾十分嚴重時，難以通過傳統(tǒng)的濾波方式得到可用的PPG信號。顯然，如果繼續(xù)使用這樣低質量的PPG信號進行各類生理參數的測量，測量結果的準確性將會大打折扣。

另外，就PPG信號的采集過程而言，由于被測人群的個體差異，被測部位的不同也會使得所得到的信號質量存在差異性。綜上所述，如果能夠針對上述研究現狀和所存在的問題，提出一種全新的、針對PPG信號的獲取裝置及獲取方法，進而得到更為優(yōu)質的PPG信號，那么勢必可以為醫(yī)學信號處理領域的后續(xù)發(fā)展提供巨大的幫助。

發(fā)明內容

鑒于現有技術存在上述缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種針對PPG信號的快速自適應獲取裝置及應用該裝置的獲取方法，具體如下。

一種PPG信號快速自適應獲取裝置，包括：

兩個脈搏波測量模塊，分別設置于被測人員身體上的不同被測部位，用于對被測部位的PPG信號進行采樣、預處理，并將所得到的兩對PPG信號進行上傳；

脈搏波檢測處理器，輸入端分別與兩個所述脈搏波測量模塊的輸出端電性連接，用于接收來自兩個所述脈搏波測量模塊的PPG信號，對兩對PPG信號進行特征參數提取，并擇優(yōu)選擇其中質量更佳的PPG信號進行輸出；

存儲模塊，輸入端與所述脈搏波檢測處理器的輸出端電性連接，用于接收和保存所述脈搏波檢測處理器的輸出；

通信模塊，輸入端與所述脈搏波檢測處理器的輸出端電性連接，用于接收和轉發(fā)所述脈搏波檢測處理器的輸出；

脈搏波顯示模塊，輸入端與所述通信模塊的輸出端電性連接，用于接收和顯示所述脈搏波檢測處理器的輸出。

優(yōu)選地，兩個所述脈搏波測量模塊的構造相同，均包括：

雙波段發(fā)射器子模塊，包括660nm的紅光發(fā)射裝置及905nm的紅外光發(fā)射裝置，用于采集和轉發(fā)被測人員身體上、被測部位的PPG信號；

信號接收子模塊，輸入端與所述雙波段發(fā)射器子模塊的輸出端電性連接，用于接收和轉發(fā)被測部位的PPG信號；