[發明專利]一種心率傳感器及心率數值計算方法

有效

• 申請號: 202210127911.5
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114469039B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 張召德
• 申請（專利權）人: 青島邁金智能科技股份有限公司
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產權代理事務所(普通合伙) 37277
• 代理人: 李珊珊

本發明涉及心率傳感器技術領域，具體涉及一種心率傳感器，包括加速度傳感器、控制模塊以及數據處理模塊，本發明結構簡單，僅通過在普通心率帶上使用兩個加速度傳感器對人體的心跳以及運動過程中產生的心跳加速度數據進行采集，然后通過對兩個加速度傳感器的數據進行耦合并進行濾波處理，間接計算得到心率數值。不需要安裝導電電極以及其他心率檢測模塊檢測心電信號，也不易受外界干擾如人體產生汗液會影響心率帶的電阻，影響心電信號的傳輸，影響準確的心率計算，實用性強。另外本發明還提供了一種基于上述心率傳感器的心率數值計算方法，計算方法簡單實用。

技術領域

本發明涉及心率傳感器技術領域，具體涉及一種心率傳感器及心率數值計算方法。

背景技術

傳統的心率帶對心率采集處理方法通常采用心電監測儀器進行檢測，依靠采集人體心電信號，根據信號波形識別心跳從而實現心率數值計算。但是這樣需要在心率帶上制作導電電極，心率帶的制作工藝復雜，成本較高。在人體出汗時，心率帶上被汗液浸濕后會使得電阻發生變化，影響心電信號的傳輸，造成心率數值計算不準確。另外傳統的心率帶也無法為裝設有心臟起搏器的人進行準確的心率測量。因此目前心率檢測方法比較繁瑣，容易受到肌電干擾、運動干擾、電極接觸干擾以及外電設備干擾等各種不可控情況的干擾，現有技術亟待進一步改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種心率傳感器及心率數值計算方法，以解決上述背景技術中存在的現有技術問題。

為解決上述的技術問題，本發明提供的技術方案為：

一方面，本發明中提供了一種心率傳感器，包括加速度傳感器以及控制模塊，所述加速度傳感器設置有兩個且設置有間隙，所述加速度傳感器均設置在心臟的同一側，采集人體心臟跳動、人體運動產生的加速度數據；所述控制模塊與加速度傳感器電連接，所述控制模塊將兩個加速度傳感器配置至相同的工作狀態；所述控制模塊對兩個加速度數據進行耦合處理以及濾波處理后得到心率數值。

在上述技術方案基礎上，所述控制模塊設置為MCU微控制單元。

另一方面，本發明還提供了一種心率數值計算方法，包括以下步驟：

步驟一，待機狀態；將位于心臟一側的兩個加速度傳感器均設置為低頻工作狀態；若任意一個加速度傳感器相鄰兩次數據的差值大于設定的閾值時，心率傳感器自動轉換到正常工作狀態；

步驟二，工作狀態設置；控制模塊將兩個加速度傳感器設置為相同配置的高頻工作狀態；

步驟三，數據采集；所述加速度傳感器主要收集來自心臟跳動以及人體運動產生的加速度數據，其中由于兩個加速度傳感器與心臟的距離不同，得到的兩個不同的加速度數據，即加速度數據I與加速度數據II；

步驟四，數據處理分析；將步驟三中得到的加速度數據I與加速度數據II進行耦合處理以及濾波處理后，得到心跳引起的加速度波形數據，最后對得到的波形數據的頻率和峰值進行提取得到心率數值；

步驟五，結束工作狀態判斷；當任意一個加速度傳感器的當前數值與前一次數值差值均小于設置的閾值并保持一定的時間時，控制模塊判斷心率傳感器被取下，結束工作進入待機狀態。

在上述技術方案基礎上，所述步驟一中加速度傳感器均設置在心臟的同一側且與心臟位于同一水平線上。

在上述技術方案基礎上，所述步驟三中數據采集為主要收集垂直于加速度傳感器即Z軸方向上加速度數值的變化。

在上述技術方案基礎上，所述步驟四中數據處理為將加速度數據I與加速度數據II中Z軸數值相減，消除人體平移運動噪聲，同時心臟跳動與人體旋轉引起的加速度數據得到保留，得到數據III。

在上述技術方案基礎上，所述步驟四中對數據III進行帶通濾波，消除人體旋轉運動引起的加速度數據變化，濾波后得到心率波形。