[發明專利]一種基于心率變異性的叫醒系統

在審

• 申請號: 202210974473.6
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115192850A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 楊濤;陳玉
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: A61M21/00
• 分類號: A61M21/00;A61B5/00;A61B5/024;A61B5/0245;A61B5/318
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 李榮耀

1.一種基于心率變異性的叫醒系統，其特征在于，包括數據采集系統、數據處理與程序總控系統與睡眠叫醒系統；

所述數據采集系統，用于采集用戶的心電信號，并將心電信號傳輸至數據處理與程序總控系統；

所述數據處理與程序總控系統，用于將采集到的心電信號進行預處理，并將預處理后的心電信號數據轉換為心率變異性數據，提取心率變異性特征，構建出睡眠分期模型實時分析用戶的睡眠階段，在滿足預設條件時向睡眠叫醒系統發送叫醒指令；

所述睡眠叫醒系統，用于用戶的叫醒；

當睡眠叫醒系統接收到數據處理與程序總控系統發出的叫醒指令后，進行叫醒。

2.根據權利要求1所述的一種基于心率變異性的叫醒系統，其特征在于，所述數據采集系統包括心率帶(1)，所述心率帶(1)探測電極放在心臟附近，記錄心臟周圍的心電信號；獲取的心電信號再通過有線或無線通訊方式傳輸至數據處理與程序總控系統。

3.根據權利要求2所述的一種基于心率變異性的叫醒系統，其特征在于，所述心率帶(1)包括心率監測器(11)、卡扣(12)、可拉伸針織帶(13)、伸縮扣(14)與連接組件；所述心率監測器(11)通過卡扣(12)固定于可拉伸針織帶(13)上，所述可拉伸針織帶(13)一端連接伸縮扣(14)且可拉伸針織帶(13)兩端通過連接組件連接。

4.根據權利要求1所述的一種基于心率變異性的叫醒系統，其特征在于，所述將采集到的心電信號進行預處理，并將預處理后的心電信號數據轉換為心率變異性數據，提取心率變異性特征，構建出睡眠分期模型實時分析用戶的睡眠階段，具體步驟如下：

1)信號預處理：用無限脈沖響應的IIR的巴特沃茲濾波器對原始心電信號進行截止頻率為0.5-100Hz的濾波處理，濾除基線漂移，并抑制其高頻噪聲；

2)心率變異性數據轉換：利用小波變換對心電信號進行8尺度的分解，然后選取第4尺度的小波系數重建ECG信號，并檢測重構信號中的正負極值對，完成R波峰值定位，同時利用斜率法增加R峰識別的準確性，進而提取出所有連續兩個R-R峰之間時間間隔，生成RR間期序列；

3)劃分樣本點：以每5min的時間跨度劃分RR間期序列，分割后的每一小段序列即為一個樣本點；

4)心率變異性特征提取：以5min的ECG數據長度進行HRV短程分析，從HRV的時域、頻域中提取特征數據；

5)構建睡眠分期模型：采用BP神經網絡模型，先根據AASM睡眠分期標準預先設定分期類別的目標值，再將上述提取到的HRV特征數據作為輸入，對BP神經網絡模型進行訓練，直至模型收斂；

6)實時睡眠分期：將用戶睡眠過程得到的實時HRV特征數據輸入訓練好的模型中，實時分析用戶的睡眠階段。

5.根據權利要求4所述的一種基于心率變異性的叫醒系統，其特征在于，步驟4)中頻域特征數據的提取具體為：先將RR間期序列通過快速傅里葉變換算法將其轉換至頻域上，再計算出頻域特征數據。

6.根據權利要求1所述的一種基于心率變異性的叫醒系統，其特征在于，所述睡眠叫醒系統包括溫控枕頭(2)、叫醒床(3)以及用于控制溫控枕頭(2)、叫醒床(3)的控制器，所述溫控枕頭(2)包括枕頭(21)、壓力傳感器及溫度控制器(22)，所述壓力傳感器及溫度控制器(22)均安裝于枕頭(21)中；

所述叫醒床(3)包括床墊(31)、床架(32)、推動裝置(33)及壓力傳感器，所述床墊(31)放置于床架(32)上，所述推動裝置(33)及壓力傳感器安裝于床墊(31)內；

所述溫控枕頭(2)、叫醒床(3)均與控制器電性連接。