用于心率檢測的床墊和心率檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于心率檢測的床墊和心率檢 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 心率是指心臟跳動(dòng)的頻率，心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)。心率可因年齡、性別及其它生 理情況而不同。正常成年人安靜時(shí)的心率也存在顯著的個(gè)體差異。
[0003] 現(xiàn)有的心率監(jiān)測方法是利用傳感器將心臟的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，然后 通過搜索一定時(shí)間范圍內(nèi)電信號(hào)的峰值，根據(jù)峰值的周期確定心率。但是該方法存在以下 問題：心率受被測者年齡、性別等多種因素的影響，存在較大的波動(dòng)范圍，搜索范圍不好確 定。其次，由于信號(hào)本身的特點(diǎn)和干擾因素，會(huì)存在一定的誤差。
[0004] 圖1和圖2分別是現(xiàn)有技術(shù)中檢測的兩段的心率波形圖。其中，圖1所示的心率 波形狀態(tài)較好，而圖2所示的心率波形狀態(tài)較差。比較圖中的波形，可以看出，根據(jù)波形的 峰值周期確定心率檢測的精度受到信號(hào)的波動(dòng)影響較大，特別在信號(hào)較差的情況下，得出 的心率數(shù)據(jù)不夠精確。
[0005] 另外，現(xiàn)有的心率檢測需要在人體上設(shè)置專門的傳感器，會(huì)影響被檢測人的正常 睡眠，現(xiàn)有技術(shù)中也缺乏在不影響睡眠的情況下進(jìn)行心率檢測的手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上 述問題的用于心率檢測的床墊和心率檢測方法。
[0007] 本發(fā)明一個(gè)進(jìn)一步的目的是提高心率的檢測精度。
[0008] 本發(fā)明另一個(gè)進(jìn)一步的目的是在不影響舒適度的情況下檢測睡眠狀態(tài)下的心率 周期。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于心率檢測的床墊。該床墊包括：信 號(hào)采集裝置、信號(hào)分析裝置、和顯示裝置。信號(hào)采集裝置包括：壓電薄膜傳感器，設(shè)置于床墊 的下方，配置成采集床墊上人體的振動(dòng)信號(hào)，以及信號(hào)處理模塊，配置成對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采 樣量化濾波處理，以得到心率振動(dòng)信號(hào)；信號(hào)分析裝置包括：信號(hào)選取模塊，配置成使用預(yù) 設(shè)的時(shí)間窗對(duì)心率振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行選取，局部峰值查詢模塊，配置成查詢時(shí)間窗內(nèi)心率振動(dòng) 信號(hào)中的局部峰值，局部峰值大于前后連續(xù)預(yù)定時(shí)間點(diǎn)的振動(dòng)幅值，標(biāo)志點(diǎn)標(biāo)記模塊，配置 成根據(jù)局部峰值的信號(hào)幅值和時(shí)間點(diǎn)計(jì)算局部峰值的可信度參數(shù)，并將可信度參數(shù)數(shù)值最 大的局部峰值標(biāo)記為時(shí)間窗內(nèi)的標(biāo)識(shí)點(diǎn)，以及心率周期計(jì)算模塊，配置成計(jì)算心率振動(dòng)信 號(hào)中相鄰的標(biāo)識(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，作為心率周期；顯示裝置配置成顯示心率振動(dòng)信號(hào)和 /或心率周期。
[0010] 可選地，信號(hào)選取模塊還配置成：獲取心率周期的估計(jì)值，根據(jù)心率周期的估計(jì)值 計(jì)算得出時(shí)間窗的窗口長度，其中窗口長度為心率周期的估計(jì)值與預(yù)設(shè)的窗口長度調(diào)整量 之和；獲取心率振動(dòng)信號(hào)中時(shí)間窗之前相鄰的信號(hào)峰值的時(shí)間點(diǎn)；以及以信號(hào)峰值的時(shí)間 點(diǎn)后半個(gè)窗口長度的位置為時(shí)間窗的起始點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間窗的選取。
[0011] 可選地，信號(hào)分析裝置還包括心率周期估計(jì)模塊，配置成：獲取多個(gè)初始設(shè)置的心 率周期；分別按照每個(gè)初始設(shè)置的心率周期將心率振動(dòng)信號(hào)分割為連續(xù)的信號(hào)段，得到多 組連續(xù)的信號(hào)段；分別查找每組信號(hào)段中每個(gè)信號(hào)段內(nèi)的信號(hào)峰值，并計(jì)算查找出的兩個(gè) 相鄰信號(hào)峰值的時(shí)間間隔；以及統(tǒng)計(jì)多組連續(xù)信號(hào)段的兩個(gè)相鄰信號(hào)峰值的時(shí)間間隔，將 分布最集中的兩個(gè)相鄰信號(hào)峰值的時(shí)間間隔作為心率周期的估計(jì)值。
[0012] 可選地，心率周期計(jì)算模塊還配置成：根據(jù)心率周期的估計(jì)值獲取時(shí)間窗內(nèi)振動(dòng) 幅值的最大值的預(yù)期時(shí)間點(diǎn)；計(jì)算預(yù)期時(shí)間點(diǎn)與局部峰值的時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差；以及根據(jù)局 部峰值的信號(hào)幅值與時(shí)間差的比值得出可信度參數(shù)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種心率檢測方法。該心率檢測方法包括：獲 取心率振動(dòng)信號(hào)；使用預(yù)設(shè)的時(shí)間窗對(duì)心率振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行選取；查詢時(shí)間窗內(nèi)心率振動(dòng)信 號(hào)中的局部峰值，局部峰值大于前后連續(xù)預(yù)定時(shí)間點(diǎn)的振動(dòng)幅值；根據(jù)局部峰值的信號(hào)幅 值和時(shí)間點(diǎn)計(jì)算局部峰值的可信度參數(shù)，并將可信度參數(shù)數(shù)值最大的局部峰值標(biāo)記為時(shí)間 窗內(nèi)的標(biāo)識(shí)點(diǎn)；以及計(jì)算心率振動(dòng)信號(hào)中相鄰的標(biāo)識(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，作為心率周期。
[0014] 可選地，獲取心率振動(dòng)信號(hào)包括：利用壓電薄膜傳感器采集床墊上人體的振動(dòng)信 號(hào)；以及對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣量化濾波處理，以得到心率振動(dòng)信號(hào)。
[0015] 可選地，使用預(yù)設(shè)的時(shí)間窗對(duì)心率振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行選取包括：獲取心率周期的估計(jì) 值，根據(jù)心率周期的估計(jì)值計(jì)算得出時(shí)間窗的窗口長度；獲取心率振動(dòng)信號(hào)中時(shí)間窗之前 相鄰的信號(hào)峰值的時(shí)間點(diǎn)；以及以信號(hào)峰值的時(shí)間點(diǎn)后半個(gè)窗口長度的位置為時(shí)間窗的起 始點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間窗的選取。
[0016] 可選地，窗口長度為心率周期的估計(jì)值與預(yù)設(shè)的窗口長度調(diào)整量之和。
[0017] 可選地，獲取心率周期的估計(jì)值包括：獲取多個(gè)初始設(shè)置的心率周期；分別按照 每個(gè)初始設(shè)置的心率周期將心率振動(dòng)信號(hào)分割為連續(xù)的信號(hào)段，得到多組連續(xù)的信號(hào)段； 分別查找每組信號(hào)段中每個(gè)信號(hào)段內(nèi)的信號(hào)峰值，并計(jì)算查找出的兩個(gè)相鄰信號(hào)峰值的時(shí) 間間隔；以及統(tǒng)計(jì)多組連續(xù)信號(hào)段的兩個(gè)相鄰信號(hào)峰值的時(shí)間間隔，將分布最集中的兩個(gè) 相鄰信號(hào)峰值的時(shí)間間隔作為心率周期的估計(jì)值。
[0018] 可選地，根據(jù)局部峰值的信號(hào)幅值和時(shí)間點(diǎn)計(jì)算局部峰值的可信度參數(shù)包括：根 據(jù)心率周期的估計(jì)值獲取時(shí)間窗內(nèi)振動(dòng)幅值的最大值的預(yù)期時(shí)間點(diǎn)；計(jì)算預(yù)期時(shí)間點(diǎn)與局 部峰值的時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差；以及根據(jù)局部峰值的信號(hào)幅值與時(shí)間差的比值得出可信度參 數(shù)。
[0019] 本發(fā)明的用于心率檢測的床墊和心率檢測方法，利用壓電薄膜傳感器將床墊上人 體的振動(dòng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，利用預(yù)設(shè)的時(shí)間窗作為心率周期搜索的預(yù)期范圍，在每個(gè)時(shí) 間窗內(nèi)通過對(duì)局部峰值的可信度計(jì)算，得出一個(gè)時(shí)間窗內(nèi)的標(biāo)識(shí)點(diǎn)，以根據(jù)相鄰標(biāo)識(shí)點(diǎn)的 時(shí)間間隔得出心率周期，檢測精度高，實(shí)時(shí)性好。
[0020] 進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于心率檢測的床墊和心率檢測方法，通過利用多個(gè)預(yù)設(shè)的 初始設(shè)置的心率周期進(jìn)行心率周期預(yù)期時(shí)間窗的探測，時(shí)間窗的長度根據(jù)心率振動(dòng)情況得 出，避免了因檢測對(duì)象個(gè)體差異造成的檢測精度下降。
[0021] 更進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于心率檢測的床墊和心率檢測方法，在床墊中設(shè)置壓電 薄膜傳感器，采集振動(dòng)信號(hào)用于心率檢測，對(duì)檢測對(duì)象無任何影響，便于獲得檢測對(duì)象在睡 眠狀態(tài)下完整的心率情況。
[0022] 根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明 了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說明】
[0023] 后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。 附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。在附圖中：
[0024] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中檢測的一段的心率波形圖；
[0025] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中檢測的另一段心率波形圖；
[0026] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于心率檢測的床墊的示意框圖；
[0027] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于心率檢測的床墊中信號(hào)采集裝置110的運(yùn)行 示意圖；
[0028] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的心率檢測方法的示意圖；
[0029] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的心率檢測方法中進(jìn)行心率周期的估計(jì)值計(jì)算的 流程圖；以及
[0030] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的心率檢測方法中根據(jù)心率周期的估計(jì)值確定心 率周期的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于心率檢測的床墊的示意框圖。本實(shí)施例的用 于心率檢測的床墊一般性地可以包括：信號(hào)采集裝置110、信號(hào)分析裝置120、和顯示裝置 130。其中信號(hào)采集裝置110