【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及在心率測(cè)定領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光電傳感器的心率測(cè)定方法及裝置。

背景技術(shù)：

心率測(cè)定裝置，在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛，但是這種裝置非常專業(yè)，只能限于在醫(yī)院或醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用。

目前，智能電子設(shè)備，比如智能手機(jī)、智能手環(huán)等，被賦予了越來(lái)越多的額外的功能，比如測(cè)量心率。這種測(cè)量心率的方式最終的結(jié)果可能不是非常的精確，但是其可以給用戶非常好的體驗(yàn)，也能夠粗略的了解到心跳的情況。

然而，傳統(tǒng)的光電心率算法都是采用包絡(luò)檢測(cè)的方法，包絡(luò)檢測(cè)方法雖然具有穩(wěn)定度高，誤碼率低的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)芯片的機(jī)能要求非常高，需要能有快速傅里葉的能力。這是大部分傳統(tǒng)單片機(jī)不能勝任的。還有一種方法是利用判斷心電脈沖的峰值點(diǎn)來(lái)檢測(cè)，但這種方法雖然快速，但光電信號(hào)脈沖在不同的客戶的感應(yīng)范圍不穩(wěn)定，對(duì)采樣電路的要求也比較高，所以準(zhǔn)確度并不是很高。

因此，有必要提出一種解決方案來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于光電傳感器的心率測(cè)定方法及裝置，其利用判斷脈沖的上升下降沿的斜率變化來(lái)實(shí)現(xiàn)光電傳感器的簡(jiǎn)易快速算法。

為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種一種心率測(cè)定方法，其特征在于，其包括：光電傳感器感應(yīng)皮膚中血管的脈動(dòng)得到光電感應(yīng)脈沖信號(hào)；每預(yù)定時(shí)長(zhǎng)采樣所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)得到一組樣本數(shù)據(jù)；根據(jù)采集的各組樣本數(shù)據(jù)得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的斜率，直到得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)；根據(jù)所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)得到所述心跳的心率。

進(jìn)一步的，采樣周期為1ms-10ms，一組樣本數(shù)據(jù)包括有16-256個(gè)樣本數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的相鄰的兩個(gè)最高點(diǎn)或最低點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為一個(gè)最小心跳周期，基于最小心跳周期得到所述心率。

進(jìn)一步的，對(duì)于每組樣本數(shù)據(jù)，確定這組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是上升還是下降，從相鄰的整體斜率由上升轉(zhuǎn)為下降的兩組樣本數(shù)據(jù)中選擇最大的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)，從相鄰的整體斜率有下降轉(zhuǎn)為上升的兩組樣本數(shù)據(jù)中選擇最小的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最低點(diǎn)。

進(jìn)一步的，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，有超過(guò)預(yù)定數(shù)目的樣本數(shù)據(jù)相對(duì)于此前的樣本數(shù)據(jù)是增大的，則認(rèn)為該組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是上升，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，有超過(guò)預(yù)定數(shù)目的樣本數(shù)據(jù)相對(duì)于此前的樣本數(shù)據(jù)是減小的，則認(rèn)為該組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是下升，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，其整體斜率既不是上升、也不是下降，并且其前一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為上升，下一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為下降，則從該組樣本數(shù)據(jù)中選擇最大的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，其整體斜率既不是上升、也不是下降，并且其前一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為下降，下一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為上升，則從該組樣本數(shù)據(jù)中選擇最小的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最低點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種心率測(cè)定裝置，其包括：光電傳感器，其用于感應(yīng)皮膚中血管的脈動(dòng)得到光電感應(yīng)脈沖信號(hào)；采樣模塊，用于每預(yù)定時(shí)長(zhǎng)采樣所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)得到一組樣本數(shù)據(jù)；處理器，根據(jù)采集的各組樣本數(shù)據(jù)得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的斜率，直到得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)，根據(jù)所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)得到所述心跳的心率。

進(jìn)一步的，采樣周期為1ms-10ms，一組樣本數(shù)據(jù)包括有16-256個(gè)樣本數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的相鄰的兩個(gè)最高點(diǎn)或最低點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為一個(gè)最小心跳周期，基于最小心跳周期得到所述心率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了判斷脈沖斜率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)光電脈沖的快速判斷，并不需要采集電路的精準(zhǔn)度，在實(shí)際使用中能達(dá)到90％以上的準(zhǔn)確率。

關(guān)于本發(fā)明的其他目的，特征以及優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖在具體實(shí)施方式中詳細(xì)描述。

【附圖說(shuō)明】

結(jié)合參考附圖及接下來(lái)的詳細(xì)描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中：

圖1(a)為光電傳感器得到的光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的第一種波形；

圖1(b)為光電傳感器得到的光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的第二種波形；

圖2為本發(fā)明中的心率測(cè)定方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程示意圖；和

圖3為本發(fā)明中的心率測(cè)定裝置在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指與所述實(shí)施例相關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性至少可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中。在本說(shuō)明書(shū)中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非必須都指同一個(gè)實(shí)施例，也不必須是與其他實(shí)施例互相排斥的單獨(dú)或選擇實(shí)施例。本發(fā)明中的“多個(gè)”、“若干”表示兩個(gè)或兩個(gè)以上。本發(fā)明中的“和/或”表示“和”或者“或”。

本發(fā)明提出一種基于光電傳感器的心率測(cè)定方法及裝置，其利用判斷脈沖的上升下降沿的斜率變化來(lái)實(shí)現(xiàn)光電傳感器的簡(jiǎn)易快速算法，并不需要采集電路的精準(zhǔn)度，在實(shí)際使用中能達(dá)到90％的準(zhǔn)確率。

圖2為本發(fā)明中的心率測(cè)定方法200在一個(gè)實(shí)施例中的流程示意圖。如圖2所示的，所述心率測(cè)定方法200包括如下步驟。

步驟210，光電傳感器感應(yīng)皮膚中血管的脈動(dòng)得到光電感應(yīng)脈沖信號(hào)。

在光電感應(yīng)脈沖方式中存在著兩種脈沖波形，第一種是正常的波形，如圖1(a)，另一種是放大過(guò)渡的肖波波形，如圖1(b)。由于每個(gè)人體的皮膚和佩戴方式不同，會(huì)存在兩種波形共存。該心率測(cè)定方法200通常被應(yīng)用于佩戴電子裝置上，比如手環(huán)等。

步驟220，每預(yù)定時(shí)長(zhǎng)采樣所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)得到一組樣本數(shù)據(jù)。

每個(gè)采樣周期會(huì)樣所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)會(huì)得到1個(gè)樣本數(shù)據(jù)，采樣周期為1ms-10ms。每組樣本數(shù)據(jù)可以包括有16至256個(gè)樣本數(shù)據(jù)，比如16、32、64等。

步驟230，根據(jù)采集的各組樣本數(shù)據(jù)得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的斜率，直到得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)。

對(duì)于每組樣本數(shù)據(jù)，確定這組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是上升還是下降。從相鄰的整體斜率由上升轉(zhuǎn)為下降的兩組樣本數(shù)據(jù)中選擇最大的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)，從相鄰的整體斜率有下降轉(zhuǎn)為上升的兩組樣本數(shù)據(jù)中選擇最小的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最低點(diǎn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，有超過(guò)預(yù)定數(shù)目的樣本數(shù)據(jù)相對(duì)于此前的樣本數(shù)據(jù)是增大的，則認(rèn)為該組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是上升，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，有超過(guò)預(yù)定數(shù)目的樣本數(shù)據(jù)相對(duì)于此前的樣本數(shù)據(jù)是減小的，則認(rèn)為該組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是下升。比如所述預(yù)定數(shù)目為一組樣本數(shù)據(jù)中樣本數(shù)據(jù)的數(shù)目的90％。

如果一組樣本數(shù)據(jù)中，其整體斜率既不是上升、也不是下降，并且其前一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為上升，下一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為下降，則從該組樣本數(shù)據(jù)中選擇最大的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)。如果一組樣本數(shù)據(jù)中，其整體斜率既不是上升、也不是下降，并且其前一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為下降，下一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為上升，則從該組樣本數(shù)據(jù)中選擇最小的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最低點(diǎn)。

對(duì)數(shù)據(jù)精度有要求的可以采集最低點(diǎn)，一般只采集最高點(diǎn)就夠了，有的信號(hào)最低點(diǎn)是一條平的直線較不容易采集到最低點(diǎn)。

步驟240，根據(jù)所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)得到所述心跳的心率。

所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的相鄰的兩個(gè)最高點(diǎn)或最低點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為一個(gè)最小心跳周期，基于最小心跳周期得到所述心率，比如最小心跳周期是800ms，那么心率是60/0.8＝75次/秒。

通常，至少要采集4秒鐘的樣本數(shù)據(jù)才能夠得到心跳的心率。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種心率測(cè)定裝置。圖3為本發(fā)明中的心率測(cè)定裝置在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3所示的，所述心率測(cè)定裝置包括光電傳感器310、采樣模塊320、處理器330。

所述光電傳感器310用于感應(yīng)皮膚中血管的脈動(dòng)得到光電感應(yīng)脈沖信號(hào)。

所述采樣模塊320用于每預(yù)定時(shí)長(zhǎng)采樣所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)得到一組樣本數(shù)據(jù)。采樣模塊320每個(gè)采樣周期會(huì)樣所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)會(huì)得到1個(gè)樣本數(shù)據(jù)，采樣周期可以為1ms-10ms。每組樣本數(shù)據(jù)可以包括有16至256個(gè)樣本數(shù)據(jù)，比如16、32、64等。

所述處理器330根據(jù)采集的各組樣本數(shù)據(jù)得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的斜率，直到得到所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)，根據(jù)所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)和/或最低點(diǎn)得到所述心跳的心率。

具體的，對(duì)于每組樣本數(shù)據(jù)，確定這組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是上升還是下降。從相鄰的整體斜率由上升轉(zhuǎn)為下降的兩組樣本數(shù)據(jù)中選擇最大的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)，從相鄰的整體斜率有下降轉(zhuǎn)為上升的兩組樣本數(shù)據(jù)中選擇最小的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最低點(diǎn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，有超過(guò)預(yù)定數(shù)目的樣本數(shù)據(jù)相對(duì)于此前的樣本數(shù)據(jù)是增大的，則認(rèn)為該組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是上升，如果一組樣本數(shù)據(jù)中，有超過(guò)預(yù)定數(shù)目的樣本數(shù)據(jù)相對(duì)于此前的樣本數(shù)據(jù)是減小的，則認(rèn)為該組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率是下升。比如所述預(yù)定數(shù)目為一組樣本數(shù)據(jù)中樣本數(shù)據(jù)的數(shù)目的90％。

如果一組樣本數(shù)據(jù)中，其整體斜率既不是上升、也不是下降，并且其前一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為上升，下一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為下降，則從該組樣本數(shù)據(jù)中選擇最大的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最高點(diǎn)。如果一組樣本數(shù)據(jù)中，其整體斜率既不是上升、也不是下降，并且其前一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為下降，下一組樣本數(shù)據(jù)的整體斜率為上升，則從該組樣本數(shù)據(jù)中選擇最小的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)作為所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的最低點(diǎn)。對(duì)數(shù)據(jù)精度有要求的可以采集最低點(diǎn)，一般只采集最高點(diǎn)就夠了，有的信號(hào)最低點(diǎn)是一條平的直線較不容易采集到最低點(diǎn)。

所述光電感應(yīng)脈沖信號(hào)的波形的相鄰的兩個(gè)最高點(diǎn)或最低點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為一個(gè)最小心跳周期，基于最小心跳周期得到所述心率，比如最小心跳周期是800ms，那么心率是60/0.8＝75次/秒。

實(shí)際使用中，可以根據(jù)情況多取幾個(gè)最大值或最小值，這樣就能完成心率的計(jì)算。通常，至少要采集4秒鐘的樣本數(shù)據(jù)才能夠得到心跳的心率。

上述說(shuō)明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實(shí)施方式。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實(shí)施方式。