一種基于移動(dòng)窗口積分的反射式心率監(jiān)控方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及基于移動(dòng)窗口積分的反射式心率監(jiān)控方法。【
背景技術(shù)：
】[0002]隨著科技的創(chuàng)新，心率監(jiān)控不再局限于傳統(tǒng)的聽(tīng)診器測(cè)量或心電圖監(jiān)測(cè)，基于電子設(shè)備的心率監(jiān)控系統(tǒng)以其高精度、高實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)逐步走進(jìn)人們的視野。心率數(shù)據(jù)包含豐富的身體指標(biāo)信息，因此對(duì)心率數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理具有很高的醫(yī)學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。[0003]由于智能手表體積小，功耗低等產(chǎn)品特點(diǎn)的限制，目前能用于該產(chǎn)品上的心率檢測(cè)方法主要有兩種一種是利用光反射的測(cè)量，另一種是利用電勢(shì)的測(cè)量；[0004]光反射方式，即光電傳感測(cè)量；[0005]檢測(cè)原理如下：利用單波長(zhǎng)光，直接輸出原始光信號(hào)，然后接收組織的反射光信號(hào)測(cè)量組織容積在心臟搏動(dòng)時(shí)的微小變化造成的反射光強(qiáng)度變化，來(lái)獲得脈搏波信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)峰值獲得心率理論上還有一種做法是使用雙波長(zhǎng)光信號(hào)，通過(guò)光電容積法測(cè)量獲得血氧飽和度值，光信號(hào)需要進(jìn)行調(diào)制，雙波長(zhǎng)光線輪流照射組織，獲得了每一時(shí)刻組織對(duì)兩種不同波長(zhǎng)光線的反射光強(qiáng)度然后進(jìn)行解調(diào)并根據(jù)朗伯比爾定律計(jì)算出血氧飽和度值但是由于該檢測(cè)方法在手表上運(yùn)用準(zhǔn)確度低；[0006]電極測(cè)量方式，即電極傳感測(cè)量；[0007]將帶手表的手腕作為一極，將任一個(gè)手指或手掌觸摸在傳感電極位置作為另一極即可測(cè)試心率使用電極進(jìn)行心電測(cè)量能夠獲得心電信號(hào)，經(jīng)過(guò)峰值檢測(cè)可以得到心率值這種檢測(cè)方式理論上是可以做到直接測(cè)量輸出心電圖，但是由于手表尺寸和芯片技術(shù)的限制，心電圖波形效果目前還不夠理想現(xiàn)有采用這種檢測(cè)方式的手表產(chǎn)品基本還是做成顯示心率數(shù)而不顯示完整的心電圖；[0008]表1反射式和電極式對(duì)比表[0009][0010]所以從結(jié)果上看出，在單手佩戴的運(yùn)動(dòng)智能穿戴中，更適合反射式的心率監(jiān)測(cè)裝置。[0011]然而現(xiàn)在的反射式心率監(jiān)測(cè)的算法在動(dòng)態(tài)環(huán)境工作中并不能很好的處理穩(wěn)定值發(fā)生偏移的數(shù)據(jù)，尤其是在算法的復(fù)雜上會(huì)需要很大的MCU的運(yùn)算能力，也不利于產(chǎn)品上降低成本。[0012]綜上所述，光反射方式在手表上運(yùn)用準(zhǔn)確度低，能耗高，易受外來(lái)光線，不同膚色，體毛等的影響；[0013]電極測(cè)量方式不顯示完整的心電圖，不能進(jìn)行血氧檢測(cè)，不能在運(yùn)動(dòng)情況下檢測(cè)，需要雙手監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0014]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光反射方式在手表上運(yùn)用準(zhǔn)確度低，能耗高，易受外來(lái)光線，不同膚色，體毛等的影響；以及電極測(cè)量方式不能顯示完整的心電圖，不能進(jìn)行血氧檢測(cè)，不能在運(yùn)動(dòng)情況下檢測(cè)，需要雙手監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的問(wèn)題，而提出了一種基于移動(dòng)窗口積分的反射式心率監(jiān)控方法。[0015]上述的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：[0016]步驟一、反射式光電傳感器輸出模擬電壓值，即每IOOms讀取117個(gè)數(shù)據(jù)；[0017]步驟二、根據(jù)步驟一求取IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值的平均值；[0018]步驟三、根據(jù)步驟一和步驟二求解兩次心率波動(dòng)之間的時(shí)間間隔及心率的波動(dòng)次數(shù)。[0019]發(fā)明效果[0020]本發(fā)明采用反射式光電傳感器輸出模擬電壓值，每IOOms讀取117個(gè)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性；通過(guò)移動(dòng)窗口積分技術(shù)求取IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值的平均值、兩次心率波動(dòng)之間的時(shí)間間隔及心率的波動(dòng)次數(shù)，解決了現(xiàn)有光反射方式在手表上運(yùn)用準(zhǔn)確度低，能耗高，易受外來(lái)光線，不同膚色，體毛等的影響；以及電極測(cè)量方式不能顯示完整的心電圖，不能進(jìn)行血氧檢測(cè)，不能在運(yùn)動(dòng)情況下檢測(cè)，需要雙手監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的問(wèn)題，使準(zhǔn)確率提高了20%以上。【附圖說(shuō)明】[0021]圖1為本發(fā)明流程圖；[0022]圖2為實(shí)施例中⑶I界面使用說(shuō)明示意圖。【具體實(shí)施方式】【具體實(shí)施方式】[0023]一：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，一種基于移動(dòng)窗口積分的反射式心率監(jiān)控方法具體是按照以下步驟進(jìn)行的：[0024]步驟一、反射式光電傳感器輸出模擬電壓值，即每IOOms讀取117個(gè)數(shù)據(jù)，這樣才能保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性；[0025]步驟二、根據(jù)步驟一求取IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值的平均值；[0026]步驟三、根據(jù)步驟一和步驟二求解兩次心率波動(dòng)之間的時(shí)間間隔及心率的波動(dòng)次數(shù)?！揪唧w實(shí)施方式】[0027]二：本實(shí)施方式與一不同的是：所述所述步驟二中根據(jù)步驟一求取IOOms內(nèi)窗口穩(wěn)定值的平均值；具體過(guò)程為：[0028]將第一個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)取均值S。，即S。=(AJAJA3+......+A117)/117，A1S第一個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)中第1個(gè)數(shù)據(jù)，A2為第一個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)中第2個(gè)數(shù)據(jù)，^為第一個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)中第3個(gè)數(shù)據(jù)，A117為第一個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)中第117個(gè)數(shù)據(jù)，1彡k彡n，k=1，2....117,η為讀取的數(shù)據(jù)，η取值范圍為：η=1，2····117;[0029]以S。為窗口參考值與本次讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)做移動(dòng)窗口積分，得到第一個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值S1，將S#為移動(dòng)窗口積分的參考值與第二個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)做移動(dòng)窗口積分，得到第二個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值S2，每次將Ski作為移動(dòng)窗口積分的參考值與第k個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)做的移動(dòng)窗口積分，得到第k個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值Sk，即得到了數(shù)列S1...Sn，k的取值為1彡k彡n，k=1，2....117,η為讀取的數(shù)據(jù)，η取值范圍為：η=1，2....117;每10個(gè)IOOms讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值的平均值為：StableN=(Sn9+Sn8+......+Sn)/10;這樣既保證了穩(wěn)定性，也保證了實(shí)時(shí)跟蹤性。[0030]其中，所述移動(dòng)窗口積分的過(guò)程為：[0031]設(shè)置移動(dòng)窗口寬度為W，高度為H，對(duì)每個(gè)IOOrns讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)做一次積分，BP累加第η個(gè)數(shù)據(jù)與第一個(gè)IOOrns讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)取均值S。的差值，從η=1開(kāi)始檢查，計(jì)算第η個(gè)數(shù)據(jù)到第n-1+W個(gè)數(shù)據(jù)做一條曲線與S。做的直線圍成的圖形面積，在S。之上的面積減去S。之下的面積即為SUMn;[0032]若SUMn>W*H，η=1到n=118-W，得到新的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值，最后取得新的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值的平均值，即為移動(dòng)窗口積分的返回值，也是下一組移動(dòng)窗口積分的參考值，*為乘號(hào)；[0033]若SUMn彡W*H，對(duì)下一個(gè)IOOrns讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)做一次積分，直至SUMn>W*H。[0034]其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同?！揪唧w實(shí)施方式】[0035]三：本實(shí)施方式與一或二不同的是：所述步驟三中根據(jù)步驟一和步驟二求解兩次心率波動(dòng)之間的時(shí)間間隔及心率的波動(dòng)次數(shù)；具體過(guò)程為：[0036]設(shè)發(fā)生在第m個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間為m/1170秒，檢測(cè)兩次心率波動(dòng)之間的有幾個(gè)數(shù)據(jù)，乘以m/1170即為兩次心率波動(dòng)之間的時(shí)間間隔；[0037]心率波動(dòng)次數(shù)確定過(guò)程為：[0038]當(dāng)心率信號(hào)的數(shù)值下降之后連續(xù)上升超出該IOOrns的移動(dòng)窗口積分的參考值時(shí)，判定為一次心跳，flag為一個(gè)計(jì)數(shù)數(shù)組，當(dāng)心率信號(hào)的數(shù)值下降超出移動(dòng)窗口積分的參考值時(shí)，flag的第二位由0變成1，當(dāng)心率信號(hào)的數(shù)值上升超出窗口值時(shí)，flag的第一位由0變成1，當(dāng)flag的兩位均為1時(shí)，判定這次波動(dòng)即為心率的一次波動(dòng)，并且當(dāng)flag的兩位均為1時(shí)，記錄心跳次數(shù)的變量+1，flag清0,如此可進(jìn)入循環(huán)，來(lái)判別心率的波動(dòng)次數(shù)。[0039]其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一或二相同。[0040]實(shí)施例1:[0041]-種基于移動(dòng)窗口積分的反射式心率監(jiān)控方法具體是按照以下步驟進(jìn)行的：[0042]步驟一、反射式光電傳感器輸出模擬電壓值，即每IOOrns讀取117個(gè)數(shù)據(jù)，這樣才能保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性；[0043]步驟二、根據(jù)步驟一求取IOOrns讀取的117個(gè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定值的平均值；[0044]步驟三、根據(jù)步驟一和步驟二求解兩次心率波動(dòng)之間的時(shí)間間隔及心率的波動(dòng)次數(shù)。[0045]程序說(shuō)明：[0046]基于matlab2010b平臺(tái)，dropOOLfig為GUI界面，dropOOLm為GUI程序文件請(qǐng)將dropwater.zip解壓到matlab的bin下，在matlab下輸入guide打開(kāi)dropOOLfig并運(yùn)行（直當(dāng)前第1頁(yè)1 2