一种心率信号检测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种心率信号检测方法及装置，该方法包括以下步骤：获取心率信号；对所获取的心率信号进行滤波、放大处理；对滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算处理，以得到最终心率数值；将最终心率数值通过低功耗蓝牙传送给智能手机。本发明的心率信号检测方法及装置，能够有效、实时方便的了解自身的心率值，并且方便的记录下在运动等特殊情境下心率值，随时了解心率状态，心率信号检测装置模块的设计能把功耗降低到最低点，延长电池的使用寿命。
【专利说明】一种心率信号检测方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗设备【技术领域】，尤其涉及一种心率信号检测方法及装置。
【背景技术】
[0002]心率值是反映人体健康状况和体征的重要参数，心率越来越被人们所关注。如何有效、实时方便的了解自身的心率值，如何记录在运动等特殊情境下心率值，这成了必须解决的问题。在对此问题的研究上，本发明提供了一种在运动等特殊情况下心率信号的检测方法。
[0003]目前的电子心率检测装置多为可穿戴设备，此类心率检测装置对功耗要求极高，并需要在剧烈运动的情况下仍能准确的检测心率信号，针对此问题，本发明的发明人在心率检测方法的基础上设计了一种心率信号检测装置，该装置能够实时的把人体的心率值传送给智能手机，并且把功耗降低到最低点，延长电池的使用寿命。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种心率信号检测方法及装置，可以在运动情况下准确测量人体心率信号，能够实时的把人体的心率值传送给智能手机，并且把功耗降低到最低点，延长电池的使用寿命。
[0005]为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出一种心率信号检测方法，包括以下步骤:S1获取心率信号；S2对所获取的心率信号进行滤波、放大处理；S3对滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算处理，以得到最终心率数值；S4将最终心率数值通过低功耗蓝牙传送给智能手机。
[0006]根据本发明实施例的心率信号检测方法，所述步骤S2具体包括:S21通过低通滤波器对所获取的心率信号进行滤波处理，过滤掉明显的干扰波；S22第一级放大电路处理，用于放大最低频率的心率信号；S23第二级放大电路处理，用于抑制心率信号之外的频率；S24第三级放大电路处理，具有50Hz陷波特性，抑制交流电产生的50Hz工频干扰。
[0007]根据本发明实施例的人体心率信号检测方法，所述步骤S3具体包括:S31筛选在250ms和2000ms之间的时间间隔；S32确定最终心率数值Rx^。
[0008]根据本发明实施例的人体心率信号检测方法，所述步骤S31具体包括:S311丢弃前5个心率数值；S312判断时间间隔是否在250ms和2000ms之间；S313如果时间间隔在250ms和2000ms之间，判断本次时间间隔是否落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内；S314如果本次时间间隔落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内，则该时间间隔可以认为是一个合理值；如果本次时间间隔不落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内，判断接下来的连续若干次时间间隔是否落在[250ms，上一次时间间隔的0.8倍]，或者[上一次时间间隔的1.2倍，2000ms]的区间上。
[0009]根据本发明实施例的人体心率信号检测方法，所述步骤S32具体包括:
[0010]S321计算第一级心率数组Rp R2、R3> R4……Rx,计算公式为:
60000 * τι
[0011]Rx =-(1<X< HRP_COUNT)(\ <η<TIME—COUNT),
+12 + /3 + …+ /η
[0012]其中In为时间间隔，Rx为第一级心率数组，HRP_C0UNT表示心率数组，TIME_C0UNT表示时间数组。
[0013]S322计算第二级心率数组Rl'、R2'、R3'、R4'……Rx'，该级数组与第一级数组的个数一致，计算公式为:
Iilf+Λ27+- +B(JCf-1)
[0014]~
x(l<x<HRP_C0UNT),
[0015]其中Rx'为第二级心率数组，也是最终心率值。
[0016]根据本发明实施例的心率信号的检测方法，能够有效、实时方便的了解自身的心率值，并且方便的记录下在运动等特殊情境下心率值，随时了解心率状态。
[0017]为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种心率信号检测装置，包括:心率信号获取模块1，所述心率信号获取模块为心率信号采集传感器，用于获取心率信号；心率信号滤波、放大模块2，所述心率信号滤波、放大模块用于对采集的心率信号进行滤波去除干扰并进行放大；心率信号筛选、运算处理模块3，所述心率信号筛选、运算处理模块用于将滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算，得出最终心率数值；低功耗蓝牙模块4，所述低功耗蓝牙模块用于将最终心率数值传送给智能手机；智能断电模块5，所述智能断电模块用于自动连通或断开电路，还包括电源模块6。
[0018]根据本发明实施例的心率信号检测装置，能够有效、实时方便的了解自身的心率值，并且方便的记录下在运动等特殊情境下心率值，随时了解心率状态，并且把功耗降低到最低点，延长电池的使用寿命。
[0019]根据本发明实施例的心率信号检测装置，所述心率信号滤波、放大模块2由滤波电路21和三级放大电路组成。
[0020]根据本发明实施例的心率信号检测装置，所述滤波电路21为低通滤波器；所述三级放大电路为第一级放大电路22，具有高通特性的放大器，能够放大最低频率的心率信号；第二级放大电路23，具有低通特性的放大器，抑制心率信号之外的频率；第三级放大电路24，具有50Hz陷波特性，抑制交流电产生的50Hz工频干扰。
[0021 ] 根据本发明实施例的人体心率检测装置，所述智能断电模块5由MOS管51、微控制单元52和三极管53组成，当人体接触到所述心率采集传感器时，根据电阻分压分到一个接近OV的电压，OV电压接到MOS管G极并使MOS管导通，整个系统上电。微控制单元得电后输出一个高电平使三极管导通锁住MOS管，系统上电成功；当人体离开所述心率传感器后，微控制单元探测到一段时间内没有心率信号，输出一个高电平，三极管不导通，MOS管G极电压开始上升，MOS管关闭，系统掉电。
[0022]本发明实施例的人体心率检测装置中低功耗蓝牙模块4和智能断电模块5使心率信号检测装置把功耗降低到最低点，延长电池的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例的心率信号检测方法的流程图；
[0024]图2是本发明实施例的心率信号检测方法步骤S2的流程图；
[0025]图3是本发明实施例的心率信号检测方法步骤S31的流程图；
[0026]图4是本发明实施例的心率信号检测装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0029]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]下面参考附图描述根据本发明实施例的心率检测方法及装置。
[0031]本发明第一方面的实施例提出一种心率检测的方法。
[0032]图1是本发明实施例的心率检测方法的流程图，具体实现过程描述如下:
[0033]SI获取心率信号；
[0034]S2对所获取的心率信号进行滤波、放大处理；
[0035]如图2所示，在本发明实施例中，对所获取的心率信号进行滤波、放大处理的具体步骤包括:
[0036]S21通过低通滤波器对所获取的心率信号进行滤波处理，过滤掉明显的干扰波；
[0037]S22第一级放大电路处理，用于放大最低频率的心率信号；
[0038]S23第二级放大电路处理，用于抑制心率信号之外的频率；
[0039]S24第三级放大电路处理，具有50Hz陷波特性，抑制交流电产生的50Hz工频干扰。
[0040]完成上述步骤后，进行以下步骤:
[0041]S3对滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算处理，以得到最终心率数值；
[0042]在本发明实施例中，对滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算处理，以得到最终心率数值的具体步骤为:
[0043]S31筛选在250ms和2000ms之间的时间间隔；
[0044]S32确定最终心率数值Rx'。
[0045]在本发明实施例中，如图3所示，筛选在250ms和2000ms之间的时间间隔的具体步骤为:
[0046]S311丢弃前5个心率数值；
[0047]S312判断时间间隔是否在250ms和2000ms之间；
[0048]S313如果时间间隔在250ms和2000ms之间，判断本次时间间隔是否落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内；
[0049]S314如果本次时间间隔落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内，则该时间间隔可以认为是一个合理值；如果本次时间间隔不落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内，判断接下来的连续若干次时间间隔是否落在[250ms，上一次时间间隔的0.8倍]，或者[上一次时间间隔的1.2倍，2000ms]的区间上。
[0050]确定最终心率数值Rf的具体方法为:
[0051]S321 计算第一级心率数组 R!、R2、R3> R4......Rx,
[0052]Rx =——-Q~Q—^——(1<jc< HRP一COUNT){\ <n<TIME—COUNT)，
h + ,2+,3 +…+ 4
[0053]其中In为时间间隔，Rx为第一级心率数组，HRP_C0UNT表示心率数组，TIME_C0UNT表示时间数组。
[0054]S322计算第二级心率数组Rl'、R2'、R3'、R4'……Rx'，该级数组与第一级数组的个数一致，
RV + R21 + …+ i?(x/ — I) ?- Rx
[0055]Rx =---
λ(l<x<HRP_COUNT),
[0056]其中Rx'为第二级心率数组，也是最终心率值。
[0057]S4将最终心率数值通过低功耗蓝牙传送给智能手机。
[0058]在本发明第二方面的实施例中，提出一种心率信号检测装置，如图4所示，包括:心率信号获取模块1，心率信号滤波、放大模块2，心率信号筛选、运算处理模块3，低功耗蓝牙模块4，智能断电模块5和电源模块6。
[0059]心率信号获取模块I为心率采集传感器，用于获取心率信号；心率信号滤波、放大模块2用于对采集的心率信号进行滤波去除干扰并进行放大；心率信号筛选、运算处理模块3用于将滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算，得出最终心率数值；低功耗蓝牙模块4用于将最终心率数值传送给智能手机；智能断电模块5用于自动连通或断开电路。
[0060]优选的，所述心率信号滤波、放大模块2由低通滤波电路21和三级放大电路组成。
[0061]所述滤波电路21为低通滤波器；所述三级放大电路为第一级放大电路22，具有高通特性的放大器，能够放大最低频率的心率信号；第二级放大电路23，具有低通特性的放大器，抑制心率信号之外的频率；第三级放大电路24，具有50Hz陷波特性，抑制交流电产生的50Hz工频干扰。
[0062]优选的，所述智能断电模块5由MOS管51、微控制单元52和三极管53组成，当人体接触到所述心率采集传感器时，根据电阻分压分到一个接近OV的电压，OV电压接到MOS管G极并使MOS管导通，整个系统上电。微控制单元得电后输出一个高电平使三极管导通锁住MOS管，系统上电成功；当人体离开所述心率传感器后，微控制单元探测到一段时间内没有心率信号，输出一个高电平，三极管不导通，MOS管G极电压开始上升，MOS管关闭，系统掉电。
[0063]根据本发明实施例的人体心率信号检测装置，能够有效、实时方便的了解自身的心率值，并且方便的记录下在运动等特殊情境下心率值，随时了解心率状态，低功耗蓝牙模块4和智能断电模块5使心率信号检测装置把功耗降低到最低点，延长电池的使用寿命。
[0064]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种心率信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤: Si获取心率信号； S2对所获取的心率信号进行滤波、放大处理； S3对滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算处理，以得到最终心率数值； S4将最终心率数值通过低功耗蓝牙传送给智能手机； 其中所述步骤S2具体包括: S21通过低通滤波器对所获取的心率信号进行滤波处理，过滤掉明显的干扰波； S22第一级放大电路处理，用于放大最低频率的心率信号； S23第二级放大电路处理，用于抑制心率信号之外的频率； S24第三级放大电路处理，具有50Hz陷波特性，抑制交流电产生的50Hz工频干扰。
2.如权利要求1所述的心率信号检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括: S31筛选在250ms和2000ms之间的时间间隔； S32确定最终心率数值Rxi。
3.如权利要求2所述的心率信号检测方法，其特征在于，所述步骤S31具体包括: S311丢弃前5个心率数值； S312判断时间间隔是否在250ms和2000ms之间； S313如果时间间隔在250ms和2000ms之间，判断本次时间间隔是否落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内； S314如果本次时间间隔落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内，则该时间间隔可以认为是一个合理值；如果本次时间间隔不落在上一次时间间隔的0.8和1.2倍数的区间内，判断接下来的连续若干次时间间隔是否落在[250ms，上一次时间间隔的0.8倍]，或者[上一次时间间隔的1.2倍，2000ms]的区间上。
4.如权利要求2所述的心率信号检测方法，其特征在于，所述步骤S32具体包括: S321计算第一级心率数组凡、R2、R3> R4......Rx,计算公式为:
60000 * η Rx =- ———(l<x< HRP __ COUNT)(l <n< TIME_COUNT)，
/丨 +I2+I3 + …+ Jrn 其中In为时间间隔，Rx为第一级心率数组，HRP_COUNT表示心率数组，TIME_COUNT表示时间数组； S322计算第二级心率数组Rl'、R2'、R3'、R4'……Rx'，该级数组与第一级数组的个数一致，计算公式为:
^ filr + RZf 十…十 R(xf 一 I)十Rxr(1<χ<HRP_COUNT)， 其中Rx^为第二级心率数组，也是最终心率数值。
5.一种心率信号检测装置，其特征在于，包括: 心率信号获取模块(I)，所述心率信号获取模块为心率信号采集传感器，用于获取心率信号; 心率信号滤波、放大模块(2)，所述心率信号滤波、放大模块用于对采集的心率信号进行滤波去除干扰并进行放大； 心率信号筛选处理模块(3)，所述心率信号筛选处理模块用于将滤波、放大处理后的心率信号进行筛选、运算，得出最终心率数值； 低功耗蓝牙模块(4)，所述低功耗蓝牙模块用于将最终心率数值传送给智能手机； 智能断电模块(5)，所述智能断电模块用于自动连通或断开电路； 还包括电源模块(6)。
6.如权利要求5所述的心率信号检测装置，其特征在于:所述心率信号滤波、放大模块(2)由滤波电路(21)和三级放大电路组成。
7.如权利要求6所述的心率信号检测装置，其特征在于:所述滤波电路(21)为低通滤波器；所述三级放大电路为第一级放大电路(22)，具有高通特性的放大器，能够放大最低频率的心率信号；第二级放大电路(23)，具有低通特性的放大器，抑制心率信号之外的频率；第三级放大电路(24)，具有50Hz陷波特性，抑制交流电产生的50Hz工频干扰。
8.如权利要求5所述的心率信号检测装置，其特征在于:所述智能断电模块(5)由MOS管(51)、微控制单元(52)和三极管(53)组成，当人体接触到所述心率采集传感器时，根据电阻分压分到一个接近OV的电压，OV电压接到MOS管G极并使MOS管导通，整个系统上电。微控制单元得电后输出一个高电平使三极管导通锁住MOS管，系统上电成功；当人体离开所述心率传感器后，微控制单元探测到一段时间内没有心率信号，输出一个高电平，三极管不导通，MOS管G极电压开始上升，MOS管关闭，系统掉电。
【文档编号】A61B5/0245GK104224158SQ201410349842
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】田军, 何聪聪 申请人:广州碧德电子科技有限公司