一种提升心率监测准确度的智能手表的实现方法与流程

本发明涉及心率监测，具体是一种提升心率监测准确度的智能手表的实现方法。

背景技术：

1、心率是指正常人安静状态下每分钟心跳的次数，一般为60～100次/分，可因年龄、性别或其他生理因素产生个体差异。一般来说，年龄越小，心率越快，老年人心跳比年轻人慢，女性的心率比同龄男性快。心率变化与心脏疾病密切相关，如果心率出现过快或过慢，应及早进行详细检查，心率是最为重要的人体体征信息。

2、心率的监测主要有两种方法，一种是心电信号法，这种方法类似于心电图，是通过传感器测量心肌收缩的电信号，这种方法准确率很高，另外一种是光电测量法，简单来说就是手表会对我们的手腕部皮肤发射一道光，通过测量反射光的量来判定人的心跳，人的血管充满血液，这些血液可以吸收特定波长的光，手表发射光时，会被这些血液吸收，再通过一定的心率算法结合反射光的量，来展现心跳的状况。

3、但是上述现有技术中的两种方法都有各自的弊端，光电传感器在强烈的环境光噪声干扰时准确性会变得很差，而压力传感器则在剧烈运动时也会产生较大干扰性，由于信号干扰导致最终监测的心率准确度不高，基于此，我们提出一种提升心率监测准确度的智能手表的实现方法对现有技术进行优化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，包括手表、红外光电容积脉搏波传感器、压力脉搏波传感器、信号采集模块、中央处理单元和数据存储显示模块，其方法步骤如下：

4、s1：将脉搏波传感器安装于手表上；

5、s2：收集人体脉搏的光电信号和压电信号；

6、s3：通过信号采集模块对光电信号和压电分别进行处理；

7、s4：通过选择光电信号或压电信号来计算心率；

8、s5：将光电信号与压电信号进行采样数据集数组相加操作，合成新的信号，并利用新的阈值计算出心率；

9、s6：通过数据存储显示模块显示心率数据，用于人员查看。

10、作为本发明进一步的方案：所述s1中，首先将红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器安装于手表与人体手腕皮肤接触的面上，使红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器均与人体皮肤接触，从而通过红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器对人体进行监测。

11、作为本发明再进一步的方案：所述s2中，通过安装好的红外光电容积脉搏波传感器收集人体脉搏的光电信号，通过压力脉搏波传感器收集人体的脉搏波的压电信号。

12、作为本发明再进一步的方案：所述s3中，通过信号采集模块对光电信号和压电信号分别进行过滤和放大，进而得到相应的光电信号和压电信号。

13、作为本发明再进一步的方案：所述s4中，根据连续时间段，若光电信号干扰较小选择光电信号计算心率，若光电信号干扰较大则选择压电信号计算心率，计算心率过程如下：①采样数据1取绝对值x1(n)，其中n＝1，1、2、…、f*l，f为信号采样频率、采样数据2取绝对值x2(n)，其中n＝1，1、2、…、f*l，f为信号采样频率；②绝对值信号从起始位置点开始搜索，当遇到幅值大于阈值thres1的点p1，则在区间[p1，p2]上搜索幅值大于thres1的点的数量cnt1，其中p2、p1为点的索引值，且p2与p1的时长间距为0.1秒，如果cnt1/(p2–p1)大于阈值thres2，thres2＝0.5，则将[p1,p2]区间上幅值最大点定义为一个峰值点，然后，从p2+1点继续采用上述方法向前搜索，如此循环直到差分绝对值信号abs_d_x1结束位置时停止搜索；此过程将获得若干个峰值点的集合a＝{a1,a2,…}，a1、a2……分别表示各峰值点；③在心电信号x1(n)上以集合a中各峰值点为中心的领域，即区间[ai–d，ai+d]上搜索最大幅值点，这些点即为r波顶点，其中ai表示集合a＝{a1,a2,…}中任意一峰值点的相应索引值，d为正整数；④计算相邻两r波顶点的时间间隔t，由t可以换算得到一个瞬时心率，对所有瞬时心率求平均，即可得到该时长l秒内的平均心率，其中t的单位为秒。

14、作为本发明再进一步的方案：所述s5中，当某个时间段两个信号都有较强干扰信号(即瞬时心率数据不平稳)时，将光电信号与压电信号进行采样数据集数组相加操作，信号合成后得到一个新的信号(峰值振幅为之前采集数据的两倍)，进而利用新的阈值计算出心率，其实现方式为：通过将采样数据x1(n)与x2(n)的绝对值进行相加运算得到x3(n),新的绝对值信号从起始位置点开始搜索，当遇到幅值大于2*thres1的点p1，得到新的峰值点集合峰值点的集合a＝{a1,a2,…}，a1、a2……分别表示各峰值点，进而计算心率。

15、作为本发明再进一步的方案：所述s5中，通过计算得到的人体心率数据，并通过数据存储显示模块对数据进行存储，且通过数据存储显示模块将心率数据在手表上进行显示，从而使人员在手表上可以查看监测的心率数据。

16、作为本发明再进一步的方案：所述手表可以佩戴在人员的手腕上，所述红外光电容积脉搏波传感器、压力脉搏波传感器、信号采集模块、中央处理单元和数据存储显示模块均设置于手表上。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明中，通过采用红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器组合进行心率采集，当光电信号产生的干扰较少时，直接使用光电信号进行心率计算，若光电信号产生的干扰较多时，则判断压电信号的干扰情况，若压电信号的干扰较小则直接丢弃光电信号，使用压电信号进行心率计算，当某个时间段都出现干扰信号的时候，利用出现干扰不同瞬间的特点将光电信号与压电信号进行合成得到一个新的信号进行心率计算，从而大大降低干扰信号对心率监测造成的影响，进而大大保证了心率监测的准确度。

技术特征：

1.一种提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，包括手表、红外光电容积脉搏波传感器、压力脉搏波传感器、信号采集模块、中央处理单元和数据存储显示模块，其特征在于：其方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，其特征在于：所述s1中，首先将红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器安装于手表与人体手腕皮肤接触的面上，使红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器均与人体皮肤接触，从而通过红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器对人体进行监测。

3.根据权利要求1所述的提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，其特征在于：所述s2中，通过安装好的红外光电容积脉搏波传感器收集人体脉搏的光电信号，通过压力脉搏波传感器收集人体的脉搏波的压电信号。

4.根据权利要求1所述的提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，其特征在于：所述s3中，通过信号采集模块对光电信号和压电信号分别进行过滤和放大，进而得到相应的光电信号和压电信号。

5.根据权利要求1所述的提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，其特征在于：所述s4中，根据连续时间段，若光电信号干扰较小选择光电信号计算心率，若光电信号干扰较大则选择压电信号计算心率，计算心率过程如下：①采样数据1取绝对值x1(n)，其中n＝1，1、2、…、f*l，f为信号采样频率、采样数据2取绝对值x2(n)，其中n＝1，1、2、…、f*l，f为信号采样频率；②绝对值信号从起始位置点开始搜索，当遇到幅值大于阈值thres1的点p1，则在区间[p1，p2]上搜索幅值大于thres1的点的数量cnt1，其中p2、p1为点的索引值，且p2与p1的时长间距为0.1秒，如果cnt1/(p2–p1)大于阈值thres2，thres2＝0.5，则将[p1,p2]区间上幅值最大点定义为一个峰值点，然后，从p2+1点继续采用上述方法向前搜索，如此循环直到差分绝对值信号abs_d_x1结束位置时停止搜索；此过程将获得若干个峰值点的集合a＝{a1,a2,…}，a1、a2……分别表示各峰值点；③在心电信号x1(n)上以集合a中各峰值点为中心的领域，即区间[ai–d，ai+d]上搜索最大幅值点，这些点即为r波顶点，其中ai表示集合a＝{a1,a2,…}中任意一峰值点的相应索引值，d为正整数；④计算相邻两r波顶点的时间间隔t，由t可以换算得到一个瞬时心率，对所有瞬时心率求平均，即可得到该时长l秒内的平均心率，其中t的单位为秒。

6.根据权利要求1所述的提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，其特征在于：所述s5中，当某个时间段两个信号都有较强干扰信号(即瞬时心率数据不平稳)时，将光电信号与压电信号进行采样数据集数组相加操作，信号合成后得到一个新的信号(峰值振幅为之前采集数据的两倍)，进而利用新的阈值计算出心率，其实现方式为：通过将采样数据x1(n)与x2(n)的绝对值进行相加运算得到x3(n),新的绝对值信号从起始位置点开始搜索，当遇到幅值大于2*thres1的点p1，得到新的峰值点集合峰值点的集合a＝{a1,a2,…}，a1、a2……分别表示各峰值点，进而计算心率。

7.根据权利要求1所述的提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，其特征在于：所述s5中，通过计算得到的人体心率数据，并通过数据存储显示模块对数据进行存储，且通过数据存储显示模块将心率数据在手表上进行显示，从而使人员在手表上可以查看监测的心率数据。

8.根据权利要求1所述的提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，其特征在于：所述手表可以佩戴在人员的手腕上，所述红外光电容积脉搏波传感器、压力脉搏波传感器、信号采集模块、中央处理单元和数据存储显示模块均设置于手表上。

技术总结
本发明公开了一种提升心率监测准确度的智能手表的实现方法，包括手表、红外光电容积脉搏波传感器、压力脉搏波传感器、信号采集模块、中央处理单元和数据存储显示模块，本发明中，通过采用红外光电容积脉搏波传感器和压力脉搏波传感器组合进行心率采集，当光电信号产生的干扰较少时，直接使用光电信号进行心率计算，若光电信号产生的干扰较多时，则判断压电信号的干扰情况，若压电信号的干扰较小则直接丢弃光电信号，使用压电信号进行心率计算，当某个时间段都出现干扰信号的时候，利用出现干扰不同瞬间的特点将光电信号与压电信号进行合成得到一个新的信号进行心率计算，从而大大降低干扰信号对心率监测造成的影响。

技术研发人员：周学富,严凯,罗君波,刘海兵
受保护的技术使用者：佳禾智能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13