心跳檢測方法和心跳檢測設備技術

提供了一種心跳檢測設備。該心跳檢測設備包括：差值計算單元(3)，用于根據活體的心電圖波形的采樣數據序列，針對每個采樣時刻計算采樣數據的改變量和改變程度之一；乘法單元(4)，用于通過將時刻K處的采樣數據的改變量和改變程度之一乘以時刻K處的采樣數據以及比時刻K早預定時間t的時刻處的采樣數據之一，來針對每個采樣時刻計算乘積；峰值檢測單元(5)，用于檢測所述乘積的峰值；以及心跳時刻確定單元(6)，用于將所述乘積的峰值的時刻設置為心跳時刻。

Heartbeat detecting method and heartbeat detecting device

A heartbeat detection device is provided. The heartbeat detection device includes: a difference calculation unit (3), according to the ECG waveform in vivo sampling data sequence for each sampling time of change and change the amount of calculation of the sampling data; (4), the multiplication unit is used by K at the moment of sampling according to the change amount and degree of change multiplied by the number of times at K and K earlier than the time of sampling data at a predetermined time t time sampling data of each sampling time for the calculation of the product; the peak detection unit (5), the product for peak detection; and the heartbeat time determining unit (6), for the product of the peak time is set to heartbeat time.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】心跳檢測方法和心跳檢測設備
本專利技術涉及一種用于從心電圖波形中提取諸如心跳間隔(R-R間隔)的生物信息的心跳檢測方法和心跳檢測設備。
技術介紹
ECG(心電圖)波形是通過觀察和記錄心臟的電活動獲得的，并且是通過以一般方法將電極附著到身體表面來測量的。作為ECG波形導聯(lead)系統，即電極布置，存在使用肢體和胸部的各種類型。在心前導聯中的V3至V5導聯中，電極被布置在左胸部。在適于長時間監測ECG波形的CC5導聯中，電極被布置在左胸部和右胸部的對稱位置處。這些導聯的優點在于能夠獲得具有較大振幅的穩定波形。圖9示出了ECG波形的示例。在圖9中，縱坐標表示電位，橫坐標表示時間。ECG波形由連續的心跳波形形成，并且一個心跳波形由反映心房和心室的活動的分量形成，比如P波、Q波、R波、S波和T波。已知從ECG波形獲得的諸如R-R間隔的生物信息是反映自主活動的指標。它對于評估自主功能以獲得日常生活中的ECG波形以及從檢測到的心跳中分析心跳波動的數據是有用的。此外，還能夠用于根據運動期間的心跳數據估計運動耐量，并進行優化等。作為常規心跳檢測方法，以下文獻是已知的。日本專利特開No.2002-78695公開了一種用于消除ECG波形的基線波動的布置。此外，日本專利特開No.2003-561公開了一種使用基于波峰和波谷之間的振幅的閾值來識別R波的布置。在文獻“ECGImplementationontheTMS320C5515DSPMedicalDevelopmentKit(MDK)withtheADS1298ECG-FE”(德州儀器公司，<http：//www.ti.com/lit/an/sprabj1/sprabj1.pdf>，2011)中描述了一種基于通過計算ECG波形的一階導數而獲得的值的變化來獲得R-R間隔等的方法。在該心跳檢測方法中，更具體地，獲得第(n+1)個采樣值和第(n-1)個采樣值之差的絕對值，基于閾值檢測峰值，然后，將兩個峰之間的時間寬度設置為R-R間隔。
技術實現思路
本專利技術解決的問題然而，上述心跳檢測方法具有以下問題。也就是說，如果要記錄或分析日常生活中或運動期間的心跳數據，則與靜止狀態下的測量不同的是，由身體運動等引起的噪聲可能會被混入ECG波形中。圖10和11示出了用于說明常規問題的曲線圖，其中橫坐標表示時間[ms]，縱坐標表示用數字值代替的電位[任意單位]。在圖10和圖11中，X表示ECG波形的采樣數據的示例，R表示要被檢測為心跳的R波。圖10和11中的ECG波形是相同的。在圖10和圖11中，盡管在21,000ms之后觀測到正常的ECG波形圖案，但是在21,000ms之前噪聲分量疊加在原始ECG波形上。即使試圖從這樣的ECG波形來基于閾值檢測心跳，振幅波動也會很大，從而，難以設置適當的閾值。此外，即使根據峰值來周期性地更新閾值，在包括噪聲的部分中閾值也增加。因此，不必要地錯過了沒有任何噪聲的部分中的心跳。另一方面，還提供了一種基于ECG波形的導數來檢測心跳的方法。通常，在數據處理中將ECG波形作為離散數據序列來處理。因此，獲得ECG波形的導數等效于獲得ECG波形的時間差。在圖10中，通過在ECG波形的采樣數據X的每個時刻處繪制通過從5ms之后的值減去5ms之前的值所獲得的值(即，一階導數)來獲得DF。在通常的ECG波形中，通過獲得時間差，可以使從R波到S波的突然改變變得顯著，從而便于心跳的檢測。然而，圖10中的一階導數值DF包括突然改變的噪聲分量。因此，噪聲分量可能被誤認為是心跳，且難以基于一階導數值來檢測心跳。在圖10中，N表示容易被誤認為心跳的噪聲分量。在圖11中，通過在圖10中的一階導數值DF的每個時刻處繪制通過從5ms之后的值減去5ms之前的值獲得的值(即，二階導數)來獲得DS。除了心跳的峰值之外，圖11中的二階導數值DS還包括容易被誤認為是心跳的噪聲分量的峰值。本專利技術是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種心跳檢測方法和心跳檢測設備，其能夠從在ECG波形上疊加有由身體運動引起的噪聲的數據中正確地檢測心跳及其時間。解決問題的方法根據本專利技術，提供了一種心跳檢測方法。該心跳檢測方法包括：計算步驟，根據活體的心電圖波形的采樣數據序列，針對每個采樣時刻計算采樣數據的改變量和改變程度之一；乘法步驟，通過將時刻K處的采樣數據的改變量和改變程度之一乘以時刻K處的采樣數據以及比時刻K早預定時間t的時刻處的采樣數據之一，來針對每個采樣時刻計算乘積；峰值檢測步驟，檢測所述乘積的峰值；以及心跳時刻確定步驟，將所述乘積的峰值的時刻設置為心跳時刻。根據本專利技術，還提供了一種心跳檢測設備。該心跳檢測設備包括：計算裝置，用于根據活體的心電圖波形的采樣數據序列，針對每個采樣時刻計算采樣數據的改變量和改變程度之一；乘法裝置，用于通過將時刻K處的采樣數據的改變量和改變程度之一乘以時刻K處的采樣數據以及比時刻K早預定時間t的時刻處的采樣數據之一，來針對每個采樣時刻計算乘積；峰值檢測裝置，用于檢測所述乘積的峰值；以及心跳時刻確定裝置，用于將所述乘積的峰值的時刻設置為心跳時刻。本專利技術的效果根據本專利技術，針對活體的心電圖波形的采樣數據序列中的每個采樣時刻，計算采樣數據的改變量或改變程度；通過將時刻K處的采樣數據的改變量或改變程度乘以時刻K處的采樣數據或比時刻K早預定時間t的時刻處的采樣數據，來針對每個采樣時刻計算乘積；檢測所述乘積的峰值；并將乘積的峰值的時刻設為心跳時刻。在本專利技術中，有可能強調從心跳導出的峰值分量，并甚至可以從在心電圖波形上疊加有由身體運動引起的噪聲的采樣數據序列中正確地檢測心跳。附圖說明圖1示出了用于解釋根據本專利技術的原理的圖。圖2示出了用于解釋根據本專利技術的原理的圖。圖3是用于解釋根據本專利技術的原理的圖。圖4是用于解釋根據本專利技術的原理的圖。圖5是示出了根據本專利技術的實施例的心跳檢測設備的布置的框圖。圖6是用于解釋根據本專利技術的實施例的心跳檢測設備的差值計算單元和乘法單元的操作的流程圖。圖7是用于解釋根據本專利技術的實施例的心跳檢測設備的峰值檢測單元和心跳時刻確定單元的操作的流程圖。圖8是用于解釋根據本專利技術的實施例的心跳檢測設備的峰值檢測單元的另一操作的流程圖。圖9是示出了心電圖波形的示例的圖。圖10示出了用于解釋常規問題的圖。以及圖11示出了用于解釋常規問題的圖。具體實施方式[專利技術原理]圖1至圖4示出了用于解釋根據本專利技術的原理的圖。在圖1至圖4中，橫軸表示時間(ms)，縱軸表示用數字值代替的電位(任意單位)。圖1示出了圖10中的部分的放大圖。可以理解，圖1中的R波的峰值R1在一階導數值DF的峰值D1之前10ms的時刻處。因此，為了強調峰值R1和D1，對通過將一階導數值DF乘以采樣值X之前10ms處的采樣值而獲得的數據序列進行追蹤，其中一階導數值DF是采樣值X之前和之后的值之間的差。圖2示出了圖11中的部分的放大圖。可以理解，圖2中R波的峰R1處于與二階導數值DS的峰值D2相同的位置處。圖3是通過繪制通過將圖10中每個時刻處的一階導數值DF乘以該時刻之前10毫秒處的采樣值而計算的值所獲得的圖。從圖3可以看出，在強調了與心跳對應的峰值M1的同時，圖10中所示出的心跳之間的噪聲分量降低，并且可以基于閾值本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種心跳檢測方法，包括：計算步驟，根據活體的心電圖波形的采樣數據序列，針對每個采樣時刻計算采樣數據的改變量和改變程度之一；乘法步驟，通過將時刻K處的采樣數據的改變量和改變程度之一乘以時刻K處的采樣數據以及比時刻K早預定時間t的時刻處的采樣數據之一，來針對每個采樣時刻計算乘積；峰值檢測步驟，檢測所述乘積的峰值；以及心跳時刻確定步驟，將所述乘積的峰值的時刻設置為心跳時刻。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.09.04 JP 2014-1798691.一種心跳檢測方法，包括：計算步驟，根據活體的心電圖波形的采樣數據序列，針對每個采樣時刻計算采樣數據的改變量和改變程度之一；乘法步驟，通過將時刻K處的采樣數據的改變量和改變程度之一乘以時刻K處的采樣數據以及比時刻K早預定時間t的時刻處的采樣數據之一，來針對每個采樣時刻計算乘積；峰值檢測步驟，檢測所述乘積的峰值；以及心跳時刻確定步驟，將所述乘積的峰值的時刻設置為心跳時刻。2.根據權利要求1所述的心跳檢測方法，其中，所述峰值檢測步驟包括：檢測所述乘積小于閾值且變為峰值的點。3.根據權利要求2所述的心跳檢測方法，其中，所述峰值檢測步驟包括以下步驟：基于所檢測到的所述乘積的峰值的平均值，更新所述閾值。4.根據權利要求1所述的心跳檢測方法，其中，所述心跳時刻確定步驟包括：確定所述乘積的峰值的時刻與前一心跳時刻之差是否不短于預定時間，且如果與所述前一心跳時刻之差短于所述預定時間，則不采用所述乘積的峰值的所述時刻作為心跳時刻。5.根據權利要求1所述的心跳檢測方法，其中，所述心跳時刻確定步驟包括：確定在將所述乘積的峰值的所述時刻作為心跳時刻的情況下的心跳間隔是否沒有以不低于預定速率...

【專利技術屬性】
技術研發人員：松浦伸昭，桑原啟，高河原和彥，川野龍介，小泉弘，
申請(專利權)人：日本電信電話株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP