【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及生物傳感器，具體涉及一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在現(xiàn)代健康監(jiān)測(cè)設(shè)備中，手環(huán)式監(jiān)測(cè)器已成為一種常見(jiàn)的健康管理工具，能夠通過(guò)光學(xué)傳感技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)用戶的脈率和血氧飽和度，這種手環(huán)通常利用安裝在手環(huán)背面的小型光電器件，通過(guò)向用戶的皮膚發(fā)射近紅外光，并接收反射回的光信號(hào)來(lái)測(cè)量脈率和血氧水平，測(cè)量過(guò)程基于lambert-beer定律，該定律指出，不同濃度的物質(zhì)對(duì)光的吸收率不同，從而使得血氧飽和度的變化可以通過(guò)光吸收的差異來(lái)定量測(cè)量。
2、然而，在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)在用戶運(yùn)動(dòng)特別是劇烈活動(dòng)時(shí)，存在顯著的測(cè)量誤差，這主要是由于手環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到手腕晃動(dòng)的影響，導(dǎo)致光線散射和信號(hào)衰減，從而影響數(shù)據(jù)的采集和處理，這種外部干擾使得脈率和血氧飽和度的測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，降低了手環(huán)的可靠性和用戶體驗(yàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有健康監(jiān)測(cè)手環(huán)在用戶運(yùn)動(dòng)特別是劇烈活動(dòng)時(shí)，由于手環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到手腕晃動(dòng)的影響，導(dǎo)致光線散射和信號(hào)衰減，從而影響數(shù)據(jù)的采集和處理，這種外部干擾使得脈率和血氧飽和度的測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，降低了手環(huán)的可靠性和用戶體驗(yàn)的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，所述方法包括：
3、s1：基于光體積描記法光學(xué)傳感器獲取連續(xù)的光吸收信號(hào)變化；
4
5、s3：基于加速度傳感器的數(shù)據(jù)識(shí)別手腕晃動(dòng)并修正因晃動(dòng)帶來(lái)的脈沖信號(hào)失真；
6、s4：采用紅外光與紅光的雙重波長(zhǎng)光檢測(cè)計(jì)算血液中的血氧飽和度。
7、優(yōu)選的，所述步驟s1具體包括：
8、啟動(dòng)光學(xué)傳感器并向組織表面發(fā)射預(yù)定強(qiáng)度的光源；
9、連續(xù)采集經(jīng)由組織透射或反射回來(lái)光線強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)；
10、利用特定算法從數(shù)據(jù)提取有效光吸收波動(dòng)信號(hào)；
11、對(duì)采集到的原始光吸收波動(dòng)信號(hào)濾波以消除噪聲干擾；
12、形成清晰穩(wěn)定的連續(xù)變化信號(hào)輸出以供后續(xù)分析；
13、其中，所述利用特定算法從數(shù)據(jù)提取有效光吸收波動(dòng)信號(hào)包括：
14、應(yīng)用離散小波變換來(lái)分解光強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)δi(t)，提取出與心臟脈搏相關(guān)的波動(dòng)信號(hào)，具體公式為：
15、
16、其中，wj,k是小波系數(shù)，t代表時(shí)間，n代表信號(hào)采樣的總數(shù)目，δi(t)是光強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)，ψ是母小波函數(shù)，j和k分別表示尺度和位置參數(shù)，通過(guò)選擇合適的尺度jjj和位置kkk，可以提取出與心臟脈搏相關(guān)的成分；
17、所述對(duì)采集到的原始光吸收波動(dòng)信號(hào)濾波以消除噪聲干擾中濾波過(guò)程采用公式：
18、
19、其中，y(t)是濾波后的信號(hào)，δi(t)是光強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)，t是時(shí)間，是估計(jì)的噪聲，μ是步長(zhǎng)因子，e(t)是誤差信號(hào)，通過(guò)調(diào)整μ，可以自適應(yīng)地消除噪聲干擾。
20、優(yōu)選的，所述步驟s2具體包括：
21、基于連續(xù)的光吸收信號(hào)變化檢測(cè)出心跳峰值位置；
22、運(yùn)用自相關(guān)技術(shù)定位清晰可靠的周期特征點(diǎn)；
23、選取合適的脈沖模板并通過(guò)卷積分析匹配信號(hào)序列；
24、應(yīng)用算法確定相鄰心跳周期并計(jì)算脈沖周期時(shí)間長(zhǎng)度；
25、根據(jù)周期計(jì)算得出每分鐘的心跳頻率即脈率值。
26、優(yōu)選的，所述步驟s3具體包括：
27、啟用內(nèi)置多軸加速度計(jì)持續(xù)監(jiān)控手腕動(dòng)態(tài)變化；
28、實(shí)時(shí)捕捉并存儲(chǔ)加速度在各個(gè)軸向上的分量值序列；
29、依據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量的瞬時(shí)幅值與預(yù)設(shè)定門(mén)限值比對(duì)確定是否發(fā)生顯著運(yùn)動(dòng)晃動(dòng)；
30、對(duì)晃動(dòng)時(shí)刻前后一段時(shí)窗范圍內(nèi)的光吸收信號(hào)采取平滑或者插補(bǔ)處理降低晃動(dòng)影響；
31、通過(guò)對(duì)比同步測(cè)量得到的心率波和經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)干擾抑制的心率波，校正最終心跳頻率計(jì)算結(jié)果。
32、優(yōu)選的，所述步驟s4具體包括：
33、從兩個(gè)光體積描記學(xué)傳感器分別發(fā)射800nm以上的近紅外線和可見(jiàn)的600nm附近的紅光，并采集信號(hào)反饋信息；
34、使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)從反饋的信息中提取特定信號(hào)成分并進(jìn)行歸一化；
35、選用適當(dāng)?shù)姆匠虜M合紅光/近紅外吸收比率與不同血液氧合狀態(tài)之間的關(guān)系；
36、測(cè)量并記錄兩光源下對(duì)應(yīng)的連續(xù)血容變化幅度比，計(jì)算比例因子；
37、依照比例因子推導(dǎo)出血液內(nèi)的血氧含量，從而得出血氧飽和程度；
38、其中所述基于紅外光與紅光的雙重波長(zhǎng)光檢測(cè)的具體計(jì)算步驟包含:
39、分別測(cè)量?jī)煞N波長(zhǎng)下的光信號(hào)變化值；
40、進(jìn)行差分運(yùn)算，得出兩組光吸收強(qiáng)度變化比值；
41、應(yīng)用修正后的吸收比來(lái)調(diào)整飽和度計(jì)算方式：
42、so2＝[(i紅外/i紅光)×k/2]+[斜率×(i紅外－i紅光)+截距]×k，
43、其中，so2是血氧飽和度，i紅外是紅外光的信號(hào)強(qiáng)度，i紅光是紅光的信號(hào)強(qiáng)度，k是一個(gè)用于校準(zhǔn)或調(diào)整的系數(shù)。
44、優(yōu)選的，所述步驟s1基于光體積描記法光學(xué)傳感器獲取連續(xù)的光吸收信號(hào)變化具體還包括：
45、建立光學(xué)傳感器與光源之間的光通道；
46、通過(guò)接收器采集透過(guò)手指的光線強(qiáng)度的變化；
47、將所采集的光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)變化記錄下來(lái)；
48、利用所述電壓信號(hào)的變化分析出連續(xù)光吸收曲線圖樣。
49、優(yōu)選的，所述步驟s3基于加速度傳感器的數(shù)據(jù)識(shí)別手腕晃動(dòng)并修正因晃動(dòng)帶來(lái)的脈沖信號(hào)失真還包括：
50、獲取來(lái)自加速度傳感器x、y、z三軸數(shù)據(jù)計(jì)算平均加速值；
51、判斷如果任一軸向加速度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則認(rèn)為發(fā)生晃動(dòng)；
52、如果判斷手腕在晃動(dòng)狀態(tài)中，則應(yīng)用濾波器去除噪音；
53、公式化判斷：若某軸加速度絕對(duì)值大于閾值,則認(rèn)為手腕有晃動(dòng)現(xiàn)象。
54、優(yōu)選的，所述步驟s4中采用紅外光與紅光的雙重波長(zhǎng)光檢測(cè)具體還包括：
55、切換光源模塊以紅外光波照射皮膚表面收集反饋強(qiáng)度信號(hào)；
56、然后用紅光進(jìn)行照射重復(fù)上述反饋強(qiáng)度收集過(guò)程；
57、對(duì)比兩者吸收比例以計(jì)算血氧飽和程度；
58、使用公式化的判斷條件，so2＝((ir/i?red)×k)來(lái)修正計(jì)算過(guò)程中的誤差影響因素，
59、其中，so2表示血氧飽和度，ir表示紅外光強(qiáng)度，i?red表示紅光強(qiáng)度。
60、優(yōu)選的，所述變化分析得到心跳脈沖信號(hào)以測(cè)定脈率值的具體還包括：
61、應(yīng)用傅立葉變換解析信號(hào)的頻譜成分；
62、基于脈沖信號(hào)的特點(diǎn)過(guò)濾高頻成分；
63、識(shí)別峰值位置以提取有效心跳信號(hào)周期長(zhǎng)度；
6本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S1具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S2具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S3具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S4具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S1基于光體積描記法光學(xué)傳感器獲取連續(xù)的光吸收信號(hào)變化具體還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S3基于加速度傳感器的數(shù)據(jù)識(shí)別手腕晃動(dòng)并修正因晃動(dòng)帶來(lái)的脈沖信號(hào)失真還包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述變化分析得到心跳脈沖信號(hào)以測(cè)定脈率值的具體還包括：
10.一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)，采用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟s1具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟s2具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟s3具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟s4具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)脈率血氧的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟s1基于光體積描記法光學(xué)傳感器獲...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏一，惠勇，閆紫飛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中科建興智能科技陜西集團(tuán)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。