血氧测量方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种血氧测量方法和系统，其中，血氧测量方法包括以下步骤：根据预设的分段间隔，对频谱信号进行分段，得到各分段频谱信号；频谱信号为对去除了直流分量的血氧原始信号进行时域转换频域处理后获得的信号；分别获取各分段频谱信号的基波对应的谐波特征；根据脉搏波基波信号特征和各谐波特征，从各分段频谱信号中识别出有效频率段；根据有效频率段，得到有效脉搏信号，获取有效脉搏信号的脉搏信号幅值；根据脉搏信号幅值得到血氧值。本发明专利技术能够实现对血氧脉搏信号的准确识别，排除干扰脉搏信号，可以在干扰情况下提高血氧测量精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人体生理信号检测与信号处理
，特别是涉及一种血氧测量方法和系统。
技术介绍
血液通常含有多种类型的血红蛋白，包括氧合血红蛋白(HbO2)、还原血红蛋白(Hb)、碳氧血红蛋白(COHb)以及高铁血红蛋白(MetHb)，后两种正常情况下含量比较低(1％)，血氧饱和度(SpO2)通常指血液中氧合血红蛋白(HbO2)占血红蛋白比例的多少：SpO2＝HbO2/(HbO2+Hb)×100％；目前的血氧测量方法是通过红光(660nm)和红外光(940nm)照射手指，由于氧合血红蛋白在红光下比还原血红蛋白吸收系数小，在红外光下比还原血红蛋白吸收系数大，当人体血液中氧合血红蛋白含量变化时，红光和红外光信号幅值会发生变化，利用这个变化可以计算出脉搏血氧饱和度，是一种无损伤血氧测量方法。但是当人体处于运动状态时，血流的状态会不断改变，而且手指与指夹式探头的相对位置也会变化，造成血氧和脉率结果计算不准确。传统技术针对运动状态的血氧测量包括时域方法和频域方法，具体可如图1所示：1)时域方法为把原始信号分别通过一个低通和一个高通滤波器，在低通滤波后的信号上提取出直流幅值，在高通滤波器上提取交流幅值，利用比例公式求出比例系数，再通过该比例系数与血氧关系求出血氧值；2)频域方法为先提取出信号的直流分量，再把信号减去直流分量，把减去直流分量后的信号变换到频域，在频谱上找出信号幅值最大的频率点作为有效信号，求出信号的幅<br>值，同时利用相应的公式求出血氧值。在实现过程中，专利技术人发现传统技术中至少存在如下问题：具体可如图2所示，当脉搏信号有大量干扰时，时域方法脉搏信号很容易识别错误，导致测量的交流幅值精确度低、稳定性差。频域方法提取出的频谱信号幅值最大的频率点不一定是有效信号，有可能是干扰信号，会导致脉率和信号交流幅值同时识别错误，进而造成血氧测量精确度低、稳定性差。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统技术在有干扰的情况下血氧测量精确度低且稳定性差的问题，提供一种血氧测量方法和系统。为了实现上述目的，本专利技术技术方案的实施例为：一方面，提供了一种血氧测量方法，包括以下步骤：根据预设的分段间隔，对频谱信号进行分段，得到各分段频谱信号；频谱信号为对去除了直流分量的血氧原始信号进行时域转换频域处理后获得的信号；分别获取各分段频谱信号的基波对应的谐波特征；根据脉搏波基波信号特征和各谐波特征，从各分段频谱信号中识别出有效频率段；根据有效频率段，得到有效脉搏信号，获取有效脉搏信号的脉搏信号幅值；根据脉搏信号幅值得到血氧值。另一方面，提供了一种血氧测量系统，包括：信号分段模块，用于根据预设的分段间隔，对频谱信号进行分段，得到各分段频谱信号；频谱信号为对去除了直流分量的血氧原始信号进行时域转换频域处理后获得的信号；特征值获取模块，用于分别获取各分段频谱信号的基波对应的谐波特征；识别模块，用于根据脉搏波基波信号特征和各谐波特征，从各分段频谱信号中识别出有效频率段；幅值获取模块，用于根据有效频率段，得到有效脉搏信号，获取有效脉搏信号的脉搏信号幅值；血氧计算模块，用于根据脉搏信号幅值得到血氧值。上述技术方案具有如下有益效果：本专利技术血氧测量方法和系统，通过频谱分段求最大值的方法提高谱峰识别的精确度和稳定性，通过脉搏信号谐波特征识别有效信号，排除干扰信号；解决了血氧测量设备在运动干扰情况下有效信号的识别问题。本专利技术能够实现对血氧脉搏信号的准确识别，排除干扰脉搏信号，可以在干扰情况下提高血氧测量的精确度和稳定性。附图说明图1为正常情况下血氧信号时域和频域波形的示意图；图2为运动干扰情况下血氧信号时域和频域波形的示意图；图3为本专利技术血氧测量方法实施例1的流程示意图；图4为本专利技术血氧测量系统实施例1的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术血氧测量方法实施例1：为了解决传统技术在有干扰的情况下血氧测量精确度低且稳定性差的问题，本专利技术提供了一种血氧测量方法实施例1；图3为本专利技术血氧测量方法实施例1的流程示意图；如图3所示，可以包括以下步骤：步骤S310：根据预设的分段间隔，对频谱信号进行分段，得到各分段频谱信号；频谱信号为对去除了直流分量的血氧原始信号进行时域转换频域处理后获得的信号；步骤S320：分别获取各分段频谱信号的基波对应的谐波特征；步骤S330：根据脉搏波基波信号特征和各谐波特征，从各分段频谱信号中识别出有效频率段；步骤S340：根据有效频率段，得到有效脉搏信号，获取有效脉搏信号的脉搏信号幅值；步骤S350：根据脉搏信号幅值得到血氧值。具体而言，可以先对去除直流信号分量(直流信号分量可以通过求一段信号均值的方法获得)后的血氧原始信号进行线性调频Z变换(chirp-ztransformCZT)，在一个具体的实施例中，也可以采用快速傅立叶变换(FFT：FastFourierTransformation)，将上述血氧原始信号变换到频域，从而得到本专利技术实施例中的频谱信号。为了提高频谱峰值信号识别的精确度，对上述得到的频谱信号进行分段，例如：假设频谱信号在0到10Hz内有600个数据点，那么1Hz相当于60个点，按照0.33Hz分段就约等于20个数据点分一段。然后分别求出每一段频谱信号的最大值，并按从大到小排序；排序的目的在于为了提高筛选出可能是有效脉搏信号的分段频谱信号的概率，并将这些分段频谱信号作为候选信号段以进行下一步获取谐波特征的处理。在一个具体的实施例中，步骤S330可以包括：在谐波特征达到脉搏波基波信号特征的预设参比条件时，确定分段频谱信号为有效频率段；谐波特征包括谐波的幅值和谐波红光红外光的比值；脉搏波基波信号特征包括基波信号幅值和基波信号红光红外光的比值。具体而言，依据步骤S320中求出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种血氧测量方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设的分段间隔，对频谱信号进行分段，得到各分段频谱信号；所述频谱信号为对去除了直流分量的血氧原始信号进行时域转换频域处理后获得的信号；分别获取各所述分段频谱信号的基波对应的谐波特征；根据脉搏波基波信号特征和各所述谐波特征，从各所述分段频谱信号中识别出有效频率段；根据所述有效频率段，得到有效脉搏信号，获取所述有效脉搏信号的脉搏信号幅值；根据所述脉搏信号幅值得到血氧值。

【技术特征摘要】
1.一种血氧测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据预设的分段间隔，对频谱信号进行分段，得到各分段频谱信号；所述
频谱信号为对去除了直流分量的血氧原始信号进行时域转换频域处理后获得的
信号；
分别获取各所述分段频谱信号的基波对应的谐波特征；
根据脉搏波基波信号特征和各所述谐波特征，从各所述分段频谱信号中识
别出有效频率段；
根据所述有效频率段，得到有效脉搏信号，获取所述有效脉搏信号的脉搏
信号幅值；
根据所述脉搏信号幅值得到血氧值。
2.根据权利要求1所述的血氧测量方法，其特征在于，根据脉搏波基波信
号特征和各所述谐波特征，从各所述分段频谱信号中识别出有效频率段的步骤
包括：
在所述谐波特征满足所述脉搏波基波信号特征的预设参比条件时，确定所
述分段频谱信号为有效频率段；所述谐波特征包括谐波的幅值和谐波红光红外
光的比值；所述脉搏波基波信号特征包括基波信号幅值和基波信号红光红外光
的比值。
3.根据权利要求2所述的血氧测量方法，其特征在于，在所述谐波特征达
到所述脉搏波基波信号特征的预设参比条件时，确定所述分段频谱信号为有效
频率段的步骤包括：
在所述谐波的幅值大于预设倍数的所述基波信号幅值且所述谐波红光红外
光的比值与所述基波信号红光红外光的比值的差值在预设数值范围内时，确定
所述谐波特征达到所述脉搏波基波信号特征的预设参比条件；所述预设倍数为
0.4倍。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的血氧测量方法，其特征在于，所述
预设的分段间隔为小于最低脉率所需的频谱间隔；所述最低脉率包含的数值为
每分钟20的脉搏数和0.33赫兹的频率值。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的血氧测量方法，其特征在于，获取

\t所述有效脉搏信号的脉搏信号幅值的步骤包括：
获取所述有效频率段所在的频率点的位置；
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓波，赵巍，胡静，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44