心跳检测模组及其检测、去噪方法技术

本发明专利技术涉及心跳检测模组及其检测、去噪方法。心跳检测模组，包含光体积测量装置、运动感测装置和处理单元。所述光体积测量装置用以在检测期间检测皮肤表面以输出光体积变化信号。所述运动感测装置用以相对所述检测期间输出加速度信号。所述处理单元用以分别转换所述光体积变化信号和所述加速度信号为第一频域信息和第二频域信息、根据所述第二频域信息的最大频谱峰值决定去噪参数以对所述第一频域信息去噪以及根据去噪后第一频域信息的最大频谱峰值计算心跳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种心跳检测模组，特别是关于一种具有去噪功能的心跳检测模组及其检测、去噪方法。
技术介绍
已知血氧饱和仪(pulseoximeter)利用非侵入式的方式来检测使用者的血氧浓度和脉搏数，其可产生红光光束(波长约660纳米)和红外光光束(波长约910纳米)穿透待测部位，并利用带氧血红素(oxyhemoglobin)和去氧血红素(deoxyheamoglobin)对特定光谱具有不同吸收率的特性以检测穿透光的光强度变化，例如参照美国专利第7,072,701号，标题为血氧浓度的监测方式(Methodforspectrophotometricbloodoxygenationmonitoring)。检测出两种波长的穿透光的光强度变化后，例如光体积变化(Photoplethysmography)信号或称作PPG信号(PPGsignal)，再以下列公式计算血氧浓度，血氧浓度＝100％×[HbO2]/([HbO2]+[Hb])；其中，[HbO2]表示带氧血红素浓度；[Hb]表示去氧血红素浓度。一般血氧饱和仪所检测到的两种波长的穿透光的光强度会随着心跳而呈现强弱变化，这是由于血管会随着心跳而不断地扩张和收缩而使得光束所通过的血液量改变，进而改变光能量被吸收的比例。藉此，根据不断变化的光强度信息可计算使用者的心跳。然而，当血氧饱和仪与所检测的待测部位发生相对移动时，则会检测到混乱波形而难以检测出正确的光体积变化信号，因而在非静止状态的检测条件下(例如应用在可携式电子装置或穿戴式电子装置时)，可能无法得到正确的心跳。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种具有去噪功能的心跳检测模组及其检测、去噪方法。本专利技术提供一种心跳检测模组。所述心跳检测模组包含光体积测量装置、运动感测装置和处理单元。所述光体积测量装置用以在检测期间检测皮肤表面以输出光体积变化信号。所述运动感测装置用以相对所述检测期间输出加速度信号。所述处理单元用以分别转换所述光体积变化信号和所述加速度信号为第一频域信息和第二频域信息、根据所述第二频域信息的最大频谱峰值决定去噪参数以对所述第一频域信息去噪以及根据去噪后第一频域信息的最大频谱峰值计算心跳。本专利技术还提供一种适用于心跳检测模组的心跳检测方法，所述心跳检测模组包含光体积测量装置、运动感测装置和处理单元。所述心跳检测方法包含下列步骤：以所述光体积测量装置在检测期间检测皮肤表面以输出光体积变化信号；以所述运动感测装置相对所述检测期间输出加速度信号；以所述处理单元接收所述光体积变化信号和所述加速度信号；分别转换所述光体积变化信号和所述加速度信号为第一频域信息和第二频域信息；根据所述第二频域信息的最大频谱峰值决定去噪参数以对所述第一频域信息去噪；以及根据去噪后第一频域信息的最大频谱峰值计算心跳。本专利技术还提供一种心跳检测模组的去噪方法。所述去噪方法包含下列步骤：在检测期间接收光体积变化信号和加速度信号；转换所述光体积变化信号为频域光体积变化信号并产生具有第一组频率索引值和相关的第一组频谱值的第一频域信息；转换所述加速度信号为频域加速度信号并产生具有第二组频率索引值和相关的第二组频谱值的第二频域信息；识别所述第一频域信息中前三大频谱峰值所对应的三个频率索引值和所述第二频域信息中最大频谱峰值所对应的参考索引值；以及根据所述三个频率索引值和所述参考索引值对所述第一组频谱值进行去噪。为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，在本专利技术的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此先述明。附图说明图1为本专利技术实施例的心跳检测模组的方块图；图2A为本专利技术实施例的滤波前光体积变化信号的示意图；图2B为本专利技术实施例的滤波后光体积变化信号的示意图；图3为本专利技术实施例的心跳检测方法的流程图；图4A为本专利技术实施例的频域光体积变化信号的频谱图；图4B为对应图4A的频谱图的第一频域信息的示意图；图5A为本专利技术实施例的频域加速度信号的频谱图；图5B为对应图5A的频谱图的第二频域信息的示意图；图6为本专利技术实施例的第一频域信息和第二频域信息的示意图；图7为本专利技术实施例的去噪方法的流程图；图8为本专利技术实施例的频率索引值、参考索引值和去噪范围的示意图。附图标记说明1心跳检测模组10光体积测量装置12运动感测装置14处理单元140转换模组142峰值萃取模组144计算模组146心跳追踪模组16带通滤波器18表示单元I1第一频域信息I2第二频域信息N1、N2、N3频率索引值NHR心跳索引值PMAX最大频谱峰值PMAX′去噪后最大频谱峰值R参考索引值R1/2二分之一倍参考索引值R2两倍参考索引值S10-S25步骤Sa加速度信号Sp光体积变化信号具体实施方式本专利技术提供一种具有去噪功能的心跳检测模组，可结合于例如，但不限于，智慧型手表、手环、眼镜、穿戴式装置或行动装置。某些实施例中，所述穿戴式装置或行动装置可包含或不包含显示功能。某些实施例中，所述心跳检测模组可为独立的检测装置并可利用适当方式结合于所述装置，在需要使用时才进行设置，以增加实用性。请参照图1所示，其为本专利技术实施例的心跳检测模组1的方块图，包含光体积测量装置10、运动感测装置12和处理单元14，其中所述处理单元14包含转换模组140、峰值萃取模组142和计算模组144。某些实施例中，两个带通滤波器16分别设置在所述光体积测量装置10与所述处理单元14之间以及所述运动感测装置12与所述处理单元14之间。某些实施例中，所述处理单元14还包含心跳追踪模组146用以记录所述计算模组144所计算的心跳。可以了解的是，电源模组(未绘示)电性连接所述心跳检测模组1并用以提供所述心跳检测模组1操作时所需的电力。所述光体积测量装置10用以在检测期间检测皮肤表面以输出光体积变化信号Sp。一般而言，所述光体积测量装置10具有发光模组和感测区。所述光体积测量装置10可为反射式或穿透式光体积测量装置，并无特定限制。所述光体积测量装置10根据检测光信号产生光体积变化信号的方式已为已知，故在此不再赘述。所述光体积测量装置10所检测皮肤表面的位置并无特定限制，其根据所适用的电子装置。所述运动感测装置12例如可为陀螺仪(gyro本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心跳检测模组，该检测模组包含：光体积测量装置，用以在检测期间检测皮肤表面以输出光体积变化信号；运动感测装置，用以相对所述检测期间输出加速度信号；以及处理单元，用以分别转换所述光体积变化信号和所述加速度信号为第一频域信息和第二频域信息、根据所述第二频域信息的最大频谱峰值决定去噪参数以对所述第一频域信息去噪以及根据去噪后第一频域信息的最大频谱峰值计算心跳。

【技术特征摘要】
1.一种心跳检测模组，该检测模组包含：
光体积测量装置，用以在检测期间检测皮肤表面以输出光体积变化信
号；
运动感测装置，用以相对所述检测期间输出加速度信号；以及
处理单元，用以分别转换所述光体积变化信号和所述加速度信号为第一
频域信息和第二频域信息、根据所述第二频域信息的最大频谱峰值决定去噪
参数以对所述第一频域信息去噪以及根据去噪后第一频域信息的最大频谱
峰值计算心跳。
2.根据权利要求1所述的心跳检测模组，其中所述处理单元包含：
转换模组，用以转换所述光体积变化信号为频域光体积变化信号并产生
第一组频率索引值和相关的第一组频谱值以作为所述第一频域信息，并转换
所述加速度信号为频域加速度信号并产生第二组频率索引值和相关的第二
组频谱值以作为所述第二频域信息；以及
峰值萃取模组，用以判断所述第一频域信息和所述第二频域信息中多个
频谱峰值并输出对应所述频谱峰值的频率索引值。
3.根据权利要求2所述的心跳检测模组，其中所述第一组频率索引值
与所述第二组频率索引值具有相同数量。
4.根据权利要求2所述的心跳检测模组，其中所述处理单元还包含计
算模组用以根据所述第二频域信息的最大频谱峰值所对应的频率索引值决
定参考索引值以作为所述去噪参数，并计算二分之一倍的所述参考索引值和
两倍的所述参考索引值，其中所述去噪参数还包含所述二分之一倍的所述参
考索引值与所述两倍的所述参考索引值至少其中的一者。
5.根据权利要求4所述的心跳检测模组，其中所述计算模组还根据所
述去噪参数排除所述第一频域信息中相对应频率索引值的频谱值，以对所述
第一频域信息去噪。
6.根据权利要求4所述的心跳检测模组，其中所述处理单元还包含：
心跳追踪模组，用以对应多个所述检测期间记录所述心跳的变化趋势，
其中，所述计算模组还根据所述变化趋势估测所述心跳。
7.根据权利要求1所述的心跳检测模组，该检测模组还包含：
带通滤波器，用以对所述光体积变化信号和所述加速度信号进行滤波。
8.根据权利要求1所述的心跳检测模组，其中所述心跳检测模组结合
于穿戴式装置或行动装置。
9.一种适用在心跳检测模组的心跳检测方法，所述心跳检测模组包含
光体积测量装置、运动感测装置和处理单元，所述心跳检测方法包含：
以所述光体积测量装置在检测期间检测皮肤表面以输出光体积变化信
号；
以所述运动感测装置相对所述检测期间输出加速度信号；
以所述处理单元接收所述光体积变化信号和所述加速度信号；
分别转换所述光体积变化信号和所述加速度信号为第一频域信息和第
二频域信息；
根据所述第二频域信息的最大频谱峰值决定去噪参数以对所述第一频
域信息去噪；以及
根据去噪后第一频域信息的最大频谱峰值计算心跳。
10.根据权利要求9所述的心跳检测方法，其中分别转换所述光体积变
化信号和所述加速度信号为所述第一频...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志新，古人豪，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71