用于提取心率信息的设备和方法技术

一种数据处理设备(100、200)根据时间相关传感器数据(110)来确定关于感兴趣对象(605)的心率信息，所述时间相关传感器数据包括生理传感器数据(114)，所述生理传感器数据包括心搏分量和至少一个运动伪影分量，并且所述时间相关传感器数据还包括运动传感器数据(116)。重建单元接收去除伪影的生理传感器数据(130)并将所述去除伪影的生理传感器数据分解为具有相关联的分量幅度的多个去除伪影的生理传感器数据分量(145)，并将重建的心搏分量数据(150)提供为所述去除伪影的生理传感器数据分量(145)中的具有最高分量幅度的至少两个的分量子集的组合。心搏分析单元接收所述重建的心搏分量数据(150)并根据所述心搏分量数据(150)来确定心搏间隔作为所述心率信息，并基于所确定的心率信息来提供心率信息信号(170)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提取心率信息的设备和方法
本专利技术涉及一种用于根据时间相关传感器数据来确定关于感兴趣对象的心率信息的数据处理设备，所述时间相关传感器数据包括生理传感器数据，所述生理传感器数据包括心搏分量和至少一个运动伪影分量，并且所述时间相关传感器数据还包括运动传感器数据，所述运动传感器数据指示感兴趣对象的感测区域的速度或加速度。本专利技术还涉及一种用于确定关于感兴趣对象的心率信息的装置、数据处理方法和计算机程序。
技术介绍
关于感兴趣对象的心血管状态(例如心率)的信息能够使用诸如接触式传感器的传感器或诸如相机的远程传感器通过光电体积描记法(PPG)来无干扰式地获取。使用远程传感器的PPG技术也被称为远程PPG。无论使用接触式传感器还是远程传感器，PPG技术都容易受到运动引起的信号失真的影响，这些运动引起的信号失真会叠加到期望的生命信号上。运动引起的信号失真例如由感兴趣对象的运动引起。表示检测到的PPG信号的PPG数据中的运动伪影减少是一项具有挑战性的任务，因为运动分量的贡献经常超过期望的生命信号的贡献一个数量级。伪影导致错误的解度并降低心血管参数的估计的准确性和可靠性。在许多研究中，相关联的PPG设置通常在需要对象不动的条件下操作。该缺点限制了该技术在实际应用环境(例如，医院、家庭护理和体育运动)中的能力。US2014/0213858A1公开了一种用于确定人的心率的便携式设备，其包括心率测量单元、用于测量身体部分的运动的运动测量单元、以及处理单元。处理单元适于测量心率信号的信号质量，并因此在两种计算模式之间切换：如果信号质量高于预定义阈值，则基于心率信号来计算心率。如果信号质量太差以至于基于心率信号在技术上不再可能来进行心率的可靠计算，则处理单元切换到其第二计算模式，其中基于运动信号通过估计心率常数并定义心率的指数发展来估计心率，从最后可靠测量的心率开始并以估计的心率常数结束，心率常数取决于运动信号的频率。US2012/0229201A1描述了一种滤波器设备，其包括：滤波器，其分离包括在输入信号中的稳定分量和非稳定分量；合成单元，其根据给定比率合成分离的稳定分量和分离的非稳定分量；以及评估单元，其评估输入信号中的非稳定分量的量的大小，其中，在评估单元确定非稳定分量的量等于或小于预定参考值的情况下，合成单元将给定比率设置为第一比率，并且在评估单元确定非稳定分量的量大于预定参考值的情况下，将给定比率设置为第二比率，其中非稳定分量的比例小于第一比率的情况。
技术实现思路
将期望的是根据生理传感器数据来提供可靠且更准确的心率信息，甚至在存在强烈运动引起的信号失真的情况下。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于根据时间相关传感器数据来确定关于感兴趣对象的心率信息的数据处理设备。所述时间相关传感器数据包括生理传感器数据，所述生理传感器数据包括心搏分量和至少一个运动伪影分量，并且所述时间相关传感器数据还包括运动传感器数据，所述运动传感器数据指示所述感兴趣对象的感测区域的速度或加速度。所述数据处理设备包括：-运动伪影去除单元，其被配置为接收所述传感器数据，使用所述运动传感器数据将运动伪影去除算法应用到所述生理传感器数据，并提供去除伪影的生理传感器数据；-重建单元，其被配置为接收所述去除伪影的生理传感器数据并将所述去除伪影的生理传感器数据分解为具有相关联的分量幅度的多个去除伪影的生理传感器数据分量，并将重建的心搏分量数据提供为所述去除伪影的生理传感器数据分量中的具有最高分量幅度的至少两个的分量子集的组合；以及-心搏分析单元，其被配置为接收所述重建的心搏分量数据，根据所述心搏分量数据来确定心搏间隔作为所述心率信息，并基于所确定的心率信息来提供心率信息信号。本专利技术的第一方面的数据处理设备基于以下认识：单单用于运动伪影去除的数据处理阶段可能不总是允许根据生理传感器数据来可靠地确定心率信息，特别是在存在由于运动伪影导致的强烈失真的情况下。专利技术者已经发现，去除伪影的生理传感器数据可以具有不会存在于从静止的感兴趣对象获得的传感器数据中的剩余不规则性。因此，用于导出严格依靠根据时间的脉冲形状的心率信息的技术可能无法可靠地从生理传感器数据中提取心搏分量。在这个意义上，变得清楚的是，在本说明书的上下文中，术语“运动伪影去除”不应被理解为意味着从生理传感器数据中完全且可靠地去除运动伪影。这里使用的术语表示用于减少生理传感器数据中的运动引起的失真的数据处理的技术方法。本专利技术的第一方面的数据处理设备用于通过进一步减少现有的伪影去除方法的限制来推进该技术，这些限制在某些情况下在名义上去除伪影的生理传感器数据中留下不规则性。为了应对这样的不规则性，本专利技术建议提供第二处理阶段，其用于根据去除伪影的生理传感器数据来准重建心搏分量。在此上下文中，本专利技术还基于以下认识：甚至在由运动伪影引起的强烈原始失真下，也能够通过以下步骤来有效地实现对心搏分量的可靠重建：将去除伪影的生理传感器数据分解为具有相关联的相应分量幅度的分量集，随后仅仅使用由具有最高分量幅度的那些去除伪影的生理传感器数据分量形成的分量子集来重建心搏分量。由于重建的心搏分量没有相位失真，所以确保了准确的心搏检测。这样，能够可靠且准确地确定周期性的心搏间隔，以便提供心率信息信号。因此，根据第一方面的数据处理设备能够有利地最小化所确定的心搏间隔值的误差，并且因此甚至在生理传感器数据中存在强烈运动引起的失真时的高运动水平也提供精确的心率信息。所述数据处理设备的另一优点是其不需要使用先前记录的传感器数据来进行运动伪影去除和对心搏分量的重建，例如应用递归方法的其他技术。这允许实施例利用对心率信息的基于逐帧的确定，特别是使得能够实时处理以向用户提供期望的心率信息的即时输出。所述数据处理设备特别适合于与用于在医院或体育运动中使用的PPG装置组合操作。这样，本专利技术的第一方面的数据处理设备形成了对医学环境以及日常生活中的PPG装置的增加的使用的关键。在下文中，将描述根据本专利技术的第一方面的数据处理设备的实施例。在优选实施例中，所述数据处理设备还被配置为从外部运动传感器接收指示感兴趣对象的感测区域的速度或加速度的当前量的运动水平。感测区域通常是感兴趣对象的小的身体区域，并且包括一部分皮肤和下面的组织，包括适当的身体部分中的脉动血管，所述身体部分例如是感兴趣对象的手指、手臂或腿。在该实施例中，所述心搏分析单元还被布置和配置为根据运动传感器数据来确定或接收指示根据感兴趣对象的感测区域的速度或加速度的当前量导出的运动水平是否超过预定运动水平阈值的运动水平指示符；并且，心搏分析单元还被布置和配置为仅仅在根据运动水平指示符运动水平不超过预定运动水平阈值时才接收生理传感器数据并且仅仅根据生理传感器数据来确定心搏间隔。在该实施例中，所述心搏分析单元具有在适当的条件下直接从去除伪影的传感器数据中提取心率信息的额外功能，使得能够避免运动伪影去除单元和重建单元所需的处理时间和能力。在该实施例的一个变型中，所述数据处理单元被配置为接收运动水平并当运动水平低于预定阈值时将运动伪影去除单元和重建单元切换到不活动状态，并当运动水平高于预定阈值时将这些单元切换到活动状态。在该实施例的备选方案中，所述数据处理单元被配置为甚至在运动水平低于阈值运动水平时也保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于根据时间相关传感器数据(110)来确定关于感兴趣对象(605)的心率信息的数据处理设备(100、200)，所述时间相关传感器数据包括生理传感器数据(114)，所述生理传感器数据包括心搏分量和至少一个运动伪影分量，并且所述时间相关传感器数据还包括运动传感器数据(116)，所述运动传感器数据指示所述感兴趣对象(605)的感测区域(626)的速度或加速度，所述数据处理设备包括：‑运动伪影去除单元(120)，其被配置为接收所述传感器数据(110)，使用所述运动传感器数据(116)将运动伪影去除算法应用到所述生理传感器数据(114)，并提供去除伪影的生理传感器数据(130)；‑重建单元(140)，其被配置为接收所述去除伪影的生理传感器数据(130)并将所述去除伪影的生理传感器数据(130)分解为具有相关联的分量幅度的多个去除伪影的生理传感器数据分量(145)，并将重建的心搏分量数据(150)提供为所述去除伪影的生理传感器数据分量(145)中的具有最高分量幅度的至少两个的分量子集的组合；以及‑心搏分析单元(160)，其被配置为接收所述重建的心搏分量数据(150)，以根据所述心搏分量数据(150)来确定心搏间隔作为所述心率信息，并基于所确定的心率信息来提供心率信息信号(170)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.15 EP 16155698.01.一种用于根据时间相关传感器数据(110)来确定关于感兴趣对象(605)的心率信息的数据处理设备(100、200)，所述时间相关传感器数据包括生理传感器数据(114)，所述生理传感器数据包括心搏分量和至少一个运动伪影分量，并且所述时间相关传感器数据还包括运动传感器数据(116)，所述运动传感器数据指示所述感兴趣对象(605)的感测区域(626)的速度或加速度，所述数据处理设备包括：-运动伪影去除单元(120)，其被配置为接收所述传感器数据(110)，使用所述运动传感器数据(116)将运动伪影去除算法应用到所述生理传感器数据(114)，并提供去除伪影的生理传感器数据(130)；-重建单元(140)，其被配置为接收所述去除伪影的生理传感器数据(130)并将所述去除伪影的生理传感器数据(130)分解为具有相关联的分量幅度的多个去除伪影的生理传感器数据分量(145)，并将重建的心搏分量数据(150)提供为所述去除伪影的生理传感器数据分量(145)中的具有最高分量幅度的至少两个的分量子集的组合；以及-心搏分析单元(160)，其被配置为接收所述重建的心搏分量数据(150)，以根据所述心搏分量数据(150)来确定心搏间隔作为所述心率信息，并基于所确定的心率信息来提供心率信息信号(170)。2.根据权利要求1所述的数据处理设备(200)，其中，所述数据处理设备(100)还被配置为根据所述运动传感器数据(116)确定或者接收指示根据所述感兴趣对象(605)的所述感测区域(626)的速度或加速度的当前量导出的运动水平是否超过预定运动水平阈值的运动水平指示符；并且其中，所述心搏分析单元(160)还被布置和配置为仅仅在根据所述运动水平指示符所述运动水平不超过预定运动水平阈值时才接收所述生理传感器数据(114’)并且仅仅根据所述生理传感器数据(114’)来确定所述心搏间隔。3.根据权利要求1或2所述的数据处理设备(100、200)，其被配置为接收以PPG数据的形式的所述生理传感器数据(114)，所述PPG数据指示处在对所述感测区域中的血液体积变化敏感的至少一个第一谱通道中的根据时间的从所述感兴趣对象(605)的所述感测区域(626)反射或透射通过所述感兴趣对象的所述感测区域的电磁辐射(624)的量。4.根据权利要求3所述的数据处理设备(100、200)，其被配置为接收至少部分地以光学运动传感器数据的形式的所述时间相关运动传感器数据(116)，所述光学运动传感器数据指示处在对所述感测区域(626)中的血液体积变化不敏感的至少一个另外的谱通道中的根据时间的从所述感兴趣对象(605)的所述感测区域(626)反射或透射通过所述感兴趣对象的所述感测区域的电磁辐射(624)的量。5.根据权利要求1所述的数据处理设备(100、200)，其被配置为接收至少部分地以由加速度计(630)提供的加速度数据的形式的所述时间相关运动传感器数据(116)。6.根据权利要求1所述的数据处理设备(100、200)，其被配置为将所述时间相关传感器数据(110)构造为包含与预定时间跨度有关的传感器数据的帧，其中，-所述运动伪影去除单元(120)被配置为在逐帧的基础上将所述运动伪影去除算法应用到所述生理传感器数据(114)，并且其中，-所述重建单元(140)被配置为分解所述去除伪影的生理传感器数据(130)并且在逐帧的基础上将所述去除伪影的生理传感器数据分量(145)中的所述至少两个的所述分量子集进行组合。7.根据权利要求1所述的数据处理设备(100、200)，其中，所述重建单元(140)被配置为根据至少一个预定调整控制标准来调整形成建模分量子集的所述去...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·H·B·A·范丁特尔，C·H·塔尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL