用于监控心率的系统和方法技术方案

本公开涉及用于监控心率的系统和方法。在一个实施例中，一种用于监控心跳的方法包括接收心跳信号，心跳信号包括心跳周期。该方法还包括基于心跳周期的每个心跳周期的识别特征来确定心跳周期的感兴趣区域(ROI)。ROI包括第一心跳周期的的时间段的第一部分。该方法还包括以第一采样速率对ROI内的心跳周期的第一部分进行采样，并以小于第一采样速率的第二采样速率对ROI外的心跳周期的第二部分进行采样。

Systems and Methods for Monitoring Heart Rate

The present disclosure relates to systems and methods for monitoring heart rate. In one embodiment, a method for monitoring a heartbeat includes receiving a heartbeat signal, which includes a heartbeat cycle. The method also includes determining the region of interest (ROI) of the heartbeat cycle based on the recognition features of each heartbeat cycle. ROI includes the first part of the time period of the first cardiac cycle. The method also includes sampling the first part of the heartbeat cycle in ROI at the first sampling rate, and sampling the second part of the heartbeat cycle outside ROI at a second sampling rate less than the first sampling rate.

【技术实现步骤摘要】
用于监控心率的系统和方法
本专利技术总体上涉及电子设备，并且在具体实施例中，涉及用于监控心率的系统和方法。
技术介绍
例如，可以在活动追踪器、带有嵌入式电路的衣服、植入物、智能手环或手表中找到可佩戴技术。这些设备收集来自一个或多个传感器的数据，以向佩戴者提供监控和实时反馈。单个便携式设备中封装的小型化传感器的引入使得增加了可佩戴设备的流行性和可用性。人们可以通过单个手势来访问和监控各种环境和个人信息。为了将产品与竞争者区分开来，公司引进了具有减少足迹的能力增强的设备。制造商也关注数据可靠性和数据精度作为微分器。这些领域中的一种优雅方法直接影响能量消耗和处理能力。基于光学的心率传感器测量由于外周循环中的血液的体积变化引起的心动周期中皮肤表面上的光吸收的变化。电子设备中的各种电路利用采样和分析数据完成任务，从而提供例如静息心率(HR)、最大HR、当前HR或心率变异性(HRV)。基于光学的心率传感器的存在在可佩戴设备中稳步增加。随着必要电路的缩减，处理能力增加，最终提高了数据精度。
技术实现思路
根据一个实施例，一种用于监控心跳的方法包括接收心跳信号，心跳信号包括心跳周期。该方法包括：基于心跳周期的每个心跳周期的识别特征来确定心跳周期的感兴趣区域(ROI)。ROI包括第一心跳周期的时间段的第一部分。该方法包括：以第一采样速率对ROI内的心跳周期的第一部分进行采样，并以小于第一采样速率的第二采样速率对ROI外的心跳周期的第二部分进行采样。根据另一实施例，数字逻辑核心被配置为接收包括心跳周期的心跳信号。数字逻辑核心被配置为基于心跳周期的每个心跳周期的识别特征来确定心跳周期的ROI。ROI包括第一心跳周期的时间段的第一部分。数字逻辑核心被配置为以第一采样速率对ROI内的心跳周期的部分进行采样，并且以小于第一采样速率的第二采样速率对ROI外的心跳周期的部分进行采样。根据又一实施例，一种用于监控心跳的系统包括发光二极管(LED)、光电二极管(PD)、具有连接到光电二极管的输入转换器的模数转换器。数字逻辑电路具有连接到模数转换器的输出的输入以及连接到模数转换器的采样时钟输入和LED的时钟输出。数字逻辑电路被配置为确定被光电二极管接收的心跳信号的心跳周期的感兴趣区域(ROI)部分。数字逻辑电路还被配置为在心跳周期的ROI部分期间在时钟输出上提供第一频率的时钟信号。数字逻辑电路还被配置为在心跳周期的ROI部分外的时钟输出上提供第二频率的时钟信号。第一频率大于第二频率。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优势，现在结合附图进行以下描述，其中：图1是用于心率监控的系统的示图；图2是由光学系统测量的一般心跳信号的曲线图；图3是具有使用慢时钟速率识别的采样点的一般心跳信号的曲线图；图4是具有在每个周期处突出的感兴趣区域的一般心跳信号的曲线图；图5是具有使用感兴趣区域中的快时钟速率识别的采样点的一般心跳周期的曲线图；图6是光学传感器心率监控电路的示图；图7是光学传感器心率监控电路的另一示图；图8是用于以慢和快时钟速率对心跳进行采样的示例性方法的流程图；图9是可用于根据本专利技术的实施例实施本文公开的一些设备和方法的处理系统的框图；以及图10是可用于根据本专利技术的实施例实施本文公开的一些设备和方法的又一处理系统和传感器封装的框图。除非另有说明，否则不同附图中的对应数字和符号一般是指对应的部分。绘制这些图以清楚地示出优选实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。为了更清楚地示出特定实施例，指示相同结构、材料或工艺步骤的变化的字母可以遵循附图编号。具体实施方式下面详细讨论实施例的结构、制造和使用。然而，应该理解，本公开提供了许多可在各种特定上下文中具体化的应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅示出了制造和使用本专利技术的具体方法，并且不限制本专利技术的范围。心率变异性(HRV)是与一次心跳到下一次心跳的时间段的变化相关的生理现象。研究表明，HRV的准确测量可有助于识别健康状况，诸如充血性心力衰竭、抑郁症或糖尿病神经病变。心跳周期的精确采样对于确定心率从一个周期到下一个周期的变异性是必要的。随着健康监控设备的普及，通过提高传感器的精度来获得竞争优势。在这样的设备中，在有限的能量和处理资源的情况下，需要提高测量精度，同时保持能量和功率资源效率。在图1中，示出了利用心率监控设备110监控用户120的心率的系统100。本公开的实施例使用基于光学的心率监控(HRM)技术，例如光容积描记(PPG)，以测量心动周期中用户120的皮肤组织上的光吸收的变化。通常，为了实现心跳间的心率方差的精确测量，使用相对高的时间采样分辨率。这种高时间采样分辨率是以额外的功率为代价的，特别是因为大部分的功率资源被投资于在实施基于光学的HRM技术的典型系统中驱动LED。在一个实施例中，心率监控设备110采用具有低分辨率的高采样速率系统。这将系统功耗保持在合理范围内，同时保持足够的时间分辨率(～1000个样本/秒或相当于1毫秒时间分辨率)用于数据收集。高采样速率数据被不断地分析且在分析方面减少，其中提取一小部分数据以计算心率变异性。在对单独的后端信号处理单元(例如，DSP或CPU)分析数据的实施例中，输出总线将数据移动到处理单元，由此消耗附加的有限资源。在系统被优化为具有用于处理单元的低功率状态的实施例中，数据必须随后被存储在前端设备上。因此，一些实施例使用大的先入先出(FIFO)存储器来收集足够的数据用于快速数据流。在本公开的实施例中，提出了保持HRV测量精度同时降低系统功耗的系统和方法。介绍了峰值预测算法(基于时间或基于频率)和输入信号的可变采样速率，其中心跳信号仅在需要时以高时间分辨率进行采样。图2是示出三个心跳周期280、282、284的心跳信号200的曲线图。心跳周期的周期210根据连续的心跳周期之间的可重复特征来确定。可重复的特征可以是最大幅度(最低主动脉压力点)220、最小幅度230(收缩峰值)、重搏切迹240、舒张峰值250、重搏切迹260之后的最大正斜率、最大负斜率270、多个特征的序列或者心跳信号200的任何其他可重复性特征。作为示例，心跳信号200具有从第一周期282的最大幅度220到第二周期284的最大幅度220确定的约1秒的周期210。备选地，如上所讨论的，任何其他可重复的特征可用于限定心跳周期的时间段210。图3是心跳信号300的曲线图，如可由心率监控设备110执行的那样，在整个信号上以恒定采样速率对其进行采样。心率监控器110以较低的速率对心跳信号300进行采样，这种低速率具有充足的细节来收集模拟信号的形状并识别心跳信号300的最大幅度220、最小幅度230或任何其他重复特征的位置。在心跳信号300上用斜十字来标记采样点310。根据本公开的一个实施例，心率监控器110在心跳周期的序列中以第一时钟速率对心跳信号300进行采样。在一些情况下，该第一时钟速率足够慢，在该初始步骤中收集的有限数据不能跨越心跳的序列提供足够的信息来精确地测量心率从一个周期到下一个周期的变化。在收集有限样本集合的过程中，心率监控器110跨越多个心跳周期对心跳信号300进行总体概述。可以利用多种技术来识别心跳周期内的包含心跳信号300的可重复特征的区域。作为示例，如果三个连续的数据点之间的斜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监控心跳的方法，所述方法包括：接收心跳信号，所述心跳信号包括心跳周期；基于所述心跳周期中的每个心跳周期的识别特征来确定所述心跳周期的感兴趣区域(ROI)，所述ROI包括第一心跳周期的时间段的第一部分；以第一采样速率对所述ROI内的所述心跳周期的所述第一部分进行采样；以及以第二采样速率对所述ROI外的所述心跳周期的第二部分进行采样，所述第二采样速率小于所述第一采样速率。

【技术特征摘要】
2017.06.22 US 15/629,9841.一种监控心跳的方法，所述方法包括：接收心跳信号，所述心跳信号包括心跳周期；基于所述心跳周期中的每个心跳周期的识别特征来确定所述心跳周期的感兴趣区域(ROI)，所述ROI包括第一心跳周期的时间段的第一部分；以第一采样速率对所述ROI内的所述心跳周期的所述第一部分进行采样；以及以第二采样速率对所述ROI外的所述心跳周期的第二部分进行采样，所述第二采样速率小于所述第一采样速率。2.根据权利要求1的方法，其中确定所述ROI进一步包括：确定每个心跳周期的所述识别特征。3.根据权利要求2所述的方法，其中每个心跳周期的所述识别特征是最大幅度、最小幅度、最大正斜率和最大负斜率中的一个或多个。4.根据权利要求2所述的方法，其中每个心跳周期的所述识别特征是最低主动脉压力点、收缩峰值、重搏切迹或舒张峰值中的一个或多个。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：计算所述心跳信号中的第一心跳周期的识别特征与第二心跳周期的识别特征之间的时间差，其中所述第一心跳周期和所述第二心跳周期是连续的。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一采样速率大于或等于每秒64个样本并且小于或等于每秒1000个样本。7.一种数字逻辑核心，被配置为：接收心跳信号，所述心跳信号包括心跳周期；基于所述心跳周期中的每个心跳周期的识别特征来确定所述心跳周期的感兴趣区域(ROI)，所述ROI包括第一心跳周期的时间段的第一部分；以第一采样速率对所述ROI内的所述心跳周期的部分进行采样；以及以第二采样速率对所述ROI外的所述心跳周期的部分进行采样，所述第二采样速率小于所述第一采样速率。8.根据权利要求7的数字逻辑核心，进一步被配置为确定所述心跳周期的每个心跳周期的所述识别特征。9.根据权利要求7所述的数字逻辑核心，进一步被配置为使用与所述ROI对应的自适应宽度或恒定宽度中的至少一个来计算所述ROI的开始。10.根据权利要求9所述的数字逻辑核心，进一步被配置为使用与所述ROI对应的自适应宽度或恒定宽度来计算所述ROI的结束。11.根据权利要求7所述的数字逻辑核心，进一步包括ROI电路块，所述ROI电路块被配置为引导多工器根据所述ROI在所述第一采样速率和...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·凡特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE