The invention relates to the technical field of heart rate detection, in particular to a mattress based on non-contact detection of heart rate variability and a detection method thereof. A mattress based on non-contact detection of heart rate variability includes a mattress body for users to sleep on; a pressure sensor for collecting human heart shock signals and converting them into electrical signals; a base and a vibration sensing component are arranged inside the mattress body; the pressure sensor is arranged on the base, and the vibration sensing component is covered and contacted on the pressure sensor. The vibration sensing component can generate vibration relative to the base, and the contact area formed by the vibration sensing component on the mattress body is larger than the contact area of the pressure sensor. The mattress uses vibration sensing components, which enlarge the vibration contact area and solve the problem of limited contact area of pressure sensing points.
【技术实现步骤摘要】
一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫及其检测方法
本专利技术涉及心率检测
，尤其涉及一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫及其检测方法。
技术介绍
心率变异性(HeartratevariabilityHRV)是指心率节奏快慢随时间所发生的变化。从数学的角度来看，HRV反映心搏活动的规律性――规律性的增加对应心率变异性的降低，反之亦然。心率变异性测量的是两次连续心搏间期的差异，称为心脏间期(R-R间期)，单位是毫秒(ms)。心脏间期取自ECG信号，如附图1所示：QRS波群对应心搏，R-R1和R-R2是心脏间期。交感活动的增加(紧张)致使心率变异性降低，反之亦然――副交感活动增加导致心率变异性增加。心率变异性的各式测量方法可以粗略地分成时域、频域和非线性测量。HRV是反映循环功能的自主神经调控的指标。也是自主神经系统活动的一种确切的分析方法。时域测量的一个简单的例子就是计算逐次心搏周期的标准差。其它时域测量方法包括心搏差值的均方根(rMSSD)，NN50(相邻N-N间期之差大于50ms的心搏间期数)，和pNN50(50毫秒间隔以上临近周期的比例，单位为百分数)。最常见的频域分析方法是将心搏间期的时间序列进行离散傅立叶变换(也叫快速傅立叶变换)。表达的是不同频率的变异的数量。鉴于HRV对自主神经系统的两个分支――交感神经和副交感神经(迷走神经)平衡的直接指征，也触发了一个新的重要的生物常量的创立，就是所谓的植物平衡，它广泛应用于预防以及其它的医学分支。针对现有技术的不足，国内外也对如何实现HRV的测量进行了研究，如公开号为CN107595274A的中国专...
【技术保护点】
1.一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫，其特征在于：包括床垫本体，供待检测用户睡卧；压敏传感器，用于采集人体的心冲击信号并转化为电信号输出；所述床垫本体内部设有基座和振动传感部件；所述压敏传感器设置在基座上，振动传感部件覆盖并接触于压敏传感器上；所述振动传感部件能够相对基座产生振动，振动传感部件在床垫本体上形成的接触面积大于压敏传感器的触点面积。
【技术特征摘要】
1.一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫，其特征在于：包括床垫本体，供待检测用户睡卧；压敏传感器，用于采集人体的心冲击信号并转化为电信号输出；所述床垫本体内部设有基座和振动传感部件；所述压敏传感器设置在基座上，振动传感部件覆盖并接触于压敏传感器上；所述振动传感部件能够相对基座产生振动，振动传感部件在床垫本体上形成的接触面积大于压敏传感器的触点面积。2.根据权利要求1所述的一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫，其特征在于：所述基座为下壳体，振动传感部件为上壳体，上壳体与下壳体围合构成壳体，压敏传感器置于壳体的壳腔内。3.根据权利要求2所述的一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫，其特征在于：所述压敏传感器包括设置在下壳体上的传感器下压盘，以及设置在传感器下压盘上的传感器上压盘，以及设置在传感器下压盘和传感器上压盘之间的压电陶瓷片；所述上壳体覆盖并接触于传感器上压盘之上。4.根据权利要求1所述的一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫，其特征在于：所述检测器为压力检测器，压力检测器设置于床垫本体的内部用于监测床垫本体所受压力，当压力检测器的监测压力数据大于一定数值时，压力检测器导通。5.根据权利要求4所述的一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫，其特征在于：所述压力检测器包括上膜和下膜，以及设置于上膜和下膜之间的填充体；所述上膜和下膜上设有相对应的导电区，上膜导电区和下膜导电区之间的填充体上设有若干通孔。6.根据权利要求4所述的一种基于非接触式的检测心率变异性的床垫，其特征在于：所述床垫本体内还设有控制单元，压力检测器和压敏传感器与控制单元连接；控制单元对于压力检测器和压敏传感器的电信号进行采样，输出到上位机。7.一种基于非接触式的心率变异性检测方法，其特征在于：采用如权利要求1～6中任一项所述的床垫；并执行如下步骤：步骤1：通过压敏传感模块采集心冲击信号，并将心冲击信号通过ADC转换为数字信号，然后传输至振动传感模块和控制模块；步骤2，采用高通滤波器删除BCG信号中合并的基线干扰，完成对BCG信号的预处理；步骤3，定义BCG信号处理周期为30-240次/分钟，并求解BCG信号J-J间期Interval_JJ(i)，然后求解检测时间范围内所有J-J间期的平均值Mean_JJ，最后根据求解得到的BCG信号J-J间期Interval_JJ(i)和所有J-J间期的平均值Mean_JJ计算HRV的时域参数SDNN和PNN50；步骤4、采用FastLomb-Scargleperiodogram谱分析函数对步骤3中采集时间范围内的HRV时域参数进行频域功率谱分析，得到HRV功率谱，并根据HRV功率谱求解出心脏总功率值TP、高频功率值HF、低频功率值LF，以及LF/HF比值；步骤5、建立情绪压力指数LF/HF模型、疲劳指数PNN50模型及抗压指数SDNN模型；步骤6、将获取的HRV时域参数和频域参数与步骤7中建立的情绪压力指数LF/HF模型、疲劳指数PNN50模型及抗压指数SDNN模型进行匹配，实现对测试者个人情绪压力、抗压能力、疲劳指数的分析；所述步骤3中的JJ峰检测方法如下：①采取一个10S的信号窗进行计算，首先使用findpeaks函数找到峰值点；②计算峰值点索引对应的差分，就是JJ间期，这个间期对应心率；③上述计算得到JJ间期序列，序列就是一组数据，将这组数据进行统计分布，确定最大分布区间；④依据最大分布区间确定JJ间期对应的数据集，在数据集中使用统计指标中位数来替代整个窗口的平均心率，这个是对心率的初步估计，下面对其进行修正；⑤将上述计算得到的JJ间期序列中的值和平均心率进行对比，设定一个阈值：当JJ间期值和平均心率之间的差距小于阈值时，我们认定为正确的J峰；否自是错误的J峰，需要进行进一步修正；⑥进一步修正的方法：在错误的J峰附近确定相关邻域，在这个邻域中再次使用findpeaks函数进行二次J峰确定，计算二次确定的值和相邻的正确J峰之间的间期，和平均心率使用阈值进行对比操作，不断迭代直到找到正确J峰；⑦算法框架的核心就是findpeaks函数，其确定了框架的鲁棒性；分为三个步骤：1)一阶导数为0(拐点，比相邻点都高)；2)具有一定的绝对高度；3)峰值之间具有最小距离。8.根据权利要求7所述的一种基于非接触式的心率变异性检测方法，其特征在于：所述步骤4中提取包络的具体过程如下：步骤4.1：定义BCG信号处理周期为30～240次/分钟，无体动干扰情况下堆栈信...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁靖嘉，戴松青，邹又洪，郭兰停，朱彬，何炜敏，杨琪，李峰，方旭，
申请(专利权)人：杭州菲诗奥医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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