一种提升长程心跳间期完整性的检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提升长程心跳间期完整性的检测装置及方法，包括ECG采集电路、PPG采集电路、MCU计算模块、信号质量传感器、显示模块和存储模块，所述ECG采集电路、PPG采集电路和信号质量传感器的输出端连接MCU计算模块的输入端，MCU计算模块的输出端连接显示模块和存储模块的输入端。本发明专利技术利用同步采集的PPG和ECG信号的信号，并联合两种信号本身及相应的辅助传感器的信号来评估PPG和ECG质量，在PPG或ECG传感器中单个传感器受到干扰时，通过实施切换源信号的或信号融合的方案。从而实现长时间稳健的心跳间期检测。长时间稳健的心跳间期检测。长时间稳健的心跳间期检测。

【技术实现步骤摘要】
一种提升长程心跳间期完整性的检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及穿戴式设备
，特别涉及一种提升长程心跳间期完整性的检测装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来心血管疾病的危害越来越受到重视，已有不少文献显示心率变异性分析与心血管疾病有显著的相关性，心率变异性分析重要的一点在于获取长程的心跳间期数据(如发表在frontiers in public health期刊上的An overview of heart rate variability metrics and norms论文中提到核心体温，新陈代谢，睡眠周期等昼夜的节律变化需要24小时的心跳间期数据来分析)。
[0003]随着可穿戴设备技术的发展，心电描记术(ECG)和光电容积脉搏波描记法(PPG)可以很便利的进行心跳间期检测。市面上大部分的可穿戴心跳间期检测设备都是基于ECG或PPG的原理实现。
[0004]但是ECG的稳定性容易受到肢体接触不良、电磁干扰、运动伪迹等问题影响，无法保证长程的心跳间期观测结果稳定性及完整性。PPG信号也容易受到光照、温度、运动伪迹、皮肤接触不良、肤色等影响到结果。可以关注到单独的ECG或PPG技术在日常使用中都存在可靠性问题，因为各种干扰源的存在，无法获得完全完整的心跳间期序列。
[0005]同时，ECG和PPG分别基于电学测量和光学测量原理，两者的干扰源不尽相同，或者干扰源干扰两者的方式(耦合途径不同)，存在一种受到干扰时，另外一种技术可以正常工作的情况。换一种说法，在胸贴ECG装置中，同时集成PPG传感器，设备使用时，存在ECG受干扰不能正常采集时(比如ECG敏感的电磁干扰、ECG电极脱落等)，PPG由于是通过光信号采集而可以正常工作；或者PPG不能正常采集时(受到光学干扰)，ECG由于电极的粘贴，仍然可以通过电信号采集到心跳周期。如果能够将两种技术融合在同一方法或设备上，并同时记录，则能够尽最大可能的记录到近乎完整的长程心跳间期，并进一步用于分析。将大大提高分析结果的准确性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种提升长程心跳间期完整性的检测装置及方法，利用同步采集的PPG和ECG信号，并联合两种信号本身及相应的辅助传感器的信号来评估PPG和ECG质量，在PPG或ECG传感器中单个传感器受到干扰时，通过实施切换源信号的或信号融合的方案。从而实现长时间稳健的心跳间期检测，以解决上述
技术介绍
中提出的可穿戴设备在长程心跳间期检测上不稳定、数据不完整的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种提升长程心跳间期完整性的检测装置，包括ECG采集电路、PPG采集电路、MCU计算模块、信号质量传感器、显示模块和存储模块，所述ECG采集电路、PPG采集电路和信号质量传感器的输出端连接MCU计算模块的输入端，MCU计算模块的输出端连接显示模块和存
储模块的输入端，其中：
[0009]ECG采集电路和PPG采集电路同时采集相应的ECG和PPG信号；
[0010]MCU计算模块用于计算PPG和ECG的心跳间期和信号质量，并控制切换源信号；
[0011]显示模块用于在本地或者通过无线方式传出以记录当前模式、当前心跳间期和在需要时提示用户正确佩戴设备；
[0012]存储模块用于保存ECG或PPG信号计算的心跳间期值。
[0013]进一步地，信号质量传感器包括温度传感器、电容传感器、电极阻抗测量传感器、环境光传感器、加速度传感器，各个传感器同时采集。
[0014]进一步地，电容传感器、电极阻抗测量传感器、加速度传感器中的一种或多种用于辅助分析ECG信号质量，电容传感器、温度传感器、环境光传感器、加速度传感器中的一种或多种，用于辅助分析PPG信号质量。
[0015]进一步地，测量位置为胸部心脏附近，以便于PPG和ECG能够同时自动在一个部位监测，而不需要受试者人工干预或配合测量。
[0016]本专利技术提供的另一种技术方案：一种提升长程心跳间期完整性的检测装置的检测方法，包括如下步骤：
[0017]S1：ECG心跳间期计算采集ECG信号，心跳间期即为ECG数据的RR间期，同步结合电容传感器、电极阻抗数据、加速度数据、皮肤容抗数据计算ECG信号质量；
[0018]S2：PPG心跳间期计算采集PPG信号，心跳间期即为PPG数据的PP间期，同步结合皮肤容抗数据、温度数据、环境光数据、加速度数据计算PPG信号质量。
[0019]进一步地，获取ECG信号质量的方法包括如下步骤：
[0020]S101：设定正常电极阻抗数据范围，超过范围判定ECG采集电路佩戴不佳，即信号质量差；
[0021]S102：通过加速度数据判断用户是否处于运动状态中，运动状态时，若加速度数据与ECG数据之间相关性超过阈值，则ECG信号质量差；
[0022]S103：设定正常皮肤容抗数据范围及波动强度，超过范围判定ECG采集电路佩戴不佳，即信号质量差。
[0023]进一步地，获取PPG信号质量的方法包括如下步骤：
[0024]S201：设定正常皮肤阻抗数据范围，超过范围判定PPG采集电路佩戴不佳，即信号质量差；
[0025]S202：通过加速度数据判断用户是否处于运动状态中，运动状态时，若加速度数据与PPG数据之间的相关性超过阈值，则PPG信号质量差；
[0026]S203：设定正常的皮肤温度数据范围，若超过范围，且PPG的灌注度低于一定阈值，则PPG采集数据已经不准确；
[0027]S204：设定正常的环境光数据范围，若超过范围，且环境光与PPG数据相关性超过一定阈值，则PPG采集数据已经不准确。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用同步采集的PPG和ECG信号的信号，并联合两种信号本身及相应的辅助传感器的信号来评估PPG和ECG质量，在PPG或ECG传感器中单个传感器受到干扰时，通过实施切换源信号的或信号融合的方案。从而实现长时间稳健的心跳间期检测。
附图说明
[0029]图1是本专利技术长程心跳间期检测的装置图；
[0030]图2是本专利技术检测装置的测量位置示意图；
[0031]图3是PPI和RRI等同性示意图；
[0032]图4是本专利技术长程心跳间期检测方法的流程图。
[0033]图中：100、ECG采集电路；200、PPG采集电路；300、MCU计算模块；400、信号质量传感器；500、显示模块；600、存储模块。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]请参阅图1，一种提升长程心跳间期完整性的检测装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升长程心跳间期完整性的检测装置，其特征在于，包括ECG采集电路(100)、PPG采集电路(200)、MCU计算模块(300)、信号质量传感器(400)、显示模块(500)和存储模块(600)，所述ECG采集电路(100)、PPG采集电路(200)和信号质量传感器(400)的输出端连接MCU计算模块(300)的输入端，MCU计算模块(300)的输出端连接显示模块(500)和存储模块(600)的输入端，其中：ECG采集电路(100)和PPG采集电路(200)同时采集相应的ECG和PPG信号；MCU计算模块(300)用于计算PPG和ECG的心跳间期和信号质量，并控制切换源信号；显示模块(500)用于在本地或者通过无线方式传出以记录当前模式、当前心跳间期和在需要时提示用户正确佩戴设备；存储模块(600)用于保存ECG或PPG信号计算的心跳间期值。2.如权利要求1所述的提升长程心跳间期完整性的检测装置，其特征在于，信号质量传感器(400)包括温度传感器、电容传感器、电极阻抗测量传感器、环境光传感器、加速度传感器，各个传感器同时采集。3.如权利要求3所述的提升长程心跳间期完整性的检测装置，其特征在于，电容传感器、电极阻抗测量传感器、加速度传感器中的一种或多种用于辅助分析ECG信号质量，电容传感器、温度传感器、环境光传感器、加速度传感器中的一种或多种，用于辅助分析PPG信号质量。4.如权利要求1所述的提升长程心跳间期完整性的检测装置，其特征在于，测量位置为胸部心脏附近，以便于PPG和ECG能够同时自动在一个部位监测，而不需要受试者人工干预或配合测量。5.一种如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帮德，郑博林，赵向东，
申请(专利权)人：武汉久乐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：