心率测量器件和方法以及结合有该器件和方法的手表技术

一种测量人类心率的方法，该方法包括下列步骤：接收包含ＥＣＧ信号的信号流；遵照预定的第一准则从所述信号流中选择参考ＱＲＳ复合波，并对该参考ＱＲＳ复合波的电信号的特征进行标识；从所述信号流中检测并标识出一个和所述参考ＱＲＳ复合波在时域上直接相邻的第一ＱＲＳ复合波，该第一ＱＲＳ复合波满足预定的第二套准则，该第一ＱＲＳ复合波和该参考ＱＲＳ之间的相似性满足预定门限水平；在所述参考ＱＲＳ复合波和所述第一ＱＲＳ复合波之间的相似性满足预定门限值的情况下根据该参考ＱＲＳ复合波及该第一ＱＲＳ复合波来求出心率的瞬时值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于心率测量的器件及方法，特别是涉及用于心率测量的便携式器件或手腕佩带器件以及特别适用于这类便携式器件的装置及方法。更明确地说，本专利技术具体涉及一种并入了心率测量装置的手表，当然本专利技术的范围不仅仅限于此。
技术介绍
心率是人类身体状况的重要指征参数。在进行锻炼、运动或体育活动时，为了达到最好的效果以及个人安全，通常要对心率进行监察。最简单的心率测量方法也许是用手指压在腕部并数出给定时间内的脉搏次数，从而计算出每分钟的脉搏数(BPM)。然而这样原始的方法可能给不出精确的结果，而且这种方法需要较长的脉搏计数时间并且对多数实际目的来说可能是不够可靠的。为了进行更精确和方便的心率测量，出现了多种具有心电图(ECG)信号处理以及测量装置的器件。ECG信号是流经心脏的电信号，该信号表现出心脏的电行为，该信号通常从皮肤上拾取。每个典型的完整的ECG信号或心电图包括一个完整的带有显著标记P、Q、R、S及T的波形，这些标记表示波形的更有特色而重要的特性。一般认为，P波是由心房的去极化产生的，QRS复合波是由心室的去极化产生的，而T波则是由心室肌肉的重新极化产生的。QRS复合波中的长而尖的R波的幅度为约1毫伏。当心脏搏动时，便可检测到一连串重复的具有独特的P-QRS-T波形的ECG信号。举例来说，用测量一串ECG信号中的相邻两个尖波R的波峰之间的时间差的方法便能够通过该串ECG信号的周期来测定瞬时心率。为了通过自动化的ECG分析来提高心率测量的准确度、灵敏度、方便性以及为了使心率测量能够在短时间内完成，需要提供一种具有自动化ECG分析能力的器件。ECG信号通常是通过施加在皮肤上的电极来检测的，所检测到的信号中通常也存在噪声。公知的使ECG信号混浊的噪声源的典型例子包括，例如，供电线路干扰、电极接触噪声、运动假象、肌肉收缩(肌电图，EMG)、基线漂移及呼吸对ECG振幅的调制、电子器件产生的仪表噪声、电外科噪声以及其它不太重要的噪声源。有许多出版物对这些噪声源的本质及意义进行了广泛的研究讨论，例如，发表在1990 IEEE Trans-Actions on BiomedicalEngineering Vol.37，No.1上的G.M.Friesen的题为“A Comparison ofthe Noise Sensitivity of Nine QRS Detection Algorithms”的文章，这里并入该文以作参考。由于从皮肤上接收到的ECG信号通常受到噪声污染，带有ECG信号分析装置的心率测量器件通常除了ECG信号处理及分析装置或算法以外还包括有噪声过滤装置或算法。由于噪声种类繁多以及相当复杂的ECG信号波形，数字信号处理技术常常用于实施噪声过滤及ECG信号处理分析。然而，常规的噪声过滤及ECG信号处理技术非常复杂并且要求大量的计算开销，这通常意味着进行相当长时间的计算以及高的能量消耗。随着人们的健康意识的提高，对便携式的心率监察或测量器件或器具的需求量显著增长。通常合并成为手表的一部分的腕部佩带型心率监测器是这类便携式心率监察或测量器件的良好例子。一个典型的腕部佩带心率监察手表通常包括一条腕带、一个带有导电背盖的表壳、一个装在表壳上的ECG感测电极、以及一个用来显示钟点及每分钟脉搏次数的数字式显示盘。腕部佩带心率监察手表通常以单个纽扣电池来供电，以减轻重量并使结构紧凑，所使用的噪声过滤装置及ECG信号处理算法或装置最好是非常省电的，以延长电池寿命。腕部佩带心率监察手表的例子可见于美国专利No.5,289,824及5,738,104。在美国专利No.5,289,824所公开的腕部佩带心率监察手表中，为了测定心率，所得的ECG信号数据在经历QRS复合波检测及验证之前必须通过5道滤波步骤。美国专利No.5,738,104还公开了一种腕部佩带心率监察手表，其中包括两个步骤的数字滤波，亦即第一步的低通滤波及第二步的带通滤波。经过数字滤波的ECG信号数据提交给一个增强信号处理模块，该处理模块包括一个微分步骤继之以一个平方值或绝对值操作运算并随后提交进行移动平均数(moving average)计算。随后，对经过数字滤波后的所得信号数据实施模板匹配或交叉相关处理，以和增强信号处理的结果进行比较或交叉核对。然后对所得的数字数据进行分析以确定使用者的心率。然而，大多数已知的腕部佩带式心率监察手表在能量消耗及时间耗费上的效率都不够高，因而难以满足要求日益严格的消费者。因此，非常需要提供一种经过改进的用于心率测定的ECG信号处理装置或算法，该处理装置或算法具有合理的准确度及合理的能量和时间开销。因此，如果能够提供一种简单的适用于便携式、低能耗的心率测量用途的方案或方法，这将是十分符合需求的。专利技术目的因此，本专利技术的一个目的为提供一种经过改进或增强的ECG信号分析与处理装置及算法，该分析与处理装置及算法对便携式或腕部佩带器件或器具特别有用。更详细地说，本专利技术的一个目的是提供用于测定心率的经过简化的ECG信号处理与分析装置及算法，该ECG信号处理与分析装置及算法适用于诸如并合在手表内的腕部佩带的应用中。至少，本专利技术的目的是向公众提供一个关于心率测定方案、装置、方法或算法以及并有该方案、装置、方法或算法的腕部佩带式器件的选择机会。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种诸如手表那样形式的便携式心率测量器件，该器件包括 ●接收装置，该装置用于接收含有ECG信号的信号流；●选择及标识装置，该装置用于从所述信号流中根据预定的第一套准则选择参考QRS复合波并对该参考QRS复合波的电信号特征进行标识；●检测及标识装置，该装置用于从所述信号流中检测第一QRS复合波并对其进行标识，该第一QRS复合波和所述参考QRS复合波在时域上直接相邻，该第一QRS复合波满足预定的第二套准则，该第一QRS复合波和所述参考QRS复合波之间的相似性满足门限水平；●比对装置，该装置用于对所述第一QRS复合波和所述参考QRS复合波进行比对并对所检测到的第一QRS复合波和所述参考QRS复合波之间的相似性进行评估；●求值装置，该装置用于在所述参考QRS复合波和所述第一QRS复合波之间的相似性满足预定的门限值的情况下根据所述参考QRS复合波及第一QRS复合波来求出瞬时心率值。优选的是，该器件还包括一种核对装置，该装置参考从第二QRS复合波求出的心率值来对根据所述参考QRS复合波及所述第一QRS复合波求得的心率值进行核对。根据本专利技术的另一项内容，提供了一种测量人类心率的方法，该方法包括●接收包含有QRS复合波的信号流；●从所述信号流中根据预定的第一套准则选择出参考QRS复合波并对该参考QRS复合波的电信号特征进行标识；●从所述信号流中检测出第一QRS复合波并对其进行标识，该第一QRS复合波和所述参考QRS复合波在时域上直接相邻，该第一QRS复合波满足预定的第二套准则，该第一QRS复合波和所述参考QRS复合波之间的相似性满足门限水平；●在所述参考QRS复合波和所述第一QRS复合波之间的相似性满足预定门限值的情况下根据所述参考QRS复合波及第一QRS复合波来求出瞬时心率值。优选的是，用于选择所述参考QRS复合波的所述预定的第一套准则包括在从接收所述信号流的开始时刻算起的预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量人类心率的方法，该方法包括下列步骤：●接收包含有ＥＣＧ信号的信号流；●从所述信号流中根据预定的第一套准则选择参考ＱＲＳ复合波；以及●对所述参考ＱＲＳ复合波的电信号特征进行标识；●从所述信号流中检测第一 ＱＲＳ复合波并对其进行标识，该第一ＱＲＳ复合波和所述参考ＱＲＳ复合波在时域上直接相邻，该第一ＱＲＳ复合波满足预定的第二套准则，该第一ＱＲＳ复合波和所述参考ＱＲＳ复合波之间的相似性满足门限水平；●当所述参考ＱＲＳ复合波和所述第一ＱＲＳ 复合波之间的相似性满足预定门限值时，根据所述参考ＱＲＳ复合波及第一ＱＲＳ复合波来求出瞬时心率值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：司徒子昌，
申请(专利权)人：达腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]