專利名稱：一種光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈的檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體生理參數(shù)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈的檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)員是一個(gè)特殊的群體，他們每天進(jìn)行職業(yè)化的特定訓(xùn)練強(qiáng)度的訓(xùn)練(訓(xùn)練強(qiáng)度指運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，所被動(dòng)給予的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的形式可以是時(shí)間、速度、力量或者專項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作的難度等，一般來講，訓(xùn)練強(qiáng)度增加時(shí)，運(yùn)動(dòng)員心率會(huì)伴隨著增加。)，以提高自己的身體機(jī)能(可以通俗的理解為身體的強(qiáng)健程度)，將自己的身體能力提高到一種更高的競(jìng)技水平，為獲得金牌為國(guó)爭(zhēng)光而努力訓(xùn)練。但是盲目大強(qiáng)度的訓(xùn)練是不科學(xué)的，有時(shí)不僅不會(huì)提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)，反而會(huì)造成運(yùn)動(dòng)員的身體損傷。這樣一來，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練強(qiáng)度科學(xué) 監(jiān)測(cè)顯得尤為重要?，F(xiàn)有的對(duì)脈率和血氧飽和度的測(cè)試多米用光電測(cè)試技術(shù)，光電測(cè)試技術(shù)的原理包括分光光度測(cè)定和血液容積描記兩部分。分光光度測(cè)定是采用波長(zhǎng)為660nm的紅光和940nm的紅外光,根據(jù)氧合血紅蛋白(HbO2)對(duì)660nm紅光吸收量較少,而對(duì)940nm紅外光吸收量較多；血紅蛋白(Hb)則反之的特性，用分光光度法測(cè)定紅外光吸收量與紅光吸收量之比值，就能確定血紅蛋白的氧合程度。血氧飽和度表達(dá)式為SP02%=氧合血紅蛋白/(氧合血紅蛋白+去氧血紅蛋白)X100%=紅光吸收量/ (紅光吸收量+紅外光吸收量)X100%O光電法測(cè)試儀器的探頭，在一側(cè)安裝了兩個(gè)發(fā)光管，一個(gè)發(fā)出紅光，一個(gè)發(fā)出紅外光，另一側(cè)安裝有一個(gè)光電檢測(cè)器，兩種光交替打開或者關(guān)閉，光電探測(cè)器才能分辯出不同波長(zhǎng)的光，將檢測(cè)到的透過手指動(dòng)脈血管的紅光和紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于皮膚、肌肉、脂肪、靜脈血、色素和骨骼等對(duì)這兩種光的吸收系數(shù)是恒定的，只有動(dòng)脈血流中HbO2和Hb濃度隨著動(dòng)脈血液周期性的變化，從而引起光電檢測(cè)器輸出的信號(hào)強(qiáng)度隨之周期性變化，因?yàn)閷⒐馔耆趽鹾屯耆徽趽鯐r(shí)，分別是光強(qiáng)的最小值和最大值，手指放進(jìn)探頭后，光強(qiáng)在這兩值之間進(jìn)行變化，將這些周期性變化的信號(hào)進(jìn)行處理，就可以測(cè)出對(duì)應(yīng)的含氧血紅蛋白所占的百分比，也就是血氧飽和度值。由于血氧飽和度每次周期性的變化都是由心臟跳動(dòng)引起的，也就是說，心臟每收縮一次，含氧血紅蛋白就充盈一次，血紅蛋白就衰減一次。因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^光電傳感器直接測(cè)試出相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈的時(shí)間間隔，我們?cè)儆?0秒去除以這個(gè)時(shí)間T，那么所得結(jié)果就是脈率(脈率是脈搏每分鐘跳動(dòng)的次數(shù))。脈率=60/相鄰兩次血氧充盈時(shí)間間隔T這就是光電法測(cè)試血氧飽和度和脈率的原理。光電法脈率測(cè)定的局限性I、使用者的異常運(yùn)動(dòng)會(huì)干擾脈率的測(cè)量，像剛開始測(cè)量時(shí)手指剛剛插入探頭的過程中的移動(dòng)或測(cè)試過程中的異?；顒?dòng)。2、當(dāng)病人的末梢循環(huán)不暢通時(shí)，如受測(cè)部位過冷，將會(huì)導(dǎo)致被測(cè)部位動(dòng)脈血流減少，使測(cè)量不準(zhǔn)。3、當(dāng)外界有強(qiáng)光照射到血氧探頭上時(shí)，可能會(huì)使光電接收器件的工作偏離正常范圍，導(dǎo)致測(cè)量的不準(zhǔn)確，尤其是開始測(cè)量打開指夾的期間出現(xiàn)的外界光線干擾。4、只能計(jì)算即刻脈率，不能計(jì)算穩(wěn)定的平均脈率。這種方法在計(jì)算脈率時(shí)，默認(rèn)為心臟的跳動(dòng)是整齊的心率，即每次心跳的時(shí)間間隔應(yīng)該是完全相等的，這樣一來，測(cè)試出來的脈率就會(huì)非常的穩(wěn)定，不過實(shí)際情況并非如此，因?yàn)槿梭w的心臟跳動(dòng)實(shí)際上是存在微細(xì)的時(shí)間差的，這就是人們常說的心率變異性。由于心率變異性的存在，每次心跳的時(shí)間間隔的不一致，通過光電法計(jì)算出來的脈率就會(huì)忽高忽低，也可以將此脈率稱之為即刻脈率。即刻脈率除了人體本身的生理規(guī)律之外，還受到設(shè)備本身測(cè)試精度產(chǎn)生的誤差影響。我們舉例說明這個(gè)問題，假設(shè)測(cè)試的心跳間的時(shí)間間隔是以下數(shù)字1. 00秒、O. 95秒、O. 90秒、I. 20秒、I. 10秒、O. 98秒、O. 89秒、O. 85秒、O. 80秒、O. 84秒等幾個(gè)數(shù)值，那么對(duì)應(yīng)的即刻心率分別是60 次、63. 16 次、66. 67 次、50 次、54. 55 次、61. 22 次、67. 42 次、70. 59 次、75 次、71. 43秒。通過四舍五入的方式保留整數(shù)的時(shí)候，顯示的心率從50次 71次不等，相差21 次之多。而時(shí)間間隔的變化卻只有O. 4秒。因此這些數(shù)據(jù)需要做濾波潤(rùn)色處理，同時(shí)需要對(duì)穩(wěn)定的平均心率進(jìn)行處理和計(jì)算。運(yùn)動(dòng)員晨脈指運(yùn)動(dòng)員早晨清醒之后，未下床之前，同時(shí)未作任何劇烈活動(dòng)之前的安靜狀態(tài)下的平均心率。采用光電法測(cè)試運(yùn)動(dòng)員晨脈時(shí)遇到的內(nèi)外影響是I、開機(jī)初始的20秒之內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員手指的插入、外界光線的攝入、機(jī)器本身的熱機(jī)啟動(dòng)程序、手指暴露在外邊時(shí)手指溫度稍低等因素都會(huì)造成初始數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定；2、測(cè)試儀本身測(cè)試得到的數(shù)據(jù)是即刻脈率值，不是穩(wěn)定的平均值；3、采集的心跳間時(shí)間間隔未作濾波處理；

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種采用光電測(cè)試技術(shù)測(cè)試運(yùn)動(dòng)員晨脈的測(cè)試方法、裝置和系統(tǒng)，能夠使得測(cè)試裝置在測(cè)試人體的脈搏和心率時(shí)具有較高的安全性、穩(wěn)定性及可靠性。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈檢測(cè)方法，包括步驟I :采用光電檢測(cè)裝置采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)，每個(gè)所述充盈時(shí)間間隔數(shù)據(jù)為相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔；步驟2 :對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行N次濾波處理，其中N為大于I的自然數(shù)；步驟3 :將經(jīng)過第N次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值；步驟4 :利用步驟3中最終得到的平均值獲得待測(cè)者的晨脈的心率。作為上述方法的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟4中，用60秒除以步驟4中最終得到的平均值即為待測(cè)人員的晨脈的心率。作為上述方法的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟I中，采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔時(shí)，去掉前20秒采集的數(shù)據(jù)；記錄從第21秒開始至第81秒期間采集到的數(shù)據(jù)。
作為方法的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟2中，每次所述濾波處理為從待濾波的M個(gè)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)選取相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)取平均值，獲取M-I個(gè)濾波結(jié)果，M為自然數(shù)。作為方法的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟2中，每次所述濾波處理是將第一個(gè)數(shù)據(jù)和與第二個(gè)數(shù)據(jù)相加除以2、第二個(gè)數(shù)據(jù)與第三個(gè)數(shù)據(jù)相加除以2，并以此類推，得到一組平均值。作為上述方法的一個(gè)優(yōu)選方案，在步驟2和3中，對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行5次濾波處理。作為上述方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行5次濾波處理過程包括
第一次濾波Tl⑴= [T0⑴+TO⑵]/2，……，Τ1(η) = [Τ0(η)+Τ0(η+1)]/2，……，；第二次濾波Τ2⑴= [Τ1 ⑴+Tl⑵]/2，……，Τ2(η) = [Τ1 (η)+Τ1(η+1)]/2，……，；第三次濾波Τ3⑴= [Τ2⑴+Τ2⑵]/2，……,Τ3(η) = [Τ2 (η)+Τ2 (η+1)]/2,……，；第四次濾波Τ4ω = [Τ3⑴+Τ3⑵]/2，……，Τ4(η) = [Τ3 (η)+Τ3 (η+1)]/2，……，；第五次濾波Τ5 ⑴= [Τ4 ⑴+Τ4 ⑵]/2，……，Τ5(η) = [Τ4 (η)+Τ4 (η+1)]/2,……，；其中Τ0 (η)代表原始采集的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，TO (η+1)代表原始采集的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔；Tm (η)代表第m次濾波后的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，Tm (η+1)代表第m次濾波后的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，其中m=f 5。作為上述方法的一個(gè)優(yōu)選方案，去掉第五次濾波后的最大值和最小值之后，所述晨脈的計(jì)算公式為PR=60n/ [T5 (I) +T5 (2) +……+T5 (η)]，其中PR為晨脈。本發(fā)明還提供了一種光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈檢測(cè)裝置，包括，采集單元，用于通過光電檢測(cè)裝置采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)，所述充盈時(shí)間間隔數(shù)據(jù)為相鄰兩次含氧血紅蛋白之間的時(shí)間間隔；濾波單元，所述濾波單元用于對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行N次濾波處理，其中N為大于I的自然數(shù)；處理單元，所述處理單元用于將經(jīng)過第N次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值；計(jì)算單元，所述計(jì)算單元通過利用步驟4中最終得到的平均值獲得待測(cè)者的晨脈的心率。作為上述裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，所述采集單元包括篩選子單元，所述篩選子單元用于去除前20秒內(nèi)的充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)；記錄子單元，所述記錄子單元用于記錄從第21秒開始至第81秒期間采集到的數(shù)據(jù)。作為上述裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，所述濾波單元包括第一濾波單元、第二濾波單元、第三濾波單元、第四濾波單元、第五濾波單元所述第一濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Tl ⑴= [Τ0 ⑴+TO ⑵]/2, ......, Τ1(η) = [Τ0 (n)+T0 (n+1)]/2，......；所述第二濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波
T2 (1) = [Τ1 (D+T1 (2)]/2, ......，Τ2(η) = [Τ1 (η)+Τ1 (η+1)]/2，......；所述第三濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ3 ⑴=[Τ2 ⑴+Τ2 ⑵]/2，......，T3(n) = [T2 (n)+T2 (n+1)]/2，......，；所述第四濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ4 ⑴=[Τ3 ⑴+Τ3 ⑵]/2，......，T4(n) = [T3 (n)+T3 (n+1)]/2，......，；所述第五濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ5 (1) = [T4 (d+T4 (2)]/2, ......, Τ5ω = [Τ4 (η)+Τ4 (η+1)]/2,......，
其中Τ0 (η)代表原始采集的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，TO (η+1)代表原始采集的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔；Tm (η)代表第m次濾波后得到的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，Tm (η+1)代表第m次濾波后得到的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，其中m=f 5。作為上述裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，所述檢測(cè)單元包括用于發(fā)射紅光的紅光燈管和用于發(fā)射紅外光的紅外燈管。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明通過提過了一種采用光電測(cè)試技術(shù)測(cè)試運(yùn)動(dòng)員晨脈的測(cè)試方法和檢測(cè)裝置，通過在一段時(shí)間內(nèi)采集多個(gè)相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈時(shí)間的間隔，去掉由于設(shè)備或者操作之初產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和潤(rùn)滑，降低了偶然單次數(shù)據(jù)突增或者產(chǎn)生誤差的影響，使數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠。


圖I是本發(fā)明具體實(shí)施方式
I提供的采用光電測(cè)試技術(shù)測(cè)試運(yùn)動(dòng)員晨脈的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
I提供的檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
I提供的光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈檢測(cè)系統(tǒng)的組成示意圖。其中I :檢測(cè)裝置；2 :數(shù)據(jù)傳輸裝置；3 :顯示裝置；11 :檢測(cè)單元；12 :采集單元；13 ■ 濾波單元；14 :處理單元；15 :計(jì)算單元；111 :測(cè)試探頭；112 :放大器；113 :AD轉(zhuǎn)化模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過優(yōu)選的實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明首先提供了一種采用光電測(cè)試技術(shù)測(cè)試運(yùn)動(dòng)員晨脈的測(cè)試方法，該方法包括以下步驟步驟I :采用光電檢測(cè)裝置采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)，每個(gè)所述充盈時(shí)間間隔數(shù)據(jù)為相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔；步驟2 :對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行N次濾波處理，其中N為大于I的自然數(shù)；步驟3 :將經(jīng)過第N次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值；步驟4 :利用步驟3中最終得到的平均值獲得待測(cè)者的晨脈的心率。
針對(duì)上述方法，本發(fā)明還提供了更多的優(yōu)選技術(shù)方案。優(yōu)選的，在上述步驟I中，通過光電檢測(cè)裝置對(duì)血氧飽和度的測(cè)試，記錄含氧血紅蛋白充盈的時(shí)刻，并采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔。優(yōu)選的，需要去掉前20秒的采集數(shù)據(jù)；記錄從第21秒開始至第81秒期間采集到的數(shù)據(jù)。這是由于在開機(jī)之初，存在大量的偽數(shù)據(jù)，20秒之內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員手指的插入、外界光線的攝入、機(jī)器本身的熱機(jī)啟動(dòng)程序、手指暴露在外邊時(shí)手指溫度稍低等因素都會(huì)造成初始數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。去除該時(shí)間段內(nèi)的偽數(shù)據(jù)，有助于提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。優(yōu)選的，在上述步驟2中，每次所述濾波處理是以將相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)取平均值的方法獲取一組的平均值，即將第一個(gè)數(shù)據(jù)和與它相鄰的數(shù)據(jù)相加除以2，以此類推，得到一系列的平均值；在該步驟2中對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行5數(shù)據(jù)濾波處理，可選的，對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)可進(jìn)行2-10次數(shù)據(jù)濾波處理；下面以進(jìn)行5次濾波處理為例對(duì)整個(gè)濾波處理進(jìn)行說明，該5次濾波處理過程中的濾波公式為 第一次濾波Tl⑴= [T0⑴+TO⑵]/2，……,Tl(n) = [TO (η)+Τ0 (η+1)]/2,……，；第二次濾波Τ2⑴= [Τ1 ⑴+Tl⑵]/2，……,Τ2(η) = [Τ1 (η)+Τ1 (η+1)]/2,……，；第三次濾波Τ3⑴= [Τ2⑴+Τ2⑵]/2，……,Τ3(η) = [Τ2 (η)+Τ2 (η+1)]/2,……，；第四次濾波Τ4ω = [Τ3⑴+Τ3⑵]/2，……，Τ4(η) = [Τ3 (η)+Τ3 (η+1)]/2，……，；第五次濾波Τ5⑴= [Τ4⑴+Τ4⑵]/2，……，Τ5(η) = [Τ4 (η)+Τ4 (η+1)]/2,……，；其中Τ0 (η)代表原始采集的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，TO (η+1)代表原始采集的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔；Tm (η)代表第m次濾波后得到的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅戴白充盈之間的時(shí)間間隔，Tm (η+1)代表第m次濾波后得到的第η+1含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，其中m=f 5。優(yōu)選的，在上述步驟3中，經(jīng)過第5次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值。優(yōu)選的，在上述步驟4中，用60秒除以步驟4中的平均值，所述晨脈的計(jì)算公式為PR=60n/ [T5 (I) +T5 (2)+......+T5 (η)]，其中 PR 為晨脈。以下我們以一組實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)采用光電測(cè)試技術(shù)測(cè)試運(yùn)動(dòng)員晨脈的測(cè)試方法進(jìn)一步說明。我們采用光電測(cè)試技術(shù)采集81秒的時(shí)間內(nèi)相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈的時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如下(單位為秒)I. 8、I. 7、I. 6、I. 5、I. 4、I. 2、I. 7,0. 95、I. 3、I. 2,0. 9、I. 4、I. 3、I. 2,0. 85,0. 95、
O.96、0· 94、0· 95、0· 9、0· 93、0· 92、1· 3、0· 95、0· 96、0· 94、0· 95、1· 8、0· 93、0· 92、0· 9、0· 79、
0.96、1· 4、0· 95、0· 9、0· 93、0· 92、0· 9、1· 2、0· 96、0· 94、0· 95、0· 9、0· 85、0· 92、0· 9、0· 95、
1.9、0· 94、0· 95、0· 9、0· 93、0· 88、0· 9、0· 95、0· 96、1· 3、0· 95、0· 9、0· 93、0· 92、0· 9、0· 95、
I.1、0· 94、0· 95、0· 9、0· 93、0· 92、0· 9、0· 95、0· 96、0· 92、0· 95、0· 9。對(duì)上面的實(shí)際數(shù)據(jù)，我們通過傳統(tǒng)的整體平均值求晨脈的方法來計(jì)算晨脈60*100/ (I. 8+1. 7+1. 6+.........O. 92+0. 95+0. 9) =56 次 / 分鐘
因此，通過傳統(tǒng)方法所得到晨脈的結(jié)果是56次/分鐘。對(duì)上面的實(shí)際數(shù)據(jù)，我們?cè)偻ㄟ^本發(fā)明中5次濾波處理的方式來計(jì)算晨脈具體地，去掉前20秒采集的前15個(gè)數(shù)據(jù)之后，得到的有效數(shù)據(jù)為TO ⑴=0. 95、T0 ⑵=0. 96、Τ0 (3)=0· 94、Τ0 (4)=0. 95、Τ0 (5) =0. 90、Τ0 (6)=0. 93、......、
TO (7)=0. 90、TO (57)=0. 95、TO (58)=0、96、TO (59)=0. 92、TO (60)=0. 95、TO (61)=0. 9通過濾波公式得到以下計(jì)算結(jié)果第一次濾波
Tl ⑴=0. 955λTl ⑵=0. 95、Τ1 ⑶=0. 945、Τ1 (4)=0. 925、Τ1 (5)=0. 915、Τ1 (6)=0. 925、Tl (7) = 1· 11、Tl (8)=1. 125、Tl (9)=0. 955、Tl (10)=0. 95、Tl (11)=0. 945、Tl (12)=1. 375、Tl (13)=1. 365、Τ1 (14)=0. 925、Τ1 (15)=0. 91、Τ1 (16)=0. 845、Τ1 (17)=0. 875、Τ1 (18)=1. 18、Τ1 (19)=1. 175、Tl (20)=0. 925、Tl (21)=0· 915、Tl (22)=0· 91、Tl (23) = 1· 05、Tl (24) = 1· 08、Tl (25)=0· 95、Tl (26)=0. 945、Τ1 (27)=0. 925、Τ1 (28)=0. 875、Τ1 (29)=0. 885、Τ1 (30)=0. 91、Τ1 (3d=0. 925、Τ1 (32)=1. 425、Tl (33)=1. 42、Tl (34)=0. 945、Tl (35)=0· 925、Tl (36)=0. 915、Tl (37)=0· 905、Tl (38)=0. 89、Tl (39)=0. 925、Τ1 (4ο)=0. 955、Τ1 (41)=1. 13、Τ1 (42)=1. 125、Τ1 (43)=0. 925、Τ1 (44)=0. 915、Τ1 (45)=0. 925、Tl (46)=0. 91、Tl (47)=0. 925、Tl (48)=1· 025、Tl (49)=1· 02、Tl (50)=0. 945、Tl (51)=0· 925、Tl (52)=0. 915、Τ1 (53)=0. 925、Τ1 (54)=0. 91、Τ1 (55)=0. 925、Τ1 (56)=0. 955、Τ1 (57)=0. 94、Τ1 (58)=0. 955、Tl (59)=0. 94、Tl (60) =0. 935、Tl (61)=0. 925 ；第二次濾波Τ2 ⑴=0. 9525、Τ2⑵=0. 9475、Τ2 (3)=0· 935、Τ2⑷=0. 92、Τ2 ⑶=0. 92、......、Τ2 (56)=0. 9175、Τ2 (57)=0. 94、Τ2 (58)=0. 9475、Τ2 (59)=0. 9375、Τ2 (60) =0. 93 ；第三次濾波Τ3⑴=0.95、Τ3⑵=0.94125、Τ3 (3)=0· 9275、Τ3⑷=0.92、Τ3(5)=0. 96875、......、Τ3 (56)=0. 92875、Τ3 (57)=0. 94375、Τ3 (58)=0. 9425、Τ3 (59)=0. 93375 ；第四次濾波Τ4⑴=0. 945625、Τ4 ⑵=0. 934375、Τ4 (3)=0· 92375、Τ4 ⑷=0. 944375、Τ4 (5)=1. 018125、......、Τ4 (6)=0. 93625、Τ4 (7)=0. 943125、Τ4 (8)=0. 938125 ；第五次濾波Τ5⑴=0. 94、Τ5 ⑵=0. 929063.Τ5 ⑶=0. 934063.Τ5 ⑷=0. 98125.Τ5 (5)=1. 045625、Τ5⑷=1. 055313、Τ5⑺=1. 005313、Τ5⑷=0. 9875、Τ5⑷=1. 080625、T5(1CO=1. 210313、Τ5 (11)=1. 202813、Τ5 (12)=1. 054375、Τ5 (13)=0. 92375、Τ5 (14)=0. 894688、Τ5 (15)=0. 964688、Τ5 (16)=1. 065625、Τ5 (17)=1. 07875、Τ5 (18)=1. 000938、Τ5 (19)=0. 935938、Τ5 (20)=0. 926563、Τ5 (21)=0. 959688、Τ5 (22)=1. 008438、Τ5 (23)=1. 020938、Τ5 (24)=0. 985938、Τ5 (25)=0. 945313、Τ5 (26)=0. 916563、Τ5 (27)=0. 896563、Τ5 (28)=0. 89375、Τ5 (29)=0. 9375、Τ5 (30)=1. 074688、Τ5(31)=1· 236563、Τ5 (32)=1· 240625、Τ5 (33)=1· 086875、Τ5 (34)=0· 957188、Τ5 (35)=0· 915313、Τ5(36)=0. 90625、Τ5 (37)=0. 908125、Τ5 (38)=0. 935313、Τ5 (39)=0· 997813、Τ5 (40)=1· 059375、Τ5 (41)=1. 0525、Τ5 (42)=0. 985313、Τ5 (43)=0. 932813、Τ5 (44)=0. 91875、Τ5 (45)=0. 925、Τ5 (46)=0. 952188、Τ5 (47)=0. 986563、Τ5 (48)=0. 990625、Τ5 (49)=0. 961875、Τ5 (50)=0. 933438、Τ5 (51)=0. 921563、Τ5 (52)=0. 91875、Τ5 (53)=0. 920625、Τ5 (54)=0. 929688、Τ5 (55)=0. 939688、Τ5 (56) =0. 940625。經(jīng)五次濾波處理后，去掉最大值Τ5(32)=1· 240625、最小值Τ5(28)=0· 89375， 根據(jù)晨脈的計(jì)算公式PR=60n/ [T5⑴+T5⑵+……+T5 (η)]，可以得到晨脈的數(shù)據(jù)為61次/分鐘。 由此可見，通過傳統(tǒng)方法測(cè)得的晨脈數(shù)據(jù)為56次/分鐘，通過本發(fā)明中的優(yōu)選方法所獲得的晨脈數(shù)據(jù)為61次/分鐘。
兩種方法所獲得的結(jié)果具有明顯差異(10%左右)。與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)時(shí)間間隔數(shù)據(jù)都是小于I秒的，由此可知，真實(shí)的心率應(yīng)該是大于60次的，因此通過本發(fā)明的優(yōu)選方法所獲得的數(shù)據(jù)更加接近于真實(shí)情況。而傳統(tǒng)方法由于大量偽數(shù)據(jù)及誤差數(shù)據(jù)的存在，其結(jié)果。兩種方法所獲得的結(jié)果之所以具有明顯差異，其原因在于開機(jī)之初的初始數(shù)據(jù)中具有多個(gè)偽數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)誤差，另外在數(shù)據(jù)采集過程中也存在數(shù)據(jù)誤差。以第一個(gè)數(shù)據(jù)1.8秒為例，根據(jù)該數(shù)據(jù)計(jì)算，脈率應(yīng)該是33次/分鐘，根據(jù)常識(shí)我們就知道，這是不可能的偽數(shù)據(jù)，但是在傳統(tǒng)計(jì)算方法中，把這些偽數(shù)據(jù)也加入計(jì)算，因此，這些數(shù)據(jù)顯然是不準(zhǔn)確的。采用本發(fā)明的計(jì)算方法，則可以去掉這種由于設(shè)備或者操作之初產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，同時(shí)，再通過濾波讓數(shù)據(jù)更加平滑，也降低了偶然的單次數(shù)據(jù)誤差，使數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，上述數(shù)據(jù)處理過程僅為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選示例性說明，而非對(duì)公開內(nèi)容的限制。
如圖I和2所示，本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述處理方法的、光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈檢測(cè)裝置1，其包括采集單元12、濾波單元13、處理單元14、計(jì)算單元15。其中，所述采集單元12用于通過光電檢測(cè)裝置(即檢測(cè)單元11)采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)，所述充盈時(shí)間間隔數(shù)據(jù)為相鄰兩次含氧血紅蛋白之間的時(shí)間間隔；所述濾波單元13用于對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行N次濾波處理，其中N為大于I的自然數(shù)；所述處理單元14用于將經(jīng)過第N次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值；所述計(jì)算單元15通過利用步驟4中最終得到的平均值獲得待測(cè)者的晨脈的心率。優(yōu)選的，所述檢測(cè)單元11包括測(cè)試探頭111、用于將測(cè)試探頭采集到的信號(hào)進(jìn)行去噪放大的放大器112、將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)的AD轉(zhuǎn)化模塊113。其中，測(cè)試探頭包括安裝在測(cè)試裝置一側(cè)的發(fā)光管，以及安裝在另一側(cè)的光電檢測(cè)器，所述測(cè)試探頭采集一時(shí)間段內(nèi)的多個(gè)相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，發(fā)光管包括用于發(fā)射波長(zhǎng)為660nm的紅光的紅光燈管，和用于發(fā)射波長(zhǎng)為940nm的紅外光的紅外發(fā)光管。優(yōu)選的，所述采集單元12可以包括篩選子單元，所述篩選子單元用于在采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)時(shí)，去除前20秒采集的數(shù)據(jù)；記錄子單元，所述記錄子單元用于記錄從第21秒開始至第81秒期間采集到的數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述濾波單元13包括第一濾波單元、第二濾波單元、第三濾波單元、第四濾波單元、第五濾波單元所述第一濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Tl ⑴= [T0 ⑴+TO ⑵]/2, ......, Τ1(η) = [Τ0 (n)+T0 (n+1)]/2，......；所述第二濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ2 ⑴= [Τ1 ⑴+Tl ⑵]/2, ......, Τ2(η) = [Τ1 (η)+Τ1 (n+1)]/2,......;所述第三濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ3 ⑴=[Τ2 ⑴+Τ2 ⑵]/2，......，T3(n) = [T2 (n)+T2 (n+1)]/2，......，；所述第四濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波=......，Τ4ω = [Τ3 (n)+T3 (n+1)]/2,......,;所述第五濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波
T5 ⑴= [T4 ⑴+T4 (2)]/2, ......, Τ5(η) = [Τ4 (η)+Τ4 (η+1)]/2，......，其中Τ0 (η)代表原始采集的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，TO (η+1)代表原始采集的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔；Tm (η)代表第m次濾波后得到的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，Tm (η+1)代表第m次濾波后得到的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，其中m=f 5。該裝置可以執(zhí)行本發(fā)明中的上述數(shù)據(jù)處理方法，根據(jù)上述數(shù)據(jù)處理實(shí)例，本領(lǐng)域 技術(shù)人員很清楚該裝置能夠去除偽數(shù)據(jù)和測(cè)量誤差對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的影響，提供更加真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，提高測(cè)量精度。以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式
，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈檢測(cè)方法，其特征在于，包括 步驟I:采用光電檢測(cè)裝置采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)，每個(gè)所述充盈時(shí)間間隔數(shù)據(jù)為相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔； 步驟2 :對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行N次濾波處理，其中N為大于I的自然數(shù)； 步驟3 :將經(jīng)過第N次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值； 步驟4 :根據(jù)步驟3中最終得到的所述平均值獲得待測(cè)者的晨脈的心率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在步驟I中，采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)時(shí)，去除前20秒采集的數(shù)據(jù)，記錄從第21秒開始至第81秒期間采集到的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述濾波處理為從待濾波的M個(gè)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)選取相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)取平均值，獲取M-I個(gè)濾波結(jié)果，M為自然數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的方法，其特征在于，在步驟2中，每次所述濾波處理是將第一個(gè)數(shù)據(jù)和與第二個(gè)數(shù)據(jù)相加除以2、第二個(gè)數(shù)據(jù)與第三個(gè)數(shù)據(jù)相加除以2，并以此類推，得到一組平均值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方法，其特征在于，在步驟2中，對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行5次濾波處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行5次濾波處理過程包括 第一次濾波 Tl⑴= [T0⑴+TO⑵]/2，……,Τ1(η) = [Τ0 (η)+Τ0 (η+1)]/2,……，； 第二次濾波 Τ2 ⑴= [Τ1 ⑴+Tl⑵]/2，……，Τ2(η) = [Τ1 (η)+Τ1 (η+1)]/2，……，； 第三次濾波 Τ3⑴= [Τ2⑴+Τ2⑵]/2，……，Τ3ω = [Τ2(η)+Τ2(η+1)]/2，……，；第四次濾波 Τ4 ⑴=[Τ3 ⑴ +Τ3 ⑵]/2，……,Τ4(η) = [Τ3 (η)+Τ3 (η+1)]/2,……，； 第五次濾波 Τ5⑴= [Τ4⑴+Τ4⑵]/2，……，Τ5(η) = [Τ4(η)+Τ4(η+1)]/2，……，； 其中Τ0 (η)代表原始采集的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，TO (η+1)代表原始采集的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔； Tm (η)代表第m次濾波后得到的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，Tm (η+1)代表第m次濾波后得到的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，其中m=l 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，去掉第5次濾波后的最大值和最小值之后，所述晨脈的計(jì)算公式為PR=60n/ [T5 (I) +T5 (2) +……+T5 (η)]，其中PR為晨脈。
8.一種光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈檢測(cè)裝置，其特征在于，包括 采集單元，用于通過光電檢測(cè)裝置采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)，所述充盈時(shí)間間隔數(shù)據(jù)為相鄰兩次含氧血紅蛋白之間的時(shí)間間隔； 濾波單元，用于對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行N次濾波處理，其中N為大于I的自然數(shù)； 處理單元，用于將經(jīng)過第N次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值； 計(jì)算單元，用于根據(jù)處理單元得到的所述平均值獲得待測(cè)者的晨脈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述采集單元進(jìn)一步包括 篩選子單元，所述篩選子單元用于去除前20秒內(nèi)的充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)； 記錄子單元，所述記錄子單元用于記錄從第21秒開始至第81秒期間采集到的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述濾波單元包括包括第一濾波單元、第二濾波單元、第三濾波單元、第四濾波單元、第五濾波單元 所述第一濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Tl ⑴= [T0 ⑴+TO ⑵]/2, ......, Τ1(η) = [Τ0 (n)+T0 (n+1)]/2，......； 所述第二濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ2 ⑴= [Τ1 ⑴+Tl ⑵]/2，……，Τ2(η) = [Τ1(η)+Τ1(η+1)]/2，……； 所述第三濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ3 (1) = [T2 (o+T2 (2)1/2, ......，T3(n) = [T2 (n)+T2 (n+1)]/2,......，； 所述第四濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ4 (1) = [T3 (o+T3 (2)1/2, ......，T4(n) = [T3 (n)+T3 (n+1)]/2,......，； 所述第五濾波單元通過采用以下公式進(jìn)行濾波Τ5 ⑴= [Τ4 ⑴+Τ4 ⑵]/2，......，T5(n) = [T4 (n)+T4 (n+1)]/2，......， 其中Τ0 (η)代表原始采集的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，TO (η+1)代表原始采集的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔； Tm (η)代表第m次濾波后得到的第η次含氧血紅蛋白充盈與第η+1次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，Tm (η+1)代表第m次濾波后得到的第η+1次含氧血紅蛋白充盈與第η+2次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔，其中m=l 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光電式運(yùn)動(dòng)員晨脈的檢測(cè)方法和裝置，所述檢測(cè)方法包括步驟1采用光電檢測(cè)裝置采集一時(shí)間段內(nèi)多個(gè)充盈時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)，每個(gè)所述充盈時(shí)間間隔數(shù)據(jù)為相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈之間的時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)；步驟2對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行N次濾波處理，其中N為大于1的自然數(shù)；步驟3將經(jīng)過第N次濾波處理后的數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后將剩下的數(shù)據(jù)相加取平均值；步驟4利用步驟3中最終得到的平均值獲得待測(cè)者的晨脈的心率。本發(fā)明通過在一段時(shí)間內(nèi)采集多個(gè)相鄰兩次含氧血紅蛋白充盈時(shí)間的間隔，去掉由于設(shè)備或者操作之初產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和潤(rùn)滑，降低了偶然單次數(shù)據(jù)突增或者產(chǎn)生誤差的影響，使數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK102772204SQ20121026672
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者張萬云, 王耀興 申請(qǐng)人:北京北達(dá)同創(chuàng)生物科技有限公司