CN104545892A - 一种基于心电身份识别的人体血压分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于心电身份识别的人体血压分析方法，所述的血压分析方法采用一个移动穿戴式计算设备存储测试者的标准心电信号，由血压检测仪采样测试者心电信号，并传输到移动穿戴式计算设备，通过对心电信号的匹配来进行身份识别，在确认测试者的身份信息之后，血压检测仪测量不同人体状态下的血压，并发送给移动穿戴式计算设备分析血压在不同人体状态下的变化情况，同时移动穿戴式计算设备将测量的血压数据发送到设置在医务工作室的远程监测中心。解决了传统血压检测仪操作过程复杂，且由于靠人工记录测试数据、测试时间以及测试者身份，容易造成测试者身份及测试数据混淆、以及效率低且准确度低的问题。

Description

一种基于心电身份识别的人体血压分析方法

技术领域

本发明涉及移动穿戴计算设备技术领域，具体是一种基于心电身份识别的人体血压分析方法。

背景技术

血压监测仪主要用来监测患者的血压，帮助医生进行疾病的诊断和治疗，目前市场上传统血压监测设备的缺点主要有以下几点：

第一：目前市场上已有的血压监测设备主要测试人体收缩压和舒张压，而且不区分测试者。人人可以测试。此种人为检测方法的优势是非常简单，但缺点是无法辨别测试者的身份，容易混淆，需要人为的记录下测试值，并归到一起。

第二：传统的血压检测方法无法自动跟踪测试者每天、每月、每年的血压值变化。也就是说，测试者需要在每天测试后，手动写下每个血压值相应的时间值，从而来进行跟踪分析。缺点是操作过程繁琐，无法做到自动跟踪。

第三：传统的血压监测无法自动的和人体正常活动相关联，比如散步，静坐，睡眠，进行联合分析。从而对疾病治疗，特别是高血压和低血压测试者，起到更有效的辅助。

第四：从安全性角度考虑，当血压值过高或过低到危险程度时，当前的已有的血压监测设备缺少报警的功能，当测试者不在医院时，会有极大的生命危险。

现有的动态血压监测仪是一种用来监测动态，连续血压的医疗设备。可以实时记录血压值，准确、实效帮助医生诊断高血压，剔除假性高血压，白大衣血压，有效制定治疗方案，药物评价，平稳地控制病人血压。但是动态血压监测仪无法实时分析人体状态，不能根据不同人体状态记录血压值，只是单纯的记录每个时间段内的血压值，但人体在不同状态下例如运动、静坐和睡眠等状态下的血压值是有所不同的，如果采用现有的血压监测仪，监测结果不够准确，影响疾病的诊断，有可能造成误诊，而且现有的血压监测仪也无法判别使用者的身份，需要认为记录使用者姓名，容易造成数据的混淆，影响诊断结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于心电身份识别的人体血压分析方法，所述的血压分析方法通过心电信号的匹配来确认测试者身份，在确认测试者的身份信息之后，再通过血压检测仪测量人体血压，自动记录每个时刻的血压值，进行血压分析，确保测试者的身份不会混淆，同时无需人工记录测试值，操作简单，用以传统血压检测仪操作过程复杂，且由于靠人工记录测试数据、测试时间以及测试者身份，容易造成测试者身份及测试数据混淆、以及效率低且准确度低的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种基于心电身份识别的人体血压分析方法，包括采用血压检测仪通过心电信号采集模块采样测试者心电信号，所述的血压分析方法将一个移动穿戴式计算设备穿戴在测试者身上，由血压检测仪通过对心电信号的匹配来进行身份识别，然后由血压检测仪测量不同人体状态下的血压，并发送给移动穿戴式计算设备分析不同人体状态下的血压变化，所述的移动穿戴式计算设备包括核心处理器，重力加速度传感器，数据存储模块和无线传输模块；

所述的基于心电身份识别的血压分析方法具体包括如下步骤：

(1)所述的移动穿戴式计算设备采样每个测试者的标准心电信号，记录测试者的身份信息，并将测试者身份信息和其标准心电信号一一对应地存储在数据存储模块中，组成标准心电信号库；

(2)血压检测仪通过心电信号采集模块采样测试者的心电信号，并发送给移动穿戴式计算设备，所述的移动穿戴式计算设备采用特征向量匹配算法，将血压检测仪采集的心电信号的特征向量与测试者的标准心电信号的特征向量进行匹配，确认测试者身份信息，防止不同测试者的血压数据混淆；

(3)所述的移动穿戴式计算设备通过重力加速度传感器24小时不间断地实时检测测试者的人体状态，并记录下测试者在不同时间的人体状态，所述的人体状态包括活动、静坐和睡眠；

(4)所述的血压检测仪实时测量测试者的血压，并将所述的血压数据发送给移动穿戴式计算设备，所述的移动穿戴式计算设备把检测的人体状态信息和接收到的血压数据通过数据存储模块存储在与测试者身份信息对应的数据单元中，得到不同人体状态下的血压数据；

(5)所述的移动穿戴式计算设备通过无线网络将检测到的血压数据信息和人体状态信息传输至网络服务器进行存储，并全面分析测试者在不同时间、不同人体状态下的血压变化，从而更有效的配合疾病的诊断和治疗；

(6)所述的移动穿戴式计算设备通过核心处理器设定不同人体状态下血压测量的最高和最低报警阀值，并将测试者在不同人体状态下的血压值实时发送给远程监测中心，并且当血压值达到预设的最高和最低报警阈值时，远程监测中心控制报警装置报警，提醒医务工作人员及时查看测试者的血压状况，并采取应对措施，避免疾病的进一步恶化。

根据本发明所述的基于心电身份识别的血压分析方法，在移动穿戴式计算设备中设置微型马达震动器，当移动穿戴式计算设备收到的血压测量数据达到设定的报警阀值时，核心处理器发送报警信号给微型马达震动器，微型马达震动器震动，提醒测试者采取应对措施。

根据本发明所述的基于心电身份识别的血压分析方法，所述的步骤(1)中，所述的移动穿戴式计算设备通过重力加速度传感器检测测试者人体状态的方法为：

(1)核心处理器设定人体重力加速度有规律变化的时间阈值、人体重力加速度没有变化的时间阈值以及人体重力加速度变化的幅度阈值；

(2)重力加速度传感器检测人体的重力加速度信号，并发送给核心处理器，由核心处理器对接收到的所述重力加速度信号进行分析处理；

(3)当核心处理器检测到人体重力加速度处于有规律的变化状态，并且所述的变化状态持续时间大于设定的有规律变化的时间阈值，则核心处理器判定人体处于活动状态；

(4)当核心处理器检测到人体重力加速度没有变化，且没有变化的时间大于设定的没有变化的时间阈值或者变化幅度低于设定的幅度阀值，则核心处理器判定人体处于睡眠状态；

(5)当核心处理器检测到的人体重力加速度从时间上和幅度上同时处于无规律的变化状态，则核心处理器判定人体处于静坐状态。

根据本发明所述的基于心电身份识别的血压分析方法，通过电容式皮肤接触传感器来判定测试者是否佩戴移动穿戴式计算设备，如果佩戴，则由核心处理器启动血压分析功能，如果没有佩戴，则移动穿戴式计算设备和血压检测仪不工作。

根据本发明所述的基于心电身份识别的血压分析方法，所述的电容式皮肤接触传感器包括四个金属导体和一个传感器控制器，通过电容式皮肤接触传感器判定测试者是否佩戴移动穿戴式计算设备的方法为：

(1)传感器控制器定时测量各金属导体产生的电容量，并发送给核心处理器，所述核心处理器设定各金属导体产生的电容量的阈值；

(2)当核心处理器检测到至少三个金属导体产生的电容量超过设定的阀值时，核心处理器判定移动穿戴式计算设备与人体皮肤接触，测试者佩戴移动穿戴式计算设备，否则测试者没有佩戴移动穿戴式计算设备。

根据本发明所述的基于心电身份识别的血压分析方法，所述的血压分析方法在移动穿戴式计算设备上设置有显示器，移动穿戴式计算设备将测量的不同人体状态下的血压数据通过显示器显示，便于测试者随时查看。

根据本发明所述的基于心电身份识别的血压分析方法，所述的特征向量匹配算法采用SIFT特征匹配算法。

本发明达到的有益效果：本发明的血压分析方法对测试者的身份可自动识别，自动按身份来记录血压值，防止测试者的身份和血压测量数据发生混淆，保证测量数据的准确性，避免记录错误，造成误诊。

本发明还集成三轴重力加速度传感器，可以实现人体状态的24小时不间断自动检测，将测量的血压数据和人体状态信息通过无线网络上传到网络服务器，测试者可自动记录血压值变化，全面分析测试者在不同时间、不同人体状态下的血压变化，对心脏病，高血压等血压相关的各种疾病的诊断和治疗提供更有效的帮助。

本发明将测量的血压数据和人体状态信息发送给远程监测中心，当发现血压异常时，发出报警信号提醒医务工作人员及时采取应对措施，避免疾病的进一步恶化。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的血压分析方法采用的设备包括穿戴在测试者身上的移动穿戴式计算设备、用于采集测试者心电信号和测量测试者血压的血压检测仪以及设置于医务工作室的远程监测中心和报警装置。所述的移动穿戴式计算设备包括核心处理器，重力加速度传感器，电容式皮肤接触传感器，数据存储模块，无线传输模块，数据显示模块和微型马达震动模块，其中，移动穿戴式计算设备通过无线传输模块与血压检测仪连接。

数据存储模块中存储测试者的标准心电信号，重力加速度传感器用于检测测试者目前所处的人体状态即：活动、静坐或睡眠，数据显示模块用于显示测试者的血压检测数据，血压检测仪内设置有心电信号采集模块，血压检测仪通过心电信号采集模块采样测试者心电信号，并通过无线传输模块传输到移动穿戴式计算设备，移动穿戴式计算设备通过对心电信号的匹配来对测试者的身份进行识别，在确认测试者的身份信息之后，血压检测仪测量人体舒张压和收缩压，并发送给移动穿戴式计算设备，移动穿戴式计算设备获取测试者在不同人体状态下的血压值，并存储在与测试者身份信息相对应的数据单元中。

移动穿戴式计算设备通过无线网络将检测到的血压数据信息和人体状态信息传输至网络服务器进行存储，全面分析测试者在不同时间、不同人体状态下的血压变化，从而配合疾病的诊断和治疗。

另外，移动穿戴式计算设备将检测到的血压值通过无线网络实时发送给远程监测中心，医务工作人员实时监测测试者的血压变化，当血压值超过相应人体状态下设定的报警阈值时，移动穿戴式计算设备发送报警信号给远程监测中心，由远程监测中心控制报警装置报警，提醒医务工作人员注意，并及时采取应对措施。同时，移动穿戴式计算设备发送报警信号给微型马达震动器，微型马达震动器震动，提醒测试者采取应对措施。

本发明的电容式皮肤接触传感器包括四个金属导体和一个传感器控制器，通过电容式皮肤接触传感器可以判定测试者是否佩戴移动穿戴式计算设备，如果佩戴，则启动血压采集及分析工作，如果没有佩戴，则血压检测仪和移动穿戴式计算设备停止工作。具体判定方法为：传感器控制器定时测量各金属导体产生的电容量，当核心处理器检测到至少三个金属导体产生的电容量超过设定的阀值时，判定移动穿戴式计算设备与人体皮肤接触，测试者佩戴移动穿戴式计算设备，否则测试者没有佩戴移动穿戴式计算设备。

如图2所示，本发明之基于心电身份识别的血压分析方法的具体工作过程如下：

1，所述的移动穿戴式计算设备采集每个测试者的标准心电信号，所述的标准心电信号是事先一次性采集好的，移动穿戴式计算设备事先将每个测试者的身份信息及其标准心电信号一一对应的存储在数据存储模块中，移动穿戴式计算设备提取标准心电信号的宽度和幅值，组成标准心电信号的特征向量值，并通过数据存储模块进行存储。

2，将移动穿戴式计算设备佩戴在测试者身上，移动穿戴式计算设备通过重力加速度传感器实时检测测试者的人体状态，所述的人体状态包括活动、静坐和睡眠。

人体状态的具体判断方法为：重力加速度传感器实时检测人体的重力加速度信号，并发送给核心处理器，当核心处理器检测到人体重力加速度处于有规律的变化状态，并且所述的变化状态持续时间大于设定的有规律变化的时间阈值，则核心处理器判定人体处于活动状态；当核心处理器检测到人体重力加速度没有变化，且没有变化的时间大于设定的没有变化的时间阈值或者变化幅度低于设定的幅度阀值，则核心处理器判定人体处于睡眠状态；当核心处理器检测到的人体重力加速度从时间上和幅度上同时处于无规律的变化状态，则核心处理器判定人体处于静坐状态。

3，血压检测仪通过心电信号采集模块采样测试者的心电模拟信号，对心电模拟信号进行放大处理和模数转化，并去除工频干扰噪声及基线漂移，同时提取心电信号的特征向量，然后通过无线传输模块发送给移动穿戴式计算设备。

2，穿戴式计算设备收到血压检测仪发送的测试者心电信号特征向量后，采用特征向量匹配算法，将血压检测仪采集的心电信号的特征向量与测试者的标准心电信号的特征向量进行匹配，来识别测试者的身份。

如果相似度匹配度高于所预先设定的匹配阀值，则确认身份验证通过，否则，身份验证失败，只有在身份验证通过后，血压检测仪才采集测试者的血压进行分析，通过确认测试者身份信息，用以防止不同测试者的血压数据混淆，避免疾病的误诊断。

本实施例采用的特征向量匹配算法是SIFT(Scale Invariant Feature Transform，尺度不变特征变换)特征匹配算法，主要包括两个阶段：一个是SIFT特征向量的生成，第二阶段是SIFT特征向量的匹配。对提取的SIFT特征向量进行匹配是根据相似性度量来进行的，常用的匹配方法有：欧式距离和马氏距离等。本实施例采用欧氏距离对SIFT的特征向量进行匹配，获取SIFT特征向量后,采用优先k-d树(k-维树的缩写)进行优先搜索来查找每个特征点的近似最近邻特征点。在这两个特征点中，如果最近的距离除以次近的距离少于某个比例阈值，则接受这一对匹配点，降低这个比例阈值，SIFT匹配点数目会减少，但更加稳定。

3，在确定测试者身份后，血压检测仪实时测量测试者的血压，获取测试者在不同时间、不同人体状态下的血压值。

4，所述的血压检测仪将测量的血压数据发送给移动穿戴式计算设备，所述的移动穿戴式计算设备把测量的人体状态信息和接收到的血压数据通过数据存储模块存储在与测试者身份信息对应的数据单元中，得到不同人体状态下的血压数据。

同时，移动穿戴式计算设备通过核心处理器将检测到的血压数据发送给数据显示模块，通过数据显示模块，穿戴式计算设备可以随时显示最近一次检测到的血压值，以及当天的最高和最低血压值，测试者可以随时查看自己的血压检测结果，根据查看到的检测数据，必要时采取一定的预防措施。

5，所述的移动穿戴式计算设备通过核心处理器设定不同人体状态下血压测量的最高和最低报警阀值，当移动穿戴式计算设备收到的血压测量数据达到设定的报警阀值时，核心处理器发送报警信号给微型马达震动器，微型马达震动器震动，提醒测试者及时采取应对措施。

同时，移动穿戴式计算设备发送报警信号给远程监测中心，由远程监测中心控制报警装置报警，提醒医务工作人员及时采取应对措施。

6，所述的移动穿戴式计算设备通过无线网络将检测到的血压数据信息和人体状态信息传输至网络服务器进行存储，并全面分析测试者在不同时间、不同人体状态下的血压变化，从而配合疾病的诊断和治疗。

本发明通过人体心电信号的采集和相似度匹配，可以自动识别血压测试者的身份，只有通过身份识别的测量者的血压监测值才会自动保存并上传到网络服务器进行分析，避免了测试数据的混淆，造成误诊。

本发明通过三轴重力加速度传感器来自动识别人体状态，可以联合人体状态和血压值进行综合检测及分析，比如，起床后的血压值，临睡前的血压值，运动后的血压值，更全面的掌握测试者的血压变化情况，从而更有效地配合疾病的诊断和治疗。

本发明通过无线网络与网络服务器相连，检测数据可以自动上传数据，并按时间存储，无需人工记录，操作简单，解决传统人工记录的方式，效率低且容易出错的问题。

本发明对测试者的血压测量值设置报警阈值，在测试者的血压值出现异常时报警，提醒测试者和医务工作人员及时采取应对措施，避免疾病的进一步恶化，对患者造成生命危险。

Claims (7)

1.一种基于心电身份识别的人体血压分析方法，包括采用血压检测仪通过心电信号采集模块采样测试者心电信号，其特征在于：所述的血压分析方法将一个移动穿戴式计算设备穿戴在测试者身上，由血压检测仪通过对心电信号的匹配来进行身份识别，然后由血压检测仪测量不同人体状态下的血压，并发送给移动穿戴式计算设备分析不同人体状态下的血压变化，所述的移动穿戴式计算设备包括核心处理器，重力加速度传感器，数据存储模块和无线传输模块；

所述的血压分析方法具体包括如下步骤：

(1)所述的移动穿戴式计算设备采样每个测试者的标准心电信号，记录测试者的身份信息，并将测试者身份信息及其标准心电信号一一对应地存储在数据存储模块中，组成标准心电信号库；

(2)当对一个测试者进行血压检测时，血压检测仪通过心电信号采集模块采样该测试者的心电信号，并发送给移动穿戴式计算设备，所述的移动穿戴式计算设备采用特征向量匹配算法，将血压检测仪采集的该测试者的心电信号特征向量与所述的标准心电信号库中的标准心电信号特征向量进行匹配，确认测试者身份信息，防止不同测试者的血压数据混淆；

(3)所述的移动穿戴式计算设备通过重力加速度传感器24小时不间断地实时检测测试者的人体状态，并记录下测试者在不同时间的人体状态，所述的人体状态包括活动、静坐和睡眠；

(4)所述的血压检测仪实时测量测试者的血压，并将所述的血压数据发送给移动穿戴式计算设备，所述的移动穿戴式计算设备把检测的人体状态信息和接收到的血压数据通过数据存储模块存储在与测试者身份信息对应的数据单元中，得到不同人体状态下的血压数据；

(5)所述的移动穿戴式计算设备通过无线网络将检测到的血压数据信息和人体状态信息传输至网络服务器进行存储，并全面分析测试者在不同时间、不同人体状态下的血压变化，从而更有效的配合疾病的诊断和治疗；

(6)所述的移动穿戴式计算设备通过核心处理器设定不同人体状态下血压测量的最高和最低报警阀值，并将测试者在不同人体状态下的血压值实时发送给远程监测中心，并且当血压值达到预设的最高和最低报警阈值时，远程监测中心控制报警装置报警，提醒医务工作人员及时查看测试者的血压状况，并采取应对措施，避免疾病的进一步恶化。

2.根据权利要求1所述的基于心电身份识别的人体血压分析方法，其特征在于，所述的血压分析方法还在移动穿戴式计算设备中设置微型马达震动器，当移动穿戴式计算设备收到的血压测量数据达到设定的报警阀值时，核心处理器发送报警信号给微型马达震动器，微型马达震动器震动，提醒测试者采取应对措施。

3.根据权利要求1所述的基于心电身份识别的人体血压分析方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的移动穿戴式计算设备通过重力加速度传感器检测测试者人体状态的方法为：

(1)核心处理器设定人体重力加速度有规律变化的时间阈值、人体重力加速度没有变化的时间阈值以及人体重力加速度变化的幅度阈值；

(2)重力加速度传感器检测人体的重力加速度信号，并发送给核心处理器，由核心处理器对接收到的所述重力加速度信号进行分析处理；

(3)当核心处理器检测到人体重力加速度处于有规律的变化状态，并且所述的变化状态持续时间大于设定的有规律变化的时间阈值，则核心处理器判定人体处于活动状态；

(4)当核心处理器检测到人体重力加速度没有变化，且没有变化的时间大于设定的没有变化的时间阈值或者变化幅度低于设定的幅度阀值，则核心处理器判定人体处于睡眠状态；

(5)当核心处理器检测到的人体重力加速度从时间上和幅度上同时处于无规律的变化状态，则核心处理器判定人体处于静坐状态。

4.根据权利要求1所述的基于心电身份识别的人体血压分析方法，其特征在于，所述的血压分析方法通过电容式皮肤接触传感器来判定测试者是否佩戴移动穿戴式计算设备，如果佩戴，则由核心处理器启动血压分析功能，如果没有佩戴，则移动穿戴式计算设备和血压检测仪不工作。

5.根据权利要求4所述的基于心电身份识别的人体血压分析方法，其特征在于，所述的电容式皮肤接触传感器包括四个金属导体和一个传感器控制器，通过电容式皮肤接触传感器判定测试者是否佩戴移动穿戴式计算设备的方法为：

(1)传感器控制器定时测量各金属导体产生的电容量，并发送给核心处理器，所述核心处理器设定各金属导体产生的电容量的阈值；

(2)当核心处理器检测到至少三个金属导体产生的电容量超过设定的阀值时，核心处理器判定移动穿戴式计算设备与人体皮肤接触，测试者佩戴移动穿戴式计算设备，否则测试者没有佩戴移动穿戴式计算设备。

6.根据权利要求1所述的人体血压分析方法，其特征在于，所述的血压分析方法在移动穿戴式计算设备上设置有显示器，移动穿戴式计算设备将测量的不同人体状态下的血压数据通过显示器显示，便于测试者随时查看。

7.根据权利要求1所述的人体血压分析方法，其特征在于，所述的特征向量匹配算法采用SIFT特征匹配算法。