CN105105732A - 实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法，其中系统包括光学检测模块，用以在至少一个LED灯光照射皮肤表面后检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息；脉搏波信号计算模块，用以根据光强变化信息获取脉搏波信号；心率和心跳间隔计算模块，用以计算心率及每搏心跳间隔时间；心率变异性指标计算模块，用以对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标；情绪和疲劳程度估算模块，用以根据心率变异性的相关指标估算疲劳程度和情绪状态。采用该种结构的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法，大大提高了舒适性和便捷性，经济实用，具有更广泛的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及健康监测技术领域，尤其涉及脉搏和心率检测技术领域，具体是指一种实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法。
背景技术
目前常用的心率/脉搏测量方法主要是通过血氧传感器，即红光和红外光模块采集的信号分析而得，而红外光容易受到温度的影响。疲劳度和情绪状态可通过主观和客观的方法进行评测。主观评测的方法很难量化疲劳的等级和程度；客观评测主要通过脑电、心电、肌电波形或皮肤电反应来确定其疲劳程度和情绪状态。大多数HRV(HeartRateVariability，心率变异分析)分析及情绪和疲劳分析都是基于在指定体表位置贴片，采集心电图/心电序列(ECG或EKG)数据来检测分析的，不仅舒适性和便捷性不好，而且价格相对较贵，且贴片大多是一次性，不太环保。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现大大提高了舒适性和便捷性、经济实用、具有更广泛的应用范围的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法。
为了实现上述目的，本发明的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法具有如下构成：
该实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
光学检测模块，用以在至少一个LED灯光照射皮肤表面后检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息；
脉搏波信号计算模块，用以根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号；
心率和心跳间隔计算模块，用以计算心率及每搏心跳间隔时间；
心率变异性指标计算模块，用以对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标；
情绪和疲劳程度估算模块，用以根据所述的心率变异性的相关指标估算疲劳程度和情绪状态。
较佳地，所述的LED灯光为绿光LED，所述的绿光LED的峰值波长范围为520nm～575nm。
较佳地，所述的心率变异性指标计算模块用以对系统预设一定时间内的心率或心跳时间间隔序列进行时域和/或频域分析的方法得到心率变异性的相关指标。
更佳地，所述的心率变异性的相关指标包括LF/HF(中低频/高频)和SDNN(NN期间的标准差)。
较佳地，所述的情绪和疲劳程度估算模块用以根据所述的心率变异性的相关指标和情绪和/或疲劳程度之间的数学模型估算疲劳程度和情绪状态。
本发明还涉及一种基于所述的系统实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的光学检测模块在绿光照射皮肤表面后检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息；
(2)所述的脉搏波信号计算模块根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号；
(3)所述的心率和心跳间隔计算模块计算心率及每搏心跳间隔时间；
(4)所述的心率变异性指标计算模块对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标；
(5)所述的情绪和疲劳程度估算模块根据所述的心率变异性的相关指标估算疲劳程度和情绪状态。
较佳地，所述的脉搏波信号计算模块根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号，具体为：
所述的脉搏波信号计算模块对所述的光强变化信息进行滤波去噪信号处理得到脉搏波信号。
较佳地，所述的心率和心跳间隔计算模块计算心率及每搏心跳间隔时间，具体为：
所述的心率和心跳间隔计算模块通过对脉搏波进行波峰检测或频谱分析得到心率和每搏心跳间隔时间。
较佳地，所述的心率变异性指标计算模块对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标，具体为：
所述的心率变异性指标计算模块对系统预设一定时间内的心率或心跳时间间隔序列进行时域和/或频域分析的方法得到心率变异性的相关指标，所述的心率变异性的相关指标包括LF/HF和SDNN。
较佳地，所述的情绪和疲劳程度估算模块根据所述的心率变异性的相关指标估算疲劳程度和情绪状态，具体为：
所述的情绪和疲劳程度估算模块根据所述的心率变异性的相关指标和情绪和/或疲劳程度之间的数学模型估算疲劳程度和情绪状态。
采用了该发明中的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法，通过检测皮肤表面光强变化实现脉搏/心率检测以及监测情绪和疲劳程度的方法，即通过绿光心率检测模块采集皮肤表面的光强变化数据；对光强变化数据进行滤波去噪等信号处理，得到脉搏波信号；通过对脉搏波进行波峰检测或采用频谱分析的方法，计算出心率/脉搏值，大大提高了舒适性和便捷性，经济实用，可以有效指导人们改善情绪和安排休息来调整身体状态，具有更广泛的应用范围。
附图说明
图1为本发明的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统包括：
光学检测模块，用以在至少一个LED灯光照射皮肤表面后检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息；该光学检测模块紧贴着手腕，但不仅仅限于此，还可设置在手指、手臂、手心和胸部等位置；
脉搏波信号计算模块，用以根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号；
心率和心跳间隔计算模块，用以计算心率及每搏心跳间隔时间；
心率变异性指标计算模块，用以对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性HRV的相关指标，可以采用对系统预设一定时间内的心率或心跳时间间隔序列进行时域和/或频域分析的方法；
情绪和疲劳程度估算模块，用以根据所述的心率变异性的相关指标和情绪和/或疲劳程度之间的数学模型估算疲劳程度和情绪状态。
所述数学模型，用以描述心率变异性相关指标与情绪和/或疲劳程度之间的关系，包括但不限于，简单统计模型、人工神经网络、支持向量机(SVM)等模式识别智能算法模型。
所述的系统是一个光学测量系统，所述光学检测模块中的所述LED灯，可以是白光LED、绿光LED或红光和近红外光LED组合，以绿光LED最佳。
所述的LED灯可以为一个或多个LED灯的组合。
所述的绿光LED的峰值波长范围为520nm～575nm。
所述的心率变异性的相关指标包括但不限于LF/HF(中低频/高频)和SDNN(NN期间的标准差)。
本发明的基于所述的系统实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法，包括以下步骤：
(1)所述的光学检测模块在绿光照射皮肤表面后检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息；
(2)所述的脉搏波信号计算模块根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号；
(3)所述的心率和心跳间隔计算模块计算心率及每搏心跳间隔时间；
(4)所述的心率变异性指标计算模块对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标，可以采用对系统预设一定时间内的心率或心跳时间间隔序列进行时域和/或频域分析的方法；
(5)所述的情绪和疲劳程度估算模块根据所述的心率变异性的相关指标和情绪和/或疲劳程度之间的数学模型估算疲劳程度和情绪状态。
在一种较佳的实施方式中，所述的脉搏波信号计算模块根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号，具体为：
所述的脉搏波信号计算模块对所述的光强变化信息进行滤波去噪信号处理得到脉搏波信号。
在一种较佳的实施方式中，所述的心率和心跳间隔计算模块计算心率及每搏心跳间隔时间，具体为：
所述的心率和心跳间隔计算模块通过对脉搏波进行波峰检测或频谱分析得到心率和每搏心跳间隔时间。
采用了该发明中的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统及方法，通过检测皮肤表面光强变化实现脉搏/心率检测以及监测情绪和疲劳程度的方法，即通过绿光心率检测模块采集皮肤表面的光强变化数据；对光强变化数据进行滤波去噪等信号处理，得到脉搏波信号；通过对脉搏波进行波峰检测或采用频谱分析的方法，计算出心率/脉搏值，大大提高了舒适性和便捷性，经济实用，可以有效指导人们改善情绪和安排休息来调整身体状态，具有更广泛的应用范围。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (10)
1.一种实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统，其特征在于，所述的系统包括：
光学检测模块，用以在至少一个LED灯光照射皮肤表面后检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息；
脉搏波信号计算模块，用以根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号；
心率和心跳间隔计算模块，用以计算心率及每搏心跳间隔时间；
心率变异性指标计算模块，用以对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标；
情绪和疲劳程度估算模块，用以根据所述的心率变异性的相关指标估算疲劳程度和情绪状态。
2.根据权利要求1所述的实现脉搏，其特征在于，所述的LED灯光为绿光LED，所述的绿光LED的峰值波长范围为520nm～575nm。
3.根据权利要求1所述的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统，其特征在于，所述的心率变异性指标计算模块用以对系统预设一定时间内的心率或心跳时间间隔序列进行时域和/或频域分析的方法得到心率变异性的相关指标。
4.根据权利要求3所述的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统，其特征在于，所述的心率变异性的相关指标包括LF/HF和SDNN。
5.根据权利要求1所述的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的系统，其特征在于，所述的情绪和疲劳程度估算模块用以根据所述的心率变异性的相关指标和情绪和/或疲劳程度之间的数学模型估算疲劳程度和情绪状态。
6.一种基于权利要求1至5中任一项所述的系统实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的光学检测模块在绿光照射皮肤表面后检测用户血管中血流容积变化引起的皮肤表面光强变化信息；
(2)所述的脉搏波信号计算模块根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号；
(3)所述的心率和心跳间隔计算模块计算心率及每搏心跳间隔时间；
(4)所述的心率变异性指标计算模块对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标；
(5)所述的情绪和疲劳程度估算模块根据所述的心率变异性的相关指标估算疲劳程度和情绪状态。
7.根据权利要求6所述的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法，其特征在于，所述的脉搏波信号计算模块根据所述的光强变化信息获取脉搏波信号，具体为：
所述的脉搏波信号计算模块对所述的光强变化信息进行滤波去噪信号处理得到脉搏波信号。
8.根据权利要求6所述的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法，其特征在于，所述的心率和心跳间隔计算模块计算心率及每搏心跳间隔时间，具体为：
所述的心率和心跳间隔计算模块通过对脉搏波进行波峰检测或频谱分析得到心率和每搏心跳间隔时间。
9.根据权利要求6所述的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法，其特征在于，所述的心率变异性指标计算模块对心率或心跳时间间隔序列进行分析获取心率变异性的相关指标，具体为：
所述的心率变异性指标计算模块对系统预设一定时间内的心率或心跳时间间隔序列进行时域和/或频域分析的方法得到心率变异性的相关指标，所述的心率变异性的相关指标包括LF/HF和SDNN。
10.根据权利要求6所述的实现脉搏心率检测以及情绪和疲劳程度监测的方法，其特征在于，所述的情绪和疲劳程度估算模块根据所述的心率变异性的相关指标估算疲劳程度和情绪状态，具体为：
所述的情绪和疲劳程度估算模块根据所述的心率变异性的相关指标和情绪和/或疲劳程度之间的数学模型估算疲劳程度和情绪状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151202 |