CN105962920B - 血压脉率检测方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种血压脉率检测方法及其系统，所述方法通过检测脉搏信号的幅值变化得到脉搏幅值序列，对所述脉搏幅值序列进行差分计算得出所述脉搏信号对应的差分信号序列，再根据差分信号序列的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征，然后根据所述脉搏特征检测血压和脉率。因此，当脉搏信号过弱时，通过本发明能准确识别信号的峰谷位置，得到精确的脉搏特征，从而提高检测血压和脉率的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理领域，特别是一种血压脉率检测方法及其系统。
背景技术
血压(blood pressure，BP)是指血液在血管内流动时作用于血管壁的压力，它是推动血液在血管内流动的动力。心室收缩时，血液从心室流入动脉，此时血液对动脉的压力最高，称为收缩压(systolic blood pressure，SBP)；心室舒张时，动脉血管弹性回缩，血液缓慢向前流动，血压下降，此时血液对动脉的压力称为舒张压(diastolic bloodpressure，DBP)。由于血管分动脉、毛细血管和静脉，所以，血压分为动脉血压、毛细血管压和静脉血压。通常所说的血压是指动脉血压，它是心血管功能的重要生理参数。脉搏是指体表可触摸到的动脉搏动。当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张，在体表较浅处动脉即可感受到此扩张，即所谓的脉搏。
目前，血压脉搏测量一般采用示波法，检测脉搏信号的幅值变化，在原始脉搏信号中识别峰值和谷值，计算脉搏间隔和幅值，进而求出脉率和血压。然而，当脉搏信号过弱时(例如衣服比较厚、或者袖套绑得太松而导致信号过弱)，信号的峰谷值位置会变得平坦，不易准确识别，导致脉搏间隔和幅值计算错误，进而造成脉率和血压计算错误。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种血压脉率检测方法及其系统，即使在脉搏信号过弱的情况下，亦能准确检测血压和脉率。
本发明的血压脉率检测方法，技术方案包括如下步骤：
检测脉搏信号的幅值变化，根据所述幅值变化得到脉搏幅值序列；
对所述脉搏幅值序列进行差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列；
获取所述差分信号序列的峰值，根据所述峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征；
根据所述脉搏特征检测血压和脉率。
本发明的血压脉率检测系统，包括：
信号检测模块，用于检测脉搏信号的幅值变化，根据所述幅值变化得到脉搏幅值序列；
差分计算模块，用于对所述脉搏幅值序列进行差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列；
特征计算模块，用于获取所述差分信号序列的峰值，根据所述峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征；
血压检测模块，用于根据所述脉搏特征检测血压和脉率。
本发明的血压脉率检测方法及其系统，通过检测脉搏信号的幅值变化得到脉搏幅值序列，对所述脉搏幅值序列进行差分计算得出所述脉搏信号对应的差分信号序列，再根据差分信号序列的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征，然后根据所述脉搏特征检测血压和脉率。因此，当脉搏信号过弱时，通过本发明能准确识别信号的峰谷位置，得到精确的脉搏特征，从而提高检测血压和脉率的准确度。
附图说明
图1为一个实施例的血压脉率检测方法的流程示意图；
图2为一个实施例的血压脉率检测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
请参阅图1中一个实施例的血压脉率检测方法的流程示意图，包括步骤S101至步骤S104：
S101，检测脉搏信号的幅值变化，根据所述幅值变化得到脉搏幅值序列。
本步骤中，可通过上升式示波法检测脉搏信号的幅值变化，具体地，使用气泵对充气袖带进行充气加压，利用充气袖带压迫动脉血管，随着袖带压力的上升，动脉血管呈全开-半闭-完全阻闭的变化过程，其中，充气袖带的加压可由单片机PWM控制电泵实现，放气由单片机控制电磁阀实现，所述袖带压力为袖带在加压过程中获得的压力。通过安装于充气袖带内的压力传感器采集大小变化的袖带压力的幅值变化信号，将其转化为数字信号传输到信号处理设备中，经过信号处理设备对所述数字信号进行处理，得到脉搏幅值序列。
进一步地，在所述根据所述幅值变化得到脉搏幅值序列之后，去除两侧边缘幅值在预设范围内的脉搏幅值序列，得到新的脉搏幅值序列信号，从而提高脉搏幅值序列信号的精确度。
S102，对所述脉搏幅值序列进行差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列。由于人体脉搏信号的曲线在上升过程中斜率较大，其对应的差分信号序列曲线的峰值位置比原始信号的峰值位置更清晰稳定，更易识别，因此，通过对所述脉搏幅值序列进行差分计算得到的差分信号序列更能突出信号特征，提高信号峰谷值识别的准确性。
进一步地，步骤S102中，可对所述脉搏幅值序列进行一阶差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列，进一步提高信号峰谷值识别的准确性。
S103，获取所述差分信号序列的峰值，根据所述峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征。
进一步地，所述脉搏特征包括脉搏幅值以及脉搏间隔。可通过以下步骤得到所述脉搏信号的脉搏特征：在差分信号序列中找到某个峰值的位置，并找到与该峰值位置相邻的前后两个过零点，对所述前后两个过零点之间的差分数据进行积分，求出脉搏信号中对应的脉搏幅值，从而提高脉搏幅值数据的准确度；获取相邻两个峰值所对应的时间间隔，根据所述时间间隔得到脉搏信号中对应的脉搏间隔，从而提高脉搏间隔数据的准确度。
进一步地，所述获取所述差分信号序列的峰值，根据所述峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征，包括获取所述差分信号序列的全部原始峰值，并将其中最靠前的两个原始峰值中数值较大的作为所述差分信号序列的峰值参考值；将下一个原始峰值与所述峰值参考值进行比对，若满足预设条件，则用所述下一个原始峰值更新所述峰值参考值；否则，峰值参考值保持不变；用各个峰值参考值构成所述差分信号序列的新的峰值，根据所述新的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征。该步骤利用峰值参考值提高差分信号序列峰值检测的稳定性，进一步提高脉搏特征的准确度。
其中，所述预设条件为：Y0/2＜Yi＜2Y0，Y0为所述差分信号序列的峰值参考值，Yi为所述下一个原始峰值。所述预设条件进一步提高差分信号序列峰值检测的稳定性。
S104，根据所述脉搏特征检测血压和脉率。根据脉搏特征中的脉搏幅值检测血压，以及根据脉搏特征中的脉搏间隔检测脉率。
本实施例的血压脉率检测方法，通过检测脉搏信号的幅值变化得到脉搏幅值序列，对所述脉搏幅值序列进行差分计算得出所述脉搏信号对应的差分信号序列，再根据差分信号序列的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征，然后根据所述脉搏特征检测血压和脉率。因此，当脉搏信号过弱时，通过本发明能准确识别信号的峰谷位置，得到精确的脉搏特征，从而提高检测血压和脉率的准确度。
以下为本发明的血压脉率检测方法的一个较佳实现方式，包括步骤一至步骤四：
步骤一：采集压力传感器输出的脉搏振荡波信号，所述脉搏振荡波信号为袖带压力传递至所述压力传感器时由所述压力传感器处理后得到，所述袖带压力为袖带在加压过程中获得的压力。
通过上升式示波法检测脉搏振荡波信号的幅值变化信号，对所述幅值变化信号进行滤波，对滤波后的信号进行识别，对识别出的脉搏幅值序列进行处理，去除两侧边缘比较小的脉搏幅值序列。
步骤二：设滤波后脉搏幅值序列为D(i)，i＝0，1，2...，对D(i)进行一阶差分计算，即用后一个数据点减去前一个数据点D(i+1)-D(i)，得到差分后信号序列D(i)′。
步骤三：获取差分后信号序列D(i)′的全部原始峰值，并找出其中最靠前的两个峰值Y1和Y2，取Y1和Y2之间的较大值作为差分信号序列的峰值参考值Y0，将这个参考值Y0与下一个原始峰值Yi比对，若满足条件Y0/2＜Yi＜2Y0，则用Yi更新Y0，否则，Y0保持不变，直至全部原始峰值均参与比对，用各个峰值参考值构成差分信号序列的新的峰值。
步骤四：在新的峰值对应的差分信号序列中找到某个峰值的位置D(i)′，并找到与该峰值位置相邻的前后两个过零点，亦即找出D(i)′＜0且D(i+1)′＞0的位置、以及D(j)′＞0且D(j+1)′＜0的位置；对所述前后两个过零点之间的差分数据进行求和积分，求出脉搏信号中对应的脉搏幅值；获取相邻两个峰值Yi和Yi+1所对应的时间间隔Xi和Xi+1，根据所述时间间隔做差Xi+1-Xi，得到脉搏信号中对应的脉搏间隔。
步骤五：根据步骤四中得到的脉搏幅值检测血压，以及根据步骤四中得到的脉搏间隔检测脉率。
由上述的血压脉率检测方法的较佳实现方式可知，通过检测脉搏信号的幅值变化得到脉搏幅值序列，对所述脉搏幅值序列进行差分计算得出所述脉搏信号对应的差分信号序列，再根据差分信号序列的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征，然后根据所述脉搏特征检测血压和脉率。因此，当脉搏信号过弱时，通过本发明能准确识别信号的峰谷位置，得到精确的脉搏特征，从而提高检测血压和脉率的准确度。
本发明还提供一种血压脉率检测系统，如图2所示，包括信号检测模块201、差分计算模块202、特征计算模块203以及血压检测模块204。
所述信号检测模块201用于检测脉搏信号的幅值变化，根据所述幅值变化得到脉搏幅值序列；所述差分计算模块202用于对所述脉搏幅值序列进行差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列；所述特征计算模块203用于获取所述差分信号序列的峰值，根据所述峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征；以及所述血压检测模块204用于根据所述脉搏特征检测血压和脉率。
本发明的血压脉率检测系统，通过检测脉搏信号的幅值变化得到脉搏幅值序列，对所述脉搏幅值序列进行差分计算得出所述脉搏信号对应的差分信号序列，再根据差分信号序列的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征，然后根据所述脉搏特征检测血压和脉率。因此，当脉搏信号过弱时，通过本发明能准确识别信号的峰谷位置，得到精确的脉搏特征，从而提高检测血压和脉率的准确度。
在其中一个实施例中，所述差分计算模块202包括差分计算子模块，用于对所述脉搏幅值序列进行一阶差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列，进一步提高信号峰谷值识别的准确性。
在其中一个实施例中，所述脉搏特征包括脉搏幅值以及脉搏间隔。
在其中一个实施例中，所述特征计算模块203包括幅值计算子模块以及间隔计算子模块。所述幅值计算子模块用于在差分信号序列中找到某个峰值的位置，并找到与该峰值位置相邻的前后两个过零点；对所述前后两个过零点之间的差分数据进行积分，求出脉搏信号中对应的脉搏幅值，从而提高脉搏幅值数据的准确度；以及所述间隔计算子模块，用于获取相邻两个峰值所对应的时间间隔，根据所述时间间隔得到脉搏信号中对应的脉搏间隔，从而提高脉搏间隔数据的准确度。
在其中一个实施例中，所述特征计算模块203还包括峰值比对子模块以及峰值更新子模块。所述峰值比对子模块，用于获取所述差分信号序列的全部原始峰值，并将其中最靠前的两个原始峰值中数值较大的作为所述差分信号序列的峰值参考值，将下一个原始峰值与所述峰值参考值进行比对，若满足预设条件，则用所述下一个原始峰值更新所述峰值参考值，否则，峰值参考值保持不变；以及所述峰值更新子模块，用于用各个峰值参考值构成所述差分信号序列的新的峰值，根据所述新的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征。该实施例利用峰值参考值提高差分信号序列峰值检测的稳定性，进一步提高脉搏特征的准确度。
其中，所述预设条件为：Y0/2＜Yi＜2Y0，Y0为所述差分信号序列的峰值参考值，Yi为所述下一个原始峰值。所述预设条件进一步提高差分信号序列峰值检测的稳定性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.血压脉率检测系统，其特征在于，包括：
信号检测模块，用于检测脉搏信号的幅值变化，根据所述幅值变化得到脉搏幅值序列；
差分计算模块，用于对所述脉搏幅值序列进行差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列；
特征计算模块，用于获取所述差分信号序列的峰值，根据所述峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征，所述脉搏特征包括脉搏幅值以及脉搏间隔；
血压检测模块，用于根据所述脉搏特征检测血压和脉率；
所述特征计算模块还包括：
峰值比对子模块，用于获取所述差分信号序列的全部原始峰值，并将其中最靠前的两个原始峰值中数值较大的作为所述差分信号序列的峰值参考值；将下一个原始峰值与所述峰值参考值进行比对，若满足预设条件，则用所述下一个原始峰值更新所述峰值参考值；否则，峰值参考值保持不变；
峰值更新子模块，用于用各个峰值参考值构成所述差分信号序列的新的峰值，根据所述新的峰值得到所述脉搏信号的脉搏特征。
2.根据权利要求1所述的血压脉率检测系统，其特征在于，所述特征计算模块包括：
幅值计算子模块，用于在差分信号序列中找到某个峰值的位置，并找到与该峰值位置相邻的前后两个过零点；对所述前后两个过零点之间的差分数据进行积分，求出脉搏信号中对应的脉搏幅值；
间隔计算子模块，用于获取相邻两个峰值所对应的时间间隔，根据所述时间间隔得到脉搏信号中对应的脉搏间隔。
3.根据权利要求1所述的血压脉率检测系统，其特征在于，所述差分计算模块包括：
差分计算子模块，用于对所述脉搏幅值序列进行一阶差分计算，得出所述脉搏信号对应的差分信号序列。
4.根据权利要求1所述的血压脉率检测系统，其特征在于，所述预设条件为：
Y0/2＜Yi＜2Y0，其中，Y0为所述差分信号序列的峰值参考值，Yi为所述下一个原始峰值。
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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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |