ES2276594A1 - Method for processing photoplethysmographic signals obtained from a person or animal, and using such method oximeter. - Google Patents

Method for processing photoplethysmographic signals obtained from a person or animal, and using such method oximeter. Download PDF

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ES2276594A1 ES200501425A ES200501425A ES2276594A1 ES 2276594 A1 ES2276594 A1 ES 2276594A1 ES 200501425 A ES200501425 A ES 200501425A ES 200501425 A ES200501425 A ES 200501425A ES 2276594 A1 ES2276594 A1 ES 2276594A1
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Abstract

Método para procesar señales fotopletismográficas obtenidas de una persona o animal, y oxímetro que utiliza dicho método. Photoplethysmographic method for processing signals obtained from a person or animal, and using such method oximeter.
El método comprende: The method comprises:
a) recibir unas señales eléctricas fotopletismográficas con dominio temporal, a) receiving a photoplethysmographic electrical signals with time domain,
b) transformar dichas señales temporales en señales espectrales, b) transforming said time signals into spectral signals,
c) identificar una serie de picos candidatos a pico producido a la frecuencia cardiaca, c) identify a set of candidate peaks produced peak heart rate,
d) obtener una serie de parámetros a partir de dichos picos candidatos, y d) obtaining a set of parameters from said candidate peaks, and
e) determinar a partir de dichos parámetros cuál es el pico representativo de dicha frecuencia cardiaca, realizándose dicha etapa d) para obtener un primer, un segundo y un tercer parámetros mediante unos cálculos ejecutados en paralelo, siendo: e) determining from these parameters which is the representative peak of said heart rate, said step d) to obtain a first, second and third parameters by means of calculations executed in parallel, where:
- -
dicho primer parámetro resultante de una función de probabilidad de armónicos de dichos picos candidatos, said first output parameter of a probability function of such candidates harmonic peaks,
- -
dicho segundo parámetro resultante de una función de preponderancia, en energía, de dichos picos candidatos, y said second parameter function resulting from a preponderance in energy of said candidate peaks, and
- -
dicho tercer parámetro resultante de una función de análisis histórico de dichos picos candidatos. said third parameter function resulting from a historical analysis of said candidate peaks.

Description

Método para procesar señales fotopletismográficas obtenidas de una persona o animal, y oxímetro que utiliza dicho método. Photoplethysmographic method for processing signals obtained from a person or animal, and using such method oximeter.

Sector de la técnica TECHNICAL FIELD

La presente invención concierne en general, en un primer aspecto, a un método para obtener parámetros fisiológicos en tiempo real a partir de unas señales fotopletismográficas IPPG) medidas por sensores ópticos, y en particular a un método para obtener el valor del ritmo cardiaco a partir de esas señales fotopletismográficas, incluso en situaciones extremas como es durante la realización continua de movimientos durante la práctica de ejercicios. The present invention generally relates, in a first aspect to a method for physiological parameters in real time from a photoplethysmographic signals IPPG) measured by optical sensors, and particularly to a method for obtaining the value of the heart rate from photoplethysmographic these signals, even in extreme situations such as during continuous performing movements during practice exercises.

La invención también concierne, en un segundo aspecto, a un oxímetro apto para procesar señales fotopletismográficas según el método propuesto. The invention also relates in a second aspect, to a process suitable for photoplethysmographic signals according to the proposed method oximeter.

Estado de la técnica anterior State of the prior art

Es conocido que una de las mayores dificultades de la oximetría de pulso es la obtención de valores fiables del ritmo cardiaco y la saturación de oxígeno durante la realización de movimientos por parte del individuo. It is known that one of the greatest difficulties of pulse oximetry is to obtain reliable values ​​of heart rate and oxygen saturation during the performance of movements by the individual. La oximetría de pulso se basa en la medida de la radiación luminosa en dos longitudes de onda determinadas después de interaccionar con la sangre arterial, la sangre venosa y el resto de tejidos existentes en la zona de medida. Pulse oximetry is based on the measurement of the light radiation at two wavelengths determined after interacting with arterial blood, venous blood and other tissues existing in the measurement zone. Se utiliza generalmente radiación en la zona del rojo e infrarrojo cercano y en configuración por reflexión o transmisión. Radiation is generally used in the red and near infrared and in reflection or transmission configuration.

La variación del volumen de sangre en las arterias por el bombeo del corazón permite obtener una señal luminosa variable relacionada con el ritmo cardiaco y con la hemoglobina. The change in volume of blood in the arteries by the heart pumping allows a variable light signal related to the heart rate and hemoglobin. Los oxímetros de pulso existentes según propia experiencia y los datos obtenidos en la literatura ofrecen un valor del ritmo cardiaco falso durante la práctica de ejercicio. Pulse oximeters as existing experience and data obtained in the literature provide a value of false heart rate during exercise. Esto se debe a que el movimiento del individuo o de alguna parte de su cuerpo provoca la aparición de artefactos en la señal fotopletismográfica medida por el sensor del oxímetro de pulso. This is because the movement of individual or some part of his body causes the appearance of artifacts in photoplethysmographic signal measured by the sensor of the pulse oximeter. La realización continua de movimientos, como es el caso durante la práctica de ejercicios, hace que en general no se obtengan valores fiables del ritmo cardiaco o de la saturación de oxígeno. Conducting ongoing movements, such as during exercise practice makes generally unreliable values ​​heart rate or oxygen saturation are obtained. Esta limitación no permite el uso fiable de los oxímetros de pulso durante el ejercicio, impidiendo la medida de estos parámetros que serían de gran utilidad durante la práctica deportiva y principalmente durante el entrenamiento. This limitation does not allow reliable use of pulse oximeters during exercise, preventing the measurement of these parameters would be very useful during sports and especially during training.

Se conocen diferentes propuestas relativas al procesamiento de señales fotopletismográficas con el fin de averiguar información relativa a una condición fisiológica de un paciente, preferentemente la frecuencia cardiaca y la saturación de oxígeno. different proposals for the processing photoplethysmographic signals in order to determine information relating to a physiological condition of a patient, preferably the heart rate and oxygen saturation are known.

La solicitud US-A-20040171948 concierne a un método para procesar señales fotopletismográficas en diferentes dominios: temporal, espectral y cepstral, y en base a los resultados de los análisis de las señales en uno o más de dichos dominios, estimar una o más condiciones fisiológicas de un paciente, así como los artefactos de movimiento en el dominio temporal incluidos en la señal fotopletismográfica. US-A-20040171948 application concerns a method for processing photoplethysmographic signals in different domains: temporal, spectral and cepstral, and based on the results of the analysis of the signals in one or more of said domains, estimating one or more conditions a patient's physiological and motion artifacts in the time domain signal included in the photopletismographic.

La solicitud US-A-20030163032 concierne a un método para eliminar artefactos de movimiento de unas señales eléctricas representativas de unas señales de luz atenuada, tales como las correspondientes a unas señales fotopletismográficas, mediante la transformación de dichas señales en un dominio espectral, la identificación de unos picos candidatos de entre los datos espectrales de dichas señales, su correspondiente filtrado, y su análisis en base a una serie de parámetros para finalmente averiguar el pico correspondiente a la frecuencia cardiaca del paciente cuyas señales fotopletismográficas son objeto de análisis. US-A-20030163032 application concerns a method for removing motion artifacts of some electrical signals representative of signals attenuated light, such as corresponding to a photoplethysmographic signals by converting said signals into a spectral domain, identification about candidates from the spectral data of said signals, corresponding filter, and analysis based on a series of parameters for finally figure corresponding to the patient's heart rate peaks whose peak photoplethysmographic signals are analyzed.

Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica enfocada a averiguar de una manera fiable y en todo momento la frecuencia cardiaca de una persona o animal mediante el análisis de unas señales fotopletismográficas contaminadas con interferencias o artefactos, especialmente los producidos en situaciones de movimiento continuo, o con múltiples estados de transición, como los llevados a cabo durante la práctica de ejercicio físico. Appears necessary to offer an alternative to the state of the art focused to find out reliably and at all times the heart rate of a person or animal by analyzing a photoplethysmographic signals contaminated with noise or artifacts, especially those produced in situations of continuous movement or with multiple transition states, such as those carried out during physical exercise.

Explicación de la invención Explanation of the invention

La presente invención concierne, en un primer aspecto, a un método para procesar señales fotopletismográficas obtenidas por un sensor de un oxímetro de pulso, mediante la aplicación del cual es posible obtener de una manera fiable el ritmo cardiaco incluso cuando el individuo realiza ejercicios. The present invention relates in a first aspect to a method for processing signals obtained by photoplethysmographic sensor a pulse oximeter, by applying which is possible to reliably heart rate even when the individual performs exercises.

En un segundo aspecto, la presente invención concierne a un oxímetro adaptado para procesar señales fotopletismográficas según el método propuesto por el primer aspecto de la presente invención. In a second aspect, the present invention relates to an oximeter adapted to process photoplethysmographic signals as proposed by the first aspect of the present invention method.

El método propuesto según el primer aspecto de la presente invención tiene su aplicación en el procesamiento de señales fotopletismográficas obtenidas de una persona o animal, con el fin de averiguar como mínimo la frecuencia cardiaca del mismo. The proposed according to the first aspect of the present invention method is applicable in the processing photoplethysmographic signals derived from a person or animal, in order to determine at least the heart rate thereof.

  \newpage \ newpage 

En particular el método propuesto comprende emitir, sobre una zona irrigada por capilares sanguíneos, como puede ser un dedo u otro órgano de dicha persona o animal, dos o más señales luminosas para obtener en respuesta dichas señales fotopletismográficas, mediante la detección con al menos un fotodetector de dichas señales luminosas, una vez han atravesado dicha zona. In particular, the proposed method comprises emitting, on a irrigated by blood capillaries area, such as a finger or other body of the person or animal, two or more light signals for in response the photoplethysmographic signals by detecting at least one photodetector of said light signals have traversed once said zone.

Dichas señales luminosas emitidas proceden preferentemente de LEDs o láseres de distintas longitudes de onda, comprendidas entre 630 y 980 nm, siendo como mínimo una de ellas infrarroja. Said light signals are preferably derived from LEDs or lasers of different wavelengths, between 630 and 980 nm, where at least one infrared.

El método es particularmente aplicable al procesamiento de señales fotopletismográficas que contienen armónicos de distintas frecuencias, algunos de los cuales han sido producidos por artefactos representativos del movimiento de dicha persona o animal, ya sea por movimiento de brazos, piernas y/o patas de dicha persona o animal, provocado al andar o correr, que generan unos armónicos a frecuencias distintas a la cardiaca, que varía según la intensidad de la marcha o carrera. The method is particularly applicable to processing photoplethysmographic signals containing harmonics of various frequencies, some of which have been produced by artifacts representative of movement of said person or animal, either by movement of arms, legs and / or feet of the person or animal, caused when walking or running, that generate harmonics other than the heart, which varies the intensity of walking or running frequencies.

Dicho movimiento provocado al andar o correr se genera, por ejemplo, al realizar una actividad deportiva que requiere medir frecuencias cardiacas en condiciones de esfuerzo continuado y extremo, muy diferentes a las medidas en condiciones de reposo. This movement caused when walking or running is generated, for example, when performing a sport that requires measuring heart rates and conditions of continued effort end, very different measures at rest.

Con el fin de discernir de entre dichas señales fotopletismográficas contaminadas por los mencionados artefactos producidos por el movimiento, cuál es la señal que hace referencia al ritmo cardiaco de la persona o animal, el método propuesto comprende realizar, según técnica en sí conocida, las siguientes etapas de manera secuencial: In order to discern between said photoplethysmographic signals contaminated by said artifacts produced by the movement, which is the signal referred to the heart rate of the person or animal, the proposed method comprises carrying, according to technique known per se, the following steps sequentially:

a) recibir unas señales eléctricas fotopletismográficas en un dominio temporal, a) receiving a photoplethysmographic electrical signals in the time domain,

b) transformar dichas señales temporales en señales con un dominio en frecuencia, o señales espectrales, b) transforming said time signals into a frequency domain or spectral signals,

c) identificar una serie de picos candidatos a ser el pico producido a dicha frecuencia cardiaca, de entre parte o todas dichas señales espectrales, c) identify a set of candidate peaks be produced that peak heart rate, among part or all of said spectral signals,

d) obtener una serie de parámetros a partir de dichos picos candidatos, y d) obtaining a set of parameters from said candidate peaks, and

e) determinar a partir de al menos uno de dichos parámetros obtenidos en d) cuál es el pico representativo de dicha frecuencia cardiaca, o pico buscado. e) determining from at least one of said parameters obtained in d) which is representative of said peak heart rate, peak or sought.

El método propuesto por el primer aspecto de la presente invención comprende realizar dicha etapa d) para obtener como mínimo un primer y un segundo parámetros mediante unos cálculos realizados en paralelo, siendo: The proposed by the first aspect of the present invention comprises carrying out said step d) to obtain at least a first and a second parameters by means of calculations in parallel, where:

- dicho primer parámetro resultante de una función de probabilidad de armónicos de dichos picos candidatos, consistente en una comparación, dos a dos, de los mismos, que ofrece como resultado una serie de valores para el primer parámetro, y - said first output parameter of a probability function of said harmonic peaks candidates, consisting of a comparison, two by two, of the same, which provides as a result a series of values ​​for the first parameter, and

- dicho segundo parámetro resultante de una función de preponderancia, en energía, de dichos picos candidatos, consistente en una comparación, dos a dos, de los mismos, que ofrece como resultado una serie de valores para el segundo parámetro. - said second parameter function resulting from a preponderance in energy of said candidate peaks, consisting of a comparison, two by two, of the same, which provides as a result a series of values ​​for the second parameter.

El método propuesto comprende por último asignar, en dicha etapa e), a dicho pico determinado como representativo de dicha frecuencia cardiaca un coeficiente de confianza. The proposed method comprises finally assigned in said step e), said peak determined as representative of said heart rate confidence coefficient.

Para un ejemplo de realización preferida el método comprende además realizar dicha etapa d) para un tercer parámetro a obtener en base a unos cálculos realizados en paralelo con los realizados para obtener dichos primer y segundo parámetros, siendo dicho tercer parámetro resultante de una función de análisis histórico de dichos picos candidatos, consistente en una comparación de al menos el pico determinado como representativo de la frecuencia cardiaca en dicha etapa e), para un ciclo anterior, el cual tiene asignado un coeficiente de confianza de un valor alto, con dichos picos candidatos, para buscar el pico de la misma frecuencia o de la frecuencia más próxima a la de dicho pico determinado en dicha etapa anterior e), y asignarle un coeficiente de probabilidad de que sea el pico buscado resultado de devaluar dicho coeficiente de confianza alto en un porcentaje determinado que es inversamente proporcional a la cercanía de ambas frecuencias. For an example of preferred embodiment the method further comprises performing said step d) for a third parameter obtained based on calculations made in parallel with those carried out for the first and second parameters, said resulting third parameter to a function analysis historical of said candidate peaks, consisting of a comparison of at least the peak determined to be representative of the heart rate in said step e), for a previous cycle which is assigned a confidence coefficient of high value, with said peaks candidates , to find the peak of the same frequency or the nearest to said determined peak in said previous step e) frequency, and assign a likelihood ratio that is the peak searched result devalue said high coefficient of confidence in a certain percentage which is inversely proportional to the proximity of both frequencies.

Por lo que se refiere a dicha etapa e), el método conforme a una implementación preferida comprende llevarla a cabo mediante su división en dos sub-etapas: As regards said step e), the method according to a preferred implementation comprises carrying it out by dividing it into two sub-stages:

- una primera sub-etapa e.1), o etapa de preselección, consistente en analizar los valores obtenidos para como mínimo dichos primer y segundo parámetros, y preferentemente también dicho tercer parámetro, y seleccionar un único pico candidato para cada parámetro, en función de dicho análisis, y - a first substep e.1) or preselection stage, consisting of analyzing the values ​​obtained as said first minimum and second parameters, and preferably also said third parameter, and select a single candidate for each parameter peak, depending said analysis, and

- una sub-etapa e.2) o selección final para determinar, de entre cada pico seleccionado por cada parámetro, dicho pico representativo de dicha frecuencia cardiaca, o pico buscado. - a substep e.2) or final selection to determine, between each peak selected for each parameter, said representative peak of said heart rate, or peak sought.

Para un ejemplo de realización preferido, dicha sub-etapa e.1) comprende: For a preferred embodiment, said substep e.1) comprises:

- para seleccionar el pico candidato para el primer parámetro: - to select the candidate peak for the first parameter:

\bullet \ bullet
ordenar, en función de su contenido armónico, los picos determinados como pertenecientes a frecuencias fundamentales, en base a los valores obtenidos tras dicha comparación de dicha función de probabilidad de armónicos, order, depending on its harmonic content, determined as peaks belonging to fundamental frequencies, based on the values ​​obtained after it said comparison of said probability function of harmonics,

\bullet \ bullet
asignarles un coeficiente de probabilidad a cada uno de ellos tanto mayor cuanto menor sea su contenido armónico, assign a coefficient of probability to each greater the smaller the harmonic content,

\bullet \ bullet
ponderar dichos coeficientes de probabilidad de cada uno de los picos con la amplitud de sus respectivas fundamentales, y weighting said likelihood ratios of each peak with the amplitude of their respective fundamental, and

\bullet \ bullet
determinar el pico con probabilidad más alta como el pico candidato para el primer parámetro, determine peak with highest probability as the candidate peak for the first parameter,

- para seleccionar el pico candidato para el segundo parámetro: - to select the candidate peak for the second parameter:

\bullet \ bullet
determinar el pico determinado como más preponderante previa asignación de un coeficiente de probabilidad, en base a los valores obtenidos tras dicha comparación de dicha función de preponderancia, como el pico candidato para el segundo parámetro. determining the particular peak as preponderant previous assignment of a likelihood ratio, based on the values ​​obtained in said comparison of said preponderance function as the candidate peak for the second parameter.

- para seleccionar el pico candidato para el tercer parámetro: - to select the candidate peak for the third parameter:

\bullet \ bullet
determinar dicho pico de la misma frecuencia o de la frecuencia más próxima a la de dicho pico determinado en dicha etapa anterior e), como el pico candidato para el tercer parámetro. determining said peak the same frequency or the nearest to said determined peak frequency in said previous stage e), as the candidate peak for the third parameter.

Y para realizar dicha etapa e.2), el método propuesto comprende llevar a cabo las siguientes acciones: And to perform said step e.2), the proposed method comprises carrying out the following actions:

- si los tres picos candidatos para los tres parámetros son el mismo, seleccionar éste como pico buscado, y asignarle un coeficiente de confianza igual al producto de los tres coeficientes de probabilidades asociados, - if the three peaks candidates for the three parameters are the same, select it as the searched peak, and assign a confidence coefficient equal to the product of the three coefficients associated probabilities,

ó or

- si solamente dos de los tres picos candidatos para los tres parámetros son el mismo, seleccionar éste como pico buscado, si la suma de los dos coeficientes de probabilidades asociados es mayor que el coeficiente de probabilidad del pico candidato diferente a dichos dos picos coincidentes, - if only two of the three peaks candidates for the three parameters are the same, select it as the searched peak, if the sum of the two coefficients probabilities associated is greater than the likelihood ratio of different candidate peak to said two overlapping peaks,

ó or

- si ninguno de los tres picos candidatos para los tres parámetros son el mismo, seleccionar el pico candidato cuyo coeficiente de probabilidad sea mayor como pico buscado. - if none of the three peaks candidates for the three parameters are the same, select the candidate whose likelihood ratio peak is greater as peak sought.

Una vez determinada la frecuencia cardiaca, el método comprende calcular el nivel de saturación de oxígeno en base a una o más de dichas señales fotopletismográficas cuya frecuencia es la de dicho pico buscado determinado en la etapa e). After determining the heart rate, the method comprises calculating the oxygen saturation level based on one or more of said photoplethysmographic signals whose frequency is to said searched peak determined in step e).

La presente invención concierne, en un segundo aspecto, a un oxímetro del tipo que comprende como mínimo: The present invention relates in a second aspect, to an oximeter of the type comprising at least:

- dos emisores de señales luminosas de distintas longitudes de onda, adaptados para emitir sobre una zona irrigada por capilares sanguíneos de una persona o animal, - two transmitters of light signals of different wavelengths, adapted to emit on an area irrigated by blood capillaries of a person or animal,

- uno o más fotodetectores adaptados para detectar dichas señales luminosas, una vez han atravesado dicha zona irrigada por capilares sanguíneos, y - one or more photodetectors adapted to detect said light signals have traversed once said area irrigated by blood capillaries, and

- un sistema electrónico apto para como mínimo muestrear, tratar y procesar unas señales eléctricas provinentes de dicho o dichos fotodetectores, o señales fotopletismográficas. - A suitable electronic system for sampling as minimum, handle and process a provinentes electrical signals of said one or photodetectors, or photoplethysmographic signals.

El oxímetro propuesto según el segundo aspecto de la presente invención se caracteriza porque el mencionado sistema electrónico que incorpora está adaptado para procesar dichas señales fotopletismográficas para poner en práctica el método propuesto por el primer aspecto de la presente invención, es decir que incorpora medios específicos destinados a realizar los cálculos y/o tratamientos de las señales adquiridas, gestión de parámetros, etc. The proposed according to the second aspect of the present invention oximeter characterized in that said electronic system incorporating is adapted to process said photoplethysmographic signals to implement the proposed by the first aspect of the present invention method, ie incorporating specific means for to perform calculations and / or treatment of acquired signals, parameter management, etc.

Breve descripción de los dibujos BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Las anteriores y otras características se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: The foregoing and other features will be better understood from the following detailed description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:

la Fig. 1 es un diagrama de flujos ilustrativo de las etapas principales del método propuesto según el primer aspecto de la presente invención para un ejemplo de realización, Fig. 1 is a diagram illustrating flows of the main steps of the proposed method according to the first aspect of the present invention for an embodiment,

la Fig. 2 es una gráfica que muestra parte del contenido espectral de una señal fotopletismográfica contaminada con señales de ruido o artefactos de movimiento, para un ejemplo de realización, Fig. 2 is a graph showing part of the spectral content of an photoplethysmographic signal contaminated with noise signals or motion artifacts, for one embodiment,

la Fig. 3 es una gráfica relativa a una función de probabilidad de armónico I(x), cuyo resultado es el mencionado primer parámetro, para un ejemplo de realización, Fig. 3 is a graph on a probability function harmonic I (x), resulting in said first parameter to an exemplary embodiment,

la Fig. 4 es una gráfica relativa a una función de preponderancia p(x), cuyo resultado es el mencionado segundo parámetro, para un ejemplo de realización, y Fig. 4 is a graph concerning a preponderance function p (x), the result is said second parameter, for an embodiment, and

la Fig. 5 es un diagrama de flujos de las etapas del método propuesto, más detallado que el de la Fig. 1, para un ejemplo de realización. Fig. 5 is a more detailed than Fig. 1 for an embodiment flow chart of the steps of the proposed method.

Descripción detallada de unos ejemplos de realización DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

El método para obtener el ritmo cardiaco durante la realización de ejercicios se basa en la obtención de la frecuencia de la parte variable de la señal fotopletismográfica (PPG). The method for obtaining the heart rate during exercise performance is based on obtaining the frequency of the variable part of the signal photoplethysmographic (PPG). En el caso de un individuo en reposo las variaciones periódicas de intensidad del PPG sólo son debidas a las variaciones de absorción de la señal por la sangre arterial asociadas a la variación del volumen sanguíneo por el bombeo cardiaco. In the case of an individual at rest periodic variations of intensity of the PPG they are only due to variations in absorption of the arterial blood signal associated with variation in blood volume by the heart pumping. Esta medida se realiza, en general, mediante la realización de la transformada rápida de Fourier (FFT) a la señal PPG. This measurement is performed, in general, by performing the Fast Fourier Transform (FFT) to the PPG signal. La realización de movimientos del individuo, como por ejemplo durante la carrera, conlleva la aparición de señales (artefactos) periódicas, que en el intervalo de frecuencias cardiacas accesibles pueden ser de frecuencias parecidas a la frecuencia de braceo o pasos. Performing movements of the individual, such as during the race, it leads to the appearance of signals (artifacts) periodic in the range of heart rates can be accessible frequency similar to the frequency of arm movement or steps. Esto hace que una medida de la frecuencia de la señal PPG proporcione unos valores aleatorios de frecuencias relacionadas con la superposición de las señales debidas al ritmo cardiaco ya los movimientos realizados. This causes a measure of the frequency of the signal PPG random values ​​provide a frequency related to overlapping signals due to heart rate and movements performed.

Para discriminar entre la señal útil (fotopletismográfica) y la señal debida a artefactos de movimiento, para la concepción del método propuesto según el primer aspecto de la presente invención se ha utilizado una estrategia basada en la discriminación del contenido armónico de dichas señales. To discriminate between the useful signal (photopletismographic) and due to motion artifacts, for the design of the proposed according to the first aspect of the present invention method has been used a strategy based on discrimination of the harmonic content of such signals signal. Las señales se pueden, de hecho, considerar periódicas en intervalos de unas decenas de segundos; The signals can in fact consider periodic intervals tens of seconds; la forma de onda de la señal fotopletismográfica es más o menos triangular y la de los artefactos de movimiento (según lo observado en medidas reales) resulta de tipo impulsivo o por lo menos con variaciones mucho más rápidas que en la primera. the waveform of the photoplethysmographic signal is roughly triangular and the motion artifacts (as observed in actual measurements) is impulsive type or at least much faster than the first variations.

Este hecho se refleja en un contenido armónico mucho menor para la señal útil que para la señal no deseada, cosa que permite en principio separarlas e identificarlas. This fact is reflected in a much lower harmonic content for the useful signal to the unwanted signal, which in principle allows separate and identify them.

Para un ejemplo de realización, el método comprende generar un espectro de amplitud de la señal sobre un intervalo de datos medidos durante los últimos segundos (ventana temporal) y recalcularlo frecuentemente, obteniendo un diagrama conocido como espectrograma de la señal medida. For one embodiment, the method comprises generating an amplitude spectrum of the signal over a range of measured data for the last seconds (time window) and recalculating frequently, obtaining a diagram known as spectrogram of the measured signal. En paralelo, se examina cada uno de los espectros generados para extraer la información de las líneas espectrales presentes, eliminando el ruido. In parallel, it examines each of the spectra generated to extract the information of the spectral lines present, eliminating noise. Finalmente, un algoritmo novedoso asocia cada línea con su fundamental; Finally, a novel algorithm associates each line with its fundamental; el conjunto de líneas se compara con el patrón previsto para la señal útil (bajo contenido armónico) de forma que ésta se pueda diferenciar de las otras. the set of lines is compared with the expected pattern for the useful signal (low harmonic content) so that it can be distinguished from the other. La información de amplitud de la señal pulsátil se obtiene directamente del valor de las líneas espectrales seleccionadas. The amplitude information of pulsatile signal is obtained directly from the value of the selected spectral lines.

En detalle, el algoritmo mencionado se basa sobre el diagrama de flujos mostrado en la figura 1, representativo de las etapas principales del método propuesto según el primer aspecto de la presente invención para un ejemplo de realización. In detail, the mentioned algorithm is based on the flow diagram shown in Figure 1, representing the main steps of the proposed according the first aspect of the present invention for an embodiment method.

A continuación se explica cada uno de los bloques del diagrama de la Fig. 1, y su relación con las etapas del método propuesto, expuestas arriba: . Then each of the block diagram of Figure 1, and its relationship to the steps of the proposed method stated above is explained:

Flujo de datos: éste es el flujo de datos (valores de la función fotopletismográfica en función del tiempo), muestreado a una oportuna velocidad, que entran en la unidad de cálculo. Data flow: this is the data flow (photopletismographic function values versus time), sampled at a rate timely, coming into the computing unit. En estos datos se selecciona una ventana de N puntos de una duración T _{0} predeterminados. In this data window N points of a duration T {0} default is selected. Este bloque corresponde a la etapa a) mencionada arriba. This block corresponds to step a) mentioned above.

FFT: este bloque ejecuta una transformada rápida de Fourier, proporcionando a su salida una señal constituida por el espectro de densidad espectral de potencia de la señal en una ventana de tiempo T _{0}; FFT: This block performs a fast Fourier transform and providing a signal output constituted by the spectrum power spectral density of the signal in a time window T _ {0}; este tipo de señal se suele llamar "espectrograma". This type of signal is usually called "spectrogram". De este espectrograma se considerarán solo los M puntos que corresponden a frecuencias interesantes para el tipo de aplicación, incluidas entre 30 y 330 latidos por minuto (ppm), los cuales se encuentran representados por la Fig. 2. Este bloque corresponde a la etapa b) mencionada arriba. This spectrogram be considered only M points corresponding to interesting for the type of application, including between 30 and 330 beats per minute (ppm), which are represented by the frequencies Fig. 2. This block corresponds to step b ) mentioned above.

Detección de picos: este bloque se ocupa de la identificación de las "líneas" espectrales presentes en la señal proporcionada por el bloque anterior. Peak detection: this block is concerned with the identification of the spectral "lines" present in the signal provided by the previous block. Debido tanto a la presencia intrínseca de ruido electrónico y de interferencia electromagnética, como a los artefactos introducidos por la elaboración numérica del espectrograma mismo, es necesario identificar los denominados aquí "picos significativos" para separarlos del ruido. Because both the intrinsic presence of electronic noise and electromagnetic interference, as artifacts introduced by the numerical processing spectrogram itself is necessary to identify the called here "significant peaks" to separate noise. Este bloque corresponde a la etapa c) mencionada arriba y tal y como se ha indicado se aplica a parte de las señales espectrales, en concreto a las representadas por los mencionados M puntos. This block corresponds to the step c) mentioned above and as indicated is applied to part of the spectral signals, specifically those represented by the above M points.

La mencionada detección de picos se efectúa en cuatro pasos: Said peak detection is performed in four steps:

1. one.
En el primer paso se identifica el valor más alto presente en el diagrama o espectrograma, lo cual permite obtener una escala general del diagrama; In the first step the highest value present in the diagram or spectrogram is identified, which allows a general scale of the diagram; se denominará a este valor V _{MAX} (ver Fig. 2). It will be referred to this value V MAX {} (see Fig. 2).

2. two.
En el segundo paso se dividen, a lo largo del eje horizontal, los datos del diagrama en secciones, cada una de ellas con P puntos (típicamente P es un número pequeño entre 3 y 9), ya cada sección se le asocia el valor medio de la amplitud del espectro en los puntos que la componen. In the second step are divided along the horizontal axis, chart data into sections, each with P points (typically P is a small number from 3 to 9), and each section is associated with the mean value amplitude spectrum at points that compose it. Se denominará al diagrama obtenido "diagrama reducido". It is referred to the diagram obtained "reduced flow chart". Sobre este diagrama se actúa con un algoritmo clásico de búsqueda de mínimos locales. On this diagram we act with a classic search algorithm local minima.

3. 3.
En el tercer paso se "afina" la búsqueda, localizando para cada sección, que ha resultado elegida en el paso anterior, el máximo real en el diagrama completo. The third step is "tuned" search, locating for each section, which has been chosen in the previous step, the actual maximum in the whole diagram.

4. Four.
Al final, se descartan los picos con valor, es decir energía, por debajo de V _{MAX}/K_{S}, siendo K_{S} el nivel esperado de ruido en la medida (típicamente alrededor de 20 dB). At the end, the peaks are discarded value, ie energy below V _ {MAX} / K {S}, where K {S} the expected level of measurement noise (typically about 20 dB).

El paso 2 consigue rechazar, como picos separados, artefactos matemáticos que generan dos picos aparentes muy cercanos en el espectrograma; Step 2 gets rejected, as separate peaks, mathematical artifacts that generate two close peaks apparent in the spectrogram; esto es debido, por ejemplo, a la interacción entre el algoritmo FFT y la ventana de filtrado (cuadrada, Hamming, Hanning, etc.) utilizada antes de dicho algoritmo. this is because, for example, the interaction between the FFT algorithm and filtering window (square, Hamming, Hanning, etc.) used before the algorithm. El paso 3 recupera (en parte) la resolución en frecuencia, y el paso 4 elimina picos locales de valor muy bajo generados por el ruido. Step 3 gets (partly) frequency resolution, and step 4 eliminates local peaks of very low value generated by noise.

Un típico resultado de la aplicación de dicho algoritmo se encuentra indicado en la gráfica de la figura 2, donde los picos con el círculo en línea continua se han seleccionado como "válidos", y aquellos que aparecen en línea discontinua como "ruido". A typical result of the application of this algorithm is shown in the graph of Figure 2, where peaks with circle solid line have been selected as "valid", and those shown in phantom as "noise".

La salida del bloque "Detección de picos" es una lista ordenada de pares (frecuencia, valor) que identifica los picos. The output of block "peak detection" is an ordered list of pairs (frequency value) identifying peaks. Estos datos se envían, en paralelo, a tres bloques separados, que son los siguientes. This data is sent in parallel to three separate blocks, which are as follows.

Armónicos: en este bloque se efectúa la búsqueda de líneas que probablemente pertenecen a la misma señal. Harmonics in this block search for lines that probably belong to the same signal is performed. El algoritmo se basa en comparar las líneas espectrales entre ellas, dos a dos, calculando el cociente x = f _{A}/ f _{B}, donde la primera frecuencia es la mayor de la pareja de picos en examen. The algorithm is based on comparing the spectral lines including pairs, by calculating the ratio x = f {A} / f {B}, where the first frequency is the highest peak of the pair under consideration. Esta fracción se usa como entrada en una función de probabilidad de armónico I ( x ), cuya forma es estilizada en la gráfica de la figura 3. La salida de esta función se ha dado en llamar en el apartado anterior, como primer parámetro. This fraction is used as input into a probability function harmonic I (x) whose shape is stylized in the graph of Figure 3. The output of this function has been called in the previous section, as the first parameter.

La salida de dicha función indica la probabilidad para la frecuencia f _{A} de ser un armónico de la frecuencia f _{B}. The output of this function indicates the probability for the frequency f {A} of a harmonic of frequency f {B}. Este método, repetido para cada frecuencia, permite identificar cuales de las líneas identificadas son las que tienen más probabilidad de ser fundamentales, el contenido armónico de ellas (suma de los valores de las frecuencias que resultan probables armónicos), y un índice de fiabilidad de dicha evaluación (producto de las I ( x ) de dichos armónicos). This method, repeated for each frequency, identifies which of the identified lines are the ones most likely to be fundamental, harmonic content of them (sum of the values ​​of the frequencies that are likely harmonics), and a reliability index of thereto (product of I (x) of said harmonics).

Energía: este bloque también analiza los picos dos a dos, proporcionando un coeficiente que expresa cuanto cada pico es más significativo, en energía, del otro. Energy: this block also examines peaks in pairs, providing a coefficient expressed as each peak is more significant energy on the other. Este coeficiente se llama preponderancia del pico mayor sobre el pico menor, y se calcula con una función de preponderancia que tiene el aspecto que se muestra en la figura 4. La salida de esta función se ha dado en llamar en el apartado anterior, como segundo parámetro. This coefficient is called preponderance the largest peak on the lower peak, and is calculated with a function that looks preponderance shown in Figure 4. The output of this function has been called in the previous section, as second parameter.

Historia: este bloque analiza la historia del valor del pico elegido, en instantes anteriores, como pico "valido" de la señal fotopletismográfica. History: This block analyzes the history of peak value chosen in previous moments as "valid" photopletismographic peak signal. Si en el paso anterior un pico había sido seleccionado por el bloque final con un coeficiente de confianza (ver descripción siguiente) igual a uno o muy cercano, y en el nuevo espectrograma se ha encontrado un pico muy cercano a él, este pico viene presentado al bloque siguiente como un candidato con alta probabilidad para ser el nuevo pico "bueno". If in the previous step a peak had been selected by the final block with a confidence coefficient (see description below) equal to one or very close, and the new spectrograph has been found very close to the peak, this peak is presented the next block as a candidate with high probability to be the new peak "good". La probabilidad que se le asigna es el valor de confianza devaluado por un coeficiente D (entre 10 y 50%). The probability that is assigned confidence value is devaluated by a coefficient D (between 10 and 50%). La salida de esta función se ha dado en llamar en el apartado anterior, como tercer parámetro. The output of this function has been called in the previous section, as the third parameter.

Heurístico: este bloque toma la decisión de cual es el pico que representa el armónico fundamental de la señal fotopletismográfica basándose sobre la información proporcionada por los bloques anteriores. Heuristic: this block makes the decision which is the peak representing the fundamental harmonic of the photoplethysmographic signal based on the information provided by the previous blocks. Es el encargado de llevar a cabo la anteriormente mencionada etapa e). It is responsible for carrying out the above step e).

Comprende con una serie de pasos, siendo los siguientes los concernientes a la mencionada sub-etapa e.1): It comprises a series of steps, with the following concerning the substep mentioned e.1):

\bullet \ bullet
Se determina el candidato por armónicos: con todas las frecuencias que el bloque "Armónicos" ha determinado como fundamentales, se prepara una lista ordenada con el contenido armónico decreciente. The candidate is determined harmonic: with all frequencies block "Harmonics" has identified as key, an ordered list with decreasing harmonic content is prepared. Se asigna entonces una probabilidad creciente (tanto más alta cuanto menor sea el contenido armónico) a dichas frecuencias de ser la frecuencia elegida. One (the smaller the higher is the harmonic content) increased probability for these frequencies being selected frequency is then allocated. Se pondera la probabilidad con la amplitud de la fundamental, quitando "méritos" a señales muy débiles. the probability with amplitude of the fundamental is weighted by removing "merit" very weak signals. El pico con probabilidad más alta es el pico candidato por armónicos. The peak with highest probability is the peak harmonic candidate.

\bullet \ bullet
Se determina un candidato por preponderancia: es el pico más alto, con su probabilidad, proporcionado por el bloque "Energía". a candidate is determined by a preponderance: it is the highest peak with its probability, provided by the block "Energy".

\bullet \ bullet
Se determina el candidato por historia, proporcionado por el bloque "Historia". the candidate history, provided by the block "History" is determined.

Y siendo los siguientes pasos, o criterios, los concernientes a la anteriormente explicada sub-etapa e.2), y llevados a cabo para determinar el pico que representa el armónico fundamental de la señal fotopletismográfica (pico "bueno") son los siguientes: And still the following steps, or criteria, concerning the above-explained step e.2 sub), and performed to determine the peak representing the fundamental harmonic of the photoplethysmographic signal (peak "good") are:

1. one.
Si los tres candidatos coinciden, el candidato es elegido como pico "bueno", con un coeficiente de confianza dado por el producto de las tres probabilidades asociadas. If the three candidates agree, the candidate is elected as pico "good" with a confidence coefficient given by the product of the three associated probabilities.

2. two.
Si dos de ellos coinciden, se elige este dato siempre y cuando la suma de las dos probabilidades asociadas sea mayor que la tercera; If two of them agree, this data always chosen as the sum of the two probabilities associated is greater than the third;

3. 3.
En cualquier otro caso se elige el pico que presenta máxima probabilidad. Otherwise the peak having maximum probability is chosen.

A partir de estos datos se calculan la frecuencia cardiaca (la coordenada horizontal del pico fundamental elegido), y los datos de amplitud de la señal fotopletismográficas necesarios para calcular la saturación de oxígeno. From these data the heart rate (the horizontal coordinate of the chosen fundamental peak), and the amplitude data of the photoplethysmographic signal information is calculated to calculate oxygen saturation.

Para la ejecución del método propuesto mediante el oxímetro propuesto según el segundo aspecto de la presente invención, los numerosos coeficientes involucrados se ajustan de una vez por todas después de una serie de medidas, por comparación y calibración con un aparato comercial; For the implementation of the proposed proposed by the second aspect of the present invention, oximeter method involved numerous coefficients are adjusted once and for all after a number of steps, for comparison and calibration with a commercial apparatus; especialmente fidedigna es la calibración del algoritmo que permite calcular la frecuencia cardiaca en cuanto el valor de referencia puede obtenerse de aparatos de ECG que garantizan alta precisión. is especially accurate calibration algorithm to calculate the heart rate as the reference value can be obtained from ECG devices that guarantee high precision. Más compleja es la calibración del dato de saturación de oxígeno. More complex is the calibration of oxygen saturation data.

En la Fig. 5 se muestra un diagrama de flujos de las etapas del método propuesto, en detalle, para otro ejemplo de realización, el cual se explica a continuación. In Fig. 5 a flow chart of the steps proposed in detail method for another embodiment, which is explained below is shown.

El ejemplo de realización ilustrado en dicha Fig. 5 está basado en un sistema que adquiere datos analógicos de fototransmitancia con alta velocidad de muestro (procedente de 2 a 4 láseres) para permitir un anti-aliasing analógico sencillo. The embodiment illustrated in said Fig. 5 is based on a system which acquires analog data of light transmittance with high sampling rate (from 2 to 4 lasers) to allow simple analog anti-aliasing. Dicha adquisición la realiza el bloque indicado como 2 en la Fig. 5, y en concreto dicha velocidad de muestreo es de 1 kHz. This acquisition is performed by the block indicated as 2 in FIG. 5, and said particular sampling rate is 1 kHz.

Los datos muestreados han sido previamente filtrados en el bloque 1. Sampled data have been previously filtered in block 1.

En el bloque indicado como 3 se realiza otro filtrado, en este caso un filtrado analógico de 4º orden de Bessel (para mantener la información de forma de los pulsos se utiliza un filtro con fase lineal) y una decimación de los datos hasta 100 Sa/s por canal. In the indicated as block 3 other filtering is performed, in this case an analog filter 4th order Bessel (to keep the shape information pulses a filter with linear phase is used) and decimation of data up to 100 Sa / s per channel.

Tras dicho filtrado se utilizan varias estrategias en paralelo para llegar a la determinación de los datos de interés, que son la frecuencia cardiaca (indicada en la Fig. 5 como PPM) y las componentes pulsátil y continua de la señal de cada láser. After said filtering in parallel several strategies are used to reach the determination of the data of interest, which are heart rate (indicated in Fig. 5 as PPM) and continuous and pulsatile signal components of each laser.

Se calcula, además, con cada estrategia un factor de confianza C, que estime la significatividad del valor obtenido. It is also calculated each strategy a confidence factor C, which deems the meaningfulness of the value obtained.

Se efectúa una FFT sobre una ventana de los último 10 segundos de datos filtrados y decimados (bloque 4). an FFT is performed on a window of the last 10 seconds of data filtered and decimated (block 4).

Se realiza una identificación de un numero NP de picos principales (de 3 a 7 picos) (bloque 8). an identification of a number of main peaks NP (peaks 3 to 7) (block 8) is performed.

Se realiza una estimación de los picos con más potencia, utilizando la diferencia entre el pico más potente y el segundo como factor de confianza (bloque 10). an estimate of peaks with more power is performed, using the difference between the strongest peak and the second confidence factor (block 10).

Se realiza una estimación de la probabilidad de que cada pico sea parte del contenido armónico de la misma señal, utilizando el siguiente método (bloque 9), mediante las siguientes etapas: an estimate of the probability of each peak is part of the harmonic content of the signal, using the following method (block 9), by the following steps is performed:

i. i.
calcular para cada pareja de picos f1, f2 una función de f1/f2 que tenga valor 1 en los enteros y rápidamente decreciente alrededor de ellos calculated for each pair of peaks f1, f2 a function of f1 / f2 that has value 1 in integers and rapidly decreasing around them

ii. ii.
comparar el resultado de esta función con un umbral prefijado comparing the result of this function with a preset threshold

iii. iii.
asignar un factor de confianza basado sobre la anterior comparación. assign a confidence factor based on the above comparison.

Se realiza una estimación de la amplitud pulsátil en el dominio del tiempo, utilizando la estimación de ruido como factor de confianza (bloque 6). an estimate of the pulsatile amplitude in the time domain is performed using the noise estimate and confidence factor (block 6).

Se realiza una estimación del valor medio de la señal, por medio de un filtrado paso-bajo a 0.1 Hz y un retraso para sincronizar los filtros (no se necesita valor de confianza), mediante el bloque 7. an estimate of the mean value of the signal is performed by a lowpass filter at 0.1 Hz and a delay to synchronize the filters (not confidence value is needed), by block 7.

Con todos los datos anteriores y el valor anterior elegido de PPM con su confianza, se selecciona el nuevo valor de PPM para la medida actual, utilizando un algoritmo empírico que elige la medida con mejor confianza siempre y cuando no tenga confianza menor que la medida anterior, en cual caso se mantiene la otra. With all the above data and the previous value chosen PPM with confidence, the new value of PPM for the current measurement is selected using an empirical algorithm to choose the measure with better confidence provided they do not have less confidence than the previous measure , in which case the other is maintained. Ello se realiza mediante el bloque 11 y el 12, este último encargado también de calcular la saturación de oxígeno basándose en la comparación de todos los valores pulsátiles de los láseres con los cuales se ha emitido para obtener las señales fotopletismográficas, utilizando método de promedio y de máxima confianza para elegir el valor correcto. This is done by block 11 and 12, the latter also responsible for calculating oxygen saturation based on the comparison of all pulsatile values ​​lasers which has been issued for the photoplethysmographic signals using averaging method and maximum confidence to choose the correct value.

Un experto en la materia podría introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de la invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas. One skilled in the art could introduce changes and modifications in the described embodiments without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Ejemplo de implementación informático del método Exemplary computer implementation of the method

Como ejemplo de implementación del método propuesto se incluyen una serie de instrucciones de un programa informático, en lenguaje C propio de LabWindows/CVI^{\text{*}}, que se desarrolla en los apéndices A y B, y que implementa el método propuesto según el primer aspecto de la presente invención. As an example of implementation of the proposed method include a set of instructions of a computer program, in own C language LabWindows / CVI ^ {\ text {*}}, which develops in Appendices A and B, and which implements the method proposed according to the first aspect of the present invention.

El grupo de instrucciones incluidas en los dos apéndices A y B constituyen el núcleo de cálculo de la frecuencia cardiaca del oxímetro implementado por los inventores, y propuesto por el segundo aspecto de la invención. The group of instructions included in both Appendices A and B are the core of calculating the heart rate oximeter implemented by the inventors, and proposed by the second aspect of the invention.

El programa recibe los datos en el tiempo en un canal por medio de la función add_fft_points() (llamado por el programa principal del instrumento) y los acumula en un buffer cíclico; The program receives data in time in a channel through add_fft_points () function (called by the main program of the instrument) and accumulates in a cyclic buffer; en cuanto consigue los puntos necesarios (FFT_POINTS, definidos en el fichero cardfft.h) emite una señal al programa principal que llama la routina compute_fft_hb() que realiza el cálculo descrito anteriormente. as you get the necessary points (FFT_POINTS as defined in cardfft.h file) emits a signal to the main program that called the compute_fft_hb routina () that performs the calculation described above.

  \vskip1.000000\baselineskip \ Vskip1.000000 \ ester 

APÉNDICE A: PROGRAMA DE CÁLCULO DE FRECUENCIA CARDIACA - CARDFFT.H APPENDIX A: CALCULATION PROGRAM HEART RATE - CARDFFT.H

1 one

  \newpage \ newpage 

2 two

  \vskip1.000000\baselineskip \ Vskip1.000000 \ ester 

APÉNDICE B: PROGRAMA DE CÁLCULO DE FRECUENCIA CARDIACA - CARDFFT.C APPENDIX B: Calculation Program HEARTBEAT - CARDFFT.C

3 3

4 4

5 5

6 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 eleven

Claims (14)

1. Método para procesar señales fotopletismográficas obtenidas de una persona o animal, con el fin de averiguar al menos la frecuencia cardiaca del mismo, siendo dicho método del tipo que comprende realizar las siguientes etapas de manera secuencial: 1. A method for processing photoplethysmographic signals derived from a person or animal, in order to determine at least the heart rate thereof, said method being of the type comprising the following steps performed sequentially:
a) recibir unas señales eléctricas fotopletismográficas en al menos un dominio temporal, a) receiving a photoplethysmographic electrical signals in at least one time domain,
b) transformar dichas señales temporales en señales con al menos un dominio en frecuencia, o señales espectrales, b) transforming said time signals into at least one frequency domain or spectral signals,
c) identificar una serie de picos candidatos a ser el pico producido a dicha frecuencia cardiaca, de entre al menos parte de dichas señales espectrales, c) identify a set of candidate peaks be produced that peak heart rate, between at least part of said spectral signals,
d) obtener una serie de parámetros a partir de dichos picos candidatos, d) obtaining a set of parameters from said candidate peaks,
e) determinar a partir de al menos uno de dichos parámetros obtenidos en d) cuál es el pico representativo de dicha frecuencia cardiaca, o pico buscado, e) determining from at least one of said parameters obtained in d) which is representative of said peak heart rate, or searched peak,
estando caracterizado dicho método porque comprende efectuar dicha etapa d) para obtener al menos un primer y un segundo parámetros mediante unos cálculos realizados en paralelo, siendo: said method being characterized in that it comprises performing said step d) to obtain at least a first and a second parameters by means of calculations in parallel, where:
- dicho primer parámetro resultante de una función de probabilidad de armónicos de dichos picos candidatos, consistente en una comparación dos a dos de los mismos, que ofrece como resultado una serie de valores para el primer parámetro, y - said first output parameter of a probability function of said harmonic peaks candidates, consisting of a comparison of pairs of the same, which provides as a result a series of values ​​for the first parameter, and
- dicho segundo parámetro resultante de una función de preponderancia, en energía, de dichos picos candidatos, consistente en una comparación dos a dos de los mismos, que ofrece como resultado una serie de valores para el segundo parámetro. - said second parameter function resulting from a preponderance in energy of said candidate peaks, consisting of a comparison pairs thereof, that provides as a result a series of values ​​for the second parameter.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa e) comprende asignar a dicho pico determinado como representativo de dicha frecuencia cardiaca un coeficiente de confianza. 2. Method according to claim 1, wherein said step e) comprises assigning to said particular peak as representative of said heart rate confidence coefficient.
3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además realizar dicha etapa d) para un tercer parámetro a obtener en base a unos cálculos efectuados en paralelo con los realizados para obtener dichos primer y segundo parámetros, siendo dicho tercer parámetro resultante de una función de análisis histórico de dichos picos candidatos, consistente en una comparación de al menos el pico determinado como representativo de la frecuencia cardiaca en dicha etapa e), para un ciclo anterior, el cual tiene asignado un coeficiente de confianza de un valor alto, con dichos picos candidatos, para buscar el pico de la misma frecuencia o de la frecuencia más próxima a la de dicho pico determinado en dicha etapa anterior e), y asignarle un coeficiente de probabilidad de que sea el pico buscado resultado de devaluar dicho coeficiente de confianza alto en un porcentaje determinado que es inversamente proporcional a la cercanía de ambas frecuencias. 3. The method of claim 1, further comprising performing said step d) for a third parameter obtained based on a calculation performed in parallel with those carried out for the first and second parameters, said third resulting parameter of a function historical analysis of said candidate peaks, consisting of a comparison of at least the peak determined to be representative of the heart rate in said step e), for a previous cycle which is assigned a confidence coefficient of high value, with said peaks candidates to find the peak of the same frequency or the nearest to that of said peak determined in said previous step e) frequency, and assign a likelihood ratio that is the peak searched result devalue said high coefficient of confidence by a certain percentage which is inversely proportional to the proximity of both frequencies.
4. Método según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque dicha etapa e) comprende una preselección o primera sub-etapa e.1) consistente en analizar los valores obtenidos para al menos dichos primer y segundo parámetros y seleccionar un único pico candidato para cada parámetro, en función de dicho análisis y una sub-etapa e.2) o selección final para determinar, de entre cada pico seleccionado por cada parámetro, dicho pico representativo de dicha frecuencia cardiaca, o pico buscado. 4. Method according to claim 2 or 3, wherein said step e) comprises a preselection or first substep e.1) consisting of analyzing the values obtained for at least said first and second parameters and select a single candidate for each peak parameter, depending on the analysis and a substep e.2) or final selection to determine, between each peak selected for each parameter, said representative peak of said heart rate, or peak sought.
5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha sub-etapa e.1) se lleva a cabo para dichos primer, segundo y tercer parámetros. 5. The method of claim 4, wherein said sub-step e.1) is performed for said first, second and third parameters.
6. Método según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque dicha sub-etapa e.1) comprende: 6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that said substep e.1) comprises:
- para seleccionar el pico candidato para el primer parámetro: - to select the candidate peak for the first parameter:
\bullet \ bullet
ordenar, en función de su contenido armónico, los picos determinados como pertenecientes a frecuencias fundamentales, en base a los valores obtenidos tras dicha comparación de dicha función de probabilidad de armónicos, order, depending on its harmonic content, determined as peaks belonging to fundamental frequencies, based on the values ​​obtained after it said comparison of said probability function of harmonics,
\bullet \ bullet
asignarles un coeficiente de probabilidad a cada uno de dichos picos, tanto mayor cuanto menor sea su contenido armónico, assign a coefficient of probability to each of these peaks, the greater the lower the harmonic content,
\bullet \ bullet
ponderar dichos coeficiente de probabilidad de cada uno de los picos con la amplitud de sus respectivas fundamentales, y weighting said likelihood ratio of each peak with the amplitude of their respective fundamental, and
\bullet \ bullet
determinar el pico con probabilidad más alta como el pico candidato para el primer parámetro, determine peak with highest probability as the candidate peak for the first parameter,
- para seleccionar el pico candidato para el segundo parámetro: - to select the candidate peak for the second parameter:
\bullet \ bullet
determinar el pico determinado como más preponderante previa asignación de un coeficiente de probabilidad, en base a los valores obtenidos tras dicha comparación de dicha función de preponderancia, como el pico candidato para el segundo parámetro. determining the particular peak as preponderant previous assignment of a likelihood ratio, based on the values ​​obtained in said comparison of said preponderance function as the candidate peak for the second parameter.
7. Método según la reivindicación 6 cuando depende de la 5, caracterizado porque dicha sub-etapa e.1) comprende además para seleccionar el pico candidato para el tercer parámetro: 7. Method according to claim 6 when depending on 5, wherein said substep e.1) further comprises to select the candidate peak for the third parameter:
\bullet \ bullet
determinar dicho pico de la misma frecuencia o de la frecuencia más próxima a la de dicho pico determinado en dicha etapa anterior e), como el pico candidato para el tercer parámetro. determining said peak the same frequency or the nearest to said determined peak frequency in said previous stage e), as the candidate peak for the third parameter.
8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende para realizar dicha etapa e.2) llevar a cabo las siguientes acciones: 8. Method according to claim 7, characterized by comprising for said e.2) performing step the following:
- si los tres picos candidatos para los tres parámetros son el mismo, seleccionar dicho único pico como pico buscado, y asignarle un coeficiente de confianza igual al producto de los tres coeficientes de probabilidades asociados, - if the three peaks candidates for the three parameters are the same, selecting said single peak as searched peak, and assign a confidence coefficient equal to the product of the three coefficients associated probabilities,
ó or
- si solamente dos de los tres picos candidatos para los tres parámetros son el mismo, seleccionar éste como pico buscado si la suma de los dos coeficientes de probabilidades asociados es mayor que el coeficiente de probabilidad del pico candidato diferente a dichos dos picos coincidentes, - if only two of the three candidate peaks for the three parameters are the same, select it as searched peak if the sum of the two coefficients associated probabilities greater than the likelihood ratio of different candidate peak to said two overlapping peaks,
ó or
- si ninguno de los tres picos candidatos para los tres parámetros son el mismo, seleccionar el pico candidato cuyo coeficiente de probabilidad sea mayor como pico buscado. - if none of the three peaks candidates for the three parameters are the same, select the candidate whose likelihood ratio peak is greater as peak sought.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende calcular el nivel de saturación de oxígeno en base a una o más de dichas señales fotopletismográficas cuya frecuencia es la de dicho pico buscado determinado en la etapa e). 9. Method according to any of the preceding claims, characterized by calculating the oxygen saturation level based on one or more of said photoplethysmographic signals whose frequency is the peak of the searched determined at step e).
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende emitir, sobre una zona irrigada por capilares sanguíneos, de dicha persona o animal, al menos dos señales luminosas para obtener en respuesta dichas señales fotopletismográficas recibidas en dicha etapa a), mediante la detección con al menos un fotodetector de dichas señales luminosas, una vez han atravesado dicha zona. 10. Method according to any of the preceding claims, wherein it comprises issuing, on a irrigated by blood capillaries, the said person or animal, at least two light signals for in response the photoplethysmographic signals received in said step a) zone, by detecting at least one photodetector of said light signals have traversed once said zone.
11. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque dichas señales luminosas emitidas, que son al menos dos, proceden de LEDs o Láseres de distintas longitudes de onda, comprendidas entre 630 y 980 nm, siendo al menos una de ellas infrarroja. 11. Method according to claim 10, wherein said light signals, which are at least two, are from LEDs or lasers of different wavelengths, between 630 and 980 nm, at least one infrared.
12. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas señales fotopletismográficas recibidas en a) contienen armónicos de distintas frecuencias, algunos de los cuales producidos por artefactos representativos del movimiento de dicha persona o animal. 12. The method of claim 1, wherein said photoplethysmographic signals received in a) contain harmonics of various frequencies, some of which produced by artifacts representative of movement of said person or animal.
13. Método según las reivindicaciones 12, caracterizado porque dichos artefactos son representativos del movimiento de brazos, piernas y/o patas de dicha persona o animal, provocado al andar o correr, generando unos armónicos a otras frecuencias distintas a la cardíaca, que varía según la intensidad de la marcha o carrera. 13. Method according to claim 12, wherein said devices are representative of the movement of arms, legs and / or feet of the person or animal, caused when walking or running, generating harmonics at frequencies other than the heart, which varies the intensity of walking or running.
14. Oxímetro del tipo que comprende al menos: 14. oximeter of the type comprising at least:
- dos emisores de señales luminosas de distintas longitudes de onda, adaptados para emitir sobre una zona irrigada por capilares sanguíneos de una persona o animal, - two emitters light signals of different wavelengths, adapted to emit on an area irrigated by blood capillaries of a person or animal,
- al menos un fotodetector adaptado para detectar dichas señales luminosas, una vez han atravesado dicha zona irrigada por capilares sanguíneos, - at least one photodetector adapted to detect said light signals have traversed once said area irrigated by blood capillaries,
- un sistema electrónico apto para al menos muestrear, tratar y procesar unas señales eléctricas provinentes de dicho fotodetector, que es al menos uno, o señales fotopletismográficas, - A suitable electronic system for at least sampling, handling and processing a provinentes electrical signals of said photodetector, which is at least one, or photoplethysmographic signals,
estando dicho oxímetro caracterizado porque dicho sistema electrónico está adaptado para procesar dichas señales fotopletismográficas según un método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores. said oximeter being characterized in that said electronic system is adapted to process said signals according to a photoplethysmographic method according to any one of the preceding claims.
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