本發(fā)明涉及護(hù)理領(lǐng)域，尤其涉及一種睡眠過程中健康指標(biāo)的監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

睡眠過程中的心率、呼吸、呼吸暫停以及體動是人體重要的生理指標(biāo)。其中，呼吸暫停患者會導(dǎo)致睡眠中反復(fù)憋醒、睡醒后頭疼、記憶力減退、反應(yīng)遲鈍、工作能力降低等，對睡眠過程中的心率、呼吸、呼吸暫停、體動時(shí)長、體動次數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，可以從獲得的數(shù)據(jù)中進(jìn)行睡眠質(zhì)量以及健康狀況的分析。監(jiān)測并喚醒呼吸暫停的患者，可以避免患者長時(shí)間處于呼吸暫停狀態(tài)。現(xiàn)有的呼吸機(jī)存在價(jià)格昂貴，需要佩戴面罩使患者不便。而現(xiàn)有的各種睡眠監(jiān)測墊、睡眠枕頭存在著抗干擾能力差，檢測效果不準(zhǔn)確，檢測到呼吸暫停后沒有干預(yù)功能。

在現(xiàn)有的睡眠監(jiān)測墊中，一般通過壓電薄膜傳感器采集bcg信號進(jìn)行分析。信號中混合了人體的呼吸、心跳信號，通過對信號的算法處理獲得呼吸率、心率信息?，F(xiàn)有技術(shù)一般通過將bcg信號高通濾波后進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)或傅里葉變換等計(jì)算心率，將bcg低通濾波后得到呼吸波形通過傅里葉變換計(jì)算呼吸率，但是由于人體體動時(shí)，也會對傳感器產(chǎn)生壓力變化，比如說話、抬手、撓癢癢等，這些壓力變化會被壓電薄膜傳感器采集到，在算法分析時(shí)會被誤認(rèn)為時(shí)呼吸、心率信號，導(dǎo)致呼吸、心率這些生理指標(biāo)檢測不準(zhǔn)確，存在以下缺陷：

1、現(xiàn)有技術(shù)存在計(jì)算量大，計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，沒有呼吸暫停報(bào)警干預(yù)功能。

2、現(xiàn)有技術(shù)存在著人體體重、睡姿、床墊厚度等對bcg信號有不同程度的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種睡眠過程中健康指標(biāo)的監(jiān)測方法，其心率計(jì)算采用統(tǒng)計(jì)波峰波谷的距離，計(jì)算出心跳間隔，其中存在的無規(guī)律體動信號會被直接忽略，而存在規(guī)律的峰值，會被查找到，從而計(jì)算出心率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明公開的睡眠過程中健康指標(biāo)的監(jiān)測方法，采用心率波形間隔統(tǒng)計(jì)算法計(jì)算心率，所述心率波形間隔統(tǒng)計(jì)算法包括以下步驟：

步驟1、采用預(yù)定采樣頻率對原始bcg波形進(jìn)行采樣，獲得原始bcg采樣波形；

步驟2、對原始bcg采樣波形進(jìn)行第一低通濾波，得到波形a，將原始bcg采樣波形進(jìn)行平滑濾波，得到波形b；

步驟2、用波形a減去波形b，得到心跳信號波形c；

步驟3、查找波形c中的所有波峰和波谷；

步驟4、統(tǒng)計(jì)波形c中在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的所有波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)，統(tǒng)計(jì)預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的所有波谷與波谷之間的采樣點(diǎn)數(shù)；

步驟5、根據(jù)統(tǒng)計(jì)的波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)，獲取最大峰值，所述最大峰值為波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)值出現(xiàn)最多的數(shù)值，通過式(1)計(jì)算心率：

心率＝采樣頻率*60/最大峰值(1)

式(1)中采樣頻率為預(yù)定采樣頻率。

進(jìn)一步的，在步驟5之后還包括：

步驟6、對波形a進(jìn)行第二低通濾波，獲得第一呼吸波形，對波形a去掉直流分量，獲得第二呼吸波形，將第二呼吸波形進(jìn)行歸一化后乘以預(yù)定常數(shù)，得到第三呼吸波形；

步驟7、查找第二呼吸波形的波峰，利用波峰大小和間隔計(jì)算變異系數(shù)。

進(jìn)一步的，在步驟7之后還包括：

步驟8、計(jì)算第二呼吸波形與第三呼吸波形的倍數(shù)，當(dāng)變異系數(shù)小于0.2時(shí)，調(diào)整獲取原始bcg信號的電路放大倍數(shù)，使得第二呼吸波形與第三呼吸波形的倍數(shù)為0.5至2.0。

進(jìn)一步的，在步驟8之后還包括：

步驟9、采用方差法檢測最后時(shí)間段的第三呼吸波形的方差，當(dāng)方差小于門限值時(shí)，設(shè)為呼吸暫停，當(dāng)呼吸暫停連續(xù)達(dá)到預(yù)定暫停時(shí)間，發(fā)出喚醒信號。

進(jìn)一步的，在步驟9之后還包括：

步驟10、發(fā)出喚醒信號后，未檢測到呼吸暫停，停止喚醒信號。

優(yōu)選的，所述喚醒信號為語音信號。

優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為20秒，所述最后時(shí)間段為5秒，所述預(yù)定暫停時(shí)間為20秒。

優(yōu)選的，所述預(yù)定采樣頻率為50。

優(yōu)選的，所述預(yù)定常數(shù)為200。

進(jìn)一步的，步驟5還包括對心跳質(zhì)量的判斷，具體如下：

獲取第二大峰值和第三大峰值，所述第二大峰值為波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)值出現(xiàn)第二多的數(shù)值，所述第三大峰值為波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)值出現(xiàn)第三多的數(shù)值，計(jì)算第二大峰值-最大峰值和第三大峰值-第二大峰值，當(dāng)：

最大峰值＝第二大峰值-最大峰值＝第三大峰值-第二大峰值時(shí)，判斷結(jié)果為心跳質(zhì)量好。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明利用人體睡眠時(shí)的有規(guī)律的心跳信號中微體動進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，心率計(jì)算利用統(tǒng)計(jì)20秒波峰波谷的距離，在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中計(jì)算出心跳間隔，其中存在的無規(guī)律體動信號會被直接忽略，而存在規(guī)律的峰值，會被查找到，從而計(jì)算出心率。

2、本發(fā)明利用計(jì)算呼吸波形的波峰計(jì)算變異系數(shù)，變異系數(shù)較小時(shí)，說明此事存在完整且無干擾的呼吸波形，在此時(shí)調(diào)整電路放大倍數(shù)，可以消除因人體體重、睡姿、床墊厚度等一起的波形幅度大小不一的問題。在調(diào)整波形幅度后，利用方差法，可以檢測到呼吸暫停，且準(zhǔn)確度高。

3、本發(fā)明的計(jì)算量小，可以非常方便移植至單片機(jī)或嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明公開的睡眠過程中健康指標(biāo)的監(jiān)測方法，采用心率波形間隔統(tǒng)計(jì)算法計(jì)算心率，心率波形間隔統(tǒng)計(jì)算法包括以下步驟：

步驟1、采用預(yù)定采樣頻率對原始bcg波形進(jìn)行采樣，獲得原始bcg采樣波形，預(yù)定采樣頻率為50；

步驟2、對原始bcg采樣波形進(jìn)行第一低通濾波，得到波形a，將原始bcg采樣波形進(jìn)行平滑濾波，得到波形b；

步驟2、用波形a減去波形b，得到心跳信號波形c；

步驟3、查找波形c中的所有波峰和波谷；

步驟4、統(tǒng)計(jì)波形c中在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的所有波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)，統(tǒng)計(jì)預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的所有波谷與波谷之間的采樣點(diǎn)數(shù)，預(yù)設(shè)時(shí)間為20秒；

步驟5、根據(jù)統(tǒng)計(jì)的波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)，獲取最大峰值，所述最大峰值為波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)值出現(xiàn)最多的數(shù)值，通過式(1)計(jì)算心率：

心率＝采樣頻率*60/最大峰值(1)

式(1)中采樣頻率為預(yù)定采樣頻率。

步驟5還包括對心跳質(zhì)量的判斷，具體如下：

獲取第二大峰值和第三大峰值，所述第二大峰值為波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)值出現(xiàn)第二多的數(shù)值，所述第三大峰值為波峰與波峰之間的采樣點(diǎn)數(shù)值出現(xiàn)第三多的數(shù)值，計(jì)算第二大峰值-最大峰值和第三大峰值-第二大峰值，當(dāng)：

最大峰值＝第二大峰值-最大峰值＝第三大峰值-第二大峰值時(shí)，判斷結(jié)果為心跳質(zhì)量好。

步驟6、對波形a進(jìn)行第二低通濾波，獲得第一呼吸波形，對波形a去掉直流分量，獲得第二呼吸波形，將第二呼吸波形進(jìn)行歸一化后乘以預(yù)定常數(shù)，預(yù)定常數(shù)為200，得到第三呼吸波形；

步驟7、查找第二呼吸波形的波峰，利用波峰大小和間隔計(jì)算變異系數(shù)。

步驟8、計(jì)算第二呼吸波形與第三呼吸波形的倍數(shù)，當(dāng)變異系數(shù)小于0.2時(shí)，調(diào)整獲取原始bcg信號的電路放大倍數(shù)，使得第二呼吸波形與第三呼吸波形的倍數(shù)為0.5至2.0。

步驟9、采用方差法檢測最后時(shí)間段的第三呼吸波形的方差，最后時(shí)間段為5秒，當(dāng)方差小于門限值時(shí)，設(shè)為呼吸暫停，當(dāng)呼吸暫停連續(xù)達(dá)到預(yù)定暫停時(shí)間，預(yù)定暫停時(shí)間為20秒，發(fā)出喚醒信號。喚醒信號為語音信號。

步驟10、發(fā)出喚醒信號后，未檢測到呼吸暫停，停止喚醒信號。

具體如下：

1、利用單片機(jī)50hz的采樣率采集原始bcg波形。

2、將原始波形進(jìn)行低通，濾除紋波干擾，獲得波形一。

3、利用平滑濾波，獲得濾除大部分心跳尖峰的波形二。

n：滑動窗口長度，在50hz采樣時(shí)取12，a：滑動后的波形二，x：低通濾波去除紋波后的bcg信號

4、將波形一序列減去波形二序列，獲得波形三，即心跳信號。

d[i]＝x[i]-a[i]

d:獲得的心跳信號，x:bcg信號，a:波形二，i：順序

5、查找波形三的所有波峰波谷，組成波峰一數(shù)組和波谷二數(shù)組。

6、將波峰一數(shù)組里查找波峰，獲得波峰二。同理獲得波谷二。

7、此時(shí)的波峰二和波谷二里存在著屬于心跳的峰值，統(tǒng)計(jì)所有20秒時(shí)間內(nèi)波峰與波峰之間的間隔點(diǎn)數(shù)，統(tǒng)計(jì)所有20秒時(shí)間內(nèi)波谷與波谷之間的間隔點(diǎn)數(shù)。

8、利用統(tǒng)計(jì)的峰值間隔距離的結(jié)果，求最大峰值a、第二大峰值b、第三大峰值c，

若存在a＝b-a＝c-b的情況，說明心率波形質(zhì)量較好。此時(shí)：

心率＝采樣率*60/a；

9、對波形一低通濾波，獲得呼吸波形一。

10、對呼吸波形一進(jìn)行去直流分量，獲得呼吸波形二。

11、呼吸波形二進(jìn)行歸一化后乘于200，獲得呼吸波形三。

12、查找波形二的波峰，利用波峰大小和間隔計(jì)算變異系數(shù)。

13、計(jì)算波形二幅度與波形三幅度的倍數(shù)。當(dāng)變異系數(shù)較小時(shí)，通過單片機(jī)串口發(fā)送指令調(diào)整硬件電路放大倍數(shù)，使波形二與波形三的倍數(shù)約等于1。

14、利用方差法檢測最后5秒的波形的方差，當(dāng)方差小于門限值時(shí)，即檢測到呼吸暫停。

15、繼續(xù)檢測累計(jì)呼吸暫停達(dá)到20秒，且沒有檢測呼吸恢復(fù)時(shí)，開啟語音干預(yù)，喚醒患者。

16、在呼吸暫停干預(yù)時(shí)，檢測到呼吸恢復(fù)和體動，則停止語音干預(yù)。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

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