【CN110025296A】一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方法【专利】

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一种基于光电容积脉搏波特征的无创血压测量装置[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710300226.7(22)申请日 2017.04.28(71)申请人哈尔滨工业大学深圳研究生院地址 518000 广东省深圳市南山区西丽镇深圳大学城哈工大校区(72)发明人马婷　陈杨　齐良坤　程硕　刘颖轲　(74)专利代理机构深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙) 44248代理人于标(51)Int.Cl.A61B 5/021(2006.01)A61B 5/0402(2006.01)A61B 5/00(2006.01)(54)发明名称一种基于光电容积脉搏波特征的无创血压测量装置(57)摘要本发明提供了一种基于光电容积脉搏波特征的无创血压测量装置，包括处理器、脉搏波模块、信号处理模块、血压测量校准模块。

本发明的有益效果是：本发明通过对光电容积脉搏波信号的处理，提取脉搏波的特征，提出了新的可以替代脉搏波传输时间的参数：平均斜率传输时间MSTT，由于平均斜率传输时间不受心脏射血前期（PEP）的影响，从而消除了PEP对于无创血压连续测量装置的影响，实现了通过单一的生理信号光电容积脉搏波来估算血压，并且采用被动式的测量方式，减少了外部因素对于测量装置的影响，本发明可以实现实时的无创血压连续测量，易于操作，可用于穿戴式，方便用户日常使用。

权利要求书2页说明书8页附图5页CN 107233087 A 2017.10.10C N 107233087A1.一种基于光电容积脉搏波特征的无创血压测量装置，其特征在于：包括处理器、脉搏波模块、信号处理模块、血压测量校准模块，所述脉搏波模块，用于采集人体的脉搏波信号，得到PPG信号；所述信号处理模块，用于接收脉搏博模块传输的PPG信号，对PPG信号进行预处理；所述血压测量校准模块，用于提供血压的校准参数，并将校准参数传输至所述处理器；所述处理器，用于接收血压测量校准模块传输的校准参数、以及所述信号处理模块传输的经预处理的PPG信号，从预处理后的PPG信号中提取平均斜率传输时间MSTT、特征S和特征PA，然后根据平均斜率传输时间MSTT、特征S和特征PA与血压之间的关系，结合血压测量校准模块提供的校准参数进行线性拟合建立算法模型，获取模型系数，再进行血压的估算，从而得到实时血压数据。

基于光电容积脉搏波的心血管疾病相关体征参数提取算法

基于光电容积脉搏波的心血管疾病相关体征参数提取算法
田紫微;贾芸芳
【期刊名称】《传感器技术与应用》
【年(卷),期】2023(11)1
【摘要】光电容积脉搏波(Photoplethysmography, PPG)中蕴含着人体脉搏信息,将其提取出来是实现快速、高精度、低成本心血管健康监测的前提。

PPG脉搏信
号在时域中存在典型特征点,分析这些特征点可求出脉搏周期、极值、波形特征量
等信号的基本特征值,再通过各种衍生公式获得心率(HR)、血压(BP)、心输出量(CO)等体征参数,这些体征参数与心血管疾病密切相关,并可直接反映患者的健康状况,是临床心血管疾病早期诊断的重要依据。

本文采用MATLAB软件给出了从PPG脉搏波信号中识别典型特征点和计算体征参数(HR、BP、SV、CO、TPR、AC)的算法流程,并将这种基于PPG信号的心血管体征信息参数提取算法用于真实
人体PPG信号分析,该研究有望对心血管疾病的预警提供一种方便快捷的监测技术。

【总页数】8页(P20-27)
【作者】田紫微;贾芸芳
【作者单位】南开大学电子信息与光学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】R54
【相关文献】
1.基于容积血流脉搏波的心血管血流参数监护模块的研制
2.基于光电容积脉搏波的呼吸波提取
3.一种利用经验模态分解算法的光电容积脉搏波信号中提取呼吸波的方法研究
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5.基于光电容积脉搏波的心血管多参数检测系统
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一种识别光电容积脉搏波特征点的方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011210742.9(22)申请日 2020.11.03(71)申请人西安理工大学地址 710048 陕西省西安市金花南路5号(72)发明人陈剑虹　郑铱　郭亚亚　林志强　孙超越　(74)专利代理机构北京国昊天诚知识产权代理有限公司 11315代理人杨洲(51)Int.Cl.A61B 5/024(2006.01)A61B 5/00(2006.01)(54)发明名称一种识别光电容积脉搏波特征点的方法(57)摘要本发明公开了一种识别光电容积脉搏波特征点的方法，包括以下步骤：1)获取光电容积脉搏波信号数据；2)使用FIR数字滤波器对光电容积脉搏波信号去噪；3)根据光电容积脉搏波信号的频率和采样频率Fs，确定窗函数的大小L、数量N和窗函数的范围R；4)用窗函数对光电容积脉搏波信号进行遍历，提取每个窗函数中的最大值，对提取的最大值点集取交集，提取出现次数大于等于的点作为每个周期的主波峰峰值点，主峰峰值点前的首个最小值点为结束点。

本发明通过设置多个窗函数，避免了在提取脉搏波信号主波峰点和结束点时基线漂移及峰值数量的影响，提高了特征点提取的效率，同时本发明还适用于其他随机性周期信号，普适性较高。

权利要求书1页说明书3页附图2页CN 112353377 A 2021.02.12C N 112353377A1.一种识别光电容积脉搏波特征点的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，从BIDMIC数据库中获取光电容积脉搏波信号，获取的光电容积脉搏波信号中包含着肌电干扰、运动伪差、呼吸、工频干扰等噪声；步骤2，通过FIR低通数字滤波器对步骤1获得的光电容积脉搏波信号进行滤波去噪处理；步骤3，根据光电容积脉搏波信号的频率范围1～2Hz，以及信号的采样频率Fs，确定窗函数的大小L和数量N，L代表窗函数的大小即程序设计中的步长，根据窗函数的大小，选取窗函数的范围R在光电容积脉搏波信号频率对应的范围内；步骤4，采用步骤3设计的窗函数对步骤2处理后的光电容积脉搏波信号进行遍历，假设每个窗函数的大小是光电容积脉搏波信号每个周期的大小，提取每个窗函数下的光电容积脉搏波信号的最大值和最大值之前的首个最小值，分别对应光电容积脉搏波每个周期中的主波峰峰值点和结束点。

脉搏波的特征参数提取[发明专利]

(10)申请公布号 CN 103027667 A(43)申请公布日 2013.04.10C N 103027667 A*CN103027667A*(21)申请号 201110316835.4(22)申请日 2011.09.30A61B 5/02(2006.01)G06F 19/00(2006.01)(71)申请人GE 医疗系统环球技术有限公司地址美国威斯康星州(72)发明人王颖郭松(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人唐立朱海煜(54)发明名称脉搏波的特征参数提取(57)摘要本发明提供脉搏波的特征参数提取，属于中医脉象量化技术领域。

提取脉搏波的特征参数的方法中，包括步骤：确定所述脉搏波信号中的所有主峰点；并依据每个主峰点确定相应的每个脉搏波信号周期的起始点；确定所述脉搏波信号周期中的所有可能极值点；去除所述可能极值点中的干扰极值点以精确得到所述脉搏波信号周期信号中的特征点；以及依据所述特征点的信息获取特征参数。

该方法对特征点定位准确，所提取的特征参数准确、科学、可靠。

(51)Int.Cl.权利要求书4页说明书9页附图8页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 4 页说明书 9 页附图 8 页1.一种提取脉搏波的特征参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取一段包括一个周期以上的脉搏波信号；确定所述脉搏波信号中的所有主峰点；依据每个主峰点确定相应的每个脉搏波信号周期的起始点，以实现所述脉搏波信号的周期分割；依据微积分理论确定所述脉搏波信号周期中的所有可能极值点；去除所述可能极值点中的干扰极值点以精确得到所述脉搏波信号周期信号中的特征点；以及依据所述特征点的信息获取特征参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除干扰极值点的过程包括：依据所述起始点计算每个脉搏波信号周期的平均周期；判断任意相邻的第一可能极值点和第二可能极值点之间的幅度差是否小于或等于特定幅度阈值，若判断为“是”，则将第一可能极值点和第二可能极值点中的幅度较小的一个作为干扰极值点被去除；和/或判断任意相邻的第一可能极值点和第二可能极值点之间的时间差是否小于或等于特定时间阈值，若判断为“是”，则合并第一可能极值点和第二可能极值点为一个可能极值点以实现所述干扰极值点的去除；和将剩余的可能极值点进行直方图统计，利用聚类分析法将直方图划分为若干区域，若某一区域内的所述可能极值点的数目小于第一数值时，则该区域内的相应所述可能极值点作为干扰极值点被去除。

一种基于聚类分析的光电容积脉搏波分析处理方法[发明专利]

专利名称：一种基于聚类分析的光电容积脉搏波分析处理方法专利类型：发明专利
发明人：陈剑虹,刘泽晨,郑铱,郭亚亚
申请号：CN201911322761.8
申请日：20191220
公开号：CN111134634B
公开日：
20220517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种基于聚类分析的光电容积脉搏波分析处理方法，包括以下步骤：1)采集手指端的光电容积脉搏波信号，对光电容积脉搏波信号低通滤波，放大后传送给上位机；2)使用数字滤波器对采集到的信号进行噪声滤波处理，得到纯净的脉搏波信号；3)对纯净的光电容积脉搏波信号进行差分处理，提取其波峰波谷点；4)计算提取到的波形信号中各个单周期的k’值和独立脉压指数P1、P2；5)对单次采集波形中提取出的各心跳周期的k’值和P1、P2值进行聚类分析，提取出代表波形；6)对代表波形进行特征参数采集；通过对代表波形的特征参数提取，从而相应地提高了建模的效率和精度。

申请人：西安理工大学
地址：710048 陕西省西安市金花南路5号
国籍：CN
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一种基于光电容积脉搏波的呼吸频率提取方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811631358.9(22)申请日 2018.12.29(71)申请人西安理工大学地址 710048 陕西省西安市金花南路5号(72)发明人陈剑虹　何菲　雷苏力　刘泽晨　朱凌建　(74)专利代理机构北京国昊天诚知识产权代理有限公司 11315代理人杨洲(51)Int.Cl.A61B 5/08(2006.01)(54)发明名称一种基于光电容积脉搏波的呼吸频率提取方法(57)摘要一种基于光电容积脉搏波的呼吸频率提取方法，步骤为：1)采集手指指端的光电容积脉搏波信号，对光电容积脉搏波信号低通滤波，微弱的光电容积脉搏波信号放大后经A/D采集传送给上位机；2)采集人体呼吸信号发送给上位机；3)光电容积脉搏波信号再处理；4)对纯净的光电容积脉搏波信号，提取其波谷点；5)拟合出一条包络线为光电容积脉搏波信号的基线漂移，该包络线为拟合出的呼吸信号；6)对拟合的呼吸信号作快速傅里叶变换，提取对应的呼吸频率；7)对呼吸信号作快速傅里叶变换，提取对应的呼吸频率，作为对比基准；8)一分钟内的呼吸次数＝提取的呼吸频率×60，根据提取的呼吸频率可计算出一分钟的呼吸次数；具有方法简单、误差小的特点。

权利要求书1页说明书3页附图3页CN 109498022 A 2019.03.22C N 109498022A1.一种基于光电容积脉搏波的呼吸频率提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用光电探测器采集手指指端的光电容积脉搏波信号，对含有高频噪声的光电容积脉搏波信号采用低通滤波器进行低通滤波，对微弱的光电容积脉搏波信号采用放大电路对其进行放大后经A/D采集后传送给上位机；步骤2，在采集光电容积脉搏波信号的同时，用压力呼吸传感器采集人体呼吸信号发送给上位机，以该呼吸信号的频率为基准；步骤3，为了使采集到上位机的光电容积脉搏波信号获得更好的信噪比，采用数字滤波器对光电容积脉搏波信号进行再处理；步骤4，对处理后纯净的光电容积脉搏波信号，利用微分阈值法提取其波谷点；步骤5，以波谷点为基点，利用三次样条插值法拟合出一条包络线为光电容积脉搏波信号的基线漂移，则该包络线为从光电容积脉搏波信号中拟合出的呼吸信号；步骤6，对从光电容积脉搏波信号中拟合的呼吸信号作快速傅里叶变换，提取对应的呼吸频率；步骤7，对从压力呼吸传感器采集的呼吸信号作快速傅里叶变换，提取对应的呼吸频率，作为对比基准；步骤8，一分钟内的呼吸次数＝提取的呼吸频率×60，根据提取的呼吸频率可计算出一分钟的呼吸次数。

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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910154992.6
(22)申请日 2019.03.01
(71)申请人西安理工大学
地址 710048 陕西省西安市金花南路5号
(72)发明人陈剑虹　雷苏力　何菲　刘泽晨　
林志强　朱凌建　
(74)专利代理机构北京国昊天诚知识产权代理
有限公司 11315
代理人杨洲
(51)Int.Cl.
A61B 5/02(2006.01)
(54)发明名称
一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方
法
(57)摘要
一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方
法，包括以下步骤：1)采集手指端的光电容积脉
搏波信号，对光电容积脉搏波信号低通滤波，放
大后传送给上位机；2)使用数字滤波器对采集到
的信号进行滤波处理并获取其中一个心动周期
的脉搏波信号；3)使用3个高斯项叠加进行脉搏
波波形拟合；4)给拟合函数设定系数限定条件；
5)根据最小二乘原则，列出误差平方和函数以求
解该高斯函数的系数；6)对式(3)中的每一项系
数求偏导数；7)使用BFGS的方法迭代求解方程
组；8)根据高斯函数的每一个平移分量和交点信
息确定脉搏波特征值的位置；解决了对于脉搏波
波形生理特征位置不明显的情况下特征值的确
定问题。

权利要求书2页说明书4页附图3页CN 110025296 A 2019.07.19
C N 110025296
A
1.一种光电容积脉搏波的特征参数的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，基于朗伯比尔定理的原理，使用红外波段的光源照射人体指端，由光电探测器采集透射过指端的光信号，对含有高频噪声的光电容积脉搏波信号采用模拟滤波器进行低通滤波，并使采集到的光电容积脉搏波信号通过放大电路进行放大，再对其进行A/D转换后将数据传送给上位机；
步骤2，使用数字滤波器对光电容积脉搏波信号中由采集卡、人体呼吸、抖动带来的噪声再进行滤波处理，以获得更好的信噪比，获得去噪后的光电容积脉搏波信号并采用差分阈值法获取其中一个心动周期的脉搏波信号；
步骤3，
使用3个高斯函数叠加进行脉搏波波形拟合：
其中，V i 分别对应为其中一个高斯函数的峰值，T i 分别对应了其中一个高斯函数的主峰相对于横坐标零点的偏移量，U i 表征了每一个高斯峰的宽度；
步骤4，
给拟合函数设定系数限定条件：
其中，a i 、b i 、c i 分别为非线性拟合的限定条件；
步骤5，根据最小二乘准则求解，要求拟合的方程与原信号的误差平方和最小，暨式(2)取得最小值时，便获得了V i 、T i 、U i
的最优解，
式中，sig为输入信号，Q为误差平方和函数；
步骤6，对式(2)中的每一项系数求偏导数，
令：
使得偏导数为0的解：V i ，T i ，U i 则构成了误差平方和Q的最优解；
步骤7，求解F(V i ,T i ,U i )，对于多元非线性方程而言，很难得到其解析解，故使用基于牛顿秩_2迭代法的BFGS算法对非线性方程进行迭代求取其最优解，
权　利　要　求　书1/2页2CN 110025296 A。