[发明专利]具有状态序列优化的心率估计设备

权利要求书

1.一种用于估计患者的心率的心率监测系统，所述心率监测系统包括：

光源，用于朝向患者引导第一光信号；

光学传感器，其检测来自所述患者的第二光信号，所述第二光信号表示所述第一光信号在所述患者中的透射或反射；并且生成表示所述第二光信号的模拟光体积描记图信号即PPG信号；

模数转换器，其生成在时间窗口中的所述PPG信号的多个数字PPG采样值；以及

处理器电路，其被配置为：

针对所述时间窗口：根据所述数字PPG采样值获取频域频谱；并且识别具有大于阈值的频域频谱中的振幅的多个心率假设状态；

识别多个潜在心率转换对，每一个所述潜在心率转换对表示针对所述时间窗口的对应一个所述心率假设状态和针对先前时间窗口的多个心率假设状态中的一个之间的相应心率转换；

针对每一个潜在心率转换对，计算相应心率变化值和相应分支度量值，其中所述分支度量值是相应心率变化值的函数和针对所述时间窗口的对应一个心率假设状态的频域振幅的乘积；

针对所述时间窗口的每个心率假设状态：计算多个候选路径度量值，每个候选路径度量值作为针对所述先前时间窗口的对应一个心率假设状态的对应分支度量值和路径度量值的和；并且将所述候选路径度量值中最大一个选择为所述心率假设状态的相应路径度量值，其中所述路径度量值是所述频域频谱中的主频谱振幅和它们随时间变化的速率的函数；以及

将表示针对所述时间窗口的所述患者的心率的心率估计值确定为具有最大的相应路径度量值的所述心率假设状态。

2.根据权利要求1所述的心率监测系统，其中所述函数是所述相应心率变化值的绝对值的单调递减函数。

3.根据权利要求2所述的心率监测系统，其中所述函数是所述相应心率变化值的所述绝对值的单调递减指数函数。

4.根据权利要求3所述的心率监测系统，其中所述函数是形式为α*e^(-βX)的单调递减指数函数，其中X是所述先前时间窗口和所述时间窗口之间的心率变化，α是常数，并且其中所述处理器电路被配置为通过如果所述患者在低活动状态和高活动状态之间转换则选择性地减小β并且如果所述患者具有恒定的活动状态则选择性地增加β，来适应心率搜索空间的带宽。

5.根据权利要求1所述的心率监测系统，其中所述处理器电路还被配置为：

滤波所述数字PPG采样值以生成对应于所述时间窗口的多个滤波值；

对所述滤波值执行运动补偿处理，以生成对应于所述时间窗口的多个运动补偿值；以及

使用快速傅立叶变换算法来计算所述运动补偿值的频率内容，以生成所述时间窗口的所述频域频谱。

6.根据权利要求1所述的心率监测系统，其中所述处理器电路还被配置为：

如果所述时间窗口的心率假设状态没有在所述先前时间窗口的先前心率估计的预定距离阈值内：

则将表示所述时间窗口的患者的心率的所述心率估计值确定为所述先前时间窗口的先前心率估计，以及

将所述心率假设状态中的至少一些从所述先前时间窗口传播为针对所述时间窗口的心率假设状态。

7.根据权利要求1所述的心率监测系统，其中所述处理器电路还被配置为：

选择性地丢弃与大于预定距离阈值的心率变化值相对应的潜在心率转换对；以及

针对剩余的潜在心率转换对中的每一个计算所述相应分支度量值。

8.根据权利要求1所述的心率监测系统，其中所述处理器电路还被配置为选择性地丢弃具有低路径度量值的针对所述时间窗口的一个或多个心率假设状态。

9.根据权利要求8所述的心率监测系统，其中所述阈值是第一阈值，并且所述处理器电路还被配置为：

选择性地丢弃具有小于第二阈值的相应路径度量值的针对所述时间窗口的一个或多个心率假设状态；以及

选择性地丢弃具有小于所述相应路径度量值中的最大路径度量值与第三阈值之间的差的相应路径度量值的针对所述时间窗口的一个或多个心率假设状态。