[发明专利]一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法

说明书

本发明涉及血氧测量技术领域，具体涉及一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法，通过采集信号数据，对PPG数据和三轴加速度数据预处理，计算pearson系数随rx的变化曲线，计算曲线的最大波峰和最小波谷，然后根据最大波峰对应的ra和最小波谷对应的rv，再根据ra计算血氧饱和度，根据rv计算心率。本发明的基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法，能够测量在运动状态下的血氧饱和度，克服现有算法中运动状态下血氧饱和度测量偏高或不准确的缺陷，能够准确测量运动状态下测量动态心率和血氧饱和度，对促进人体血氧健康研究和应用发展具有重要意义。

技术领域

本发明涉及血氧测量技术领域，具体涉及一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法。

背景技术

血氧饱和度(SpO2)是血液中被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb，hemoglobin)容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。而功能性氧饱和度为HbO2浓度与HbO2+Hb浓度之比，有别于氧合血红蛋白所占百分数。因此，监测动脉血氧饱和度(SaO2)可以对肺的氧合和血红蛋白携氧能力进行估计。正常人体动脉血的血氧饱和度为98％，静脉血为75％。

人体的新陈代谢过程是生物氧化过程，而新陈代谢过程中所需要的氧，是通过呼吸系统进入人体血液，与血液红细胞中的血红蛋白(Hb)，结合成氧合血红蛋白(HbO2)，再输送到人体各部分组织细胞中去。血液携带输送氧气的能力即用血氧饱和度来衡量。

现有专利解决方案中动态血氧测量主要包括：DST血氧测量技术和自适应滤波器血氧测量技术。而DST血氧测量技术假设人体血氧饱和度对应的R小于运动干扰R值，但在低血氧状态这个假设并不成立；自适应滤波血氧测量技术假设运动干扰具有统计稳定性，现实情况并不一定满足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法，克服现有算法中运动状态下血氧饱和度测量偏高或不准确的缺陷，能够准确测量运动状态下测量动态心率和血氧饱和度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于皮尔逊相关系数动态心率和血氧测量方法，包括以下步骤：

S1.采用具有测量人体血氧饱和度功能的设备测取PPG信号数据和三轴重力加速度信号数据，分别对PPG信号数据和三轴重力加速度信号数据进行信号片段的选取，所述信号片段的选取以当前时间为中心，选取一定时间段的信号片段；

S2.对PPG信号数据信号片段进行滤波预处理，得到PPG红外光信号IR(t)和PPG红光信号Red(t)，其中红外光信号中包含脉搏信号成分、运动干扰信号成分和其他噪声，红光信号中包含脉搏信号成分、运动干扰信号成分和其他噪声，

IR(t)＝S_ir(t)+M_ir(t)+N_ir(t)

Red(t)＝S_red(t)+M_red(t)+N_red(t)

式中，S_ir(t)为红外光信号中脉搏信号成分；M_ir(t)为红外光信号中运动干扰信号成分；N_ir(t)为红外光信号中其他噪声；S_red(t)为红光信号中脉搏信号成分；M_red(t)为红光信号中运动干扰信号成分；N_red(t)为红外信号中其他噪声；

S3.对三轴重力加速度信号数据信号片段进行降维处理，采用主成分分析方法对三轴信号处理，并取其中第一主成分，得到加速度信号Acc(t)，加速度信号中包含运动加速度信号和其他噪声，

Acc(t)＝G(t)+N_g(t)