[发明专利]一种运动状态下心率的处理方法和监测装置

权利要求书

1.一种运动状态下心率的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、设定采样频率和缓冲区域的采样时间，所述缓冲区域的采样时间为0.5秒的整数倍，且大于1.5秒，然后采集运动状态下缓冲区域内的心电数字信号；

步骤二、采用巴特沃斯带通滤波器，滤除了心电数字信号中的基线漂移，工频干扰，肌电噪声以及P波和T波，只保留QRS波；

步骤三、采用类方差滤波计算方法继续加强R波的幅值，得到加强后的心电信号；

步骤四、确定区间阀值：首先将缓存区域的采样时间分成N＇个区间，N＇≥3，查找每个区间内的采样点幅值最大值V′_max，将N＇个区间的V′_max进行从小到大的排序，去掉排序末位的值，然后将其余V′_max做一个平均，得到的平均值即为区间阈值Vth；

步骤五、定位R波：在缓冲区域内从前到后依次对每一个采样点的幅值V_i'进行判断，找出高度大于等于区间阈值Vth的第一个采样点，则以第一个采样点为起点，查找向后0.12秒内的最大值点，即峰值点，该峰值点即为缓冲区域内的第一个R波，记录缓冲区域内的第一个R波出现的时间点Tr₁；

步骤六、记录下Tr₁后，并向后跳过一个不应期，然后继续按照步骤五所述步骤查找高度大于等于阀值的下一个采样点，并找出下一个R波出现的时间Tr，直到缓冲区域的尾端为止，最后计算缓冲区域内存在的R波的个数Rcount，以及缓冲区域内最后一个R波出现的时间点Tr_R；

步骤七、确定了所有R波的位置后，计算缓冲区域的实时心率，

其中：HR为实时心率值，Tr_R为缓冲区间内最后一个R波出现的时间点，Tr₁为缓冲区间内第一个R波出现的时间点，R_count为缓冲区域内R波的总个数。

2.根据权利要求1所述的一种运动状态下心率的处理方法，其特征在于，

所述类方差滤波的计算方法为：采集到的第i个采样点的心电信号幅值为V_i，缓冲区域内总采样点个数N，N≥3，对每个采样点前后取n个采样点进行平均幅值的计算，n≥1；2n+1个采样点的平均幅值为：V_mean＝(V_i-n+V_i-n+1+V_i-n+2+...+V_i+...+V_i+n)/(2n+1)；

加强后的心电信号幅值为：

V_i'＝(V_i-n-V_mean)²+(V_i-n+1-V_mean)²+...+(V_i-V_mean)²+...+(V_i+n-V_mean)²。

3.根据权利要求1所述的一种运动状态下心率的处理方法，其特征在于，所述不应期的时间为60秒/200，即0.3秒。

4.一种运动状态下心率的监测装置，其特征在于，包括用于对体表心电信号采集的心电模拟信号采集与放大模块，通过AD转换模块与所述心电模拟采集与放大模块相连的MCU，以及分别与MCU连接的蓝牙模块和振动马达；所述模拟信号采集与放大模块用于采集体表心电信号后并将所采集的体表心电信号进行放大；所述AD转换模块用于将模拟信号采集与放大模块放大后的心电信号转换为数字信号并传入到MCU，所述MCU用于接收AD转换模块传入的数字信号，并对接收的数字信号进行滤波和分析处理后得到实时心率值；所述蓝牙模块用于与手机端进行通信，传输计算所得实时心率值；振动马达，用于当MCU判断心率发生异常时，进行振动报警。

5.根据权利要求4所述的一种运动状态下心率的监测装置，其特征在于，所述实时心率值的获得方法为：

步骤一、设定采样频率和缓冲区域的采样时间，所述缓冲区域的采样时间为0.5秒的整数倍且大于1.5秒，然后采集运动状态下缓冲区域内的心电数字信号；

步骤二、采用巴特沃斯带通滤波器，滤除了心电数字信号中的基线漂移，工频干扰，肌电噪声以及P波和T波，只保留QRS波；

步骤三、采用类方差滤波计算方法继续加强R波的幅值；得到加强后的心电信号；所述类方差滤波的计算方法为：所述类方差滤波的计算方法为：采集到的第i个采样点的心电信号幅值为V_i，缓冲区域内总采样点个数N，N≥3，对每个采样点前后取n个采样点进行平均幅值的计算，n≥1；

2n+1个采样点的平均幅值为：V_mean＝(V_i-n+V_i-n+1+V_i-n+2+...+V_i+...+V_i+n)/(2n+1)；

加强后的心电信号幅值为：

V_i'＝(V_i-n-V_mean)²+(V_i-n+1-V_mean)²+...+(V_i-V_mean)²+...+(V_i+n-V_mean)²；

步骤四、确定区间阀值：首先将缓存区域的采样时间分成N＇个区间，N＇≥3，查找每个区间内的采样点幅值最大值V′_max，将N＇个区间的V′_max进行从小到大的排序，去掉排序末位的值，然后将其余V′_max做一个平均，得到的平均值即为区间阈值Vth；

步骤五、定位R波：在缓冲区域内从前到后依次对每一个采样点的幅值V_i'进行判断，找出高度大于等于区间阈值Vth的第一个采样点，则以第一个采样点为起点，查找向后0.12秒内的最大值点，即峰值点，该峰值点即为缓冲区域内的第一个R波，记录缓冲区域内的第一个R波出现的时间点Tr₁；

步骤六、记录下Tr后，并向后跳过0.3秒的不应期，然后继续按照步骤五所述步骤查找高度大于等于阀值的下一个采样点，并找出下一个R波出现的时间Tr，直到缓冲区域的尾端为止，最后计算缓冲区域内存在的R波的个数Rcount，以及缓冲区域内最后一个R波出现的时间点Tr_R；

步骤七、确定了所有R波的位置后，计算缓冲区域的实时心率，

其中：HR为实时心率值，Tr_R为缓冲区间内最后一个R波出现的时间点，Tr₁为缓冲区间内第一个R波出现的时间点，R_count为缓冲区域内R波的总个数。