[发明专利]心阻抗信号处理系统和方法

权利要求书

1.一种心阻抗信号处理系统，其特征在于：

包括用于获取心阻抗信号的心阻抗信号检测模块，用于呼吸阻抗信号获取的呼吸阻抗信号检测模块，用于滤除心阻抗信号中呼吸噪声的自适应滤波模块；

心阻抗信号检测模块将获取的心阻抗信号输入至自适应滤波模块，用作自适应滤波模块的原始输入信号；

呼吸阻抗信号检测模块将获取的呼吸阻抗信号输入至自适应滤波模块，用作自适应滤波模块的参考信号；

自适应滤波模块滤除心阻抗信号中的呼吸噪声后输出滤波后的心阻抗信号；

所述自适应滤波模块包括采用最小均方误差算法准则的自适应滤波器，在该自适应滤波器中，采用最速下降原则调整参考信号参与滤波运算的权重；

自适应滤波器中，以心阻抗信号检测模块所获取的心阻抗信号为原始信号d(n)，以呼吸阻抗信号作为参考信号X(n)；原始信号d(n)和参考信号X(n)之间进行运算获得误差信号e(n)，并计算误差信号e(n)的实时均方差，并以实时均方差为依据调整参考信号X(n)参与运算的权重，使得误差信号e(n)的均方差趋于最小；

原始信号d(n)中包含了目标信号S(n)和噪声信号V(n)，表达如式1：

d(n)＝S(n)+V(n) 式(1)；

以原始信号d(n)和参考信号X(n)计算误差信号e(n)，误差信号e(n)也称为损失信号量或损失函数；表达如式2：

e(n)＝d(n)-y(n)＝S(n)+V(n)-y(n) 式(2)；

其中y(n)为参与误差运算的向量，表达如式3：

y(n)＝W^T(n)X(n) 式(3)；

其中W(n)为权向量，初始权向量取值为1；

计算误差信号e(n)的均方误差，均方误差表达如式4和5：

E[e²(n)]＝E[(S(n)+V(n)-y(n))²] 式(4)；

E[e²(n)]＝E[S²(n)]+E[(V(n)-y(n))²]+2·E[S(n)(V(n)-y(n))] 式(5)；

由于有用信号S(n)与V(n)和y(n)都不相关，因此式(5)右端中的第三项为零，则有：

E[e²(n)]＝E[S²(n)]+E[(V(n)-y(n))²] 式(6)；

应用最小均方误差准则，通过调整式3中的权向量W(n)，使式(6)计算值最小，表达如式7：

minE[e²(n)]＝E[S²(n)]+minE[(V(n)-y(n))²] 式(7)；

其中权向量W(n)的更新计算式，表达如式8

W'(n)＝W(n)+μe(n)X(n) 式(8)；

式8中的μ为步长因子；步长因子的收敛条件为其中λ_max为输入信号X(n)的自相关矩阵Rx的最大特征值。

2.根据权利要求1所述的心阻抗信号处理系统，其特征在于：

心阻抗信号检测模块和呼吸阻抗信号检测模块同步进行信号检测，获取同步的心阻抗信号和呼吸阻抗信号。

3.根据权利要求1所述的心阻抗信号处理系统，其特征在于：

心阻抗信号检测模块包括用于获取心阻抗信号的心阻抗电极；

心阻抗电极包括两个激励电极和两个检测电极；

其中一个激励电极和一个检测电极用于设置在颈动脉处，另一个激励电极和另一个检测电极用于设置在心脏下方的胸壁处；

当两个激励电极之间发送了激励电流信号后，两个检测电极所获取的人体电位变化信号为心阻抗信号。

4.根据权利要求1所述的心阻抗信号处理系统，其特征在于：

呼吸阻抗信号检测模块包括用于获取呼吸阻抗信号的两个呼吸电极；两个呼吸电极同时用作激励电极和检测电极；

两个呼吸电极用于以交叉方式设置在胸壁上，两个呼吸电极所获取的人体电位变化信号为呼吸阻抗信号。