[发明专利]单一光电传感器睡眠呼吸多生理参数监测方法及装置

摘要

本发明单一光电传感器睡眠呼吸多生理参数监测方法及装置，能够在仅使用单一光电传感器检测的基础上提取得到五项生理参数。所述方法包括，步骤1，采集光电容积脉搏波；步骤2，对采集到的光电容积脉搏波进行预处理；步骤3，根据检测的峰值点、谷值点以及基线变化信息判断当前测量时刻是否处于运动状态；当处于非运行状态，将识别的非运动状态数据视为正常光电容积脉搏波；步骤4，当检测到当前时刻处于运动状态，则进行体动次数计数；步骤5，根据正常光电容积脉搏波，检测脉率信息、血氧饱和度信息、呼吸信息和脉率变异性信息；步骤6，根据步骤4和5提取脉率、血氧饱和度、呼吸、脉率变异性以及体动次数信息，进行数据传输、显示和记录。

主权项

1.单一光电传感器睡眠呼吸多生理参数监测方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1，以模拟方式或数字方式采集采样率在500Hz以上的光电容积脉搏波；光电容积脉搏波包含呼吸信息和未经滤波处理的原始光电容积脉搏波信号，原始光电容积脉搏波信号包含以反射或者透射方式穿过被检组织的红光和红外光；步骤2，对采集到的光电容积脉搏波进行预处理，包括基线的提取检测、峰值点与谷值点的提取与检测；峰值点、谷值点以及基线由公式(1)、(2)、(3)提取和检测；Peakvalue＝max(x(k:k+100)),1≤k≤N‑100  (1)Vallyvalue＝min(x(k:k+100)),1≤k≤N‑100  (2)Base＝(S_up+S_down)/2                   (3)其中，x为红光或红外光的光电容积脉搏波信号，N为所采数据样点的总数，k为1至N‑100之间的自然数，S_up，S_down分别为光电容积脉搏波信号的上包络和下包络；步骤3，根据检测的峰值点、谷值点以及基线变化信息判断当前测量时刻是否处于运动状态；当峰值点、谷值点以及基线变化幅度超过所设定的阈值时认为当前时刻处于运动状态，将丢弃当前测量值重新测量，直至当前测量值脱离运动状态进入正常光电容积脉搏波范围内，将识别的非运动状态数据视为正常光电容积脉搏波；峰值点、谷值点以及基线变化阈值由实验确定，运动阈值为10～20％；步骤4，当检测到当前时刻处于运动状态，则进行体动次数计数；根据提取的运动状态信息，将所检测到的运动状态信息在当前运动停止后记为体动增加1次，累加至体动次数计数值；步骤5，根据正常光电容积脉搏波，检测脉率信息、血氧饱和度信息、呼吸信息和脉率变异性信息；脉率由如下公式(4)提取和检测；HR＝60/RR    (4)其中，RR为脉率间期，单位为秒；血氧饱和度由如下公式(5)或(6)提取和检测；SpO₂＝α‑βR    (5)SpO₂＝α‑βR‑γR²    (6)其中，分别为红光和红外光强度的交流分量，分别为红光和红外光强度的直流分量；α、β以及γ分别为经验值，通过定标来确定；呼吸的提取和检测采用数字滤波法，其输入输出关系如下公式(8)所示；其中，a_k和b_k为IIR数字滤波器的系数，N、M分别为数字滤波器系统传递函数的分子和分母多项式系数阶数，n为自然数；光电容积脉搏波通过数字滤波得到呼吸波波形，然后通过过零法或峰值法检测计算得到呼吸率；脉率变异性的提取和检测采用脉率变异性的非线性分析方法，计算脉率间期彭家莱图的标准差SD1、SD2以及二者的比值SD1/SD2，具体如下公式(9)和(10)；其中，N为RR间期总数，RR_n和RR_n+1分别为第n与第n+1个脉率间期，为全部脉率间期序列的间期均值，n为自然数；步骤6，根据步骤4和5提取脉率、血氧饱和度、呼吸、脉率变异性以及体动次数信息，进行数据传输、显示和记录。