[发明专利]一种无束缚检测呼吸率心率的方法及智能床

权利要求书

1.一种无束缚检测呼吸率心率的方法，该方法由LabVIEW平台实现，需要输入对称安装在护理床底端的2n个压力传感器的压力信号和安装在护理床左右两侧的加速度传感器的加速度信号，n为大于1的整数，压力传感器采集使用者的呼吸运动压力信号，加速度传感器采集使用者的心冲击振动加速度信号，该方法的步骤如下：

1)心冲击信号预处理：以采集的加速度信号为加速度原始信号，使用LabVIEW中的巴特沃斯滤波器控件对包含心率信息的加速度原始信号进行心冲击信号预处理，具体预处理过程包括：将加速度原始信号输入通带为5～9Hz的巴特沃斯滤波器进行去噪，即通过带通滤波进行去噪处理；然后对去噪后的信号幅值取绝对值；再将取绝对值后的信号输入通带为0.8～1.5Hz的巴特沃斯滤波器，即再次进行带通滤波，得到预处理后的加速度信号；

2)呼吸信号预处理：以采集的2n个压力信号为压力原始信号，使用巴特沃斯滤波器与小波变换对包含心率信息的压力原始信号进行呼吸信号预处理，具体预处理过程包括：将压力原始信号输入通带为0.05～1Hz的巴特沃斯滤波器进行去噪；然后对去噪后的信号进行db04离散小波变换，消除基线漂移，得到2n个预处理后的压力信号；

3)信号周期分析：对2n个预处理后的压力信号和预处理后的加速度信号均进行波峰检测与阈值判断，分别得到使用者的呼吸与心跳周期，具体包括：使用LabVIEW中的小波多分辨度峰值检测控件对预处理后的压力信号和加速度信号进行波峰提取；设定呼吸峰值经验阈值范围和心跳峰值经验阈值范围，将提取的呼吸和心跳的波峰值分别与设定的相应的经验阈值范围进行比较，若处于经验阈值范围内则判断此峰值有效；分别计算两个有效峰值之差以获得呼吸周期和心跳周期；

4)计算心率和呼吸率：用60除以步骤3)得到的心跳周期即得使用者的心率；2n个压力传感器通过步骤3)得到2n个呼吸周期，计算2n个呼吸周期的平均值得到平均呼吸周期，用60除以平均呼吸周期即得使用者的呼吸率。

2.根据权利要求1所述的无束缚检测呼吸率心率的方法，其特征在于所述呼吸峰值经验阈值范围为0.72N-1.31N，心跳峰值经验阈值范围0.31mv-0.86mv。

3.一种智能床，其特征在于该智能床使用权利要求1或2所述的无束缚检测呼吸率心率的方法，包括数据采集箱、一体式PC机、压力传感器、加速度传感器和护理床；所述数据采集箱安装在护理床尾，包含加速度传感器数据采集器、压力传感器信号放大器和压力传感器数据采集器；所述一体式PC机安装在护理床头，一体式PC机内加载有无束缚检测呼吸率心率的方法；所述压力传感器的数量为2n个，n为大于1的整数，2n个压力传感器对称安装在护理床的底端，用于采集由于使用者的呼吸运动对护理床产生的压力；所述加速度传感器固定在护理床左右两侧的横梁上，用于采集由使用者的心冲击力引起的护理床的振动加速度；所述压力传感器依次通过压力传感器信号放大器、压力传感器数据采集器与一体式PC机连接，所述加速度传感器通过加速度传感器数据采集器与一体式PC机连接。

4.根据权利要求3所述的智能床，其特征在于所述压力传感器的数量为4个，4个压力传感器分别安装在护理床四个床腿的底端上。