[发明专利]一种无束缚检测呼吸率心率的方法及智能床

说明书

本发明涉及一种无束缚检测呼吸率心率的方法及智能床，该方法的步骤如下：1)心冲击信号预处理；2)呼吸信号预处理；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；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。该方法利用心冲击产生的床体振动加速度变化提取心率并利用呼吸运动中胸腔对床体的压力变化提取呼吸率，实现了心率与呼吸率的无束缚检测，且输出准确度高、识别速度快、实时性好。

技术领域

本发明涉及智能居家和医疗器械领域，尤其涉及一种无束缚检测呼吸率心率的方法及智能床。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对自身健康进行监测的需求不断增大，呼吸率和心率是最基本的人体生理活动，人体的病态体征往往会反映到异常的呼吸频率与心跳节拍上，因而实现呼吸率、心率的日常监测对健康评估甚至疾病预防有着重要的意义。睡眠监测是获取生理参数最有效的方法之一，但目前医疗机构所使用的多导睡眠仪、心电图仪由于束缚性强、操作复杂、费用昂贵，无法用于长期监测，更无法满足日常使用需要，而现存的无束缚监测方法往往容易受环境干扰影响，存在检测准确度不高的问题。因此，设计出一种无束缚高准确度提取呼吸率、心率的系统，实现在家庭日常生活中实时监测呼吸、心跳状况的方法，为呼吸系统、心血管疾病的预防提供有效的监测手段和可靠地临床诊断依据成为现有技术中亟待解决的关键问题。

现已有一种具有心率与呼吸检测的床位(中国专利申请号：201510632987.3)，使用红外光束的光电检测法检测床上病人的实时心率与呼吸，该检测方法抗干扰性差，且红外光束探测需求病人保持一定的姿态，具有一定的约束性。还有一种实时且准确的测量心率及呼吸的算法及系统(中国专利申请号：201610711512.8)，该系统使用集成在床垫中的高灵敏压电传感器检测呼吸与心率，信号来源单一，心跳与呼吸信号耦合在一起，分离过程中容易出现误检漏检。

发明内容

针对现有技术存在技术问题，本发明拟解决的技术问题是，设计一种无束缚检测呼吸率心率的方法及智能床，该方法利用心冲击产生的床体振动加速度变化提取心率并利用呼吸运动中胸腔对床体的压力变化提取呼吸率，实现了心率与呼吸率的无束缚检测，且输出准确度高、识别速度快、实时性好，可适用于不同性别、身高、体重的使用者，尤其适用于呼吸、心血管系统疾病患者与老年人；该智能床将心率呼吸率监测设备集成到床体上，能够不加外设直接进行测量，且使用方便稳定性好。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案如下：

一种无束缚检测呼吸率心率的方法，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；