[发明专利]基于单路PPG信号的实时血压监测装置

权利要求书

1.一种基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，包括集成的如下模块：

-信号获取模块，所述信号获取模块利用发光二极管照射人体组织并通过光电传感器检测反射光强度，输出光电流信号；

-信号调理模块，所述信号调理模块对信号获取模块输出的光电流信号进行自动调节放大以及噪声抑制并反馈控制信号获取模块，获得PPG电压信号；

-信号发送模块，信号发送模块利用模数转换器对信号调理模块获得的PPG电压信号进行采样，并通过数据传输模块将所述PPG电压信号发送至血压计算模块；

-血压计算模块，所述血压计算模块接收信号发送模块发送的PPG电压信号，并对所述PPG电压信号进行滤波及去噪处理后提取若干特征值；将若干特征值输入血压计算模型中进行计算，得到实时血压及心率值。

2.根据权利要求1所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述信号获取模块包括如下任意一项或任意多项特征：

-所述发光二极管设置如下任意一种或任意多种能够单独驱动的LED光源占空比闪烁模式，其中：

在第一种LED光源占空比闪烁模式下，获取信号抗噪能力强，信噪比高，适合于动态测量；

在第二种LED光源占空比闪烁模式下，获取信号信噪比高，适合于静态测量；

-所述发光二极管为多个，其中相邻两个发光二极管之间的间距为1～2.5mm；

-所述光电传感器与发光二极管之间的间距为1～4mm。

3.根据权利要求2所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，第一种LED光源占空比闪烁模式采用1～4个绿光LED；和/或

第二种LED光源占空比闪烁模式采用1～4个红光LED。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述信号获取模块还设置有运动传感器，所述运动传感器检测信号获取模块佩戴位置的运动信息，用以消除运动伪迹带来的干扰噪声。

5.根据权利要求1所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述信号调理模块包括集成的互阻放大器、环境光抑制电路、自动LED控制电路以及自动增益控制电路；其中：

所述互阻放大器将信号获取模块输出的光电流信号转化为PPG电压信号并进行信号放大；

所述环境光抑制电路抑制环境光噪声，提高PPG电压信号的AC/DC比；

所述自动LED控制电路自动调节发光二极管的驱动电流，提高能量使用效率；

所述自动增益控制电路根据采集到的PPG电压信号强度，实时调节互阻放大器的增益。

6.根据权利要求1所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述模数转换器对所述PPG电压信号进行采集，以得到完整不失真的信号，并通过数据传输模块实时传送到血压计算模块中；和/或

所述数据传输模块采用有线传输模块或无线传输模块。

7.根据权利要求1所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述血压计算模块包括带通滤波器、数学形态滤波器、自适应滤波器以及自适应阈值特征提取器；其中：

通过频段为0.7～4Hz的带通滤波器对PPG电压信号进行整形，保留该频段内的完整信息，滤除高频噪声信号以及低频呼吸干扰；

通过数学形态滤波器进行降噪，去除整形后PPG电压信号的基线漂移；

通过自适应滤波器对降噪后的PPG电压信号进一步降噪，减小运动伪迹及环境光噪声对PPG电压信号形态的影响；

通过自适应阈值特征提取器逐拍提取进一步降噪后PPG电压信号特征值。

8.根据权利要求7所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述自适应滤波器采用最小均方自适应滤波器。

9.根据权利要求1所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述血压计算模型基于输入的特征值，并结合被测者的个人体征信息作为辅助特征，计算得到实施例血压及心率值。

10.根据权利要求9所述的基于单路PPG信号的实时血压监测装置，其特征在于，所述血压计算模型通过机器学习训练得到，具体地，预设机器学习模型，采用最小二乘支持向量机，根据已知数据库对机器学习模型进行训练，得到如下血压计算模型：

其中，N为支持向量机的数量，α_k为系数，K为核函数，x为输入向量，x_k为支持向量，b为偏置；

将每拍PPG电压信号特征值输入血压计算模型，即得到每拍PPG电压信号对应的血压值。