[发明专利]一种运动环境下基于脉搏波传导时间的动态血压监测方法

说明书

本发明适用于一种运动环境下基于脉搏波传导时间的血压监测方法。理论和实践表明，人体的脉搏波波速与血管壁压力呈正比，利用这一原理进行人体血压间接测量时，一般要采集ECG信号和PPG信号，利用这两种信号计算出脉搏波传导时间，从而可以推导出人体血压。本发明提供了一种从在运功环境下采集到的ECG信号和PPG信号出发，通过计算得到血压值得方法。其主要内容包括，实现了ECG信号和PPG信号的同步采集，实现了ECG信号和PPG信号的运动噪声去除，实现了两路信号的峰值检测和峰值点的正确匹配，利用反比例函数曲线对收缩压—脉搏波传导时间数据做拟合、得到从脉搏波传导时间计算收缩压的公式，以及利用指数函数曲线对收缩压、舒张压、心跳舒张期三者做拟合，得到舒张压的计算公式。

技术领域

本申请涉及智能可穿戴设备领域，尤其涉及基于脉搏波传导时间的动态血压监测装置中用到的一种血压监测方法。

背景技术

智能可穿戴设备是综合利用传感器技术、控制技术和软件技术等多种技术来实现对人体进行各项数据监测的装置，近年发展起来的可穿戴设备多集中在对人体体温、心率、血氧和血压等生命体征参数的监测上。

运动环境下人体血压的动态监测一般采用基于脉搏波传播速度的方法。该方法基于心电图(ECG)和脉搏图(PPG)分析技术，利用特定算法，间接获得人体血压。理论和实践表明，脉搏波速度由动脉血管壁的紧张程度决定，当血压比较高时，动脉壁变得紧张，脉搏波的传递变快；当血压比较低时，动脉壁变得松弛，脉搏波传递变慢。对于某一个体而言，当传感器的位置固定时，所测量的脉搏波的传播距离就固定了，所以只要测量出脉搏波传导时间，就可求得脉搏波传导速度，进而可以推算被测者的血压。本发明从脉搏波传导时间推导获得收缩压P_s，再从收缩压P_s和PPG信号中所蕴含的心跳舒张期T_d计算得到舒张压P_d。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种运动环境下基于脉搏波传导时间的血压监测方法。

本发明第一方面提供了一种同步进行ECG信号和PPG信号采集的方法。

从原理上讲，基于脉搏波传导时间的动态血压监测需要两路同步的ECG信号和PPG信号，只有在ECG信号和PPG信号是同步的条件下，所计算出来的脉搏波传导时间才是有意义的。本发明通过充分利用微处理器的中断功能来实现两路信号的同步。

本发明第二方面提供了一种运动环境下的ECG信号降噪处理方法。

人体心电信号是一种弱电信号，采集过程中极易受到干扰，运动环境下则更是如此，典型的干扰信号有：工频干扰、肌电干扰和运动伪迹干扰等。

在这几种干扰信号类型中，工频干扰是指系统的供电电源固有频率所产生的干扰。例如，由市电电源供电时，工频干扰的频带大多集中在50Hz附近，而采用稳压直流电源作为供电电源时，工频干扰则比较小。工频干扰只需采用相应频率的陷波滤波器进行滤除即可。

肌电干扰是肌肉收缩时伴随的电信号所产生的干扰，由于运动环境下必然伴随着人体肌肉的收缩，因而肌电干扰在ECG信号采集的过程中必然存在。肌电信号一般时高频信号，本发明采用低通滤波器滤除其影响。

相比较而言，由于动态监测血压需长时间在人体运动状态下检测心电，运动伪迹对ECG信号质量影响最为严重，本发明重点针对运动伪迹噪声设计了有效的去噪方案。根据运动伪迹类噪声能量大、频带分布较广、随机性强等特点，本发明结合了两种消除运动伪迹较好的算法：盲源分离算法(blind source separation，BSS)、小波阈值降噪法，来实现对运动伪迹噪声的有效消除。

本发明第三方面提供了一种运动环境下PPG信号降噪处理方法。

基于脉搏波传导时间监测血压的装置多采用反射式光电传感器设备采集脉搏信号，采集到的脉搏信号一般包含工频干扰、高频噪声、基线漂移等对血压监测不利的成分。