[发明专利]体外反搏协同控制系统及方法

权利要求书

1.一种体外反搏协同控制系统，其特征在于，包括：

计算模块，用于对人体的脉搏信号进行脉搏波起点的提取和标注，计算脉搏波率；采用加窗与加权斜率的和函数算法对采集的脉搏波进行脉搏波起点提取与标注；包括：

使用二阶递归滤波器抑制脉搏波中的高频噪声；定义斜率和函数斜率；利用斜率和函数斜率来增强波形的上升部分，并抑制波形的其余部分；以平均斜率和函数信号的三倍对阈值进行初始值设置，运用自适应阈值和局部搜索制定决策规则，对脉搏波的起点进行提取与标注；根据脉搏起点的数量计算出对应心率值，即为脉搏波率；

解析模块，用于利用解析函数对标注了起点的脉搏波进行解析，得到解析参数；采用高斯函数作为脉搏波解析函数，并进行离散化表达，获得解析参数；采用二阶段粒子群算法进行解析参数寻优，第一阶段运用全局搜索算法，第二阶段运用细粒度搜索算法，使得目标函数平均绝对百分比误差取得最小值；

第一确定模块，用于根据解析参数确定脉搏波峰值点的位置，并根据峰值点的位置确定体外反搏的加压时间点；

第二确定模块，用于根据脉搏波率确定体外反搏的加压频率；

信号输出模块，用于根据加压时间点和加压频率输出控制信号，控制体外反搏系统进行体外反搏。

2.根据权利要求1所述的体外反搏协同控制系统，其特征在于，还包括：

第一采集模块，用于采集人体的脉搏信号，并发送给计算模块；

第二采集模块，用于采集体外反搏系统的储气罐的气压信号，并发送给控制模块。

3.根据权利要求2所述的体外反搏协同控制系统，其特征在于：

第一采集模块为脉搏传感器(1)，所述脉搏传感器(1)连接滤波器(2)，所述滤波器(2)连接AD转换模块(3)，所述AD转换模块(3)连接微处理器(4)中的计算模块；所述微处理器(4)连接金氧半场效晶体管(5)，所述金氧半场效晶体管(5)连接电磁阀(6)。

4.根据权利要求3所述的体外反搏协同控制系统，其特征在于，体外反搏系统包括空气压缩机(7)、储气罐(8)和气腔(9)，第二采集模块为采集储气罐压力的压力检测传感器(10)，所述压力检测传感器(10)连接所述微处理器(4)。

5.根据权利要求1所述的体外反搏协同控制系统，其特征在于，采用高斯函数作为脉搏波解析函数，并进行离散化为：

其中，n＝1,2,...,1000，表示归一化周期的长度；k＝1,2,3，表示3个子函数；H_k、W_k、C_k为解析参数，分别表示解析函数的峰值、宽度和其中心点的坐标值；

每种解析函数采用3个子函数叠加对信号进行解析，当解析参数确定后，得到脉搏波的解析结果函数f(n,x)：

其中，x表示参数向量。

6.根据权利要求5所述的体外反搏协同控制系统，其特征在于，目标函数平均绝对百分比误差MAPE为：

其中，N表示记录的脉搏波的总采样数，S(n)表示归一化处理后的测量信号，f(n,x)表示解析结果函数。

7.根据权利要求6所述的体外反搏协同控制系统，其特征在于，根据脉搏波的幅值、频率和解析参数，得到与人体协同的体外反博控制信号，其表达式可表示为：

y＝Φ(A)cos[2πH(f)(W_k+Δt)+θ]；

其中，A表示脉搏波的幅值，W_k+Δt表示加压时间点，f表示脉搏波的频率，Φ(A)表示协同波的幅值函数；H(f)表示协同波的频率的函数；Δt表示体外反博点的时间延迟；θ表示相位延迟。