[发明专利]一种病区医学信号连续动态监测系统

权利要求书

1.一种病区医学信号连续动态监测系统，其特征在于，包括：信号采集设备、通信单元和中央处理器；

所述信号采集设备，用于利用血液对于光的吸收度的变化采集脉搏波信号，

所述通信单元，用于所述信号采集设备内部通信以及所述信号采集设备与中央处理器之间的远程通信；

所述中央处理器，包括信号预处理模块和生理参数监测模块，分别用于对所述脉搏波信号进行信号预处理及生理参数监测；

所述信号预处理模块包括：工频干扰处理模块、肌电干扰处理模块、基线漂移处理模块、运动伪差处理模块；

所述生理参数监测模块包括：心率测量单元、血压测量单元、血氧饱和度测量单元，分别用于对心率、血压以及血氧饱和度进行监测。

2.根据权利要求1所述的病区医学信号连续动态监测系统，其特征在于，所述肌电干扰处理模块采用巴特沃斯低通滤波器进行肌电干扰的滤除，通带内频率振幅平方对频率函数根据公式(1)计算：

设s＝jτ，代入公式(1)，

巴特沃斯低通滤波器技术指标根据公式(3)和(4)计算：

a_p≥-20log|H_a(jτ)，τ＜τ_p| (3)；

a_s≤-20log|H_a(jτ)，τ＞τ_s| (4)；

其中，τ_p为通带截止频率，τ_s为阻带截止频率，化简后可得：

满足公式(5)最小整数n为滤波器的阶数，通过阶数n求的截止频率τ_c。

3.根据权利要求1所述的病区医学信号连续动态监测系统，其特征在于，基线漂移处理模块采用中值滤波器完成对心电信号中的基线漂移滤除，具体操作步骤如下：

(1)设原始心电信号为ecg，信号的长度为L，窗口宽度W；

(2)将原始心电信号进行公式(6)扩展，得到扩展后长度为L+W-1的信号ecg1；

(3)对扩展后的ecg1加窗求出中值，并用中值代替窗口中心点的值，移动窗口遍历ecg1，根据公式(7)拟合得到基线漂移曲线Base：

Base(i)＝median[ecg1(i)：ecg1(i+W-1)]，0≤i≤L (7)。

4.根据权利要求1所述的病区医学信号连续动态监测系统，其特征在于，所述运动伪差处理模块借助与信号采集设备在采集脉搏波信号时同步采集到的加速度信号作为参考信号，使用级联型LMS自适应滤波方法滤除运动伪差；带通滤波器对脉搏波信号P(n)进行带通滤波，LMS自适应滤波器对加速度信号A(n)进行LMS自适应滤波，带通滤波器滤除脉搏波信号P(n)上下截止频率分别为0.4Hz和3.5Hz的带外环境噪声，LMS自适应滤波器抑脉搏波信号P(n)的带内运动伪差；LMS自适应滤波对运动伪差的滤波效果取决于输入的参考信号X(n)，参考信号X(n)构造为三通道加速度信号的均值。

5.根据权利要求1所述的病区医学信号连续动态监测系统，其特征在于，所述心率测量单元采用基于频域的多参数结合的心率测量模型，将脉搏波信号和加速度信号经过傅里叶变换变换到频域上，通过频域上信号的谱峰点确定候选心率点，计算每一个候选心率点的得分S_C，具体计算公式如下：

S_C＝5*S_Chigh+2*S_Cdis1+4*S_Cdis2；

其中，S_Chigh为波峰系数，S_Cdis1为加速度信号谱峰频率差，S_Cdis2为前后窗口频率差；

得分最高的即为心率点，根据如下公式计算心率值：

BPM＝60*F_S*N/N_FFT；

BPM为每分钟内心跳的次数，即为心率，N代表心率点在频谱上对应的点数，N_FFT：是傅里叶变换的点数，F_s是采样信号的采样频率。