一种人体生理参数采集有效值自启动方法及其系统.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201410464294.3 (22)申请日 2014.09.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104188663 A (43)申请公布日 2014.12.10 (73)专利权人 康泰医学系统 （秦皇岛） 股份有限 公司 地址 066004 河北省秦皇岛市经济技术开 发区秦皇西大街112号 (72)发明人 许云龙 韩旭 樊勇 刘晨亮 李冰 蔡康 宋晓锋 赵志方 张帆 徐超 孙丽花 (74)专利代理机构 北京国林贸知识产权代理有 限公司 11001 代理人 李桂

2、玲 杜国庆 (51)Int.Cl. A61B 5/145(2006.01) A61B 5/0402(2006.01) A61B 5/0205(2006.01) 审查员 孙晓彤 (54)发明名称 一种人体生理参数采集有效值自启动方法 及其系统 (57)摘要 本发明公开了一种人体生理参数采集有效 值自启动方法及其系统， 方法包括： 将血压、 心电 及血氧测试设备正确接入人体， 开始逐一实时采 集人体生理参数数据； 将数据与阈值比较， 如果 达到启动阈值， 将达到阈值后采集的血氧饱和度 值、 血氧脉搏波、 心率值、 脉率值、 心电波和血压 值作为有效值送入分析系统分析输出结果。 所述 系统包括有一台

3、与接入人体的血压测试仪、 心电 测试仪以及血氧测试仪连接、 采集人体生理参数 的设备。 本发明自动开启， 不仅不需要专业的医 师干涉， 智能自启动， 为医务人员减轻了负担， 为 患者提供了便利， 提高了检测的效率， 同时也提 升了诊断的效果。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 104188663 B 2016.10.26 CN 104188663 B 1.一种人体生理参数采集有效值自启动方法， 是一心电及血氧人体生理参数采集有效 值自启动方法， 包括： 将心电及血氧测试设备正确接入人体， 开始逐一实时采集人体生理参 数数据； 数据库存储了心率值和脉率值的初始启动阈值以及心电波和脉搏波

4、时域一致性阈 值， 所述人体生理参数包括血氧饱和度值、 血氧脉搏波、 心率值、 脉率值、 心电波； 其特征在 于， 所述方法的具体步骤是： 第一步： 判断所采集的心率值和脉率值是否有一个已达到启动阈值， 如果达到启动阈 值， 继续执行第二步， 如果未达到启动阈值， 则等待； 第二步： 以达到启动阈值时间点作为起始时间原点， 将采集的心率值和脉率值作为有 效值存储； 第三步： 采用自学习确定心电波基线阈值、 血氧脉搏波稳定度阈值； 第四步： 判定接收的心电波经计算得到的基线是否达到心电波基线阈值， 以及判定接 收的血氧脉搏波峰值是否达到血氧脉搏波稳定度阈值， 如果是， 则继续执行第五步， 如果不

5、 是则等待； 第五步： 判断同时接收的心电波和脉搏波的时域是否达到一致性阈值， 如果达到， 继续 执行第六步， 如果未达到则等待； 第六步： 将达到阈值后采集的血氧饱和度值、 血氧脉搏波、 心率值、 脉率值、 心电波作为 有效值送入分析系统分析输出结果。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述血氧脉搏波稳定度阈值是将连续采集 至少3个血氧脉搏波峰值的平均值的10%范围确定为血氧脉搏波稳定度阈值； 所述的心电 波基线阈值是将连续采集至少3个心电波形数据通过计算获得的基线平均值的10%范围 确定为心电波基线阈值。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在所采集的数据中心率值和脉

6、率值在一个 达到启动阈值后， 判断另一个是否也达到启动阈值， 如果达到启动阈值， 继续执行第二步， 如果未达到启动阈值， 则等待。 4.根据权利要求1或2或3所述的方法， 其特征在于， 所述方法进一步包括， 在所述数据 库中设置有一个等待时间极限值， 当所述等待达到等待时间极限值时， 进入修改阈值的步 骤， 包括： 输出一个警示标志， 示意被采集人的生理参数不在正常范围内； 示意未达阈值的类别； 如果是心率值和脉率值未达阈值， 则： 对所采集的心率值和脉率值在一个时间段内取 平均值， 将所述平均值替换初始判定阈值， 然后返回第一步； 如果是心电波基线、 血氧脉搏波稳定度未达阈值， 以及心电波和

7、脉搏波的时域一致性 未达阈值， 则： 转入人工阈值输入， 返回第四步。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述方法进一步包括： 当重新开始一个人 的生理参数采集时， 所述启动阈值恢复初始值。 6.一种实现人体生理参数采集有效值自启动的系统， 包括有一台与接入人体的血压测 试仪、 心电测试仪以及血氧测试仪连接、 采集人体生理参数的设备， 设备中有一个存储实时 采集人体生理参数数据的缓冲器， 以及有用于存储的心率值和脉率值初始启动阈值存储 器， 以及一个存储心电波和脉搏波时域一致性阈值的存储器， 其特征在于， 所述设备进一步 含有： 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 10418

8、8663 B 2 将所采集的心率值和脉率值与启动阈值进行比较的启动阈值比较器； 由启动阈值比较器触发启动将心率值和脉率值作为有效值存储的存储器； 存储心电波基线阈值、 血氧脉搏波稳定度阈值的阈值存储器； 将所采集的心电波经计算获得的心电波基线和血氧脉搏波峰值与心电波基线阈值、 血 氧脉搏波稳定度阈值进行比较的阈值比较器； 由阈值比较器器触发启动将接收的心电波和脉搏波进行时域一致性比较的时域一致 性比较器； 由时域一致性比较器触发启动将接收的心电波和血氧脉搏作为有效值存储的存储器； 由时域一致性比较器触发启动的血压数据采集的控制开关； 存储血压有效值数据的存储器； 以及一个将存储器中有效的心率值

9、、 脉率值、 心电波、 血氧脉搏、 血压数据送入到分析 系统输出分析输出结果的传送器。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 104188663 B 3 一种人体生理参数采集有效值自启动方法及其系统 技术领域 0001 本发明涉及医疗设备领域， 特别涉及一种人体生理参数采集有效值自启动方法及 其系统， 是一种涉及血压、 心电及血氧人体生理参数采集有效值自启动方法及其系统。 背景技术 0002 常规的使用体检机的测试， 如果是在医院、 医务室或者体检中心， 医师需要根据每 个测试者不同的生理特征状况判断采集开启的最佳时间， 而且开启的方式是凭医师经验手 动开启的， 很是耗费医务人员的精力，

10、有时会因为判断失误而影响测试的效率。 如果是在家 中测试， 也需要专业医师进行启动， 代价很高， 如果非专业医师盲目启动， 会导致采集数据 不准确， 进而影响诊断效果。 发明内容 0003 本发明目的在于提供一种人体生理参数采集有效值自启动方法及其系统， 通过采 集血氧、 心电等特征样本参数， 与系统预先设定的特征阈值模式相比对， 智能开启采集装 置； 自动开启的方式不仅不需要专业医师干涉， 为医务人员减轻负担， 为患者提供便利， 提 高了检测的效率， 同时也提升了诊断的效果。 0004 为了实现上述目的， 本发明的方案是： 0005 一种人体生理参数采集有效值自启动方法， 是一种涉及血压、

11、心电及血氧人体生 理参数采集有效值自启动方法， 包括： 将血压、 心电及血氧测试设备正确接入人体， 开始逐 一实时采集人体生理参数数据； 数据库存储了心率值和脉率值的初始启动阈值以及心电波 和脉搏波时域一致性阈值， 所述人体生理参数包括血氧饱和度值、 血氧脉搏波、 心率值、 脉 率值、 心电波和血压值； 其中， 所述方法的具体步骤是： 0006 第一步： 判断所采集的心率值和脉率值是否有一个已达到启动阈值， 如果达到启 动阈值， 继续执行第二步， 如果未达到启动阈值， 则等待； 0007 第二步： 以达到启动阈值时间点作为起始时间原点， 将采集的心率值和脉率值作 为有效值存储； 0008 第三

12、步： 采用自学习确定心电波基线阈值、 血氧脉搏波稳定度阈值； 0009 第四步： 判定接收的心电波经计算得到的基线是否达到心电波基线阈值， 以及判 定接收的血氧脉搏波峰值是否达到血氧脉搏波稳定度阈值， 如果是， 则继续执行第五步， 如 果不是则等待； 0010 第五步： 判断同时接收的心电波和脉搏波的时域是否达到一致性阈值， 如果达到， 则启动血压数据采集， 继续执行第六步， 如果未达到则等待； 0011 第六步： 将达到阈值后采集的血氧饱和度值、 血氧脉搏波、 心率值、 脉率值、 心电波 和血压值作为有效值送入分析系统分析输出结果。 0012 方案进一步是： 所述血氧脉搏波稳定度阈值是将连续

13、采集至少3至5个血氧脉搏波 峰值的平均值的10%范围确定为血氧脉搏波稳定度阈值； 所述的心电波基线阈值是将连续 说 明 书 1/6 页 4 CN 104188663 B 4 采集至少3至5个心电波形数据通过计算获得的基线平均值的10%范围确定为心电波基线阈 值。 0013 方案进一步是： 在所采集的数据中心率值和脉率值在一个达到启动阈值后， 判断 另一个是否也达到启动阈值， 如果达到启动阈值， 继续执行第二步， 如果未达到启动阈值， 则等待。 0014 方案进一步是： 所述方法进一步包括， 在所述数据库中设置有一个等待时间极限 值， 当所述等待达到等待时间极限值时， 进入修改阈值的步骤， 包括

14、： 0015 输出一个警示标志， 示意被采集人的生理参数不在正常范围内； 示意未达阈值的 类别； 0016 如果是心率值和脉率值未达阈值， 则： 对所采集的心率值和脉率值在一个时间段 内取平均值， 将所述平均值替换初始判定阈值， 然后返回第一步； 0017 如果是心电波基线、 血氧脉搏波稳定度未达阈值， 以及心电波和脉搏波的时域一 致性未达阈值， 则： 转入人工阈值输入， 返回第四步。 0018 方案进一步是： 当重新开始一个人的生理参数采集时， 所述启动阈值恢复初始值。 0019 一种实现人体生理参数采集有效值自启动的系统， 包括有一台与接入人体的血压 测试仪、 心电测试仪以及血氧测试仪连接

15、、 采集人体生理参数的设备， 设备中有一个存储实 时采集人体生理参数数据的缓冲器， 以及有用于存储的心率值和脉率值初始启动阈值存储 器， 以及一个存储心电波和脉搏波时域一致性阈值的存储器， 其特征在于， 所述设备进一步 含有： 0020 将所采集的心率值和脉率值与启动阈值进行比较的启动阈值比较器； 0021 由启动阈值比较器触发启动将心率值和脉率值作为有效值存储的存储器； 0022 存储心电波基线阈值、 血氧脉搏波稳定度阈值的阈值存储器； 0023 将所采集的心电波经计算获得的心电波基线和血氧脉搏波峰值与心电波基线阈 值、 血氧脉搏波稳定度阈值进行比较的阈值比较器； 0024 由阈值比较器器触

16、发启动将接收的心电波和脉搏波进行时域一致性比较的时域 一致性比较器； 0025 由时域一致性比较器触发启动将接收的心电波和血氧脉搏作为有效值存储的存 储器； 0026 由时域一致性比较器触发启动的血压数据采集的控制开关； 0027 存储血压有效值数据的存储器； 0028 以及一个将存储器中有效的心率值、 脉率值、 心电波、 血氧脉搏、 血压数据送入到 分析系统输出分析输出结果的传送器。 0029 本发明的有益效果是： 0030 1、 本发明自动开启方法， 不仅不需要专业的医师干涉， 智能自启动， 为医务人员减 轻了负担， 为患者提供了便利， 提高了检测的效率， 同时也提升了诊断的效果； 003

17、1 2、 本发明采用智能自学习系统， 在判断心率或者脉率是否有效/判断心电基线或 脉搏波稳定度时， 将持续超出特征阈值范围的状态通过自学习模式设置为系统的一种模 式， 完善系统设置； 0032 3、 系统采集样本值、 比对数据、 开启采集及最终将数据存储、 打印、 上传至云服务 说 明 书 2/6 页 5 CN 104188663 B 5 器， 一气呵成的设计， 避免了人为干涉、 智能并自动完成， 使系统更能适合不同的场合和人 群。 0033 下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。 附图说明 0034 图1本发明系统结构示意图； 0035 图2本发明设备内部逻辑关系示意图。 具体实施方式

18、0036 实施例1： 0037 一种人体生理参数采集有效值自启动方法， 是一种涉及血压、 心电及血氧人体生 理参数采集有效值自启动方法， 如图1所示， 包括： 将血压、 心电及血氧测试设备正确接入人 体， 开始逐一实时采集人体生理参数数据； 首先判断接入是否正确： 0038 1， 判断心电测试设备接入是否正确： 通过采集的心电波判断导联是否脱落， 有脱 落时， 进行导联脱落报警， 如果无脱落， 则进行滤波处理： 对采集的波形进行工频滤波、 肌电 滤波和基线滤波； 计算心率值， 分析心电波形； 根据采集的心电波查找QRS波群， 判断部分导 联是否戴错， 根据波形判定规则库， 判断部分导联是否戴反

19、， 如果戴反， 则进行导联戴错报 警。 0039 2， 判断血氧探头是否有效接入： 根据血氧容积波判断血氧指夹是否脱落。 0040 总之， 保证将血压、 心电及血氧测试设备是正确接入人体。 数据库存储了心率值和 脉率值的初始启动阈值以及心电波和脉搏波时域一致性阈值， 所述人体生理参数包括血氧 饱和度值、 血氧脉搏波、 心率值、 脉率值、 心电波和血压值； 其中， 所述方法的具体步骤是： 0041 第一步： 判断所采集的心率值和脉率值是否有一个已达到启动阈值， 如果达到启 动阈值， 继续执行第二步， 如果未达到启动阈值， 则等待； 0042 第二步： 以达到启动阈值时间点作为起始时间原点， 将采

20、集的心率值和脉率值作 为有效值存储； 0043 第三步： 采用自学习确定心电波基线阈值、 血氧脉搏波稳定度阈值； 0044 第四步： 判定接收的心电波经计算得到的基线是否达到心电波基线阈值， 以及判 定接收的血氧脉搏波峰值是否达到血氧脉搏波稳定度阈值， 如果是， 则继续执行第五步， 如 果不是则等待； 0045 第五步： 判断同时接收的心电波和脉搏波的时域是否达到一致性阈值， 如果达到， 则启动血压数据采集， 继续执行第六步， 如果未达到则等待； 0046 第六步： 将达到阈值后采集的血氧饱和度值、 血氧脉搏波、 心率值、 脉率值、 心电波 和血压值作为有效值送入分析系统分析输出结果。 004

21、7 实施例中所述的心率值和脉率值初始阈值是一个范围值， 是根据正常脉搏率设置 的值， 通常在60至100次/每分钟。 0048 实施例中所述的心电波和脉搏波时域一致性阈值， 是指心电波QRS波的顶点和脉 搏波顶点在时域上的时间差的程度值， 因为个体差异及血管状态不同， 指尖的脉搏波和QRS 说 明 书 3/6 页 6 CN 104188663 B 6 顶点位置差多少通常是通过方差公式获得， 0049其中 ； 0050 式中： 0051： 方差； 0052 N： 获取波形的总数量； 0053： 第一心底波QRS波的顶点和第一血氧脉搏波的顶点之间的时间差； 0054： 所有时间差的平均值。 005

22、5 计算的过程是： 首先分别获取N个心电波QRS波的顶点和血氧脉搏波的顶点； 分别 计算相邻心电波QRS波的顶点和脉搏波顶点在时域上的时间差； 然后由公式 计算出方差。 0056其中的值代表了心电波和脉搏波时域一致性的程度， 作为正常状态其值通常是 小于100 （ms*ms） ， 因此可以将阈值设定在0至99。 0057 上述实施例说明了作为第一个门槛是： 心率、 脉率有效性判断； 作为第二门槛是： 心电波基线、 血氧脉搏波稳定性的判定； 作为第三门槛是： 心电波和血氧脉搏波时域一致性 判断。 0058 确定心电波基线阈值、 血氧脉搏波稳定度阈值是一种自学习的过程， 因此， 所述血 氧脉搏波稳

23、定度阈值是将连续采集至少3至5个血氧脉搏波峰值的平均值的10%范围确定为 血氧脉搏波稳定度阈值； 所述的心电波基线阈值是将连续采集至少3至5个心电波形数据通 过计算获得的基线平均值的10%范围确定为心电波基线阈值。 当然采集的过程还包括有滤 波的过程。 0059 实施例中判断脉搏波是否稳定 （分析血氧容积波） ， 还可以是： 截取两段脉搏波， 进 行自相关计算， 根据相关值与设定的阈值相比对， 如果符合阈值范围， 则血氧脉搏波趋于稳 定， 其中的 “自相关计算” 是信号处理、 时间序列分析中常用的数学工具， 反映了同一序列在 不同时刻的取值之间的相关程度。 0060 实施例中： 所述方法进一步

24、包括， 在所采集的数据中心率值和脉率值在一个达到 启动阈值后， 判断另一个是否也达到启动阈值， 如果达到启动阈值， 继续执行第二步， 如果 未达到启动阈值， 则等待。 0061 实施例中： 所述方法进一步包括， 在所述数据库中设置有一个等待时间极限值， 当 所述等待达到等待时间极限值时， 进入修改阈值的步骤， 包括： 0062 输出一个警示标志， 示意被采集人的生理参数不在正常范围内； 示意未达阈值的 类别； 0063 如果是心率值和脉率值未达阈值， 则： 对所采集的心率值和脉率值在一个时间段 内取平均值， 将所述平均值替换初始判定阈值， 然后返回第一步； 0064 如果是心电波基线、 血氧脉

25、搏波稳定度未达阈值， 以及心电波和脉搏波的时域一 致性未达阈值， 则： 转入人工阈值输入， 返回第四步。 0065 实施例中： 当重新开始一个人的生理参数采集时， 所述启动阈值恢复初始值。 说 明 书 4/6 页 7 CN 104188663 B 7 0066 实施例2： 0067 一个实现实施例1所述人体生理参数采集有效值自启动方法的系统， 如图1和图2 所示， 包括有一台与接入人体1的血压测试仪2、 心电测试仪3以及血氧测试仪4连接、 采集人 体生理参数的设备5， 例如一台人体综合参数体检设备， 设备中有一个存储实时采集人体生 理参数数据的缓冲器5-1， 以及有用于存储的心率值和脉率值初始

26、启动阈值存储器5-2和5- 3， 以及一个存储心电波和脉搏波时域一致性阈值的存储器5-4， 其中， 所述设备进一步含 有： 0068 将所采集的心率值和脉率值与启动阈值进行比较的启动阈值比较器5-5和5-6； 0069 由启动阈值比较器触发启动将心率值和脉率值作为有效值存储的存储器5-7和5- 8； 0070 存储心电波基线阈值、 血氧脉搏波稳定度阈值的阈值存储器5-9和5-10； 0071 将所采集的心电波经计算获得的心电波基线和血氧脉搏波峰值与心电波基线阈 值、 血氧脉搏波稳定度阈值进行比较的阈值比较器5-11和5-12； 0072 由阈值比较器器触发启动将接收的心电波和脉搏波进行时域一致

27、性比较的时域 一致性比较器5-13； 0073 由时域一致性比较器触发启动将接收的心电波和血氧脉搏作为有效值存储的存 储器5-14； 0074 一个由时域一致性比较器触发启动的血压数据采集的控制开关5-15， 例如开始启 动测试血压的触发开关， 因为血压的测试需要一个过程： 打开气压开关加压， 达到压力后关 闭送气阀门， 打开放气阀门放气等等。 0075 一个存储血压有效值数据的存储器5-16； 0076 以及一个将存储器中有效的心率值、 脉率值、 心电波、 血氧脉搏、 血压数据送入到 分析系统输出分析输出结果的传送器5-17。 0077 实施例中的设备实际上是一台与血压测试仪2、 心电测试仪

28、3以及血氧测试仪4连 接的服务器或者是计算机。 其中设置有控制模块， 所述的比较器、 存储器以及控制开关分别 设置在心电、 血氧采集模块、 分析判断模块之中， 其中： 0078 心电、 血氧采集模块： 分别用于采集血氧饱和度值、 血氧脉搏波、 心率值、 心电波， 并将心率值、 心电波、 血氧饱和度值、 血氧脉搏波， 作为特征值进行后续分析。 0079 分析判断模块： 包括： 0080 1， 控制模块： 用于整个系统的控制。 0081 2， 心率、 脉率有效性判断模块： 用于判断心率、 脉率样本值是否有效； 0082 3， 波形稳定性分析模块： 用于分析心电波、 血氧脉搏波是否稳定； 0083

29、4， 比对模块： 用于比对采集装置采集的特征值与系统预设的特征阈值。 0084 5， 智能自学习模块： 在判断心率或者脉率是否有效/判断心电基线或脉搏波稳定 度时， 将持续超出特征阈值范围的状态通过自学习模式设置为系统的一种模式， 完善系统 设置； 0085 6， 系统样本组合设置模块： 设计系统不同样本的不同选项， 组合形成需要的预设 定的特征阈值模式； 0086 7， 智能开启、 关闭模块： 用于开启和关闭系统所需要的采集装置； 说 明 书 5/6 页 8 CN 104188663 B 8 0087 8， 自动存储、 打印及上传模块： 用于将采集的数据存储备份、 打印报告或者上传至 云服务端。 0088 本实施例自动开启系统， 不仅不需要专业的医师干涉， 智能自启动， 为医务人员减 轻了负担， 为患者提供了便利， 提高了检测的效率， 同时也提升了诊断的效果； 系统采集样 本值、 比对数据、 开启采集及最终将数据存储、 打印、 上传至云服务器， 一气呵成的设计， 避 免了人为干涉、 智能并自动完成， 使系统更能适合不同的场合和人群。 说 明 书 6/6 页 9 CN 104188663 B 9 图1 图2 说 明 书 附 图 1/1 页 10 CN 104188663 B 10