CN113017602B - 一种呼吸频率测量方法及体征监测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种呼吸频率测量方法及体征监测仪。其中，呼吸频率测量方法包括：获取血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波；识别所述光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和坐标值，并对幅值和坐标值进行插值处理，得到呼吸波形，所述呼吸波形为表示幅值和坐标值之间关系的波形；基于所述呼吸波形计算呼吸频率。体征监测仪执行上述呼吸频率测量方法。本发明无需在现有的体征监测仪上增设部件，可使体征监测仪在增加呼吸频率测量功能的同时，保障体征监测仪的便捷性，在不增加成本的情况下实现呼吸的监测。

Description

一种呼吸频率测量方法及体征监测仪
技术领域
本发明涉及体征监测领域，特别是涉及一种呼吸频率测量方法及体征监测仪。
背景技术
医护人员在生命体征采集的过程中希望携带设备越少越好，目前，便携监护设备只能检测体温、血压、血氧饱和度、脉率参数，呼吸只能通过医护人员人工计算和录入，操作不够便捷、效率低下。而且使用其它附加设备检测呼吸率会增加医护人员工作负担，操作不便，影响效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够集成于现有体征监测仪上的呼吸频率测量方法，以及集成有呼吸频率测量功能的体征监测仪。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种呼吸频率测量方法，所述呼吸频率测量方法包括：
步骤1：获取血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波；
步骤2：识别所述光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和坐标值，并对幅值和坐标值进行插值处理，得到呼吸波形，所述呼吸波形为表示幅值和坐标值之间关系的波形；
步骤3：基于所述呼吸波形计算呼吸频率。
可选的，在步骤1和步骤2之间，还包括：
对所述光电容积脉搏波进行滤波。
可选的，所述对所述光电容积脉搏波进行滤波，具体包括：
采用截止频率为0.1-4.2Hz的带通滤波器对所述光电容积脉搏波进行滤波处理。
可选的，在步骤2和步骤3之间，还包括：
对所述呼吸波形进行自相关性处理。
可选的，步骤3具体包括：
根据F＝100*n/(xn+i-xi)计算呼吸频率F，其中，根据F＝f*n/(xn+i-xi)计算呼吸频率F，其中，f为采样频率，xn+i为所述呼吸波形中第n+i个峰值对应的坐标值，xi为所述呼吸波形中第i个峰值对应的坐标值。
本发明还提供了一种体征监测仪，所述体征监测仪包括：血氧饱和度传感器和处理器，所述处理器包括呼吸频率计算模块，所述呼吸频率计算模块包括：
光电容积脉搏波获取单元，用于获取所述血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波；
呼吸波形确定单元，用于识别所述光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和坐标值，并对幅值和坐标值进行插值处理，得到呼吸波形，所述呼吸波形为表示幅值和坐标值之间关系的波形；
呼吸频率计算单元，用于基于所述呼吸波形计算呼吸频率。
可选的，所述呼吸频率计算模块还包括：
光电容积脉搏波滤波单元，用于对所述光电容积脉搏波进行滤波。
可选的，所述光电容积脉搏波滤波单元，具体包括：
光电容积脉搏波滤波子单元，用于采用截止频率为0.1-4.2Hz的带通滤波器对所述光电容积脉搏波进行滤波处理。
可选的，所述呼吸频率计算模块还包括：
自相关性处理单元，用于对所述呼吸波形进行自相关性处理。
可选的，所述呼吸频率计算单元，具体包括：
呼吸频率计算子单元，用于根据F＝f*n/(xn+i-xi)计算呼吸频率F，其中，f为采样频率，xn+i为所述呼吸波形中第n+i个峰值对应的坐标值，xi为所述呼吸波形中第i个峰值对应的坐标值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的呼吸频率测量方法及体征监测仪基于血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波获得呼吸波，即通过识别血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波中每拍脉搏的幅值和坐标值，构建幅值和坐标值之间的关系曲线，得到了呼吸波形。进而实现了基于呼吸波形的呼吸频率测量。相较于现有技术中通过使用胸部阻抗、呼吸气流法来测量呼吸频率的方法，本发明无需在现有的体征监测仪上增设部件，既使体征监测仪增加了呼吸频率测量功能，又保障了体征监测仪的便捷性，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的呼吸频率测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1中的光电容积脉搏波形图；
图3为本发明实施例1中的呼吸波形图；
图4为本发明实施例1中的呼吸波形经自相关后得到的波形图；
图5为本发明实施例2提供的体征监测仪中呼吸频率测量模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能够集成于现有体征监测仪上的呼吸频率测量方法，以及集成有呼吸频率测量功能的体征监测仪。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供了一种呼吸频率测量方法，该呼吸频率测量方法可集成于现有的体征监测仪上，在无需增加任何附件的条件下将呼吸频率测量功能集成在了体征监测仪上。所述呼吸频率测量方法包括以下步骤：
步骤1：获取血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波，光电容积脉搏波如图2所示。
步骤2：识别所述光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和坐标值，并对幅值和坐标值进行插值处理，得到呼吸波形，所述呼吸波形为表示幅值和坐标值之间关系的波形。
具体的，识别出光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和位置，标记为(x0，y0),(x1,y1)…(xn,yn)，x为坐标值，y为幅值。图2中竖线的高度表示幅值，水平位移表示坐标位置。使用三次样条插值法，选择自然边界条件对(x0，y0),(x1,y1)…(xn,yn)进行插值，形成呼吸波形，如图3所示。
步骤3：基于所述呼吸波形计算呼吸频率。具体的，可以根据F＝f*n/(xn+i-xi)计算呼吸频率F，其中，f为采样频率，本实施例中采样频率为100，xn+i为所述呼吸波形中第n+i个峰值对应的坐标值，xi为所述呼吸波形中第i个峰值对应的坐标值。
作为本实施例的一种优选的实施方式，在步骤1和步骤2之间，还需要对所述光电容积脉搏波进行滤波。具体的，可以采用截止频率为0.1-4.2Hz的带通滤波器对所述光电容积脉搏波进行滤波处理。
作为本实施例的一种优选的实施方式，为了降低干扰，在步骤2和步骤3之间，还可以对呼吸波形进行自相关性处理。具体的处理方式如下：
Figure BDA0002953816450000041
其中，m∈[2000,3999]，R表示自相关后的波形数据，y表示原始呼吸波形数据，m,n表示波形数据中位置或索引。得到自相关后的波形如图4所示。
实施例2
参见图5，本实施例提供了一种体征监测仪，该体征监测仪包括：血氧饱和度传感器和处理器，其中，所述处理器包括呼吸频率计算模块，所述呼吸频率计算模块包括：
光电容积脉搏波获取单元501，用于获取所述血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波；
呼吸波形确定单元502，用于识别所述光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和坐标值，并对幅值和坐标值进行插值处理，得到呼吸波形，所述呼吸波形为表示幅值和坐标值之间关系的波形；
呼吸频率计算单元503，用于基于所述呼吸波形计算呼吸频率，具体的，可以根据F＝f*n/(xn+i-xi)计算呼吸频率F，其中，f为采样频率，本实施例中采样频率为100，xn+i为所述呼吸波形中第n+i个峰值对应的坐标值，xi为所述呼吸波形中第i个峰值对应的坐标值。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述呼吸频率计算模块还包括：
光电容积脉搏波滤波单元，用于对所述光电容积脉搏波进行滤波。具体的，可采用截止频率为0.1-4.2Hz的带通滤波器对所述光电容积脉搏波进行滤波处理。
作为本实施例的一种优选的实施方式，所述呼吸频率计算模块还包括：
自相关性处理单元，用于对所述呼吸波形进行自相关性处理。
在本实施例中，体征监测仪包括血氧模拟前端，该血氧模拟前端是一款测量血氧饱和度的芯片，作用是驱动血氧饱和度传感器中的红光和红外光的开关时序和发光强度，并把血液容积变化信号转换成数字信号。处理器接收到该数字信号后，由呼吸频率计算模块根据该数字信号计算呼吸频率，由屏幕显示计算出的呼吸频率。在本实施例中，血氧饱和度传感器的型号为TJS2011J9，血氧模拟前端的型号为AFE4490，处理器采用STM32H743型号的单片机，屏幕信号为KD035C-4-CTP-005。
本发明提供的呼吸频率测量方法及体征监测仪基于血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波获得呼吸波。相较于现有技术中通过使用胸部阻抗、呼吸气流法来测量呼吸频率的方法，本发明无需在现有的体征监测仪上增设部件，既使体征监测仪增加了呼吸频率测量功能，又保障了体征监测仪的便捷性，在不增加成本的情况下实现了呼吸监测。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种呼吸频率测量方法，其特征在于，所述呼吸频率测量方法包括：
步骤1：获取血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波；
步骤2：识别所述光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和坐标值，并对幅值和坐标值进行插值处理，得到呼吸波形，所述呼吸波形为表示幅值和坐标值之间关系的波形；
步骤3：基于所述呼吸波形计算呼吸频率；
在步骤2和步骤3之间，还包括：对所述呼吸波形进行自相关性处理；
所述自相关性处理的具体处理方式如下：
Figure FDF0000018824040000011
其中，m∈[2000,3999]，R表示自相关后的波形数据，y表示原始呼吸波形数据，m、n表示波形数据中的位置，得到自相关后的波形图。
2.根据权利要求1所述的呼吸频率测量方法，其特征在于，在步骤1和步骤2之间，还包括：
对所述光电容积脉搏波进行滤波。
3.根据权利要求2所述的呼吸频率测量方法，其特征在于，所述对所述光电容积脉搏波进行滤波，具体包括：
采用截止频率为0.1-4.2Hz的带通滤波器对所述光电容积脉搏波进行滤波处理。
4.根据权利要求1所述的呼吸频率测量方法，其特征在于，步骤3具体包括：
根据F＝f*n/(xn+i-xi)计算呼吸频率F，其中，f为采样频率，xn+i为所述呼吸波形中第n+i个峰值对应的坐标值，xi为所述呼吸波形中第i个峰值对应的坐标值。
5.一种体征监测仪，所述体征监测仪包括：血氧饱和度传感器和处理器，其特征在于，所述处理器包括呼吸频率计算模块，所述呼吸频率计算模块包括：
光电容积脉搏波获取单元，用于获取所述血氧饱和度传感器采集得到的光电容积脉搏波；
呼吸波形确定单元，用于识别所述光电容积脉搏波每拍脉搏的幅值和坐标值，并对幅值和坐标值进行插值处理，得到呼吸波形，所述呼吸波形为表示幅值和坐标值之间关系的波形；
呼吸频率计算单元，用于基于所述呼吸波形计算呼吸频率；
所述呼吸频率计算模块还包括：
自相关性处理单元，用于对所述呼吸波形进行自相关性处理。
6.根据权利要求5所述的体征监测仪，其特征在于，所述呼吸频率计算模块还包括：
光电容积脉搏波滤波单元，用于对所述光电容积脉搏波进行滤波。
7.根据权利要求6所述的体征监测仪，其特征在于，所述光电容积脉搏波滤波单元，具体包括：
光电容积脉搏波滤波子单元，用于采用截止频率为0.1-4.2Hz的带通滤波器对所述光电容积脉搏波进行滤波处理。
8.根据权利要求5所述的体征监测仪，其特征在于，所述呼吸频率计算单元，具体包括：
呼吸频率计算子单元，用于根据F＝f*n/(xn+i-xi)计算呼吸频率F，其中，f为采样频率，xn+i为所述呼吸波形中第n+i个峰值对应的坐标值，xi为所述呼吸波形中第i个峰值对应的坐标值。
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