[发明专利]一种无传感器心率估算装置及其估算方法

摘要

本发明提供一种无传感器心率估算装置及其估算方法，涉及医疗器械领域，用于解决现有测量人工辅助心脏系统心率的方法需利用心电传感器，造成测量不方便的问题，该估算装置包括速度测量模块、逻辑微分模块、数字处理模块和通讯模块；所述逻辑微分模块的输入端与所述速度测量模块的第一输出端连接，输出端与所述数字处理模块的第一输入端连接；所述数字处理模块的第二输入端与所述速度测量模块的第二输出端连接，输出端与所述通讯模块的输入端连接。上述方案中，通过分析转速波形的变化，计算出病人的心率，此方法不仅可以保证心率计算准确，而且无需额外的心率传感器，使用方便安全。

主权项

1.一种无传感器心率估算装置，其特征在于，包括速度测量模块、逻辑微分模块、数字处理模块和通讯模块；所述逻辑微分模块的输入端与所述速度测量模块的第一输出端连接，输出端与所述数字处理模块的第一输入端连接；所述数字处理模块的第二输入端与所述速度测量模块的第二输出端连接，输出端与所述通讯模块的输入端连接；所述速度测量模块，按照预先设置的采样频率采集人工辅助心脏的电机反馈转速，并将采集到的电机反馈转速实时发送给所述逻辑微分模块和数字处理模块；所述逻辑微分模块对所述速度测量模块发来的电机反馈转速求取微分得到电机反馈转速的变化率，将电机转速变化率由正变负的临界点作为电机反馈转速峰值点，所述逻辑微分模块在电机反馈转速达到峰值点时向所述数字处理模块发送一个电机反馈转速峰值脉冲信号；所述数字处理模块接收所述逻辑微分模块发来的电机反馈转速峰值脉冲信号，并记录接收到每个电机反馈转速峰值脉冲信号的时间；所述数字处理模块根据一段时间内收到的电机反馈转速峰值脉冲信号的数目及所记录的收到各脉冲信号的时间，求取一分钟内电机反馈转速峰值脉冲信号出现的次数，将该次数记为心率，并将该心率值发给所述通讯模块；所述通讯模块接收所述数字处理模块发来的心率值并输出；进一步地，所述数字处理模块根据一段时间内收到的电机反馈转速峰值脉冲信号的数目及所记录的收到各脉冲信号的时间，求取一分钟内电机反馈转速峰值脉冲信号出现的次数，将该次数记为心率，包括：所述数字处理模块根据一段时间内收到的电机反馈转速峰值脉冲信号的数目n，以及该时间内收到第一个电机反馈转速峰值脉冲信号的时间t₁和收到最后一个电机反馈转速峰值脉冲信号的时间t_n，根据公式HR＝60(n‑1)/(t_n‑t₁)求取心率HR；进一步地，所述数字处理模块还在收到每个电机反馈转速峰值脉冲信号时，将当前速度测量模块发来的电机反馈转速存储为当前收到的电机反馈转速峰值脉冲信号对应的电机反馈转速；当所述数字处理模块收到的任意两个相邻电机反馈转速峰值脉冲信号的时间间隔小于0.3s时，所述数字处理模块根据存储的各电机反馈转速峰值脉冲信号对应的电机反馈转速，仅保留这两个相邻电机反馈转速峰值脉冲信号中对应的电机反馈转速较大的电机反馈转速峰值脉冲信号；其中，最小时间间隔的设置方法如下：由于人体心率HR的范围为30次/min——200次/min，因此两个R波之间的时间间隔保持在0.3S—2S，当相邻两次的峰值脉冲间隔时间小于0.3s时，则认为存在一次干扰；进一步地，所述预先设置的采样频率大于10KHZ；进一步地，所述无传感器心率估算装置还包括电机控制模块；所述电机控制模块的输入端与所述通讯模块连接，输出端与人工辅助心脏的电机连接；所述人工辅助心脏的电机还与所述速度测量模块连接；所述电机控制模块接收所述通讯模块发来的电机控制指令，并对其进行解析转换，产生电机驱动信号发送给所述人工辅助心脏的电机；所述人工辅助心脏的电机在所述电机控制模块发来的电机驱动信号的控制下进行旋转；所述人工辅助心脏的电机将其位置反馈信号发送给所述速度测量模块；所述速度测量模块接收所述人工辅助心脏的电机发来位置反馈信号计算电机反馈转速；进一步地，当所述人工辅助心脏的电机为包括位置传感器的电机时，所述位置反馈信号是所述位置传感器输出的电机转子位置信号；当所述人工辅助心脏的电机为无位置传感器的电机时，所述位置反馈信号是电机定子线圈的反电动势信号。