一種無傳感器心率估算裝置及其估算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無傳感器心率估算裝置及其估算方法，涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，用于解決現(xiàn)有測量人工輔助心臟系統(tǒng)心率的方法需利用心電傳感器，造成測量不方便的問題，該估算裝置包括速度測量模塊、邏輯微分模塊、數(shù)字處理模塊和通訊模塊；所述邏輯微分模塊的輸入端與所述速度測量模塊的第一輸出端連接，輸出端與所述數(shù)字處理模塊的第一輸入端連接；所述數(shù)字處理模塊的第二輸入端與所述速度測量模塊的第二輸出端連接，輸出端與所述通訊模塊的輸入端連接。上述方案中，通過分析轉(zhuǎn)速波形的變化，計算出病人的心率，此方法不僅可以保證心率計算準(zhǔn)確，而且無需額外的心率傳感器，使用方便安全。
【專利說明】
一種無傳感器心率估算裝置及其估算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別是指一種無傳感器心率估算裝置及其估算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]心率是指心臟跳動的頻率，心臟每分鐘跳動的次數(shù)。正常人平靜時每分鐘60到100次，運動時心跳會加速，心肺功能較好的運動員會比正常人的心跳要慢。
[0003]人工輔助心臟系統(tǒng)是一種通過控制機械栗的穩(wěn)定運行，輔助左心栗血，從而提高心臟栗血能力的裝置。
[0004]目前，醫(yī)學(xué)上較為準(zhǔn)確地測量人工輔助心臟系統(tǒng)的心率方法主要是R波檢測法，SP通過在靜脈植入電波檢測探頭或紅外傳感器，檢測心電脈沖，通過計算I分鐘內(nèi)R波的個數(shù)來計算心率。利用此種方法得到的心率較為準(zhǔn)確，但其依賴于心電傳感器的靈敏度。此方法主要適用于對臥病在床的重癥患者進行心電監(jiān)護。
[0005]故急需一種無傳感器心率估算裝置及其估算方法，能在無心率傳感器的條件下，方便、準(zhǔn)確地獲取心率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有測量人工輔助心臟系統(tǒng)的心率方法需利用心電傳感器，造成測量不方便的問題，本發(fā)明提供一種無傳感器心率估算裝置及其估算方法，通過分析轉(zhuǎn)速波形的變化，計算出病人的心率，此方法不僅可以保證心率計算準(zhǔn)確，而且無需額外的心率傳感器，使用方便安全。
[0007]本發(fā)明提供的一種無傳感器心率估算裝置，包括速度測量模塊、邏輯微分模塊、數(shù)字處理模塊和通訊模塊;所述邏輯微分模塊的輸入端與所述速度測量模塊的第一輸出端連接，輸出端與所述數(shù)字處理模塊的第一輸入端連接;所述數(shù)字處理模塊的第二輸入端與所述速度測量模塊的第二輸出端連接，輸出端與所述通訊模塊的輸入端連接；
[0008]所述速度測量模塊，按照預(yù)先設(shè)置的采樣頻率采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速，并將采集到的電機反饋轉(zhuǎn)速實時發(fā)送給所述邏輯微分模塊和數(shù)字處理模塊；
[0009]所述邏輯微分模塊對所述速度測量模塊發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速求取微分得到電機反饋轉(zhuǎn)速的變化率，將電機轉(zhuǎn)速變化率由正變負(fù)的臨界點作為電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點，所述邏輯微分模塊在電機反饋轉(zhuǎn)速達到峰值點時向所述數(shù)字處理模塊發(fā)送一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號；
[0010]所述數(shù)字處理模塊接收所述邏輯微分模塊發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號，并記錄接收到每個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間;所述數(shù)字處理模塊根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目及所記錄的收到各脈沖信號的時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號出現(xiàn)的次數(shù)，將該次數(shù)記為心率，并將該心率值發(fā)給所述通信模塊。
[0011 ]所述通訊模塊接收所述數(shù)字處理模塊發(fā)來的心率值并輸出。
[0012]其中，所述數(shù)字處理模塊根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目及所記錄的收到各脈沖信號的時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號出現(xiàn)的次數(shù)，將該次數(shù)記為心率，包括:所述數(shù)字處理模塊根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目n，以及該時間內(nèi)收到第一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間和收到最后一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間1，根據(jù)公式ΗΚ = 60(η-1)/αη-ω求取心率HR0
[0013]其中，所述數(shù)字處理模塊還在收到每個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號時，將當(dāng)前速度測量模塊發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速存儲為當(dāng)前收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速；
[0014]當(dāng)所述數(shù)字處理模塊收到的任意兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間間隔小于0.3s時，所述數(shù)字處理模塊根據(jù)存儲的各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速，僅保留這兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號中對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速較大的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號。
[0015]其中，所述預(yù)先設(shè)置的采樣頻率大于10KHZ。
[0016]其中，所述無傳感器心率估算裝置還包括電機控制模塊;所述電機控制模塊的輸入端與所述通訊模塊連接，輸出端與人工輔助心臟的電機連接;所述人工輔助心臟的電機還與所述速度測量模塊連接;所述電機控制模塊接收所述通信模塊發(fā)來的電機控制指令，并對其進行解析轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電機驅(qū)動信號發(fā)送給所述人工輔助心臟的電機;所述人工輔助心臟的電機在所述電機控制模塊發(fā)來的電機驅(qū)動信號的控制下進行旋轉(zhuǎn);所述人工輔助心臟的電機將其位置反饋信號發(fā)送給所述速度測量模塊;所述速度測量模塊接收所述人工輔助心臟的電機發(fā)來位置反饋信號計算電機反饋轉(zhuǎn)速。
[0017]其中，當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為包括位置傳感器的電機時，所述位置反饋信號是所述位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置信號；當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為無位置傳感器的電機時，所述位置反饋信號是電機定子線圈的反電動勢信號。
[0018]其中，本發(fā)明還提供了一種無傳感器心率估算方法，該方法包括步驟:
[0019]S1:按照預(yù)先設(shè)置的采樣頻率采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速；
[0020]S2:對采樣得到的電機反饋轉(zhuǎn)速求取微分得到電機反饋轉(zhuǎn)速的變化率，比較相鄰兩個采樣點的轉(zhuǎn)速變換率，將轉(zhuǎn)速變化率由正變負(fù)的臨界點記錄為電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點，同時記錄各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間；
[0021]S3:根據(jù)一段時間內(nèi)記錄的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的數(shù)目以及各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點出現(xiàn)的次數(shù)，并將該次數(shù)記為心率。
[0022]其中，所述步驟S3中心率的求取方法為:根據(jù)一段時間內(nèi)記錄的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的數(shù)目n，以及該時間內(nèi)第一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間和最后一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間tn，根據(jù)公式HR=60 (n-1)/ (tn-ti)求取心率HR。
[0023]其中，所述步驟S2中記錄各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間的同時，還存儲各電機反饋峰值點對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速；
[0024]所述步驟S2之后S3之前，還包括步驟:判斷任意兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間間隔是否小于0.3s，若是，則根據(jù)存儲的各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速，刪除這兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點中對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速較小的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點及其出現(xiàn)時間和其對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速;否則繼續(xù)執(zhí)行S3。
[0025]其中，當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為包括位置傳感器的電機時，所述SI中根據(jù)所述位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置信號采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速;當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為無位置傳感器的電機時，所述SI中根據(jù)電機的定子線圈的反電動勢信號采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速。
[0026]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0027]上述方案中，通過使用已獲得的轉(zhuǎn)速估算心率，而無需使用心電傳感器，從而省去了病人到控制端的心率傳導(dǎo)線，使用方便，也避免了因病人的意外操作導(dǎo)致心率信號丟失的風(fēng)險，保證了對病人心率監(jiān)測的不間斷性。采用波動的轉(zhuǎn)速估算心率，轉(zhuǎn)速的波動是左心室收縮舒張一次對血栗引入的最直接的負(fù)載效應(yīng)，而左心室的收縮舒張是心跳時人體波動最劇烈的位置之一，從而保證了心率估算的準(zhǔn)確性。采用波峰點記為一次心跳，與轉(zhuǎn)速變換趨勢有關(guān)，與設(shè)定轉(zhuǎn)速無關(guān)，即使人工輔助心臟無法滿足設(shè)定轉(zhuǎn)速的要求，反饋轉(zhuǎn)速無法圍繞著設(shè)定轉(zhuǎn)速上下波動，但只要心臟搏動，就會引起反饋轉(zhuǎn)速波動，便可以采集到心率，因此保證了心率估算的持續(xù)準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種無傳感器心率估算裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為人工輔助心臟的反饋轉(zhuǎn)速波形；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種無傳感器心率估算方法流程示意圖。
[0031][附圖標(biāo)記說明]
[0032]1、通訊模塊；
[0033]2、電機控制模塊；
[0034]3、電機；
[0035]4、速度測量模塊；
[0036]5、邏輯微分模塊；
[0037]6、數(shù)字處理模塊。
【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細(xì)描述。
[0039]如圖1為本發(fā)明實施例提供的一種無傳感器心率估算裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括速度測量模塊4、邏輯微分模塊5、數(shù)字處理模塊6和通訊模塊I;邏輯微分模塊5的輸入端與速度測量模塊4的第一輸出端連接，輸出端與數(shù)字處理模塊6的第一輸入端連接;數(shù)字處理模塊6的第二輸入端與速度測量模塊4的第二輸出端連接，輸出端與通訊模塊I的輸入端連接；
[0040]其中，速度測量模塊4按照預(yù)先設(shè)置的采樣頻率采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速，并將采集到的電機反饋轉(zhuǎn)速實時發(fā)送給邏輯微分模塊5和數(shù)字處理模塊6。
[0041]邏輯微分模塊5對速度測量模塊4發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速求取微分得到電機反饋轉(zhuǎn)速的變化率，將電機轉(zhuǎn)速變化率由正變負(fù)的臨界點作為電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點，邏輯微分模塊5在電機反饋轉(zhuǎn)速達到峰值點時向數(shù)字處理模塊6發(fā)送一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號。
[0042]數(shù)字處理模塊6接收邏輯微分模塊5發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號，并記錄接收到每個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間；數(shù)字處理模塊6根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目及所記錄的收到各脈沖信號的時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號出現(xiàn)的次數(shù)，將該次數(shù)記為心率，并將該心率值發(fā)給通信模塊I。
[0043]通訊模塊I接收數(shù)字處理模塊6發(fā)來的心率值并輸出。
[0044]對于一個人工輔助心臟系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速為某一恒值時，其反饋轉(zhuǎn)速并非為與設(shè)定轉(zhuǎn)速相同的恒值，而是以設(shè)定轉(zhuǎn)速為基準(zhǔn)上下波動，近似于正弦波，如圖2為人工輔助心臟的反饋轉(zhuǎn)速波形所示。其正向的波峰恰為左心的一次搏動，因此本發(fā)明實施例提供的上述方案通過計算反饋轉(zhuǎn)速的波峰個數(shù)即可實現(xiàn)計算心率的目的。
[0045]優(yōu)選地，數(shù)字處理模塊6根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目n，以及該時間內(nèi)收到第一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間t和收到最后一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間tn，根據(jù)以下公式求取心率HR:
[0046]HR = 60(n_l )/(tn-ti)(I)
[0047]由于人體心率HR的范圍為30次/min——200次/min，因此兩個R波之間的時間間隔保持在0.3S—2S，當(dāng)相鄰兩次的峰值脈沖間隔時間小于0.3s時，則認(rèn)為存在一次干擾，為排除這種干擾，優(yōu)選地，數(shù)字處理模塊6還在收到每個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號時，將當(dāng)前速度測量模塊發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速存儲為當(dāng)前收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速。這樣，當(dāng)數(shù)字處理模塊6收到的任意兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間間隔小于0.3s時，數(shù)字處理模塊6根據(jù)存儲的各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速，僅保留這兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號中對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速較大的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號，刪除所存儲的這兩個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號中對應(yīng)轉(zhuǎn)速較小的那個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號。
[0048]優(yōu)選地，預(yù)先設(shè)置的采樣頻率大于1KHz，例如選取為20KHZ
[0049]優(yōu)選地，無傳感器心率估算裝置還包括電機控制模塊2;電機控制模塊2的輸入端與通訊模塊I連接，輸出端與人工輔助心臟的電機3連接;人工輔助心臟的電機3還與速度測量模塊4連接；電機控制模塊2接收通信模塊I發(fā)來的電機控制指令，并對其進行解析轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電機驅(qū)動信號發(fā)送給人工輔助心臟的電機3;人工輔助心臟的電機3在電機控制模塊2發(fā)來的電機驅(qū)動信號的控制下進行旋轉(zhuǎn);人工輔助心臟的電機3將其位置反饋信號發(fā)送給速度測量模塊4;速度測量模塊4接收人工輔助心臟的電機3發(fā)來位置反饋信號計算電機反饋轉(zhuǎn)速。
[0050]其中，當(dāng)人工輔助心臟的電機3為包括位置傳感器的電機時，位置反饋信號是位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置信號；當(dāng)人工輔助心臟的電機3為無位置傳感器的電機時，位置反饋信號是電機定子線圈的反電動勢信號。
[0051]本發(fā)明實施例還提供一種如圖3所示的無傳感器心率估算方法流程示意圖，該方法包括步驟:
[0052]S1:按照預(yù)先設(shè)置的采樣頻率采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速；
[0053]S2:對采樣得到的電機反饋轉(zhuǎn)速求取微分得到電機反饋轉(zhuǎn)速的變化率，比較相鄰兩個采樣點的轉(zhuǎn)速變換率，將轉(zhuǎn)速變化率由正變負(fù)的臨界點記錄為電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點，同時記錄各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間；
[0054]S3:根據(jù)一段時間內(nèi)記錄的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的數(shù)目以及各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點出現(xiàn)的次數(shù)，并將該次數(shù)記為心率。
[0055]優(yōu)選地，步驟S3中心率的求取方法為:根據(jù)一段時間內(nèi)記錄的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的數(shù)目n，以及該時間內(nèi)第一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間和最后一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間^，根據(jù)前面的公式(I)求取心率HR。
[0056]優(yōu)選地，步驟S2中記錄各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間的同時，還存儲各電機反饋峰值點對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速;而且，步驟S2之后S3之前，還包括步驟:判斷任意兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間間隔是否小于0.3s，若是，則根據(jù)存儲的各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速，刪除這兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點中對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速較小的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點及其出現(xiàn)時間和其對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速;否則繼續(xù)執(zhí)行S3。
[0057]優(yōu)選地，當(dāng)人工輔助心臟的電機為包括位置傳感器的電機時，SI中根據(jù)位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置信號采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速;當(dāng)人工輔助心臟的電機為無位置傳感器的電機時，Si中根據(jù)電機的定子線圈的反電動勢信號采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速。
[0058]為具體說明本發(fā)明提供的無傳感器的心率估算方案，以下以一更為具體的實施例進行詳細(xì)說明。
[0059]人體心電波形中電壓幅值最大的點，其與反饋轉(zhuǎn)速的波動點一致，以下將轉(zhuǎn)速的波峰點表述為R波，如前所述，由于人體心率HR的范圍為30次/min—200次/min，因此兩個R波之間的時間間隔保持在0.3S—2S，假設(shè)速度測量模塊4(或圖2中SI中)的采樣頻率為20KHZ，設(shè)定每3秒刷新一次心率，即數(shù)字處理模塊6每38刷新一次記錄，在一個3s內(nèi)，若數(shù)字處理模塊6持續(xù)記錄了η次有效峰值脈沖，且第i個有效峰值脈沖對應(yīng)的時間為ti，i = I，…，11，根據(jù)公式(1)計算心率。假設(shè)11 = 4，1:1 = 0.058山=2.958，則冊=62次/111；[11，此時病人心率正常，健康狀況良好。
[0060]上述方案中，通過使用已獲得的轉(zhuǎn)速估算心率，而無需使用心電傳感器，從而省去了病人到控制端的心率傳導(dǎo)線，使用方便，也避免了因病人的意外操作導(dǎo)致心率信號丟失的風(fēng)險，保證了對病人心率監(jiān)測的不間斷性。采用波動的轉(zhuǎn)速估算心率，轉(zhuǎn)速的波動是左心室收縮舒張一次對血栗引入的最直接的負(fù)載效應(yīng)，而左心室的收縮舒張是心跳時人體波動最劇烈的位置之一，從而保證了心率估算的準(zhǔn)確性。采用波峰點記為一次心跳，這種記錄方式僅與反饋轉(zhuǎn)速的變換趨勢有關(guān)，而與設(shè)定轉(zhuǎn)速無關(guān)，即使人工輔助心臟無法滿足設(shè)定轉(zhuǎn)速的要求，反饋轉(zhuǎn)速無法圍繞著設(shè)定轉(zhuǎn)速上下波動，但只要心臟搏動，就會引起反饋轉(zhuǎn)速波動，便可以采集到心率，因此保證了心率估算的持續(xù)準(zhǔn)確性。
[0061]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種無傳感器心率估算裝置，其特征在于，包括速度測量模塊、邏輯微分模塊、數(shù)字處理模塊和通訊模塊;所述邏輯微分模塊的輸入端與所述速度測量模塊的第一輸出端連接，輸出端與所述數(shù)字處理模塊的第一輸入端連接;所述數(shù)字處理模塊的第二輸入端與所述速度測量模塊的第二輸出端連接，輸出端與所述通訊模塊的輸入端連接； 所述速度測量模塊，按照預(yù)先設(shè)置的采樣頻率采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速，并將采集到的電機反饋轉(zhuǎn)速實時發(fā)送給所述邏輯微分模塊和數(shù)字處理模塊； 所述邏輯微分模塊對所述速度測量模塊發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速求取微分得到電機反饋轉(zhuǎn)速的變化率，將電機轉(zhuǎn)速變化率由正變負(fù)的臨界點作為電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點，所述邏輯微分模塊在電機反饋轉(zhuǎn)速達到峰值點時向所述數(shù)字處理模塊發(fā)送一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號； 所述數(shù)字處理模塊接收所述邏輯微分模塊發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號，并記錄接收到每個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間;所述數(shù)字處理模塊根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目及所記錄的收到各脈沖信號的時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號出現(xiàn)的次數(shù)，將該次數(shù)記為心率，并將該心率值發(fā)給所述通信模塊。 所述通訊模塊接收所述數(shù)字處理模塊發(fā)來的心率值并輸出。2.如權(quán)利要求1所述的一種無傳感器心率估算裝置，其特征在于，所述數(shù)字處理模塊根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目及所記錄的收到各脈沖信號的時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號出現(xiàn)的次數(shù)，將該次數(shù)記為心率，包括:所述數(shù)字處理模塊根據(jù)一段時間內(nèi)收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的數(shù)目n，以及該時間內(nèi)收到第一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間和收到最后一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間tn，根據(jù)公式HR=60 (n-1) / (tn-ti)求取心率HR。3.如權(quán)利要求2所述的一種無傳感器心率估算裝置，其特征在于，所述數(shù)字處理模塊還在收到每個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號時，將當(dāng)前速度測量模塊發(fā)來的電機反饋轉(zhuǎn)速存儲為當(dāng)前收到的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速； 當(dāng)所述數(shù)字處理模塊收到的任意兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號的時間間隔小于0.3s時，所述數(shù)字處理模塊根據(jù)存儲的各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速，僅保留這兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號中對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速較大的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值脈沖信號。4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的一種無傳感器心率估算裝置，其特征在于，所述預(yù)先設(shè)置的采樣頻率大于10KHZ。5.如權(quán)利要求4所述的一種無傳感器心率估算裝置，其特征在于，所述無傳感器心率估算裝置還包括電機控制模塊； 所述電機控制模塊的輸入端與所述通訊模塊連接，輸出端與人工輔助心臟的電機連接;所述人工輔助心臟的電機還與所述速度測量模塊連接； 所述電機控制模塊接收所述通信模塊發(fā)來的電機控制指令，并對其進行解析轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電機驅(qū)動信號發(fā)送給所述人工輔助心臟的電機； 所述人工輔助心臟的電機在所述電機控制模塊發(fā)來的電機驅(qū)動信號的控制下進行旋轉(zhuǎn);所述人工輔助心臟的電機將其位置反饋信號發(fā)送給所述速度測量模塊； 所述速度測量模塊接收所述人工輔助心臟的電機發(fā)來位置反饋信號計算電機反饋轉(zhuǎn)速。6.如權(quán)利要求5所述的一種無傳感器心率估算裝置，其特征在于，當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為包括位置傳感器的電機時，所述位置反饋信號是所述位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置信號；當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為無位置傳感器的電機時，所述位置反饋信號是電機定子線圈的反電動勢信號。7.一種無傳感器心率估算方法，其特征在于，該方法包括步驟: S1:按照預(yù)先設(shè)置的采樣頻率采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速； S2:對采樣得到的電機反饋轉(zhuǎn)速求取微分得到電機反饋轉(zhuǎn)速的變化率，比較相鄰兩個采樣點的轉(zhuǎn)速變換率，將轉(zhuǎn)速變化率由正變負(fù)的臨界點記錄為電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點，同時記錄各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間； S3:根據(jù)一段時間內(nèi)記錄的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的數(shù)目以及各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間，求取一分鐘內(nèi)電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點出現(xiàn)的次數(shù)，并將該次數(shù)記為心率。8.如權(quán)利要求7所述的無傳感器心率估算方法，其特征在于，所述步驟S3中心率的求取方法為:根據(jù)一段時間內(nèi)記錄的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的數(shù)目η，以及該時間內(nèi)第一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間和最后一個電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間^，根據(jù)公式HR =60(11-1)/(1-七)求取心率 HR。9.如權(quán)利要求8所述的無傳感器心率估算方法，其特征在于，所述步驟S2中記錄各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間的同時，還存儲各電機反饋峰值點對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速； 所述步驟S2之后S3之前，還包括步驟:判斷任意兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點的出現(xiàn)時間間隔是否小于0.3s，若是，則根據(jù)存儲的各電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速，刪除這兩個相鄰電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點中對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速較小的電機反饋轉(zhuǎn)速峰值點及其出現(xiàn)時間和其對應(yīng)的電機反饋轉(zhuǎn)速;否則繼續(xù)執(zhí)行S3。10.如權(quán)利要求9所述的無傳感器心率估算方法，其特征在于，當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為包括位置傳感器的電機時，所述SI中根據(jù)所述位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置信號采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速；當(dāng)所述人工輔助心臟的電機為無位置傳感器的電機時，所述SI中根據(jù)電機的定子線圈的反電動勢信號采集人工輔助心臟的電機反饋轉(zhuǎn)速。
【文檔編號】G06F19/00GK105825071SQ201610318477
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】張芳, 張科, 姜洋, 王偉, 劉雯
【申請人】北京精密機電控制設(shè)備研究所