[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101433463A [43]公开日2009年5月20日
[21]申请号200810240186.2[22]申请日2008.12.19
[21]申请号200810240186.2
[71]申请人北京航空航天大学
地址100083北京市海淀区学院路37号
[72]发明人李庆波 聂鑫 张广军 [74]专利代理机构北京派特恩知识产权代理事务所（普通合伙）代理人蒋雅洁 王黎延
[51]Int.CI.A61B 5/1455 (2006.01)A61B 5/024 (2006.01)
权利要求书 4 页 说明书 10 页 附图 8 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明公开了一种血氧饱和度检测方法，该方
中分离出红光直流信号(rdc)、红光交流信号(rac)、
近红外光直流信号(irdc)和近红外光交流信号(ira
c)；从rdc、rac、irdc和irac中各分离出起始、终
相邻的两段或多段局部脉搏波上的脉搏波数据来修
正该局部脉搏波；根据各路脉搏波信号修正后的局
部脉搏波计算血氧饱和度。采用本发明所述的方法，
能消除与脉搏波信号频带重叠部分的运动干扰信号
的干扰，并且不需额外增加硬件。
200810240186.2权 利 要 求 书第1/4页
1、一种血氧饱和度检测方法，其特征在于，该方法包括：
A、采集脉搏波信号，并从所采集的脉搏波信号中分离出红光直流信号(r d c)、红光交流信号(r a c)、近红外光直流信号(i r d c)和近红外光交流信号(irac)；
B、从r d c、r a c、i r d c和i r a c中各分离出多段局部脉搏波；各段所述局部脉搏波的起始相位相同，终止相位也相同；
C、将各路脉搏波信号的各段局部脉搏波分别作为待修正脉搏波，根据与该待修正脉搏波相邻的两段或多段局部脉搏波上的脉搏波数据，修正该待修正脉搏波的脉搏波数据；
D、根据各路脉搏波信号修正后的局部脉搏波计算血氧饱和度。
2、根据权利要求1所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，步骤B具体包括：
分别从r d c、r a c、i r d c、i r a c中截取一段信号，所截取的各段信号均对应所采集的脉搏波信号的同一段信号；
确定从i r a c中所截取信号的各波谷所对应的采集点；从i r a c中所截取信号各波谷所对应的采集点即为从r d c、r a c、i r d c中所截取信号各波谷所对应的采集点；
以各波谷所对应的采样点作为分割点，每相邻两分割点间的信号作为一段局部脉搏波，将从i r a c、r d c、r a c和i r d c所截取的信号分割成多段局部脉搏波。 3、根据权利要求2所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，所述确定从i r a c 中所截取信号的各波谷所对应的采集点包括：
设x(n)为采样点n对应的该段从i r a c中所截取信号的脉搏波数据，并对x(n)相隔k个采样点取一次差分得到：
S1(n)＝|x(n)-x(n-k)|
通过如下函数：
得到所截取的信号每个从上升支到下降支的转折点，即非零的S2(n)；其中，H为S1(n)中当前采样点n之前的L个采样点所对应数据的最大值，且L的取值应保证S1(i)|i＝n-L，n-L+1，...，n-1中至少包含一
个心率周期的脉搏波的下降沿； 从所截取的信号中取相邻两转折点间的最小值，即得到所截取的信号的波谷。
4、根据权利要求1所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，步骤C具体包括：
c1、取一路脉搏波信号的各段局部脉搏波；
c2、将该路脉搏波信号的一段局部脉搏波作为待修正脉搏波；
c3、取在一个采样点所采集的待修正脉搏波、以及与该待修正脉搏波相邻的2m段局部脉搏波的脉搏波数据，对所取出的脉搏波数据取中值，用该中值替代该采样点所采集的待修正脉搏波的脉搏波数据；
c4、重复执行步骤c3，完成待修正脉搏波的其余采样值的替代。
c5、返回步骤c2，直到完成该路脉搏波信号的各段局部脉搏波的修正； c6、返回步骤c1，分别修正其余三路脉搏波信号的各段局部脉搏波。
5、根据权利要求1所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，步骤B进一步包括：
b1、取一路脉搏波信号的所述多段局部脉搏波的平均采样点数，采用拟合插值来对各段局部脉搏波进
行数据补齐，使得各段局部脉搏波的采样点数相同； b2、将各段局部脉搏波的脉搏波数据组成如下矩阵：
其中，从该路脉搏波信号中分离出M段局部脉搏波，每段局部脉搏波对应
N个采样点，S e g M(N)为第N个采样点对应的在第M段局部脉搏波上的脉搏波
数据；
b3、返回步骤b1，对其余三路脉搏波信号的局部脉搏波进行数据补齐。
6、根据权利要求5所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，经步骤C修
正后P矩阵中第i行第j列的数据表示为：
P(i，j)＝Seg′j(i)＝Med{Seg(j-m)(i)，...Seg j(i)...，Seg(j+m)(i)}，i＝1，2...N，j＝(m+1)...(M-m)
P(i，j)＝S e g′j(i)＝S e g j(i)，i＝1，2...N，j＝1，2...m或j＝(M-m+1)...M
其中，2m+1为中值滤波窗口宽度，Med为取中值操作，为中值滤
波后第j段局部脉搏波的第i个采样点对应的脉搏波数据。
7、根据权利要求6所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，步骤C进一
步包括：对所述各路脉搏波信号修正后的局部脉搏波进行平滑滤波，得到P矩
阵中第i行第j列的数据表示为：
i＝1，2...N，j＝1，2...n或j＝(M-n+1)...M
其中，2n+1为平滑滤波窗口宽度，Mean为取均值操作，为平滑滤
波后第j段局部脉搏波的第i个采样点对应的脉搏波数据。
8、根据权利要求7所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，步骤E包括：
根据r d c、r a c、i r d c和i r a c各自的平滑滤波后的第j段局部脉搏波，计算第
j段局部脉搏波对应的瞬时的双波长调制比R j；
取各局部脉搏波对应的瞬时的双波长调制比平均值R；
将R代入拟合直线方程：
SpO2＝A-BR
求得血氧饱和度；其中，S p O2为血氧饱和度，-B、A分别为该拟合直线的
斜率和截距。
9、根据权利要求8所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，所述瞬时的双波长调制比R j的计算公式为：
其中，V a c j(r)为r a c的第j个局部脉搏波进行平滑滤波后得到的脉搏波数据的最大值和最小值之差；V d c j(r)为r d c的第j个局部脉搏波进行平滑滤波后得到的脉搏波数据平均值；V a c j(i r)为i r a c的第j个局部脉搏波进行平滑滤波后得到的脉搏波数据的最大值和最小值之差；V d c j(i r)为i r d c的第j个局部脉搏波进行平滑滤波后得到的脉搏波数据平均值。
10、根据权利要求7所述血氧饱和度检测方法，其特征在于，该方法进一步包括：将P矩阵按列拉直，得到消除运动干扰信号后的脉搏波信号。
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