生理信号的缩放
Title: Scaling physiological signals
Patent No.: US20200077963A1
Application Date: 2019-08-30
Assignee: Apple Inc
Inventors: Mohsen MOLLAZADEH, Roxanne BRITTAIN, Saeid WAHABI
摘要
移动设备或可穿戴设备可以处理生理信号（例如，心电图信号）以在移动设备或可穿戴设备上显示。该设备可以包括一个生理传感器和与生理传感器耦合的处理电路。在一些示例中，处理电路可以确定心电图信号的动态范围，并根据心电图信号的动态范围确定是否应缩放心电图信号。处理电路可以确定缩放因子并将缩放因子应用于心电图信号。缩放后的心电图信号可以在移动设备或可穿戴设备的显示屏上显示。在一些示例中，缩放可以实时执行。在一些示例中，缩放可以基于对前一个时间段的心电图信号的分析和处理确定的缩放因子应用于心电图信号。
技术领域
生理信号处理技术领域，具体涉及心电图信号的动态范围缩放。
发明背景
心电图波形基于心脏在每次心跳期间的电活动生成，通常通过多个电极记录。然而，现有技术中使用的湿电极系统复杂且侵入性强，普通用户难以操作，生成的波形也难以解释。此外，用户生理状况和环境因素会导致心电图信号的幅度和动态范围变化，可能导致信号幅度过小或误判为异常信号。
发明总览
本发明提出了一种使用移动设备或可穿戴设备处理并显示生理信号（例如心电图信号）的方法。设备通过测量电极和参考电极采集信号，并利用数字信号处理电路分析信号的动态范围。根据动态范围确定是否需要缩放信号，并应用缩放因子调整信号幅度后显示。该方法支持实时处理，并能基于之前时间段的分析结果确定缩放因子，从而提高信号的可读性和准确性。
核心创新
- 通过数字信号处理电路分析心电图信号在给定时间间隔内的动态范围（即最大和最小电压值之差），并基于动态范围决定是否缩放信号。
- 实现了一种动态范围检测机制，包括对多个子间隔的动态范围进行计算，并基于算术平均、众数或中位数确定整体动态范围。
- 提供了一种基于动态范围特征的缩放因子确定方法，当动态范围低于特定阈值时应用最大缩放因子，高于第二阈值时则调整缩放因子以避免信号失真。
- 支持实时缩放处理，确保用户能即时查看调整后的心电图信号，提高用户体验。
- 允许基于之前时间段的心电图信号分析结果确定缩放因子，从而实现更精确的信号调整。
- 缩放后的信号不仅用于显示，还可以存储和分析，确保用户和医疗专业人员能以标准化方式查看信号。
- 本发明可应用于便携式心电图监测设备，使普通用户能更准确解读心电图信号，适用于家庭健康监测和远程医疗场景。
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2026-04-18 14:41