專(zhuān)利名稱(chēng)：一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專(zhuān)利屬于醫(yī)療保健領(lǐng)域，具體涉及一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置。背景技術(shù)：
對(duì)睡眠呼吸的研究直接關(guān)系到睡眠疾病的研究，因此睡眠呼吸成為睡眠醫(yī)學(xué)中比較關(guān)心的話(huà)題。目前，一種叫做睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(SAHS)受到廣泛重視。這種病癥較為常見(jiàn)，其臨床表現(xiàn)為打鼾、呼吸暫停、白天嗜睡。睡眠呼吸綜合癥引起長(zhǎng)期睡眠低氧血癥和高碳酸血癥,隨病程延長(zhǎng)引起全身各系統(tǒng)的并發(fā)癥,如心血管系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)疾病和代謝障礙。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)呼吸以及心跳的驟停致死已經(jīng)不是個(gè)例，它極大地威脅著人們的身體健康，特別是老年人和知識(shí)分子。盡早合理的診治，可提高患者的生活質(zhì)量預(yù)防各種病發(fā)癥的發(fā)生，明顯提高患者的存活率。因此，對(duì)睡眠呼吸的監(jiān)·護(hù)是預(yù)防和診治睡眠呼吸障礙的首要步驟。如何能夠及時(shí)甚至提前預(yù)報(bào)病情而避免悲劇的發(fā)生，顯得至關(guān)重要。目前，呼吸心跳監(jiān)測(cè)主要有壓力法、溫感法、氣流法電感法、胸阻抗法。壓力法需要特制的信號(hào)采集裝置，如國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法(200610097472. 9)中所述氣墊，大面積使用不透氣的材料，嚴(yán)重影響患者的睡眠質(zhì)量。溫感法和氣流法利用放置在鼻腔處的溫度傳感器或氣壓傳感器來(lái)獲取呼吸信號(hào)，接觸人體皮膚往往會(huì)給測(cè)試者帶來(lái)不適。胸阻抗法根據(jù)人體呼吸運(yùn)動(dòng)引起胸腔容積變化，因而導(dǎo)致胸阻抗變化來(lái)獲取呼吸信號(hào)，該裝置需要在人體胸部粘貼電極往胸部輸送激勵(lì)電流，長(zhǎng)期粘貼電極會(huì)傷害測(cè)試者的皮膚。公開(kāi)號(hào)為CN101632585A，其
公開(kāi)日為2010年I月27日地國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)一種《針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置》，所述裝置利用導(dǎo)電纖維的壓阻效應(yīng)采集人體腹部呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)。該裝置具有針織物柔軟和透氣的特點(diǎn)，適宜長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。但是，其導(dǎo)電纖維采用不銹鋼纖維、銅纖維或鍍銀纖維，材料本身特性決定該測(cè)量裝置的線性度較差，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量呼吸和心跳信號(hào)。公開(kāi)號(hào)為CN201759559U，其
公開(kāi)日為2011年03月16日的專(zhuān)利公開(kāi)一種《基于電磁傳感器的病人呼吸節(jié)律的監(jiān)測(cè)裝置》，所述裝置包括電磁傳感器、電感測(cè)量?jī)x。電磁傳感器為由一根導(dǎo)線環(huán)繞一圈制成的如齒輪外周形的線圈，線圈的兩個(gè)接線端與電感測(cè)量?jī)x的輸入端相連。將該傳感器放置在人體胸前，因?yàn)楹粑鼤r(shí)胸部肌肉的擴(kuò)張和收縮造成傳感器的擴(kuò)張和收縮，從而由測(cè)得的電感值來(lái)反映被測(cè)者呼吸節(jié)律。該裝置后續(xù)電路復(fù)雜，精確度不聞。公開(kāi)號(hào)為CN201752414U，其
公開(kāi)日為2011年03月02日的專(zhuān)利公開(kāi)《一種睡眠呼吸監(jiān)測(cè)帽》，該裝置由帽子本體和電極及電纜構(gòu)成，所屬電極縫制在帽子本體上，電纜固定在電極上。裝置將電極直接固定在帽子本體上，再將電纜和電極固定，這樣就不需要以往那樣用膠布將電極粘貼在皮膚上或頭發(fā)上，減少監(jiān)測(cè)痛苦。但被測(cè)者需要戴帽子進(jìn)行測(cè)試，不適宜睡眠中監(jiān)測(cè)，而多種呼吸疾病的病狀只有在夜里才可以被監(jiān)測(cè)到。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)于以上睡眠呼吸心跳監(jiān)測(cè)手段的不足，本發(fā)明專(zhuān)利提出一種非接觸式、使用舒適、不會(huì)對(duì)人體造成損傷的睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明專(zhuān)利采用以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，包括彈性基材及安裝在彈性基材上的傳感器單元、信號(hào)引腳、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)字處理單元、顯示單元和預(yù)警單元。所述的傳感器單元基于碳纖維材料來(lái)獲取人體呼吸和心跳信號(hào)。由于碳纖維材料具有壓電效應(yīng)，因而可以用來(lái)采集人體呼吸和心跳引起的壓力變化信號(hào)。傳感器單元通過(guò)信號(hào)引出線與信號(hào)調(diào)理電路連接，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理模塊得到被測(cè)者的呼吸和心跳頻率。當(dāng)分析出危險(xiǎn)時(shí)，如呼吸頻率或心跳頻率過(guò)慢過(guò)停止時(shí)，裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。所述碳纖維材料可以帶狀或者面狀或者絲狀分布于彈性基材上。該裝置可置于普通的枕頭、床墊或椅墊的下部等位置，傳感單元具有柔軟、透氣的特點(diǎn)，使用舒適性好，適宜長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。 針對(duì)以上需求，本發(fā)明專(zhuān)利提供兩種傳感器單元的設(shè)計(jì)方法帶狀或者面狀傳感器單元，其包括碳纖維布面，用以采集人體呼吸和心跳信號(hào)；隔離襯布，用以隔離碳纖維布面與人體及外界實(shí)體的接觸，其中，碳纖維材料布面內(nèi)嵌在隔離襯布內(nèi)。絲狀傳感器單元，其包括碳纖維絲，用以采集人體呼吸和心跳信號(hào)；彈性纖維束，提供輔助彈性，其中，碳纖維絲規(guī)則交叉編織在彈性纖維束的外圍。采集到的呼吸和心跳信號(hào)通過(guò)信號(hào)引腳接入信號(hào)調(diào)理電路，輸出為交流電壓信號(hào)。進(jìn)一步對(duì)該信號(hào)放大、低通濾波(典型呼吸和心跳頻率在O.1Hz至3Hz)，低通濾波或者帶通濾波，提取呼吸信號(hào)和心跳信號(hào)，并送入數(shù)字處理單元計(jì)算各自的頻率，呼吸心跳頻率通過(guò)顯示單元反應(yīng)給測(cè)試者。當(dāng)分析出危險(xiǎn)時(shí)，如呼吸頻率或心跳頻率過(guò)慢過(guò)停止時(shí)，裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明的有益效果是測(cè)試者通過(guò)使用本發(fā)明專(zhuān)利，避免監(jiān)測(cè)裝置直接接觸皮膚造成的損傷；本發(fā)明專(zhuān)利基于碳纖維材料，具有較好的線性度，可同時(shí)監(jiān)測(cè)呼吸和心跳信號(hào)；碳纖維材料具有柔軟透氣的特點(diǎn)，適宜夜間睡眠監(jiān)測(cè)。
具體實(shí)施方式
和

下面是結(jié)合附圖和具體實(shí)施方法對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)一步說(shuō)明圖1為本發(fā)明專(zhuān)利基于睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明專(zhuān)利帶狀或面狀傳感器單元俯視效果；圖3為本發(fā)明專(zhuān)利帶狀或面狀傳感器單元拆解效果；圖4為本發(fā)明專(zhuān)利絲狀傳感器單元；圖5為本發(fā)明專(zhuān)利將帶狀傳感器單元安裝在彈性基材上，并置于枕內(nèi)的應(yīng)用方案。請(qǐng)參看圖1所示，圖1為本發(fā)明專(zhuān)利系統(tǒng)圖，一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，其包括彈性基材1、傳感器單元2、信號(hào)引腳3、信號(hào)調(diào)理電路4、數(shù)字處理單元5、預(yù)警單元6和顯示單元7。傳感器單元2安裝在彈性基材I上，所述的傳感器單元2用來(lái)采集人體呼吸和心跳引起的壓力變化信號(hào)，所述彈性基材I限制傳感器單元2的伸縮范圍滿(mǎn)足較高線性要求。傳感器單元2通過(guò)信號(hào)引出線3與信號(hào)調(diào)理電路4連接，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理單元5得到被測(cè)者的呼吸和心跳頻率，通過(guò)顯示單元7反應(yīng)給測(cè)試者。當(dāng)分析出危險(xiǎn)時(shí)，如呼吸頻率或心跳頻率過(guò)慢過(guò)停止時(shí)，裝置通過(guò)預(yù)警單元6發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其中，信號(hào)調(diào)理電路4用以將電阻變化信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓變化信號(hào)信號(hào)、分離呼吸和心跳信號(hào)，包括惠斯通電橋，用以將碳纖維材料的電阻變化信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓變化信號(hào)；50Hz陷波器，主要濾除50Hz的市電干擾；電壓放大器，選用低噪聲的運(yùn)算放大器對(duì)電壓信號(hào)做前級(jí)放大；低通濾波器，提取出包含呼吸和心跳信號(hào)的交流電壓；低通濾波放大電路，從包含呼吸和心跳信號(hào)的交流電壓中將心跳成分提取出來(lái)；帶通濾波放大電路，從包含呼吸和心跳信號(hào)的交流電壓中提取出低頻緩慢變化的呼吸信號(hào)。基于碳纖維材料，本發(fā)明專(zhuān)利提供兩種傳感器單元的設(shè)計(jì)方法。 圖2為本發(fā)明專(zhuān)利帶狀或面狀傳感器單元俯視效果。圖3為本發(fā)明專(zhuān)利帶狀或面狀傳感器單元拆解效果，其包括碳纖維布面9，用以采集人體呼吸和心跳信號(hào)；以及安裝在碳纖維布面9上下面的隔離襯布8和10，用以隔離碳纖維布面與人體及外界實(shí)體的接觸。圖4為本發(fā)明專(zhuān)利絲狀傳感器單元，其包括碳纖維絲11和彈性纖維束12，碳纖維絲11規(guī)則交叉編織在彈性纖維束12的外圍。彈性纖維束12提供輔助彈性。圖5為將帶狀傳感器單元安裝在彈性基材上，并置于枕內(nèi)的應(yīng)用方案，其包括彈性基材13、帶狀傳感器單元14、導(dǎo)電引腳15和普通枕頭16。彈性基材13及彈性基材13上的帶狀傳感器單元14放置在普通枕頭16的內(nèi)部。
權(quán)利要求
1.一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，其包括彈性基材及安裝在彈性基材上的傳感器單元、信號(hào)引出線、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)字處理單元、顯示單元和預(yù)警單元。其特征是彈性基材用來(lái)限制傳感器單元的伸縮范圍滿(mǎn)足較高線性度要求。傳感器單元是通過(guò)碳纖維材料采集測(cè)試者的呼吸和心跳信號(hào)，傳感器單元通過(guò)信號(hào)引出線與信號(hào)調(diào)理電路連接，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)數(shù)字處理單元得到被測(cè)者的呼吸和心跳頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)在于所述的傳感器單元可以呈帶狀、面狀或者絲狀安裝于彈性基材上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)在于當(dāng)所述的傳感器單元以帶狀或者面狀安裝于彈性基材上時(shí)，其結(jié)構(gòu)為碳纖維布面，用以采集人體呼吸和心跳信號(hào)；隔離襯布，用以隔離碳纖維布面與人體及外界實(shí)體的接觸，其中，碳纖維材料布面內(nèi)嵌在隔離襯布內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)在于當(dāng)所述的傳感器單元以絲狀安裝于彈性基材上時(shí)，其結(jié)構(gòu)為碳纖維絲，用以采集人體呼吸和心跳信號(hào)；彈性纖維束，提供輔助彈性，其中，碳纖維絲規(guī)則交叉編織在彈性纖維束的外圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)在于所述的彈性基材以及安裝在彈性基材上的傳感器單元可放置于包含呼吸和心跳信號(hào)的體位下，來(lái)采集呼吸心跳引起的壓力變化信號(hào)；所述體位包括頭部、胸腹部、臀部等，其中頭部的呼吸心跳監(jiān)測(cè)通過(guò)檢測(cè)身體呼吸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)頭部相同規(guī)律的運(yùn)動(dòng)在彈性基材上產(chǎn)生壓力變化信息來(lái)采集呼吸信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)人體頭部血管收縮擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)在彈性基材上產(chǎn)生壓力變化信息來(lái)米集心跳彳目息。
全文摘要
本專(zhuān)利提供一種睡眠中呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)裝置，包括彈性基材及安裝在彈性基材上的傳感器單元、信號(hào)引出線、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)字處理單元、顯示單元和預(yù)警單元。所述傳感器單元是通過(guò)碳纖維材料采集人體呼吸和心跳信號(hào)。傳感器單元通過(guò)信號(hào)引出線與信號(hào)調(diào)理電路連接，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)數(shù)字處理模塊得到測(cè)試者的呼吸和心跳頻率。當(dāng)分析出危險(xiǎn)時(shí)，如呼吸頻率或心跳頻率過(guò)慢過(guò)停止時(shí)，裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。所述碳纖維材料可以帶狀或者面狀或者絲狀分布于彈性基材上。該裝置可放置于普通的枕頭、床墊或椅墊的下部等位置，傳感單元具有柔軟、透氣的特點(diǎn)，使用舒適性好，適宜長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)A61B5/0205GK102988033SQ201210359048
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者李峰, 沈勁鵬, 李玉剛, 戴鵬, 黃錦鋒 申請(qǐng)人:深圳市和心重典醫(yī)療設(shè)備有限公司