一種基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于生物醫(yī)療監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其公開了一種基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該監(jiān)測系統(tǒng)包括用于采集睡眠狀態(tài)下的胸阻抗和心率信號的監(jiān)測帶和與所述監(jiān)測帶無線連接的移動終端；所述移動終端包括用于將所采集信號進行數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)據(jù)處理單元和用于顯示數(shù)據(jù)處理單元分析處理后的胸阻抗和心率間數(shù)據(jù)曲線以及分析結(jié)果的顯示單元；所述監(jiān)測帶包括信號采集盒和與所述信號采集盒連接的固定帶。因此本實用新型所述系統(tǒng)不僅簡單廉價、方便穿戴、適合家庭使用，而且還不影響入睡，而且測試環(huán)境為日常真實睡眠環(huán)境，從而達到在不受睡眠姿態(tài)變化等動作的影響條件下對患者真實日常睡眠呼吸狀態(tài)實時監(jiān)測。
【專利說明】—種基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于生物醫(yī)療監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]生物阻抗技術(shù)是一種利用生物組織及器官的電特性提取人體生理與病理信息的無創(chuàng)監(jiān)測技術(shù)。人體組織與器官具有獨特的電特性，組織與器官的狀態(tài)或功能變化也將伴隨相應(yīng)的電特性改變。比如現(xiàn)有技術(shù)中有利用膈肌疲勞程度與胸部呼吸電阻抗信號及腹部呼吸電阻抗信號的波峰的同步程度有關(guān)的原理，將膈肌疲勞程度分為不同的類型。生物阻抗技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)方面有無創(chuàng)無損、便于長時間實時監(jiān)護及低成本等優(yōu)勢，使得生物阻抗技術(shù)應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)或醫(yī)療保健領(lǐng)域具有很大的潛力與價值。
[0003]對于睡眠呼吸狀態(tài)的監(jiān)測直接關(guān)系到睡眠疾病的研究，因此睡眠呼吸監(jiān)測成為睡眠醫(yī)學(xué)中重點關(guān)注的話題。在睡眠疾病中，睡眠呼吸暫停是指睡眠中呼吸停止的睡眠障礙，它主要分三種類型:阻塞性睡眠呼吸暫停，是在睡眠中咽喉附近的軟組織松弛而造成上呼吸道狹窄甚至阻塞從而呼吸暫停；中樞性睡眠呼吸暫停，是與控制呼吸的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)有關(guān)，暫時失去呼吸功能的中樞神經(jīng)驅(qū)動，這種呼吸障礙不是氣道阻塞引起的；以及上述兩者的混合型。目前據(jù)統(tǒng)計，有呼吸睡眠障礙的人數(shù)占總?cè)丝诘?%?4%。并且該數(shù)字有明顯上升的趨勢。由各種原因?qū)е滤咧蟹磸?fù)出現(xiàn)的呼吸暫停/低通氣、高碳酸血癥、睡眠中斷，從而使機體發(fā)生一系列病理生理改變的臨床綜合癥稱為睡眠呼吸暫停低通氣綜合癥(Sleep Apnea Hypopnea Syndrome, SAHS)。而對于上述睡眠呼吸障礙盡早合理的診治，可提高患者的生活質(zhì)量預(yù)防各種并發(fā)癥的發(fā)生。因此，對睡眠呼吸的監(jiān)測是預(yù)防和診治睡眠呼吸障礙的首要步驟。
[0004]目前已有多種睡眠呼吸監(jiān)測方法應(yīng)用于臨床。比如:多導(dǎo)睡眠圖監(jiān)測儀PSG，這是診斷睡眠呼吸暫停最重要的設(shè)備。它不僅可判斷疾病嚴(yán)重程度，還可全面評估患者的睡眠結(jié)構(gòu)，睡眠中呼吸暫停，低氧情況，以及心電、血壓的變化。并且在某些情況下借助食道壓檢測，還可與中樞性睡眠呼吸暫停綜合癥相鑒別。其中，PSG檢測的項目包括腦電圖、眼電圖、頦肌電圖、脛前肌電圖、心電圖、胸腹壁呼吸運動、口鼻氣流以及血氧飽和度等。由此，PSG已成為診斷睡眠呼吸暫停低通氣綜合征的臨床金標(biāo)準(zhǔn)。但是PSG價格昂貴，運營成本高；目前專業(yè)的呼吸睡眠障礙診斷的機構(gòu)不多，患者需要長時間的排隊才能接受檢查；患者在陌生環(huán)境，身上連接多根導(dǎo)線，不易入睡或睡眠程度淺，夜間易醒，從而使得實驗失敗或者實驗結(jié)果偏差。另外，因此，為了幫助醫(yī)生提供診斷參考或制定治療方案以及方便患者自己初步篩查等，對睡眠呼吸暫?；颊邅碚f，如何方便有效地監(jiān)測睡眠呼吸狀態(tài)成為一種新的市場需求。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的是提供一種簡便易用、實時監(jiān)測以及適合個人或家庭護理的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸暫停監(jiān)測系統(tǒng)。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括用于采集睡眠狀態(tài)下的胸阻抗和心率信號的監(jiān)測帶和與所述監(jiān)測帶無線連接的移動終端；其中所述監(jiān)測帶包括用于對受試者采樣和傳輸生物阻抗信號的信號采集盒和與所述信號采集盒連接的固定帶，所述移動終端包括用于將所采集信號進行數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)據(jù)處理單元和用于顯示數(shù)據(jù)處理單元分析處理后的胸阻抗和心率數(shù)據(jù)曲線以及分析結(jié)果的顯示單元。
[0008]在本實用新型一實施例中，其中，所述信號采集盒包括:
[0009]電極陣列，至少由與人體胸部區(qū)域接觸的兩個電極構(gòu)成，用于采集人體處于睡眠狀態(tài)下的心臟處胸部的生物阻抗信號；
[0010]采集信號處理模塊，與所述電極陣列連接，用于將所采集信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)據(jù)的；
[0011]存儲模塊，與所述采集信號處理模塊連接，用于存儲采集信號處理模塊轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號數(shù)據(jù)；
[0012]輸出模塊，與所述存儲模塊連接，用于向所述移動終端無線發(fā)送數(shù)字信號數(shù)據(jù)或向外接設(shè)備輸出數(shù)字信號數(shù)據(jù)；
[0013]電源模塊，分別與所述電極陣列、采集信號處理模塊、存儲模塊和輸出模塊連接，用于給所連接的各模塊供電。
[0014]在本實用新型一實施例中，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元包括:
[0015]輸入模塊，接收所述輸出模塊傳輸?shù)臄?shù)字信號數(shù)據(jù)；
[0016]數(shù)據(jù)分離模塊，與所述輸入模塊相連且用于將數(shù)字信號數(shù)據(jù)分離為胸阻抗實時數(shù)據(jù)和心率實時數(shù)據(jù)；
[0017]數(shù)據(jù)分析模塊，與所述數(shù)據(jù)分離模塊相連并根據(jù)胸阻抗實時數(shù)據(jù)和心率實時數(shù)據(jù)共同來判定受試者的睡眠呼吸狀態(tài)。
[0018]在本實用新型另一實施例中，其中，所述電極陣列呈中心對稱分布，其中電極大小相同且相鄰電極間間距相等。
[0019]在本實用新型另一實施例中，其中，所述輸出模塊包括分別與所述存儲模塊連接的無線模塊和接口，所述無線模塊用于向所述移動終端無線發(fā)送數(shù)字信號數(shù)據(jù)，所述接口用于向外接設(shè)備輸出數(shù)字信號數(shù)據(jù)。
[0020]在本實用新型另一實施例中，其中，所述無線模塊包括藍牙、Wefi發(fā)送模塊、ZigBee發(fā)送模塊或GSM發(fā)送模塊。
[0021]在本實用新型一實施例中，其中，所述移動終端包括智能手機、平板電腦或筆記本電腦。
[0022]在本實用新型一實施例中，其中，所述信號采集盒與固定帶的連接方式為扣合或魔術(shù)貼貼合。
[0023]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是:本技術(shù)方案基于生物阻抗技術(shù)獲取胸阻抗和心率信號來監(jiān)測睡眠呼吸狀態(tài)，同時采用無線信號傳輸避免了患者身上連接導(dǎo)線所不易入睡或睡眠程度淺、夜間易醒等問題；該睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)不僅簡單廉價、方便穿戴、適合家庭使用，而且還不影響入睡，而且測試環(huán)境為日常真實睡眠環(huán)境，從而達到在不受睡眠姿態(tài)
[0024]變化等動作的影響條件下對患者真實日常睡眠呼吸狀態(tài)實時監(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明:
[0026]圖1是本實用新型所述睡眠呼吸暫停監(jiān)測系統(tǒng)與人體連接的關(guān)系示意圖；
[0027]圖2是本實用新型實施例一所述監(jiān)測帶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本實用新型實施例一所述信號采集盒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架示意圖；
[0029]圖4是本實用新型實施例一所述移動終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架示意圖；
[0030]圖5是本實用新型實施例二所述監(jiān)測帶的結(jié)果示意圖；
[0031]圖6是本實用新型所述監(jiān)測系統(tǒng)中胸阻抗實時幅度和心跳頻率隨著時間變化曲線示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記:
[0033]10-監(jiān)測帶，11-信號采集盒，111-電極陣列，112-采集信號處理模塊，113-存儲模塊，114-輸出模塊，1141-無線模塊，1142-接口 115-電源模塊，12-固定帶，20-移動終端，21-數(shù)據(jù)處理單元，211-輸入模塊，212-數(shù)據(jù)分離模塊，213-數(shù)據(jù)分析模塊，22-顯示單元，Pl-胸阻抗實時數(shù)據(jù)，P2-心率實時數(shù)據(jù)。

【具體實施方式】
[0034]本實用新型以下實施例所述的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)利用人體呼吸運動和心臟搏動引起的阻抗變化來獲取睡眠呼吸監(jiān)測信號。由于人體在睡眠呼吸狀態(tài)下，胸阻抗的幅度受到人體熟睡程度、睡姿、年齡大小以及睡眠質(zhì)量等因素影響，會引起胸阻抗在一定時間內(nèi)出現(xiàn)不同程度的變化，因此單純的采用胸阻抗不能客觀直接地判斷人體睡眠呼吸狀態(tài)，所以本實用新型通過實時監(jiān)測胸阻抗并結(jié)合心率的變化共同來判斷睡眠呼吸狀態(tài)。以下所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不因此而限定本實用新型的保護范圍。
[0035]實施例一:
[0036]如圖1和圖2所示，本實用新型所述實施例提供了一種基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括用于采集睡眠狀態(tài)下的胸阻抗和心率信號的監(jiān)測帶10和與所述監(jiān)測帶10無線連接的所述移動終端20 ;所述移動終端20包括用于將所采集信號進行數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)據(jù)處理單元21和用于顯示數(shù)據(jù)處理單元21分析處理后的胸阻抗和心率間關(guān)系變化曲線以及數(shù)據(jù)分析結(jié)果的顯示單元22 ;所述監(jiān)測帶10包括信號采集盒11和與所述信號采集盒11連接的固定帶12。在本實用新型實施例中，所述信號采集盒11與固定帶12的連接方式為扣合連接(圖未示)，除此之外還可以采用魔術(shù)貼貼合；所述移動終端20為智能手機、平板電腦或筆記本電腦中的任意一種。
[0037]如圖3所示，在本實用新型實施例中所述信號采集盒11包括電極陣列111、采集信號處理模塊112、存儲模塊113、輸出模塊114和電源模塊115。其中，所述電極陣列111由與人體胸部接觸的兩個電極構(gòu)成；在本實用新型實施例中，所述電極陣列111呈中心對稱分布，其中兩個電極大小相同，每個電極即可作為激勵信號電極，也可以作為采集信號電極。所述采集信號處理模塊112與所述電極陣列111連接，用于將所采集信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)據(jù)的。所述存儲模塊113與所述采集信號處理模塊112連接，用于存儲采集信號處理模塊112轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號數(shù)據(jù)。所述輸出模塊114與所述存儲模塊113連接，用于向所述移動終端無線發(fā)送數(shù)字信號數(shù)據(jù)或向外接設(shè)備輸出數(shù)字信號數(shù)據(jù)。電源模塊115分別與所述電極陣列111、采集信號處理模塊112、存儲模塊113和輸出模塊114連接，用于給所連接的各模塊供電。
[0038]在本實用新型實施例中，所述輸出模塊114包括分別與所述存儲模塊連接的無線發(fā)送模塊1141和接口 1142，所述無線發(fā)送模塊1141用于向所述移動終端無線發(fā)送數(shù)字信號數(shù)據(jù)，所述接口 1142用于向外接設(shè)備輸出數(shù)字信號數(shù)據(jù)。在本實用新型實施例中，所述無線發(fā)送模塊1141為Wefi發(fā)送模塊，除此之外還包括藍牙、ZigBee發(fā)送模塊或GSM發(fā)送模塊。
[0039]如圖4所示，所述數(shù)據(jù)處理單元21包括輸入模塊211、數(shù)據(jù)分離模塊212和數(shù)據(jù)分析模塊213。所述輸入模塊211接收所述輸出模塊14傳輸?shù)臄?shù)字信號數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分離模塊212與所述輸入模塊211相連且用于將數(shù)字信號數(shù)據(jù)分離為胸阻抗實時數(shù)據(jù)Pl和心率實時數(shù)據(jù)P2 ;所述數(shù)據(jù)分析模塊213與所述數(shù)據(jù)分離模塊212相連并根據(jù)胸阻抗實時數(shù)據(jù)Pl和心率實時數(shù)據(jù)P2共同來判定受試者的睡眠呼吸狀態(tài)。在本實用新型實施例中，所述胸阻抗實時數(shù)據(jù)Pl為胸阻抗實時幅度K，心率實時數(shù)據(jù)P2為心跳實時頻率fh。
[0040]實施例二:
[0041]繼續(xù)如圖5所示，本實用新型所述實施例與上述實施例一的最大區(qū)別為:所述電極陣列111由與人體胸部接觸的四個電極構(gòu)成，其中一對電極為信號激勵電極，另一對電極為信號采集電極。在本實用新型實施例中，所述電極陣列111呈中心對稱分布，其中每個電極大小相同且相鄰電極間間距相等。比如:，該四個電極在信號采集盒11的與人體貼合的盒體面上呈方形排布。而其他結(jié)構(gòu)均與上述實施例一相同，在此不再贅述。
[0042]上述兩實施例中，通過將電極陣列固定設(shè)置于所述信號采集盒中，不僅能實現(xiàn)生物阻抗測量，而且也避免現(xiàn)有技術(shù)中電極與處理設(shè)備間的導(dǎo)線連接而帶來的監(jiān)測不方便以及影響患者測試睡眠質(zhì)量等缺陷，同時也避免導(dǎo)線間存在的雜散電容對測量的影響；因此該睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)不僅簡單廉價、方便穿戴、適合家庭使用，而且還不影響入睡，以至于達到在不受睡眠姿態(tài)變化等動作的影響條件下對患者睡眠呼吸狀態(tài)實時監(jiān)測。
[0043]如圖6所示，當(dāng)在某一時間段內(nèi)胸阻抗實時幅度Av的幅度值和心跳實時頻率fh數(shù)值無變化或微弱變化至可忽略不計時，分析結(jié)果顯示為在時間O至h間患者睡眠呼吸狀態(tài)為正常睡眠呼吸狀態(tài)。在本實施例中，當(dāng)胸阻抗實時幅度幅度值A(chǔ)tl且心跳實時頻率fh數(shù)值為fo時，分析結(jié)果顯示為在時間O至h或t2至t3間患者睡眠呼吸狀態(tài)為正常睡眠呼吸狀態(tài)。
[0044]當(dāng)在某一時間段內(nèi)胸阻抗實時幅度Av的幅度值逐漸變小且心跳實時頻率fh數(shù)值逐漸變大時，分析結(jié)果顯示為在時間h至t2間患者睡眠呼吸狀態(tài)為睡眠呼吸暫停。在本實施例中，當(dāng)胸阻抗實時幅度Av的幅度值小于Atl且心跳實時頻率fh數(shù)值大于&時，分析結(jié)果顯示為在時間h至t2間患者睡眠呼吸狀態(tài)為睡眠呼吸暫停。
[0045]本實用新型實施例在實際應(yīng)用中，當(dāng)患者處于睡眠呼吸暫停狀態(tài)時，胸阻抗實時幅度Av才開始逐漸降低時，心跳實時頻率fh不會馬上開始升高，會出現(xiàn)相應(yīng)的延遲，該延遲時間為Atp因此，在時間ti至ti+At間，心跳實時頻率fh無變化或變化幅度微弱至可忽略。當(dāng)患者處于正常睡眠呼吸狀態(tài)時，在胸阻抗實時幅度Av才開始逐漸升高的過程中，心跳實時頻率fh不會馬上開始降低，會出現(xiàn)相應(yīng)的延遲，該延遲時間為At2。因此，在時間七2至七2+八〖間，心跳實時頻率fh無變化或變化幅度微弱至可忽略。經(jīng)過不斷測試研究發(fā)現(xiàn)延遲時間Λ &和Λ t2通常為5?15S。
[0046]上述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括用于采集睡眠狀態(tài)下的胸阻抗和心率信號的監(jiān)測帶(10)和與所述監(jiān)測帶(10)無線連接的移動終端(20);其中所述監(jiān)測帶(10)包括用于對受試者采樣和傳輸生物阻抗信號的信號采集盒(11)和與所述信號采集盒(11)連接的固定帶(12)，所述移動終端包括用于將所采集信號進行數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)據(jù)處理單元(21)和用于顯示數(shù)據(jù)處理單元(21)分析處理后的胸阻抗和心率數(shù)據(jù)曲線以及分析結(jié)果的顯示單元(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集盒(11)包括: 電極陣列(111)，至少由與人體胸部區(qū)域接觸的兩個電極構(gòu)成，用于采集人體處于睡眠狀態(tài)下的胸部的生物阻抗信號； 采集信號處理模塊(112)，與所述電極陣列(111)連接，用于將所采集生物阻抗信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號數(shù)據(jù)； 存儲模塊(113)，與所述采集信號處理模塊(112)連接，用于存儲采集信號處理模塊(112)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號數(shù)據(jù)； 輸出模塊(114)，與所述存儲模塊(113)連接，用于向所述移動終端無線發(fā)送數(shù)字信號數(shù)據(jù)或向外接設(shè)備輸出數(shù)字信號數(shù)據(jù)； 電源模塊(115)，分別與所述電極陣列(111)、采集信號處理模塊(112)、存儲模塊(113)和輸出模塊(114)連接，用于給所連接的各模塊供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元(21)包括: 輸入模塊(211)，接收所述輸出模塊(14)傳輸?shù)臄?shù)字信號數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)分離模塊(212)，與所述輸入模塊(211)相連且用于將數(shù)字信號數(shù)據(jù)分離為胸阻抗實時數(shù)據(jù)(PD和心率實時數(shù)據(jù)(P2)； 數(shù)據(jù)分析模塊(213)，與所述數(shù)據(jù)分離模塊(212)相連并根據(jù)胸阻抗實時數(shù)據(jù)(Pl)和心率實時數(shù)據(jù)(P2)共同來判定受試者的睡眠呼吸狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電極陣列(111)呈中心對稱分布，其中電極大小相同且相鄰電極間間距相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出模塊(114)包括分別與所述存儲模塊連接的無線發(fā)送模塊(1141)和接口(1142)，所述無線發(fā)送模塊(1141)用于向所述移動終端無線發(fā)送數(shù)字信號數(shù)據(jù)，所述接口(1142)用于向外接設(shè)備輸出數(shù)字信號數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線模塊(1141)包括藍牙、Wefi發(fā)送模塊、ZigBee發(fā)送模塊或GSM發(fā)送模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述移動終端(20)包括智能手機、平板電腦或筆記本電腦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集盒(11)與固定帶(12)的連接方式為扣合或魔術(shù)貼貼合。
【文檔編號】A61B5/053GK204147029SQ201420649035
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】戴濤, 高松, 向飛, 王奕剛, 徐現(xiàn)紅, 蒲洋 申請人:思瀾科技（成都）有限公司