CN100444785C - 气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测方法 - Google Patents

气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种人体生命信息监测方法，本发明中的监测方法利用气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测装置，通过微处理器获取人体呼吸和翻身产生的压力信息进行分析处理，当发生危险时控制报警发射部分发射信号，报警接受部分发出声光报警；包括：1、信号接受处理步骤：微处理器对获得的信号去掉干扰噪声；2、信号计算步骤：利用差分算法判断出波峰和波谷；3、判断步骤：通过峰值和谷值幅度和变化速度判断出相应的信息；4、统计步骤：统计呼吸的频率；5、报警步骤：信号中有大幅度和变化缓慢的峰时，发出翻身警告。本发明成本低、可灵活使用，根据监测到的信息，实现自动拍摄成像，并且能够实现对患者及时的和远距离的监护。

Description

气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测方法
技术领域
本发明涉及一种人体生命信息监测方法，特别是涉及一种自动实现人体的呼吸、心跳和翻身的自动监测方法。
背景技术
呼吸、心跳和翻身监测对小儿和身患疾病的人体是非常重要的。比如新生儿的各种器官还未发育完全，对环境的适应能力比较弱，容易发生高烧或者窒息危及生命。另外，小儿睡觉时翻身容易从床上掉下来，而且在睡醒时他会翻身爬动，这也很危险的，所以需要他人时时监护。同样，有的疾病患者也需要他人时时监护呼吸、心跳和翻身。还有，在患者进行X光胸透和CT成像时，需要医生提醒什么时候呼气和吸气，然后在此时刻拍摄图像，对于婴儿和智障患者，这样的配合非常难。
目前，呼吸、心跳和翻身监测装置主要有基于压电陶瓷(国家实用新型专利：一种摇床婴儿心跳呼吸监测报警装置(01253413.7))、电容式和光纤传感器(国家发明专利：一种非接触式心动和呼吸监测技术(200410088749.2))。以上技术都需要特制的床垫、座垫或者靠垫等，而且以上传感器需要安装在刚性的作用装置上，这会使病人不舒服。
另外，也有基于声波、红外、微波和激光进行人体的呼吸、心跳非接触监测。但声波在空气中快速衰减，监测难度很大；红外线难以穿透衣服和被褥；激光能克服这些缺点实现精确的探测，但是激光监测需要时时准确定位和呼吸与心跳相关的特定部位，这给该技术的应用带来了很大困难；国外也有利用微波雷达监测婴儿呼吸的先例，但是由于微波的安全性、检测装置的体积大、供电问题、性能价格比的限制及检测基本原理不成熟等多方面问题的存在，导致微波雷达在生物医学领域的应用研究并不广泛。还有现在的呼吸监测技术都是传感器直接贴放在人体上，由于传感器一般都具有金属成分，这对于X光胸透和CT成像都有影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种既不需要特制床垫、座垫和靠垫，又柔软舒服和可以灵活应用的低成本人体气垫式呼吸、心跳和翻身自动监测方法。
为解决上述问题，本发明是采取以下的技术方案来实现的：
气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测装置，包括床、气垫、气体导管、气压传感器、信号调理电路、微处理器和报警发射部分与报警接收部分，所述的气压传感器通过所述的气体导管连接在所述的气垫上以获取由于人体呼吸、心跳和翻身使气垫产生的压力信息；所述的微处理器读取上述的压力信息并对此信息进行分析判断得出相应的人体生命信息，从而获得人体的呼吸、心跳和翻身信息；所述的报警发射部分由上述的微处理器控制，当分析出危险时，比如呼吸和心跳过快或者过慢，甚至停止，还有发生翻身时(可以通过设定钮进行取舍)，上述的微处理器会控制报警发射部分发射信号；所述的报警接收部分接受报警发射部分发射的信号，放置在监护人身边的报警接收部分就会发出声光报警，通知监护人，这样就可以实现远距离监护；其特征在于所述的微处理器可以是单片机或者FPGA或者DSP，甚至是其他逻辑电路；所述的气垫是由非金属材料制成的。
一种利用前述的气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测装置进行自动监测的监测方法，其特征是具有以下步骤：
(1)信号接受处理步骤：微处理器通过气压传感器获得气垫上的气压变化信号，再对信号进行中值和均值相结合的复合滤波去掉干扰噪声；
(2)信号计算步骤：利用差分算法判断出波峰和波谷；
(3)判断步骤：再通过峰值和谷值幅度和变化速度判断出相应的呼吸、心跳和翻身信息，大幅度并且变化缓慢的峰为翻身信号，中等幅度和变化较平缓的峰为呼吸，变化快的尖峰是心跳；
(4)统计步骤：最后通过对呼吸、心跳对应的信号进行测量得出单位时间的个数，就得到相应的频率，比如小儿的呼吸频率小于10次，则判断为呼吸暂停的警告，在10次到30次之间，判断为呼吸太慢，在30次到60次之间，判断为呼吸正常，大于60次，判断为呼吸太快警告；
(5)报警步骤：当信号中有大幅度和变化缓慢的峰时，就根据用户设定要求来决定是否发出翻身警告。
本发明专利的有益效果是能根据本发明的监测装置监测人体生命信息，根据监测到的信息，实现自动拍摄成像，不需要患者时时刻刻的配合。并且能够实现对患者及时的和远距离的监护。同时具有不需要特制床垫、座垫和靠垫，又柔软舒服和可以灵活应用、低成本的特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明：
图1是系统组成示意图；
图2是呼吸、心跳和翻身的气压信号波形图。
具体实施方式
如图1所示的本发明气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测装置系统组成示意图，其中：1、气垫，2、人体，3、床，4、气体导管，5、气压传感器，6、信号调理电路，7、微处理器，8、报警发射部分，9、报警接收部分。
图2所示具有人体呼吸、心跳和翻身的气压波形。
气压传感器(5)通过气体导管(4)连接气垫(1)，微处理器(7)就可以通过气压传感器信号调理电路(6)获得由于人体(2)呼吸、心跳和翻身使气垫(1)产生的气压信息，再利用复合滤波对信号进行去噪声处理得到如图2所示的气压波形，然后通过差分算法判断出气压波形中的波峰和波谷，进一步通过对信号波形的峰值幅度及其延续时间的综合判断，也就是通过峰值和谷值幅度和变化速度判断出相应的呼吸、心跳和翻身信息，大幅度并且变化缓慢的峰为翻身信号，中等幅度和变化较平缓的峰为呼吸，变化快的尖峰就是心跳(如图2中的小尖峰)，最后通过对呼吸、心跳对应的信号进行测量得出单位时间的个数，就得到相应的频率，比如图2所示，该小儿的呼吸频率为33次，心跳频率为99次，翻身1次，因为呼吸频率在30次到60次之间，判断为呼吸正常，心跳也属于正常范围，因为有用户设定了翻身报警，所以微处理器(7)发出翻身报警指令，这样报警发射部分(8)发出翻身报警信号，在监护人身边的报警接收部分(9)就会发出翻身的声光报警信号。
除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1、人体呼吸、心跳和翻身自动监测方法，利用气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测装置进行，所述的气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测装置，包括床、气垫、气体导管、气压传感器、信号调理电路、微处理器和报警发射部分与报警接收部分，气压传感器通过气体导管连接在气垫上获取压力信息；微处理器通过信号调理电路读取压力信息并进行分析判断；报警发射部分由微处理器控制，与上述的报警接收部分相匹配，气垫由非金属材料制成；其特征是具有以下步骤：
(1)信号接受处理步骤：微处理器通过气压传感器获得气垫上的气压变化信号，再进行信号中值和均值相结合的复合滤波去掉干扰噪声；
(2)信号计算步骤：利用差分算法判断出波峰和波谷；
(3)判断步骤：通过峰值和谷值的归一化幅度判断出相应的呼吸和翻身信息；
(4)统计步骤：通过对呼吸、心跳对应的信号进行测量得出单位时间的个数，得到相应的频率；
(5)报警步骤：当信号中有大幅度和大周期的峰时，根据用户要求来发出翻身警告。
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Assignee: Jiangsu Folee Medical Equipment Co., Ltd.

Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

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Denomination of invention: Airbed type device for automatic monitoring breath, heartbeat, and turn over of human body, and monitoring method

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Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Contract record no.: 2010320000692

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