CN101569526A - 穿戴式低负荷睡眠记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种穿戴式低负荷睡眠记录装置，所述记录装置能够记录受试者在睡眠中的胸部和腹部呼吸信号、心电信号、体位/体动信号的多生理参数；所述胸部呼吸信号和腹部呼吸信号的传感器均采用电感传感器，所述心电信号的传感器采用普通电极，所述体位/体动信号的传感器采用加速度传感器；电感传感器、普通电极、加速度传感器及其相关电子学电路被附着在一个方便穿戴的背心上；传感器拾取的生理信号被转化成数字信号，存储在存储介质如SD/MMC卡中，或者无线传输到外部，用于事后分析和处理；所述睡眠记录装置还能够实现呼吸窒息/暂停事件的实时报警。

Description

穿戴式低负荷睡眠记录装置

技术领域

[01]本发明涉及一种生理参数记录装置，特别是一种穿戴式低负荷睡眠记录装置。

背景技术

[02]睡眠生理参数的连续动态监测对于人体健康医疗具有重要意义，也是睡眠中的呼吸事件检测的必不可少的技术手段。睡眠中的呼吸事件的检测能够提供临床诊断的重要基础。目前睡眠生理参数记录装置较为复杂，需住院才能检查，而且病人在生疏或陌生的环境下，难以入睡或失眠或睡眠状况发生改变，因此很难得到真实的睡眠生理记录。

[03]本发明提出的穿戴式睡眠生理参数记录装置能够获得胸呼吸、腹呼吸、心电、体位/体动等多个生理参数，穿戴式睡眠生理参数记录装置还具有呼吸暂停实时报警功能。该装置在记录过程中能够测量胸部容积的变化，克服了传统的呼吸传感器不能测量呼吸容积变化的弱点，对人体没有创伤，没有任何负荷，轻松自如，该装置操作相对简单，不需要专业人员，既降低了医疗成本，又减少了操作复杂性，节省时间，提高了工作效率。在存储模式下，生理参数实时采集并存储在存储介质(例如SD/MMC卡等)上，后续可以离线读取/分析，存储模式适合于受试者活动范围较大，以及电磁干扰严重不适合使用无线传输等场合，在电磁干扰不严重的场合，可以采用传输模式，例如无线传输进行在线读取分析。

发明内容

[04]本发明旨在提出一种穿戴式无创生理参数遥测装置，能够实现多种基本生理参数(例如胸呼吸、腹呼吸、心电、体位/体动等)的无创、连续和动态提取，测量所获得生理数能够实时将睡眠中的生理参数记录在SD/MMC等存储介质，或者通过有线/无线传送到外部设备。使用该人体睡眠生理参数的监测系统，不需要受试人员住进医院进行观测，可以方便地在白天和夜间穿带好特制背心，即可获得白天和夜间睡眠的生理参数。

[05]为了实现上述目的，本发明提出一种穿戴式无创睡眠生理参数记录装置，其包括呼吸单元、心电单元、体位/体动单元以及数据采集终端，其中所述呼吸单元、心电单元、体位/体动单元分别具有生理信号测量电路、ADC转换模块和信号无线数据发送模块，所述数据采集终端具有数据存储功能；所述呼吸单元、心电单元、体位/体动单元附着于马甲或背心状的可穿戴主体上。

[06]优选地，呼吸单元的传感器采用可伸缩的铜线绕成的电感，电感传感器采用波浪式导线能够随着呼吸运动而伸缩，根据测量导线伸缩而引起的电感变化，描记呼吸运动状况；为了同时检测胸部和腹部的呼吸信号，呼吸单元采用脉冲式分时激励电路；

[07]优选地，还包括判定单元，例如ARM处理器，其根据呼吸单元获得的呼吸周期与心电单元获得的心动周期之间比值大小的改变，判定呼吸窒息事件并蜂鸣和报警。

[08]优选地，心电单元的生理信号测量单元包括信号拾取电路、信号放大电路、信号调理电路；其中信号拾取电路包括信号提取端和前置放大电路，信号提取端就是普通心电导联线的电极母扣，前置放大电路集成在电极扣内。

[09]优选地，体位/体动单元的生理信号测量单元为三维加速度传感器，加速度传感器信号能够表征人体运动状况，以评价受试者的睡眠状况；采用两个以上的三维加速度传感器，检测人体躯干的姿态和运动状态变化。

[10]优选地，所述可穿戴主体具有一定的弹性，或者具有松紧带、系扣件等类似件，使得使用者在穿戴上该穿戴式低负荷睡眠生理记录装置的可穿戴主体时，可穿戴主体上的信号拾取部分(亦即传感器)能够敏锐探测到生物体的生理参数，不致因为可穿戴主体与使用者身体贴合不充分而导致采集到的生理参数不够准确和及时，造成探测误差。

[11]本发明还提出一种穿戴式无创睡眠生理参数记录装置，在一件可穿戴主体(例如马甲、背心等)里集成测量所需要的生理信号拾取处理单元，比如各类生理传感器及其信号处理电路，还包括有线或无线发送单元；所述生理信号拾取处理单元附着于可穿戴主体上，并具有相应的生理信号拾取部分；当生物体穿戴上可穿戴主体时，生理信号拾取部分拾取到的生理信号被同步地转换成数字信号，并经由比如无线发送单元对外发送，便于分析、处理和计算，以及对于特定情形(例如呼吸暂停事件)的实时报警。

附图说明

[12]从对说明本发明的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本发明的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的，在附图中：

[13]图1为穿戴式低负荷睡眠记录装置中的呼吸单元的部分电路原理图，更确切地说，是呼吸单元中的信号调理、放大、滤波电路；

[14]图2为穿戴式低负荷睡眠记录装置中的心电单元的部分电路原理图，更确切地说，是心电单元中的信号调理、放大、滤波电路；

[15]图3为穿戴式低负荷睡眠记录装置中的体位/体动单元的部分电路原理图，更确切地说，是体位/体动单元中的信号调理、放大、滤波电路；

[16]图4为穿戴式低负荷睡眠记录装置的示意图；

[17]图5为穿戴式低负荷睡眠记录装置的数据记录存储电路的原理图。

具体实施方式

实施例1

[18]图4所示为本发明的一种实施方式。本发明的穿戴式低负荷睡眠记录装置是可穿戴主体。记录装置包括第一部分1、第二部分2、第三部分3和第四部分4。其中：

呼吸单元采用两个以上的电感传感器，例如绕线电感，检测胸部和腹部呼吸运动引起的轮廓变化；1是绕线电感附着于可穿戴主体的方式和位置，其附着在可穿戴主体上与生物体的呼吸部位相对应的位置，如胸部、腹部等，以确保当生物体穿戴上可穿戴主体时，其呼吸传感器能够尽量紧密贴近生物体的呼吸器官所在位置，以便准确及时地探测出与呼吸相关的生理参数；电感传感器采用波浪式导线能够随着呼吸运动而伸缩，根据测量导线伸缩而引起的电感变化，描记呼吸运动状况。

2是心电电极按扣附着于可穿戴主体的方式和位置，其附着在可穿戴主体上与生物体的心脏部位相对应的位置，如胸部，以确保当生物体穿戴上可穿戴主体时，其心电传感器能够尽量紧密贴近生物体的心脏所在位置，以便准确及时地探测出与心电信号相关的生理参数；

体位/体动单元采用两个以上的三维加速度传感器，检测人体躯干的姿态和运动状态变化；两个以上的三维加速度传感器附着于可穿戴主体的不同位置，根据不同位置的三维加速度传感器的信号标记下人体的体位/体动；3是三维加速度传感器附着于可穿戴主体上的方式和位置，其附着在可穿戴主体上与生物体的体位/体动关联密切的身体部位相对应的位置，如腰部、肩部等，以确保当生物体穿戴上可穿戴主体时，其体位/体动传感器能够尽量紧密贴近这些与生物体的体位/体动关联密切的部位所在位置，以便准确及时地探测出与体位/体动相关的生理参数；

4是电子学电路附着于可穿戴主体的方式和位置，其中包括用于存储采集的生物信号的存储介质(图中未示出)，该存储介质可以以可插拔的方式安装，例如SD/MMC卡，以便将采集到的生物信号转移到如计算机等外部设备上进行更细致的分析、处理、计算、回放，例如通过可视化电子图表将一定时间内的生物信号及其变化情况在屏幕上加以直观显示，使得睡眠分析、临床监护更为便捷，还可以结合如计算机等外部设备中的分析、诊断程序，利用存储介质中存储的生物信号对生物体实行智能化的睡眠分析、临床监护乃至病情诊断。

4中还可以包括判定单元(图中未示出)，例如含有判定程序的ARM处理器，其根据呼吸单元获得的呼吸周期与心电单元获得的心动周期之间比值大小的改变，判定是否存在呼吸窒息事件，若有呼吸窒息事件发生则进行实时蜂鸣报警。

[19]图2中的5和6分别连接到图5中对应的位置。

[20]图1中的7和8分别连接到图5中对应的位置，图1中的A和B分别连接到胸部和腹部呼吸的电感传感器两端。

[21]图3中的x、y和z分别连接到图5中对应的位置。

当使用者使用该穿戴式低负荷睡眠记录装置时，将可穿戴主体如普通衣物那样穿戴在身上，记录装置自动开始工作，或者采用诸如按扭等开关触发记录装置开始工作，呼吸单元、心电单元、体位/体动单元等生物信息拾取处理单元通过各传感部件拾取使用者的对应生物信息，并对拾取的生理信号进行诸如调理、放大、滤波等处理后，将其同步地转换成数字信号并存放在存储介质中，便于对这些生理参数进行分析、处理和计算，其中的判定单元还可以根据呼吸单元获得的呼吸周期与心电单元获得的心动周期之间比值大小的改变，判定是否存在呼吸窒息事件，若有呼吸窒息事件发生则进行实时蜂鸣报警。

实施例2

[22]本发明还公开另一种穿戴式低负荷睡眠记录装置(在附图中并未示出)，其构成与实施例1大致相同，区别仅在于采用无线发送单元代替实施例1中的存储介质。

[23]当使用者使用该穿戴式低负荷睡眠记录装置时，将可穿戴主体如普通衣物那样穿戴在身上，记录装置自动开始工作，或者采用诸如按扭、按键等开关触发记录装置开始工作，呼吸单元、心电单元、体位/体动单元等生物信息拾取处理单元通过各传感部件拾取使用者的对应生物信息，并对拾取的生理信号进行诸如调理、放大、滤波等处理后，将其同步地转换成数字信号并并经由无线发送单元对外发送，便于借助具有无线接收单元的外围设备如计算机等对这些生理参数进行分析、处理和计算。

实施例3

[24]本发明还公开另一种穿戴式低负荷睡眠记录装置(在附图中并未示出)，其构成与实施例1大致相同，区别仅在于增设有无线发送单元。

[25]该穿戴式低负荷睡眠记录装置兼具有实施例1和实施例2中的记录装置的功能，既能实现生理信息的存储，又能实现生理信息的远程发送，使用者可以通过按扭、按键等开关选择采用何种生理信息处理方式。

[26]尽管已示出和描述了本发明的优选实施例，可以设想，在此描述的主题的各种细节可以改变而不脱离该主题的范围，因此，上述描述仅仅是说明性的，不是为了限制的目的，本领域的技术人员可在权利要求书和说明书描述主题的精神和范围内对本发明进行各种修改。

Claims (8)

1.一种穿戴式低负荷睡眠记录装置，包括：呼吸单元、心电单元、体位/体动单元；所述呼吸单元、心电单元、体位/体动单元分别具有相应的生理信号调理、放大、滤波电路，被同步地转换成数字信号，并存放在数字存储媒体中，便于分析、处理和计算；所述呼吸单元、心电单元、体位/体动单元附着于马甲或背心状的可穿戴主体上。

2.如权利要求1所述的睡眠记录装置，其特征在于：所述呼吸单元采用两个以上的电感传感器，检测胸部和腹部呼吸运动引起的轮廓变化。

3.如权利要求1所述的睡眠记录装置，其特征在于：所述体位/体动单元采用两个以上的三维加速度传感器，检测人体躯干的姿态和运动状态变化。

4.如权利要求1所述的睡眠记录装置，其特征在于：还包括判定单元，其根据呼吸单元获得的呼吸周期与心电单元获得的心动周期之间比值大小的改变，判定是否存在呼吸窒息/暂停事件，若存在呼吸窒息/暂停事件，实时蜂鸣和报警。

5.如权利要求2所述的睡眠记录装置，其特征在于：所述的电感传感器采用波浪式导线能够随着呼吸运动而伸缩，根据测量导线伸缩而引起的电感变化，描记呼吸运动状况。

6.如权利要求3所述的睡眠记录装置，其特征在于：所述两个以上的三维加速度传感器附着于可穿戴主体的不同位置，根据不同位置的三维加速度传感器的信号标记下人体的体位/体动。

7.如权利要求2所述的睡眠记录装置，其特征在于：所述呼吸单元采用脉冲式分时激励电路。

8.一种穿戴式低负荷睡眠记录装置，包括：呼吸单元、心电单元、体位/体动单元；所述呼吸单元、心电单元、体位/体动单元分别具有相应的生理信号调理、放大、滤波电路，被同步地转换成数字信号，并通过无线发送单元实时对外发送，便于分析、处理和计算；所述呼吸单元、心电单元、体位/体动单元附着于马甲或背心状的可穿戴主体上。

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