CN102988033A

CN102988033A - 一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置

Info

Publication number: CN102988033A
Application number: CN 201210359048
Authority: CN
Inventors: 李峰; 沈劲鹏; 李玉刚; 戴鹏; 黄锦锋
Original assignee: SHENZHEN HEXIN ZONDAN MEDICAL EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN HEXIN ZONDAN MEDICAL EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本专利提供一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，包括弹性基材及安装在弹性基材上的传感器单元、信号引出线、信号调理电路、数字处理单元、显示单元和预警单元。所述传感器单元是通过碳纤维材料采集人体呼吸和心跳信号。传感器单元通过信号引出线与信号调理电路连接，进一步经过数字处理模块得到测试者的呼吸和心跳频率。当分析出危险时，如呼吸频率或心跳频率过慢过停止时，装置发出报警信号。所述碳纤维材料可以带状或者面状或者丝状分布于弹性基材上。该装置可放置于普通的枕头、床垫或椅垫的下部等位置，传感单元具有柔软、透气的特点，使用舒适性好，适宜长期监测。

Description

一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置

【技术领域】

本发明专利属于医疗保健领域，具体涉及一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置。

【背景技术】

对睡眠呼吸的研究直接关系到睡眠疾病的研究，因此睡眠呼吸成为睡眠医学中比较关心的话题。目前，一种叫做睡眠呼吸暂停低通气综合征(SAHS)受到广泛重视。这种病症较为常见，其临床表现为打鼾、呼吸暂停、白天嗜睡。睡眠呼吸综合症引起长期睡眠低氧血症和高碳酸血症，随病程延长引起全身各系统的并发症，如心血管系统疾病、呼吸系统疾病、消化系统和泌尿系统疾病和代谢障碍。经调查发现呼吸以及心跳的骤停致死已经不是个例，它极大地威胁着人们的身体健康，特别是老年人和知识分子。尽早合理的诊治，可提高患者的生活质量预防各种病发症的发生，明显提高患者的存活率。因此，对睡眠呼吸的监护是预防和诊治睡眠呼吸障碍的首要步骤。如何能够及时甚至提前预报病情而避免悲剧的发生，显得至关重要。

目前，呼吸心跳监测主要有压力法、温感法、气流法电感法、胸阻抗法。压力法需要特制的信号采集装置，如国家发明专利：气垫式人体呼吸、心跳和翻身自动监测装置及监测方法(200610097472.9)中所述气垫，大面积使用不透气的材料，严重影响患者的睡眠质量。温感法和气流法利用放置在鼻腔处的温度传感器或气压传感器来获取呼吸信号，接触人体皮肤往往会给测试者带来不适。胸阻抗法根据人体呼吸运动引起胸腔容积变化，因而导致胸阻抗变化来获取呼吸信号，该装置需要在人体胸部粘贴电极往胸部输送激励电流，长期粘贴电极会伤害测试者的皮肤。

公开号为CN101632585A，其公开日为2010年1月27日地国家发明专利公开一种《针织结构的呼吸监测装置》，所述装置利用导电纤维的压阻效应采集人体腹部呼吸运动信号。该装置具有针织物柔软和透气的特点，适宜长期监测。但是，其导电纤维采用不锈钢纤维、铜纤维或镀银纤维，材料本身特性决定该测量装置的线性度较差，无法准确测量呼吸和心跳信号。

公开号为CN201759559U，其公开日为2011年03月16日的专利公开一种《基于电磁传感器的病人呼吸节律的监测装置》，所述装置包括电磁传感器、电感测量仪。电磁传感器为由一根导线环绕一圈制成的如齿轮外周形的线圈，线圈的两个接线端与电感测量仪的输入端相连。将该传感器放置在人体胸前，因为呼吸时胸部肌肉的扩张和收缩造成传感器的扩张和收缩，从而由测得的电感值来反映被测者呼吸节律。该装置后续电路复杂，精确度不高。

公开号为CN201752414U，其公开日为2011年03月02日的专利公开《一种睡眠呼吸监测帽》，该装置由帽子本体和电极及电缆构成，所属电极缝制在帽子本体上，电缆固定在电极上。装置将电极直接固定在帽子本体上，再将电缆和电极固定，这样就不需要以往那样用胶布将电极粘贴在皮肤上或头发上，减少监测痛苦。但被测者需要戴帽子进行测试，不适宜睡眠中监测，而多种呼吸疾病的病状只有在夜里才可以被监测到。

【发明内容】

针对于以上睡眠呼吸心跳监测手段的不足，本发明专利提出一种非接触式、使用舒适、不会对人体造成损伤的睡眠中呼吸和心跳的监测装置。

为解决上述问题，本发明专利采用以下方案来实现：

一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，包括弹性基材及安装在弹性基材上的传感器单元、信号引脚、信号调理电路、数字处理单元、显示单元和预警单元。所述的传感器单元基于碳纤维材料来获取人体呼吸和心跳信号。由于碳纤维材料具有压电效应，因而可以用来采集人体呼吸和心跳引起的压力变化信号。传感器单元通过信号引出线与信号调理电路连接，经过数字处理模块得到被测者的呼吸和心跳频率。当分析出危险时，如呼吸频率或心跳频率过慢过停止时，装置发出报警信号。所述碳纤维材料可以带状或者面状或者丝状分布于弹性基材上。该装置可置于普通的枕头、床垫或椅垫的下部等位置，传感单元具有柔软、透气的特点，使用舒适性好，适宜长期监测。

针对以上需求，本发明专利提供两种传感器单元的设计方法：

带状或者面状传感器单元，其包括：碳纤维布面，用以采集人体呼吸和心跳信号；隔离衬布，用以隔离碳纤维布面与人体及外界实体的接触，其中，碳纤维材料布面内嵌在隔离衬布内。

丝状传感器单元，其包括：碳纤维丝，用以采集人体呼吸和心跳信号；弹性纤维束，提供辅助弹性，其中，碳纤维丝规则交叉编织在弹性纤维束的外围。

采集到的呼吸和心跳信号通过信号引脚接入信号调理电路，输出为交流电压信号。进一步对该信号放大、低通滤波(典型呼吸和心跳频率在0.1Hz至3Hz)，低通滤波或者带通滤波，提取呼吸信号和心跳信号，并送入数字处理单元计算各自的频率，呼吸心跳频率通过显示单元反应给测试者。当分析出危险时，如呼吸频率或心跳频率过慢过停止时，装置发出报警信号。

本发明的有益效果是：测试者通过使用本发明专利，避免监测装置直接接触皮肤造成的损伤；本发明专利基于碳纤维材料，具有较好的线性度，可同时监测呼吸和心跳信号；碳纤维材料具有柔软透气的特点，适宜夜间睡眠监测。

【具体实施方式和附图说明】

下面是结合附图和具体实施方法对本发明专利进一步说明：

图1为本发明专利基于睡眠中呼吸和心跳的监测装置结构框图；

图2为本发明专利带状或面状传感器单元俯视效果；

图3为本发明专利带状或面状传感器单元拆解效果；

图4为本发明专利丝状传感器单元；

图5为本发明专利将带状传感器单元安装在弹性基材上，并置于枕内的应用方案。

请参看图1所示，图1为本发明专利系统图，一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，其包括弹性基材1、传感器单元2、信号引脚3、信号调理电路4、数字处理单元5、预警单元6和显示单元7。

传感器单元2安装在弹性基材1上，所述的传感器单元2用来采集人体呼吸和心跳引起的压力变化信号，所述弹性基材1限制传感器单元2的伸缩范围满足较高线性要求。传感器单元2通过信号引出线3与信号调理电路4连接，经过数字处理单元5得到被测者的呼吸和心跳频率，通过显示单元7反应给测试者。当分析出危险时，如呼吸频率或心跳频率过慢过停止时，装置通过预警单元6发出报警信号。

其中，信号调理电路4用以将电阻变化信号转换为电压变化信号信号、分离呼吸和心跳信号，包括：惠斯通电桥，用以将碳纤维材料的电阻变化信号转换为电压变化信号；50Hz陷波器，主要滤除50Hz的市电干扰；电压放大器，选用低噪声的运算放大器对电压信号做前级放大；低通滤波器，提取出包含呼吸和心跳信号的交流电压；低通滤波放大电路，从包含呼吸和心跳信号的交流电压中将心跳成分提取出来；带通滤波放大电路，从包含呼吸和心跳信号的交流电压中提取出低频缓慢变化的呼吸信号。

基于碳纤维材料，本发明专利提供两种传感器单元的设计方法。

图2为本发明专利带状或面状传感器单元俯视效果。

图3为本发明专利带状或面状传感器单元拆解效果，其包括碳纤维布面9，用以采集人体呼吸和心跳信号；以及安装在碳纤维布面9上下面的隔离衬布8和10，用以隔离碳纤维布面与人体及外界实体的接触。

图4为本发明专利丝状传感器单元，其包括碳纤维丝11和弹性纤维束12，碳纤维丝11规则交叉编织在弹性纤维束12的外围。弹性纤维束12提供辅助弹性。

图5为将带状传感器单元安装在弹性基材上，并置于枕内的应用方案，其包括弹性基材13、带状传感器单元14、导电引脚15和普通枕头16。弹性基材13及弹性基材13上的带状传感器单元14放置在普通枕头16的内部。

Claims

1.一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，其包括弹性基材及安装在弹性基材上的传感器单元、信号引出线、信号调理电路、数字处理单元、显示单元和预警单元。其特征是：弹性基材用来限制传感器单元的伸缩范围满足较高线性度要求。传感器单元是通过碳纤维材料采集测试者的呼吸和心跳信号，传感器单元通过信号引出线与信号调理电路连接，进一步经过数字处理单元得到被测者的呼吸和心跳频率。

2.根据权利要求1所述的一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，其特点在于：所述的传感器单元可以呈带状、面状或者丝状安装于弹性基材上。

3.根据权利要求1所述的一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，其特点在于：当所述的传感器单元以带状或者面状安装于弹性基材上时，其结构为：碳纤维布面，用以采集人体呼吸和心跳信号；隔离衬布，用以隔离碳纤维布面与人体及外界实体的接触，其中，碳纤维材料布面内嵌在隔离衬布内。

4.根据权利要求1所述的一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，其特点在于：当所述的传感器单元以丝状安装于弹性基材上时，其结构为：碳纤维丝，用以采集人体呼吸和心跳信号；弹性纤维束，提供辅助弹性，其中，碳纤维丝规则交叉编织在弹性纤维束的外围。

5.根据权利要求1所述的一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置，其特点在于：所述的弹性基材以及安装在弹性基材上的传感器单元可放置于包含呼吸和心跳信号的体位下，来采集呼吸心跳引起的压力变化信号；所述体位包括头部、胸腹部、臀部等，其中头部的呼吸心跳监测通过检测身体呼吸运动带动头部相同规律的运动在弹性基材上产生压力变化信息来采集呼吸信号，通过检测人体头部血管收缩扩张运动在弹性基材上产生压力变化信息来采集心跳信息。