CN104434125A - 一种睡眠障碍下肢运动记录装置 - Google Patents

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王心醉
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Abstract

本发明提供了一种睡眠障碍下肢运动记录装置，包括，感应机构，每一组感应单元均包括2个粘贴于患者腿部的9轴传感器及2个粘贴于患者腿部肌肉表面的表面肌电电极；采集盒，每一组模块单元与一组感应单元对应，每一组模块单元均包括一运动采集模块及一肌电采集模块，所述运动采集模块与所述9轴传感器通过线缆连接，所述肌电采集模块与所述表面肌电电极电连接，所述运动采集模块及所述肌电采集模块均连接于单片机，并通过与所述单片机相连的第一无线传输模块将数据传输至终端设备；终端设备，包括接收所述第一无线传输模块所发出数据的第二无线传输模块及与所述第二无线传输模块相连的上位机。本案所述睡眠障碍下肢运动记录装置结果客观可靠。

Description

一种睡眠障碍下肢运动记录装置
技术领域
本发明涉及一种医疗检测装置，特别涉及一种用于睡眠障碍患者下肢运动行为的临床记录定量检测装置。
背景技术
传统评估睡眠质量的工具包括多导睡眠监测、睡眠日记及量表评估等主观评估方式。虽然多导睡眠监测能够客观、准确的分析睡眠及觉醒状态，并对睡眠进行分期，但它高昂的价格及不能在自然状态下记录睡眠的特点，使它在临床的应用受到局限；睡眠日记虽能在一定程度上反映自然状态下的睡眠情况，但它的准确性尚未得到认可，因此临床很需要存在客观、准确、价格便宜、易被接受的睡眠评估方式。体动记录仪作为一种无创，并完全在自然状态下评估睡眠的方式，其应用价值开始被广大睡眠中心重视。周期性肢动症是指睡眠期间反复的、高度刻板发生的肢体运动，最常发生于下肢。但研究发现，现有的体动记录仪会出现检测结果与实际不符的情况，这可能与传感器单一、灵敏度较低有关。
基于以上所述，一种用于下肢运动行为的临床记录定量检测装置亟待开发。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种睡眠障碍下肢运动记录装置，通过本技术可实现对下肢运动程度的定量评估，有效提升评估的客观性。
一种睡眠障碍下肢运动记录装置，包括感应机构、采集盒及终端设备，其中，所述感应机构，包括两组感应单元，每一组感应单元均包括2个粘贴于患者腿部的9轴传感器及2个粘贴于患者腿部肌肉表面的表面肌电电极；采集盒，包括两组模块单元，每一组模块单元与一组感应单元对应，每一组模块单元均包括一运动采集模块及一肌电采集模块，所述运动采集模块与所述9轴传感器通过线缆连接，所述肌电采集模块与所述表面肌电电极电连接，所述运动采集模块及所述肌电采集模块均连接于单片机，并通过与所述单片机相连的第一无线传输模块将数据传输至终端设备；终端设备，包括接收所述第一无线传输模块所发出数据的第二无线传输模块及与所述第二无线传输模块相连的上位机；其中，所述采集盒内还设有电源管理模块用于为采集盒供电。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述表面肌电电极为一用于生物电势测量的肌电信号检测芯片，所述肌电信号检测芯片采用低噪声、8通道、24位模拟前端芯片ADS1299，所述肌电信号检测芯片采样率至少为16bits，用于同步检测2路4导肌电信号。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述肌电信号检测芯片包括8个低噪声可编程增益放大器和8个24bits同步采样模数转换器，等效输入噪声为1.0μVpp(70Hz BW)，数据采样率为250SPS～16kSPS。
由于肌电信号检测与人体有直接的电接触，故所述肌电信号检测芯片的安全性设计需格外关注，不仅需满足GB9706.1-2007医用电气设备第1部分：安全通用要求，还需满足YY 0896-2013医用电气设备第2部分：肌电及诱发反应设备安全专业要求。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述9轴传感器为一运动信号检测芯片，所述运动信号检测芯片包括三轴加速度计、三轴陀螺仪与三轴磁力计。初步选择InvenSense公司的MPU-6500传感器作为运动信号检测芯片。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述三轴加速度计的测量范围为±2g，±4g，±8g或±16g。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述三轴陀螺仪的测量范围为±250，±500，±1000或±2000degrees/sec。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述运动信号检测芯片为MPU-6500传感器。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述第一无线传输模块及所述第二无线传输模块数据传输速率大于等于275.2kbps，且小于等于2764800bps。最低数据传输速率：8*16*2000+2*16*6*100＝275.2kbps。
就数据传输量而言，蓝牙通信协议与nRF24L01射频芯片都可以满足要求，但是要通过医疗器械认证，采用专门设计的满足CE认证的蓝牙通信模块可以大大缩短开发流程和认证流程。初步选择深圳蓝色飞舞公司生产的BF10-A蓝牙2.0模块，该模块通过了FCC认证，最大传输速率可达2764800bps，可以满足本系统的无线通信速率要求。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述第一无线传输模块及所述第二无线传输模块均采用BF10-A蓝牙2.0模块。
优选的是，所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其中，所述采集盒外还设绑带用于将采集盒固定于腰间。
本发明提供的睡眠障碍下肢运动记录装置的有益效果：(1)对患者睡眠障碍典型症状下肢运动的评估采用表面肌电图(sEMG)与运动状态相结合的方法，以形成客观标准；(2)对患者运动状态评估采用9轴传感器，即3轴加速度计+3轴陀螺仪+3轴磁力计，通过数据融合得到相应运动数据。
附图说明
图1为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置系统框图；
图2为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置9轴传感器数据采集电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如附图1所示，为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置系统框图，包括感应机构、采集盒及终端设备三部分，可以对患者进行单侧运动状态测量或对患者进行双侧运动状态测量。为了准确检测下肢的运动状态，需要采用两组分别设于患者两侧腿部的感应单元，每一组感应单元均包括2个分别粘贴于患者大、小腿部的9轴传感器及2个分别粘贴于患者大、小腿部肌肉表面的表面肌电电极，两组感应单元同时对患者两腿进行检测。
所述感应机构采用线缆连接至采集盒。采集盒通过腰带束于患者腰间，所述采集盒包括肌电采集模块、运动采集模块、单片机(MCU)、第一无线传输模块和电源管理模块。终端设备包括第二无线传输模块和上位机。采集盒与终端设备之间采用无线通讯。
如图2所示，为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置9轴传感器数据采集电路框图，其中，单片机型号为PIC16LF1827，电源型号为U0ADP151，9轴传感器型号为U_MPU9250，第一无线传输模块型号为U_nRF24L01，所述第一无线传输模块采用射频芯片。
另，将睡眠期间上肢震颤记录装置与睡眠障碍下肢运动记录装置结合：上肢体动记录装置包括传感器、采集盒与终端设备三部分，用于测量患者单侧上肢的体动情况。为了测量患者两侧上肢的震颤情况，需要分别在患者两侧上臂佩戴采集盒，表面肌电电极与采集盒集成为一体，表面肌电电极位于采集盒与皮肤的接触面，采集盒直接粘贴于待测前臂肌肉群特定位置，减少了连线。两侧9轴传感器粘贴于特定位置后与同侧采集盒相连。两侧采集盒分别通过无线传输模块与终端设备进行双向通讯；睡眠障碍下肢运动记录装置包括感应机构、采集盒及终端设备三部分，可以对患者进行单侧运动状态测量或对患者进行双侧运动状态测量。为了准确检测下肢的运动状态，需要采用两组分别设于患者两侧腿部的感应单元，每一组感应单元均包括2个分别粘贴于患者大、小腿部的9轴传感器及2个分别粘贴于患者大、小腿部肌肉表面的表面肌电电极，两组感应单元同时对患者两腿进行检测。将睡眠期间上肢震颤记录装置与睡眠障碍下肢运动记录装置结合形成体动检测系统可实现多点位检测，使检测结果更为准确客观。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，包括，
感应机构，包括两组感应单元，每一组感应单元均包括2个粘贴于患者腿部的9轴传感器及2个粘贴于患者腿部肌肉表面的表面肌电电极；
采集盒，包括两组模块单元，每一组模块单元与一组感应单元对应，每一组模块单元均包括一运动采集模块及一肌电采集模块，所述运动采集模块与所述9轴传感器通过线缆连接，所述肌电采集模块与所述表面肌电电极电连接，所述运动采集模块及所述肌电采集模块均连接于单片机，并通过与所述单片机相连的第一无线传输模块将数据传输至终端设备；
终端设备，包括接收所述第一无线传输模块所发出数据的第二无线传输模块及与所述第二无线传输模块相连的上位机；
其中，所述采集盒内还设有电源管理模块用于为采集盒供电。
2.根据权利要求1所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述表面肌电电极为一用于生物电势测量的肌电信号检测芯片，所述肌电信号检测芯片采用低噪声、8通道、24位模拟前端芯片ADS1299，所述肌电信号检测芯片采样率至少为16bits，用于同步检测2路4导肌电信号。
3.根据权利要求2所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述肌电信号检测芯片包括8个低噪声可编程增益放大器和8个24bits同步采样模数转换器，等效输入噪声为1.0μVpp(70Hz BW)，数据采样率为250SPS～16kSPS。
4.根据权利要求1、2或3所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述9轴传感器为一运动信号检测芯片，所述运动信号检测芯片包括三轴加速度计、三轴陀螺仪与三轴磁力计。
5.根据权利要求4所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述三轴加速度计的测量范围为±2g，±4g，±8g或±16g。
6.根据权利要求5所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述三轴陀螺仪的测量范围为±250，±500，±1000或±2000degrees/sec。
7.根据权利要求5或6所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述运动信号检测芯片为MPU-6500传感器。
8.根据权利要求7所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述第一无线传输模块及所述第二无线传输模块数据传输速率大于等于275.2kbps，且小于等于2764800bps。
9.根据权利要求8所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述第一无线传输模块及所述第二无线传输模块均采用BF10-A蓝牙2.0模块。
10.根据权利要求9所述的睡眠障碍下肢运动记录装置，其特征在于，所述采集盒外还设绑带用于将采集盒固定于腰间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105259970A (zh) * 2015-08-14 2016-01-20 天津市三源电力设备制造有限公司 一种简易太阳能电池板最大功率点控制电路
CN105286804A (zh) * 2015-12-04 2016-02-03 重庆大学 一种可穿戴式膝爬运动生理参数检测装置

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