CN105997085B - 可穿戴慢阻肺动态监测胸带 - Google Patents

可穿戴慢阻肺动态监测胸带 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种可穿戴慢阻肺动态监测胸带，所述胸带采用柔性高弹力织物作为基底层，两个柔性织物心电干电极、一个压电式柔性心音传感器和一个压电式柔性肺音传感器缝制在基底层上，通过导电布分别与基底层另一侧表面的信号接口连接，信号接口采用金属暗扣缝制在基底上，柔性高弹力织物根据传感器形状镂空并与基底层缝合作为绝缘遮挡层。本发明有效解决了多信号相互干扰的问题，贴合人体，有效提高了监测的准确性。

Description

可穿戴慢阻肺动态监测胸带
技术领域
本发明涉及可穿戴健康医疗技术领域，具体涉及一种可穿戴慢阻肺动态监测胸带。
背景技术
中国是世界上老年人最多的国家。到2050年，我国老龄化人口将超过4亿，占全国人口的30％。逐步老化的人口将导致残疾、精神障碍和慢性疾病的比例增加。其中慢性病是现代人主要的疾病负担，是死亡和致残的主要原因。据统计，慢性病的死亡率约60％，一半是在70岁以下。慢性阻塞性肺疾病(the Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)是慢性病中常见且发病率高的一种，为慢性支气管炎、肺气肿、哮喘发展到一定阶段的共同表现。慢阻肺病人的生活质量很差，易因长期血氧不足引起肺心病等心脏并发症，急性呼吸衰竭恶化和呼吸性酸中毒引发的死亡。专家预测到2020年慢阻肺将成为全球第三大死因。
慢阻肺的患病率和发病率数据大大低估了其真正危害，因为该病发病隐匿，潜伏期长，通常不能确诊，直到它在临床上显而易见。常规的医疗检测存在操作不方便、携带性差和数据难以进一步分析的缺点。可穿戴健康医疗技术能够为慢阻肺患者在独立生活的家居和户外环境中提供非突兀的个性化长期实时健康监护和通信服务。可穿戴装置获取的个人数据详细描述了患者个人的健康状况，实现了针对性的检验和诊断。可穿戴装置为患者提供了无处不在的自适应平台，能够长期实时获取病情状态，提取有用的临床数据，临床医生能够更直接、准确，完整地了解病人情况，提出有针对性的个人病情处理方案。
临床中肺功能测定指标是COPD诊断的金标准。在慢阻肺研究领域，近来很多研究利用心率、呼吸等测量患者在家庭环境中的身体状况。针对以上各种生理参数，利用肺音、心音和心电传感(呼吸信号能从心电中提取)完成对慢阻肺病情检测的生理信号采集。在现有传感研究中，专利CN201010239176.4公开了一种便携式无线电子听诊器，通过自适应运算将肺音中心音信号滤除，实现对肺音信号的监测。专利CN104510491A公开了一种Ω型肩戴式心音采集装置，采集胸部和背部两个位置的两路立体心音，实现了对心音信号的长期监测。专利CN1425354A公开了一种便携式动态全信息心电心音监测仪，以压电薄膜传感器采集胸部三个不同位置的心音信号，心电电极采集胸部五个不同位置的心电信号。但是，目前尚缺乏可长期舒适穿戴的动态监测慢阻肺病情的装置，上述专利仅对单个或多个信号传感进行了分析，并未涉及综合检测，同时也并未针对慢阻肺病人考虑各信号的干扰确定各信号特定的听诊区和对传感器进行合理布局。慢阻肺病症需结合心电、呼吸、心音和肺音信号诊断，各信号均为微弱生理信号，信号间存在相互干扰。在胸带上布局传感器时，应该首先将传感器放在临床听诊区，其次避免信号间的干扰，需找最佳传感部位。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种可穿戴慢阻肺动态监测胸带，该胸带采用柔性高弹力织物作为基底层，两个柔性织物心电干电极、一个压电式柔性心音传感器和一个压电式柔性肺音传感器缝制在基底层上，通过导电布分别与基底层另一侧表面的信号接口连接，信号接口采用金属暗扣缝制在基底上，柔性高弹力织物根据传感器形状镂空并与基底层缝合作为绝缘遮挡层。
优选地，所述柔性弹力织物基底采用含60％聚酯纤维、33％棉、7％莱卡纤维针织成的高弹性面料，整体宽度为75-80mm，长1200-1400mm，厚1-2mm。除此之外，还可以采用其他现有的具有弹性的面料或材料，具体形状及厚度可以根据具体需要或具体使用环境进行调整。
优选地，所述柔性弹力织物基底两端分别缝合了宽40-50mm，长75-80mm，厚1mm的矩形魔术贴。
优选地，所述柔性织物心电干电极由导电布和导电海绵叠加组成，整体厚度为2-4mm，宽度为30-35mm，长度为70-100mm，两端是以其宽为直径的半圆封装。
优选地，所述两个柔性织物心电干电极间中心距离为150-180mm。
优选地，所述柔性心音传感器基于直接传导压电原理，采用新型高分子聚合材料微音传感元件，为厚度3-5mm，直径22-24mm的圆。
优选地，所述柔性肺音传感器基于直接传导压电原理，采用新型高分子聚合材料微音传感元件，为厚度3-5mm，直径32-34mm的圆。
优选地，所述绝缘遮挡层采用含60％聚酯纤维、33％棉、7％莱卡纤维针织成的高弹性面料，为厚度1-2mm，整体宽度为75-80mm，长为260-280mm的矩形，中心镂空图形为心电电极、心音传感器和肺音传感器形状。
优选地，所述绝缘遮挡层与织物基底用缝纫机缝纫连接、固定。
本胸带在动态情况下同时获取心电、呼吸、心音和肺音四种生理信号，传感器、导电材料和基底均采用柔性材料制成，对皮肤无刺激和损伤。弹性基底压力适中，贴合人体皮肤拓扑，使胸带具有传感信号精确稳定、穿戴舒适的特点。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
其中，1-柔性弹力织物基底；2-柔性织物心电干电极；3-压电式柔性心音传感器；4-压电式柔性肺音传感器；5-绝缘遮挡层；6-金属暗扣；7-导电布。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一优选的实施方式，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
本发明是一种可穿戴慢阻肺动态监测胸带，在动态情况下同时获取心电、呼吸、心音和肺音四种生理信号，通过平衡基底压力、传感器特性和传感布局，使胸带具有传感信号精确稳定、穿戴舒适的特点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可穿戴慢阻肺动态监测胸带，该胸带采用柔性高弹力织物作为基底层，两个柔性织物心电干电极、一个压电式柔性心音传感器和一个压电式柔性肺音传感器缝制在基底层上，通过导电布分别与基底层另一侧表面的信号端口连接，信号接口采用金属暗扣缝制在基底上，柔性高弹力织物根据传感器形状镂空并与基底层缝合作为绝缘遮挡层。
优选的，所述柔性弹力织物基底采用含60％聚酯纤维、33％棉、7％莱卡纤维针织成的高弹性面料，整体宽度为75-80mm，长1200-1400mm，厚1-2mm。织物基底主要用于支撑电极和传感器，其弹性、透气性良好，穿戴舒适。为减少电极和传感器测量的运动伪迹，胸带应尽量贴紧皮肤且不会感到不适，考虑慢阻肺患者呼吸较为困难，应适当放松胸带紧度，减少患者的生理和心理负担。
优选的，所述柔性弹力织物基底两端分别缝合了宽40-50mm，长75-80mm，厚1mm的矩形魔术贴，方便不同胸围的患者佩戴固定。
优选的，所述柔性织物心电干电极由导电布和导电海绵叠加组成，导电布和导电海绵的导电性良好，均为对皮肤无刺激的柔性材料，可清洗，适合长期穿戴，具备作为可穿戴系统传感器轻巧、便携等条件。整体厚度为2-4mm，宽度为30-35mm，长度为70-100mm，两端是以其宽为直径的半圆。心电电极需贴合胸部特征，电极的尺寸决定电极与皮肤之间的接触阻抗的大小。太大的尺寸会影响其穿戴舒适性，噪声多，使得心电R波易发生畸变，信号覆盖，标准波形变形；太小的尺寸会削弱心电的有效信号。
优选的，所述两个柔性织物心电干电极间中心距离为150-180mm。两电极位于胸部心电信号敏感区，电极间合适距离保证信号完整幅值。
优选的，所述柔性心音传感器基于压电原理，采用新型高分子聚合材料微音传感元件，柔性材料使传感器更加贴合人体胸部轮廓，减少运动伪迹，穿戴更加舒适。传感器为厚度3-5mm，直径22-24mm的圆。
优选的，所述柔性肺音传感器基于直接传导压电原理，采用新型高分子聚合材料微音传感元件，柔性材料使传感器更加贴合人体胸部轮廓，减少运动伪迹，穿戴更加舒适。传感器为厚度3-5mm，直径32-34mm的圆。
优选的，所述绝缘遮挡层采用含60％聚酯纤维、33％棉、7％莱卡纤维针织成的高弹性面料，为厚度1-2mm，整体宽度为75-80mm，长为260-280mm的矩形，中心镂空图形为心电电极、心音传感器和肺音传感器形状。绝缘织物封装电极和传感器，隔离导电布、金属暗扣与皮肤接触，避免产生干扰信号。
优选的，所述绝缘遮挡层与织物基底用缝纫机缝纫连接、固定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行的多种变化修改，替换和变形，对发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，而该些常规更改，均应视为落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可穿戴慢阻肺动态监测胸带，其特征在于，所述胸带采用第一柔性高弹力织物作为基底层，两个柔性织物心电干电极、一个压电式柔性心音传感器和一个压电式柔性肺音传感器缝制在基底层上，通过导电布分别与基底层另一侧表面的信号接口连接，信号接口采用金属暗扣缝制在基底层上，第二柔性高弹力织物根据干电极和传感器形状镂空并与基底层缝合作为绝缘遮挡层；所述绝缘遮挡层的中心镂空图形为心电干电极、心音传感器和肺音传感器形状；所述柔性织物心电干电极由导电布和导电海绵叠加组成，整体厚度为2-4mm，宽度为30-35mm，长度为70-100mm，两端是以心电干电极的宽度为直径的半圆封装。
2.根据权利要求1所述的胸带，其特征在于，所述基底层采用含60％聚酯纤维、33％棉、7％莱卡纤维针织成的高弹性面料，整体宽度为75-80mm，长1200-1400mm，厚1-2mm。
3.根据权利要求1所述的胸带，其特征在于，所述基底层两端分别缝合了宽40-50mm，长75-80mm，厚1mm的矩形魔术贴。
4.根据权利要求1所述的胸带，其特征在于，所述两个柔性织物心电干电极间沿基底层长度方向的中心距离为150-180mm。
5.根据权利要求1所述的胸带，其特征在于，所述柔性心音传感器基于直接传导压电原理，采用高分子聚合材料微音传感元件，所述柔性心音传感器为厚度3-5mm，直径22-24mm的圆。
6.根据权利要求1所述的胸带，其特征在于，所述柔性肺音传感器基于直接传导压电原理，采用高分子聚合材料微音传感元件，所述柔性肺音传感器为厚度3-5mm，直径32-34mm的圆。
7.根据权利要求1所述的胸带，其特征在于，所述绝缘遮挡层采用含60％聚酯纤维、33％棉、7％莱卡纤维针织成的高弹性面料，为厚度1-2mm，整体宽度为75-80mm，长为260-280mm的矩形。
8.根据权利要求1所述的胸带，其特征在于，所述绝缘遮挡层与基底层用缝纫机缝纫连接、固定。
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