CN110338960A - 基于压力分布图像及声音识别的osahs治疗系统 - Google Patents

基于压力分布图像及声音识别的osahs治疗系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统，包括控制箱、床身、支撑装置组、控制器、电源线；床身固定于控制箱的上面；床身中部安装有支撑装置组，支撑装置组由多个支撑装置组成；支撑装置由升降块、压力传感器、振动传感器、升降杆、液压缸、外壳、底座、电源连接线、信号线、控制箱连接线组成；控制器和控制箱连接，接收传感器采集的压力数据及振动数据，识别压力数据的特征计算出身体各部位位置及睡眠姿势，识别振动数据的特征计算出呼吸暂停，发出指令支配支撑装置调整高度，协助使用者改变睡眠姿势及抬高床头。其优点表现在：在睡眠中检测出呼吸暂停，通过调节睡眠姿势及抬高床头终止呼吸暂停；不会对使用者造成不适。

Description

基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，是一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统。
背景技术
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopneasyndrome，OSAHS)是一种常见的睡眠呼吸障碍性疾病，临床表现有夜间睡眠打鼾伴呼吸暂停和白天嗜睡。由于呼吸暂停引起反复发作的夜间低氧和高碳酸血症，可导致高血压，冠心病，糖尿病和脑血管疾病等并发症，甚至出现夜间猝死。
多导睡眠监测是诊断OSAHS的金标准，但是多导睡眠监测需要患者来医院或睡眠中心整夜监测，检查时需安装多个导联，患者会感觉不舒适，影响正常睡眠，且检查费用昂贵，检测出呼吸暂停并无治疗干预功能。
OSAHS治疗方案分为手术治疗和非手术治疗，非手术治疗的措施之一就是采取侧卧睡眠姿势及抬高床头，以消除或减轻因鼻腔、咽喉和口腔部位的舌根、悬雍垂等软组织后坠所引起的气道狭窄。
中国专利文献：CN202235799U，公开日：2012.05.30，公开了一种治疗OSAHS的矫治器，该矫治器包括上颌牙套和下颌牙套，其特征在于在上颌牙套和下颌牙套相对应的咬合处，分别安装有用于上、下颌牙套定位的磁铁。
中国专利文献：CN205656620U，公开日：2016.10.19，公开了一种具有智能系统的OSAHS诊疗一体机，该诊疗一体机的血氧模块、口鼻气流信号放大滤波模块、鼾声信号放大滤波模块分别与控制器连接，所述的血氧模块连接血氧探头，所述的口鼻气流信号放大滤波模块依次连接口鼻气流传感器和口鼻气流管，所述的鼾声信号放大滤波模块与鼾声传感器相连，所述的时钟模块、复合波产生模块和存储模块分别与控制器连接，复合波产生模块与放大输出模块相连，控制器还连接有TFT液晶显示模块、SDRAM模块和功能键模块，并且控制器还与WIFI模块，4G模块和语音模块相连。
但是关于本发明的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是，提供一种在睡眠中检测出呼吸暂停，通过调节睡眠姿势及抬高床头终止呼吸暂停的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统，所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统包括控制箱(1)、床身(2)、支撑装置组(3)、控制器(4)、电源线(5)；所述控制箱(1)的底部安装有四个底轮(11)，所述控制箱(1)的前面铰接有两个闭合门(12)，所述控制箱(1)前面的右下角设有电源线插口(13)；所述控制箱(1)上面的中部设有导线孔(14)，所述控制箱(1)上面的四个边角处固定连接有连接柱(15)；所述的床身(2)通过连接柱(15)固定于控制箱(1)的上面；所述床身(2)的左端固定连接有两个手把(21)，所述床身(2)的前面安装有控制器(4)；所述的控制器(4)由主机显示器一体机(41)及操作键盘(42)组成，主机内置控制程序；所述床身(2)的中部安装有支撑装置组(3)，所述的支撑装置组(3)由多个支撑装置(31)组成；所述的支撑装置(31)由升降块(310)、压力传感器(311)、振动传感器(312)、升降杆(313)、液压缸(314)、外壳(315)、底座(316)、电源连接线(317)、信号线(318)、控制箱连接线(319)组成；所述升降块(310)的内部设有压力传感器(311)和振动传感器(312)，所述升降块(310)的下端固定连接有升降杆(313)，所述的升降杆(313)安装于液压缸(314)中；所述液压缸(314)的外部设有外壳(315)，所述外壳(315)的底部固定连接有底座(316)，所述外壳(315)的侧面设有电源连接线(317)、信号线(318)、控制箱连接线(319)；所述的电源连接线(317)和所述的电源线插口(13)连接，所述的信号线(318)和所述的控制器(4)连接，所述的控制箱连接线(319)和所述的控制箱(1)连接，所述的控制箱(1)和所述的控制器(4)连接；所述的电源线(5)插在所述的电源线插口(13)中。
一种OSAHS治疗系统检测并治疗呼吸暂停的方法，所述的方法包括：
一、电源线(5)一端插在电源线插口(13)中，另一端插在电源处；
二、将使用者性别、年龄、身高、体重、胸围、腰围、皮下脂肪厚度数据通过操作键盘(42)输入控制器(4)；
三、使用者躺在床身(2)上，所述的压力传感器(311)高频同步采集压力数据，采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息传输到控制器(4)；振动传感器(312)持续采集振动数据，采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息传输到控制器(4)；
四、控制器(4)中的程序根据采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息计算出各时间点的压力分布图像，同时在主机显示器一体机(41)上显示；识别压力分布图像的特征计算出身体各部位位置及睡眠姿势；对比不同时间点的压力分布图像差异计算出胸部及腹部呼吸运动的幅度、吸气相及呼气相时程，并计算出身体各部位的压力时间负荷；
五、控制器(4)中的程序根据采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息计算出身体各部位呼吸音数据特征，识别身体各部位呼吸音数据的特征，结合吸气相及呼气相时程计算出呼吸暂停；
六、如果使用者睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配支撑装置调整高度，协助使用者改变睡眠姿势，并根据睡眠姿势及床头压力数据调整床头高度；
如果使用者侧卧位睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配床头支撑装置(31)调整高度；如果使用者侧卧位睡眠姿势时间较长，一侧躯干及骨盆的压力时间负荷较大，程序发出指令支配支撑装置(31)调整高度，协助使用者变成平卧位睡眠姿势，如果检测出呼吸暂停则协助使用者变成对侧卧位睡眠姿势。
所述的液压缸(314)用于控制升降杆(313)的上升与下降。
本发明优点在于：
1、本发明的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统，在睡眠中检测出呼吸暂停，通过调节睡眠姿势及抬高床头终止呼吸暂停。
2、本发明的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统，在家庭中即可使用，不会对使用者造成不适。
附图说明
附图1是一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的结构示意图。
附图2是一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的控制箱结构示意图。
附图3是一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的床身结构示意图。
附图4是一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的支撑装置结构示意图。
附图5是一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的内部布线简图。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。
附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：
1、控制箱
11、底轮
12、闭合门
13、电源线插口
14、导线孔
15、连接柱
2、床身
21、手把
3、支撑装置组
31、支撑装置
310、升降块
311、压力传感器
312、振动传感器
313、升降杆
314、液压缸
315、外壳
316、底座
317、电源连接线
318、信号线
319、控制箱连接线
4、控制器
41、主机显示器一体机
42、操作键盘
5、电源线
实施例1
请参照附图1，附图1是本实施例的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的结构示意图。所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统包括控制箱(1)、床身(2)、支撑装置组(3)、控制器(4)、电源线(5)；
请参照附图2，附图2是本实施例的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的控制箱结构示意图。所述控制箱(1)的底部安装有四个底轮(11)，所述控制箱(1)的前面铰接有两个闭合门(12)，所述控制箱(1)前面的右下角设有电源线插口(13)；所述控制箱(1)上面的中部设有导线孔(14)，所述控制箱(1)上面的四个边角处固定连接有连接柱(15)；
请参照附图3，附图3是本实施例的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的床身结构示意图。所述的床身(2)通过连接柱(15)固定于控制箱(1)的上面；所述床身(2)的左端固定连接有两个手把(21)，所述床身(2)的前面安装有控制器(4)；所述的控制器(4)由主机显示器一体机(41)及操作键盘(42)组成，主机内置控制程序；所述床身(2)的中部安装有支撑装置组(3)，所述的支撑装置组(3)由多个支撑装置(31)组成；
请参照附图4、附图5，附图4是本实施例的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的支撑装置结构示意图，附图5是本实施例的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的内部布线简图。所述的支撑装置(31)由升降块(310)、压力传感器(311)、振动传感器(312)、升降杆(313)、液压缸(314)、外壳(315)、底座(316)、电源连接线(317)、信号线(318)、控制箱连接线(319)组成；所述升降块(310)的内部设有压力传感器(311)和振动传感器(312)，所述升降块(310)的下端固定连接有升降杆(313)，所述的升降杆(313)安装于液压缸(314)中；所述液压缸(314)的外部设有外壳(315)，所述外壳(315)的底部固定连接有底座(316)，所述外壳(315)的侧面设有电源连接线(317)、信号线(318)、控制箱连接线(319)；所述的电源连接线(317)和所述的电源线插口(13)连接，所述的信号线(318)和所述的控制器(4)连接，所述的控制箱连接线(319)和所述的控制箱(1)连接，所述的控制箱(1)和所述的控制器(4)连接；所述的电源线(5)插在所述的电源线插口(13)中。
所述的液压缸(314)用于控制升降杆(313)的上升与下降。
所述的压力传感器(311)用于检测升降块(310)所受到的压力。
所述的振动传感器(312)用于采集升降块(310)的振动片段数据。
实施例2
请参照附图1、附图5，附图1是本实施例的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的结构示意图，附图5是本实施例的一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的内部布线简图。
所述基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统的使用过程及方法：
首先，电源线(5)一端插在电源线插口(13)中，另一端插在电源处；将使用者性别、年龄、身高、体重、胸围、腰围、皮下脂肪厚度数据通过操作键盘(42)输入控制器(4)；
患者躺在床身(2)上，所述的压力传感器(311)高频同步采集压力数据，采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息传输到控制器(4)；振动传感器(312)持续采集振动数据，采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息传输到控制器(4)。
控制器(4)中的程序根据采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息计算出各时间点的压力分布图像，同时在主机显示器一体机(41)上显示；识别压力分布图像的特征计算出身体各部位位置及睡眠姿势；对比不同时间点的压力分布图像差异计算出胸部及腹部呼吸运动的幅度、吸气相及呼气相时程，并计算出身体各部位的压力时间负荷。
程序根据采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息计算出身体各部位呼吸音数据特征，识别身体各部位呼吸音数据的特征，结合吸气相及呼气相时程计算出呼吸暂停
如果使用者仰卧位睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配身体一侧对应的支撑装置增加高度，身体另一侧对应的支撑装置降低高度，协助使用者变成侧卧位睡眠姿势，并根据睡眠姿势及床头压力数据调整床头高度；如果使用者侧卧位睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配床头支撑装置(31)上抬。如果使用者侧卧位睡眠姿势时间较长，一侧躯干及骨盆的压力时间负荷较大，程序发出指令支配支撑装置(31)调整高度，协助使用者变成平卧位睡眠姿势，如果检测出呼吸暂停则协助使用者变成对侧卧位睡眠姿势。
需要说明的是：
声音是由物体振动产生的声波，是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。声音以波的形式振动传播。声音是声波通过任何物质传播形成的运动。
鼾声是睡眠时上气道软组织，如软腭、咽腔壁、会厌、舌等结构的振动产生的声音，鼾声的形成与上气道某个部位的狭窄、阻塞密切相关。OSAHS和单纯性鼾症睡眠时都有鼾声，但两者特点不同。单纯性鼾症患者的鼾声均匀而规律，声音高低一致，不伴呼吸暂停；OSAHS患者的鼾声响亮，大于60分贝，鼾声不规律，时断时续，声音忽高忽低，有呼吸暂停发生，往往是鼾声-气流停止-喘气-鼾声交替出现。
图像识别技术是人工智能的一个重要领域，它是指对图像进行对象识别，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。
声音识别是一种行为识别技术，声音识别设备不断地测量、纪录被识别物体发出声音的波形和变化，将现场采集到的声音同登记过的声音模板进行精确的匹配，从而确定物体发出的声音。
睡眠过程中翻身的必要性：
调整皮肤温度。如果身体与寝具一直以同一面接触的话，这一面的皮肤就会聚集热量，由于紧贴寝具而导致皮肤无法正常排汗，不能很好的调节体温，导致皮肤温度升高，影响睡眠的深度。睡眠翻身可避免局部皮肤温度过高，消除不舒服的感觉，有助于维持深度睡眠状态。
促进血液流通，防止出现压力性损伤。一直以同一姿势睡觉的话，身体对床垫施加了压力，而由体重产生的压力及重力会导致血液及体液循环不畅，特别是后背和臀部等易产生重力的部位。翻身则有助于改善血液及体液的循环，也可以调整压力分布的不均衡状态。
调节睡眠周期。睡眠深度可以分为快速眼动睡眠(身体休息而大脑活动)和非快速眼动睡眠(身体和大脑同时休息)。睡眠时翻身可调节睡眠周期，使之进入良好的睡眠状态。如果没能掌握好睡时翻身的节奏，会导致睡眠周期紊乱，无法保证良好的睡眠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统，其特征在于，所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统包括控制箱(1)、床身(2)、支撑装置组(3)、控制器(4)、电源线(5)；所述控制箱(1)的底部安装有四个底轮(11)，所述控制箱(1)的前面铰接有两个闭合门(12)，所述控制箱(1)前面的右下角设有电源线插口(13)；所述控制箱(1)上面的中部设有导线孔(14)，所述控制箱(1)上面的四个边角处固定连接有连接柱(15)；所述的床身(2)通过连接柱(15)固定于控制箱(1)的上面；所述床身(2)的左端固定连接有两个手把(21)，所述床身(2)的前面安装有控制器(4)；所述的控制器(4)由主机显示器一体机(41)及操作键盘(42)组成，主机内置控制程序；所述床身(2)的中部安装有支撑装置组(3)，所述的支撑装置组(3)由多个支撑装置(31)组成；所述的支撑装置(31)由升降块(310)、压力传感器(311)、振动传感器(312)、升降杆(313)、液压缸(314)、外壳(315)、底座(316)、电源连接线(317)、信号线(318)、控制箱连接线(319)组成；所述升降块(310)的内部设有压力传感器(311)和振动传感器(312)，所述升降块(310)的下端固定连接有升降杆(313)，所述的升降杆(313)安装于液压缸(314)中；所述液压缸(314)的外部设有外壳(315)，所述外壳(315)的底部固定连接有底座(316)，所述外壳(315)的侧面设有电源连接线(317)、信号线(318)、控制箱连接线(319)；所述的电源连接线(317)和所述的电源线插口(13)连接，所述的信号线(318)和所述的控制器(4)连接，所述的控制箱连接线(319)和所述的控制箱(1)连接，所述的控制箱(1)和所述的控制器(4)连接；所述的电源线(5)插在所述的电源线插口(13)中。
2.一种OSAHS治疗系统检测并治疗呼吸暂停的方法，其特征在于，所述的方法包括：
一、电源线(5)一端插在电源线插口(13)中，另一端插在电源处；
二、将使用者性别、年龄、身高、体重、胸围、腰围、皮下脂肪厚度数据通过操作键盘(42)输入控制器(4)；
三、使用者躺在床身(2)上，所述的压力传感器(311)高频同步采集压力数据，采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息传输到控制器(4)；振动传感器(312)持续采集振动数据，采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息传输到控制器(4)；
四、控制器(4)中的程序根据采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息计算出各时间点的压力分布图像，同时在主机显示器一体机(41)上显示；识别压力分布图像的特征计算出身体各部位位置及睡眠姿势；对比不同时间点的压力分布图像差异计算出胸部及腹部呼吸运动的幅度、吸气相及呼气相时程，并计算出身体各部位的压力时间负荷；
五、控制器(4)中的程序根据采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息计算出身体各部位呼吸音数据特征，识别身体各部位呼吸音数据的特征，结合吸气相及呼气相时程计算出呼吸暂停；
六、如果使用者睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配支撑装置调整高度，协助使用者改变睡眠姿势，并根据睡眠姿势及床头压力数据调整床头高度；
如果使用者侧卧位睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配床头支撑装置(31)调整高度；如果使用者侧卧位睡眠姿势时间较长，一侧躯干及骨盆的压力时间负荷较大，程序发出指令支配支撑装置(31)调整高度，协助使用者变成平卧位睡眠姿势，如果检测出呼吸暂停则协助使用者变成对侧卧位睡眠姿势。
3.根据权利要求1-2所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统和检测并治疗呼吸暂停的方法，其特征在于，所述的压力传感器(311)高频同步采集压力数据，采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息传输到控制器(4)。
4.根据权利要求1-2所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统和检测并治疗呼吸暂停的方法，其特征在于，所述的振动传感器(312)持续采集振动数据，采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息传输到控制器(4)。
5.根据权利要求1-2所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统和检测并治疗呼吸暂停的方法，其特征在于，控制器(4)中的程序根据采集的压力数据、采集压力数据的时间信息及压力传感器的位置信息计算出各时间点的压力分布图像，同时在主机显示器一体机(41)上显示；识别压力分布图像的特征计算出身体各部位位置及睡眠姿势；对比不同时间点的压力分布图像差异计算出胸部及腹部呼吸运动的幅度、吸气相及呼气相时程，并计算出身体各部位的压力时间负荷。
6.根据权利要求1-2所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统和检测并治疗呼吸暂停的方法，其特征在于，控制器(4)中的程序根据采集的振动片段数据、采集振动片段数据的时间信息及振动传感器的位置信息计算出身体各部位呼吸音数据特征，识别身体各部位呼吸音数据的特征，结合吸气相及呼气相时程计算出呼吸暂停。
7.根据权利要求1-2所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统和检测并治疗呼吸暂停的方法，其特征在于，如果使用者睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配支撑装置调整高度，协助使用者改变睡眠姿势，并根据睡眠姿势及床头压力数据调整床头高度；
如果使用者侧卧位睡眠时检测出呼吸暂停，程序发出指令支配床头支撑装置(31)调整高度；
如果使用者侧卧位睡眠姿势时间较长，一侧躯干及骨盆的压力时间负荷较大，程序发出指令支配支撑装置(31)调整高度，协助使用者变成平卧位睡眠姿势，如果检测出呼吸暂停则协助使用者变成对侧卧位睡眠姿势。
8.根据权利要求1-2所述的基于压力分布图像及声音识别的OSAHS治疗系统和检测并治疗呼吸暂停的方法，其特征在于，所述的液压缸(314)用于控制升降杆(313)的上升与下降。
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