CN1557270A - 压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕及治疗装置 - Google Patents

Abstract

多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕至少由左、右、顶、颈气囊及填充物组成，各气囊互不相通，并各设有气管。治疗枕装置由微处理器根据传感器信号控制压力模块，按设定程序对各气囊充或放气。传感信号表征打鼾呼吸暂停，可以是鼾声和体位传感器组合；鼾声、呼吸波、血氧饱和度组合和睡眠PSG等中一种或几种提供。其中呼吸、体位传感器可以是分区充气囊式床垫传感器或传感带式床垫传感器。当检测到鼾声或呼吸暂停时，通过左右气囊充/放气或通过顶、颈气囊充/放气使睡者改变睡姿，或在使相对位置的气囊交替充/放气来唤醒睡者，可以有效中止打鼾和呼吸暂停。

Description

压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕及治疗装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕及治疗装置。

背景技术

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS Obstructive Sleep ApneaSyndrome)患者100％都有睡眠时打鼾的症状。呼吸暂停更是夜间猝死的主要原因之一。也有打鼾者无呼吸暂停，但很多无睡眠呼吸暂停的打鼾者由于缺乏深睡、频繁小醒，有着与睡眠呼吸暂停者相同的症状，如白天嗜睡、乏力、注意力不集中、头痛、工作能力下降等。近20年来的研究证实，睡眠中的呼吸暂停(SAS Sleep Apnea Syndrome)与人类的许多疾病的发生、发展有密切关系，对其机理也已大致有了解：睡眠性呼吸暂停(SAS)其病理和生理改变均表现为睡眠时反复发生低血糖、高碳酸血症、血液PH值下降失代偿，此三种现象在睡眠中反复发生会导致身体中一系列生理、病理变化。SAS可定义为：同时具备口和鼻气流停止时间＞10s；每小时发生次数＞5；并伴有血氧饱和度(SaO₂)下降值超过4％。夜间睡眠性低通气是睡眠呼吸障碍的另一种形式，它是指口、鼻通气量振幅低于平常量的50％，且伴有4％的SaO₂下降。长时间的睡眠性呼吸暂停引发如心脑血管系统疾病、内分沁系统、免疫系统、神经系统等的疾病。研究表明，常打鼾而无OSAS的人在40岁后，发生OSAS的比率为60％。

治疗打鼾我们有必要了解睡觉打鼾的发生原因。人们入睡后，口咽部位的软组织松弛，使气道部分受阻，呼吸的气流振动咽腔的软腭或悬雍垂，因而随着呼吸产生了鼾声。当软组织过分松弛而完全阻塞气道时，还可以出现短暂的不能呼吸的现象，医学上称之为阻塞性睡眠呼吸暂停。

大部分打鼾者只要改变睡姿就可以停止打鼾，纠正呼吸暂停。

以往多数的思路是发现打鼾后，给予某种外界刺激，使人醒觉，自主改变睡姿。短暂的醒觉对人的睡眠影响不大，但是过频的觉醒会影响人的睡眠质量。对于严重呼吸暂停患者则主要通过持续正压呼吸(CPAPContinuous Positive Airway Pressure)治疗。对于有轻度或偶发呼吸暂停的人使用CPAP睡眠并不方便，使用者常会抱怨影响正常的睡眠。

鉴于此，希望能够检测打鼾或者呼吸暂停和低通气，并在检测到此种情形后，通过改变睡姿，改变呼吸道的受阻情况来解决呼吸暂停和低通气的发生。整个过程应是可控和轻缓的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕，及利用此治疗枕的压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗装置，在检测打鼾、呼吸暂停、低通气、体动等等表征睡眠中生理参数条件同时，不使睡眠受到干扰的情况下，由该装置对所述治疗枕的各个气囊的充气和放气及充/放气速度通过微处理器控制和协调，使人能够在睡眠中不知不觉地改变睡姿。若改变睡姿没有使睡者停止打鼾时，可通过交替快速改变气囊压力唤醒睡者。

本发明的技术解决方案是：多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕，其特征是在枕头平面上至少包括左、右气囊、顶气囊、颈气囊共四个气囊及填充物；左、右气囊对枕中央左右对称，其枕侧边处宽，枕中央侧窄，顶气囊在枕头平面上部，颈气囊在枕头平面下部，各与所述左、右气囊交界，各气囊间互相隔离不相通；各气囊上设供装置气管的口。

利用上述治疗枕的治疗装置的技术方案是：压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是包括传感器接入部1，传感信号前处理器2，微处理器3，气囊压力控制模块6及治疗枕7及显示器4；所述治疗枕在枕头平面上至少包括左、右气囊、顶气囊、颈气囊共四个气囊及填充物；左、右气囊对枕中央左右对称，其枕侧边处宽，枕中央侧窄，顶气囊在枕头平面上部，颈气囊在枕头平面下部，各与所述左、右气囊交界，各气囊间互相隔离不相通；各气囊上设供装置气管的口；所述治疗枕各气管口连接气管，管道上连接并列的充气和放气电磁阀及压力传感器，各设有充气电磁阀的管路并列后与气泵相接，设有放气电磁阀的管路并列后与大气相通；

所述接入部1接收来自传感器的传感信号，由前处理器2滤波放大和A/D变换后输入微处理器3，微处理器控制所有气囊压力，所述控制模块按工作程序操作电磁阀及泵以对各气囊充/放气，调节各气囊的压力，对睡者做改变睡姿或摇醒动作。

本发明治疗枕装置通过对枕头各个气囊的充气和放气及其速度的控制和协调，使人能够在睡眠中不知不觉地改变睡姿，从而停止打鼾，纠正呼吸暂停，防止由此产生身体致病的一系列生理、病理变化，防止引发各种疾病。

通过对枕头的颈和顶气囊的充、放气控制，控制睡者仰卧时的角度，及侧卧时枕头的高度，保护头和颈椎不受剪切力，使睡眠更为舒适。

通过本发明治疗枕装置进一步的变形方案，增加背部气囊，可辅助翻身和侧转头部。

附图说明

图1是本发明治疗枕装置实施例的构成框图。

图2是本发明治疗枕装置实施例中枕头构成的平面示意图。图2(a)是图2的B-B剖视图。图2(b)是图2的A-A剖视图。

图3是本发明治疗枕装置实施例中枕头侧视的各构成部分关系放大的示意图。

图4是本发明治疗枕头的充/放气管路一个例子的示意图。

图5是本发明治疗装置的工作流程图。

图6是本发明治疗装置向右翻身程序流程图。

图7是本发明治疗装置向左翻身程序流程图。

图8是本发明治疗装置顶气囊充气程序流程图。

图9是本发明治疗装置颈气囊充气程序流程图。

图10是本发明治疗装置振荡唤醒程序流程图。

图11是本发明治疗装置缓慢恢复程序流程图。

图12(a)、(b)是分区充气囊式床垫传感器结构示意图。

图13(a)、(b)、(c)是传感带式床垫传感器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细叙述实施例。

图1是本发明治疗枕装置实施例的构成框图。本例的装置中包括有传感器接入部1接入传感信号，作为传感信号前期处理的滤波放大和A/D转换等的前处理器2，微处理器3，微处理器3通过气囊压力控制模块6对治疗枕头7进行控制。另外，可以将显示器4和微处理器3连接作实时监视。还可以有由微处理器3将输出的结果送向输出设备5，例如打印机、笔录仪，作打印或记录输出。微处理器应包括存储本发明装置的工作程序、处理信息的存储器、接口、控制器和运算器等微计算机基本构成，不必赘述。

所述枕头7的结构示意图见图2、3。其中图2是其构成示意图，图2(a)是图2中的B-B剖视图。图2(b)是图2中的A-A剖视图。图3是枕头侧视各构成部分关系放大的示意图。所述枕头是一个多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕，至少由四个气囊组成，依图2上下方向为宽向。枕头是由左右对称的、两边宽、中间窄的左气囊111和右气囊112，上部的顶气囊114，和下部的颈气囊113，以及填充物115构成一个整体的枕头，枕头中央处顶气囊宽度可稍大于颈气囊。左、右气囊与颈气囊的交界线所呈弧线，其曲率半径可大于左、右气囊与顶气囊交界线所呈弧线的曲率半径。所述各气囊充气后的高度可以根据不同人的感受调节。根据需要，所述各气囊可以再分隔得更细，那样，气囊数将更多。

参见图4，各气囊之间互相隔离不相通，每个气囊上设通往空气泵31的管，管上设充/放气双向电磁阀24-27、通大气的放气电磁阀28和压力传感器29。或者，作为充/放气电磁阀的替代方案，通到一个气囊的管子可设为分别带通空气泵31的充气单向电磁阀和通大气的放气单向电磁阀并列的二路来代替原来一个双向电磁阀以及共用的放气阀28，因为容易理解，此替代方案没有图示。由微处理器3控制各对应电磁阀通/断及空气泵31的运行/停止来控制各气囊的充气/放气，从而使气囊或鼓或泄，促成睡者的头或侧转或仰或抬起，例如左气囊111鼓，右气囊112泄，将使头向右气囊一边侧转。又，顶气囊114泄，头将仰。图4以对顶气囊充/放气为例说明顶气囊充/放气的运行。图中实黑线箭头表示充气路线，虚线箭头为放气路线。以微处理器为核心构成的控制系统控制枕头的充放气的过程将在下面叙述。气囊压力控制模块6控制所述泵31和四个充气双向电磁阀和放气电磁阀的驱动器件，调节各个气囊的气体压力，任何一种能达到此功能的硬件构成都可使用，它们已为人熟悉，无需细交代。

所述传感器接入部1可以接入传感器，包括：鼻气流、鼾声传感器，心电和/或胸呼吸传感器，腹呼吸传感器，体动、体位传感器，脑电传感器，眼动电传感器，肌电传感器，血氧、脉搏波传感器以及睡眠监护仪(睡眠PSG)等。其中鼻气流、鼾声和/或呼吸、体位、血氧等传感信号是基本的，这几种传感器中有市售产品的，对其结构将不再作描述。

现在首先以假设接入鼾声和体位信号的传感器为例结合作为相应例子的图5-11流程图说明本发明枕头和治疗装置的工作。

由图5，S1-S3为初始化及设定阀值步骤，S4读传感信号值，读取鼾声值及判断是否超出阀值(S4，S5)，在S5当鼾声低于阀值时，进入启动缓慢恢复程序S18(图11)，将四个气囊的压力到达设定值(S181，S182)，然后返回主程序，鼾声超出阀值时在S6判断体位是否左侧卧，如是，在S7启动右侧翻身程序(图6)，在S71逐步充气左气囊，在S72逐步放气右气囊，然后在S73返回主程序，S10-S13继续判断是否已改为右侧卧(S13)，或是否鼾声小于阀值(S11)，鼾声小了，就进入缓慢恢复程序(S18)，如已改为右侧卧，但充/放气仍未达到最大设定次数N(n＜N)，且鼾声仍大，将在S15作仰头操作的颈部充气程序(图9)，否则将启动振荡程序S16(图10)，唤醒睡者，阻止其继续打鼾，振荡程序是在S161-S168中作左、右气囊交替充/放气，相当于左右摇动睡者。达到最大次数以后，返回主程序S4，继续监测打鼾状态。

以上描述的是左侧卧时的过程，如不是左侧卧，则检测是否仰卧还是右侧卧(S61，S62)，由于其过程相似于以上所说的左侧卧时，从图5中可清楚看到，这里不再作文字叙述。

由以上过程可知，姿势的调整包括头的左侧、右侧位的改变，仰卧位的头的仰卧角度(许多打鼾者在打鼾时会有张嘴呼吸的习惯，纠正了张嘴呼吸就能制止打鼾)以及以上两种基本方式的组合方式。顶、颈气囊除了改变仰卧时角度外，还兼有在侧卧时改变枕头的高度，使睡姿更符合人的自然生理结构，使枕的高度接近半肩宽。人在仰卧时枕头(即头枕)的理想高度应为4-6厘米。颈枕的直径应是8-13厘米。侧卧时的枕头的高度应是一侧的肩宽，一般是12厘米左右。

本例的构成中除气囊枕头外，还可以在睡者背部部位设左、右背气囊各一个，同样受控于微处理器作充/放气动作，起到辅助翻身和侧(转)头的作用。引起打鼾和阻塞型呼吸暂停和低通气的气道解剖结构原因有不同的特点，因而，可因人定制枕头各组成气囊的大小和初始压力，或者制定不同的气囊压力控制程序，使得枕头的形状改变能够确实的避免气道阻塞。

以上使用本发明枕头及治疗装置能够达到检测及纠正睡姿及打鼾状态，使睡者能够在不打鼾的睡姿下睡眠。

以上实施例是在检测鼾声和体位的基础上进行的，增加呼吸传感信号可以辅之以呼吸暂停的监测。传统的体动、体位、呼吸等传感器都必需在睡者的身体上绑、贴各式电极来达到，这将妨碍患者的睡眠状况，本申请人等已开发二种床垫式传感器可以做到在不绑、贴电极的条件下检测睡者的体位及呼吸状况，可以更符合睡者真正自然的睡眠条件，此二种床垫式传感器已申请专利，正在审批中，其申请号为03153923.8和03153508.9。它们可在本发明中作为体位、呼吸传感器，该二申请文件的内容将作为本发明的传感器内容，下面简要描述其要点：

所述第一种床垫传感器是分区充气囊式床垫传感器，其构成的示意图见图12(a)、(b)。这是一种床垫式的传感装置，传感装置的构成中8是床垫形式的垫，由从里到外为橡胶床垫芯、包裹床垫芯的透气棉和床垫套组成，本例中橡胶床垫芯顺睡者躺卧的纵向被分隔成互相隔离的多个区，在对应于睡者的头部、胸部、臀部、和腿部位置设置时为四个区，至少在头和/或胸部位置应该设置。各区有四周边和底限定，顶面向上开启。每个区内设有流体囊81，内充规定压力的流体，另设导孔82穿过流体囊81和区壁连通到区外，有导管83，每个导管的一端封接在导孔82上，另一端连接对应的微压/电量变换器84。床垫各区的顶面通过所包裹的透气棉、床垫套等将流体囊约束在对应的区内，睡者躺在床垫面上，头、胸、臀、和腿分别隔床垫套等加压给流体囊，在此基础上身体的各种微动(例如呼吸)和体动使身体相应部位施加的压力上叠加小变化，反映为流体囊81内压力在头、胸、臀、腿各部的基本压力上叠加小的压力变化，此变化将顺所述导管83传递给所述变换器84。所述导管选用医用橡胶管或硅胶管，其内容积不易因内压变化而变化。每个所述气囊沿床垫横向还可以分隔成多个分气囊，检测该分气囊的表征体重的压力变化将能检测体位的变化。

变换器84的电输出经滤波、放大器及A/D变换器变换后成为对应于头部、胸部、臀部、和腿部记录信号，从这些信号由微处理器对不同频率段的信号分离、提取，可获得呼吸波及体位、体动，进而提取出呼吸参数，制作出表征呼吸暂停事件的列表和睡眠结构图。对于本案治疗打鼾和呼吸暂停的装置感兴趣的可能是呼吸波、体位和呼吸暂停事件。

第二种床垫传感器是人体自然状态下睡姿的动态检测传感装置，它是一种设有传感带的床垫，图13(a)是其俯视示意图，图13(b)是其左侧视示意图。它是一个在铺垫物上经粘贴布置的传感带，所述铺垫物，是一种柔软的棉褥子，可供铺在床垫上。传感带是长条形，长度和床褥宽相当，底部为基座，由聚酰亚胺材料做成，是一种厚度仅0.3cm宽2-3cm的传感条，在其内设置一系列传感元件，这些传感元件至少包括薄片式触力传感器91，见图13(c)。

使用的触力传感器是一种尺寸为约高3mm的传感压力的传感元件，选自市售的，例如honeywell FSL系列的商品，每个这样的传感器是长4cm宽3cm厚0.3cm大小，安排多个此种触力传感器，例如8-16个，于作为基座的聚酰亚胺带上形成有长度和褥子宽度相当的传感带，相邻触力传感器之间的间隙中还可以安置温度传感器92，例如市售honeywellTD系列的硅基电阻温度传感器，各传感元件间还存在的空隙填以柔软填充物，例如和铺垫物(棉褥)相同的物质。如此形成的传感带是一个半柔性的长条形。

每个传感元件，包括触力的和温度的，依次编号引出信号线供检测其传感信号。

传感带安排在躺在褥子上的人体大致上胸部位置处身下较好，褥子上不妨照样盖上床单，褥子铺在床垫上成为和普通床具一样，被测人体身上没有任何携带物，像平常一样睡眠。

所述触力和温度传感器都是随压力或温度改变而改变其参量，例如电阻值，因此，其输出信号是一个该参量(例如电阻)随被传感量变化的变化量，用任何一种相应的测量仪器和方法可以记录此变化，即被传感的触力和温度的变化。

现说明触力传感器的作用，触力传感器传感压力，即躺在床上的人体压向传感器的份量，微处理器可接受各编号的压力传感信号，给出按传感器排列位置对压力的曲线，传感宽度较宽，最高压力较小，是仰卧时的特征，随着睡姿改变，一些编号传感器压力释放，另一些编号传感器着力，曲线位置改变，受压传感宽度变小，最高压力值增大，是侧卧。这样的曲线表征了睡姿。随着人体的呼吸，压力曲线随时间有频率较低的起伏变化，此放大、分离出来的低频的随时间变化压力线是呼吸波形，同样，随心搏，压力曲线有一随时间而频率较高的起伏变化，放大、分离出此较高频率的随时间变化的压力脉冲是心搏波形。

压力曲线位置的些许变动，表现了被测人的体动。如同分区充气式床垫一样，医护人员可通过设定睡眠分期的阈值结合几条曲线的变化可以判断睡眠深度、睡眠分期等。

由此，通过上述传感带，综合纪录、分析其传感输出信号能够取得睡眠状态下睡姿动态的曲线，分析获得包括睡姿、呼吸、体位、体动等基本生理参数。因为无需人体身上粘贴或捆绑电极之类物品，也没有引线牵扯，不会影响睡眠状况，无心理负担，较准确反映人体的真正睡眠状态，从而取得较正确的检测结果。

所以，上述二种床垫可作体位、体动、呼吸传感的替代传感器。此二种床垫传感器相比传统体动体位传感器还可以获得胸呼吸、心率参数供参考使用。

以上实施例是以鼾声和体位传感器提供传感信号基础上来描述的，但此实施例只是示例性的，本发明治疗装置工作原则是建立在检测出鼾声或呼吸暂停的基础上，使本发明的枕头及治疗装置作出反应，使患者改变睡姿，最终达到鼾声停止或呼吸暂停事件中止。在不使用体位传感器的条件下，图5-11的流程图可以相应改变，例如，当用某种传感器检测到鼾声或呼吸暂停事件后可以任意假设头部偏向某侧，通过尝试对枕头的头、颈气囊或左、右气囊进行充或放气，目的是在不检测体位情况下尝试性使头部改变到偏向另一侧，如果不能抑制鼾声或呼吸暂停事件，则作相反的尝试，直到超过预定的改变次数而仍无效，采用振荡程序，否则，用缓慢恢复程序。

由此可见，基于SAS的定义，作为检测用传感器，除了以上实施例鼾声和体位传感器组合外可以使用于本治疗装置的还有其它传感器组合，例如，鼾声、呼吸波、血氧饱和度组合和睡眠PSG等。实际上，具备任何检测表征SAS的传感信号，都可以利用于本发明治疗装置治疗打鼾和睡眠呼吸暂停。前述实施例，特别是使用了床垫传感器的，其突出优点在于无绑缚电极，使患者的睡眠更接近自然状态。

Claims (10)

1、多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕，其特征是在枕头平面上至少包括左、右气囊、顶气囊、颈气囊共四个气囊及填充物；左、右气囊对枕中央左右对称，其枕侧边处宽，枕中央侧窄，顶气囊在枕头平面上部，颈气囊在枕头平面下部，各与所述左、右气囊交界，各气囊间互相隔离不相通；各气囊上设供装置气管的口。

2、根据权利要求1所述多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕，其特征是左、右气囊与颈气囊的交界线所呈弧线，其曲率半径大于左、右气囊与顶气囊交界线所呈弧线的曲率半径。

3、压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是包括传感器接入部(1)，传感信号前处理器(2)，微处理器(3)，气囊压力控制模块(6)及治疗枕(7)及显示器(4)；所述治疗枕在枕头平面上至少包括左、右气囊、顶气囊、颈气囊共四个气囊及填充物；左、右气囊对枕中央左右对称，其枕侧边处宽，枕中央侧窄，顶气囊在枕头平面上部，颈气囊在枕头平面下部，各与所述左、右气囊交界，各气囊间互相隔离不相通；各气囊上设供装置气管的口；所述治疗枕各气管口连接气管，管道上连接并列的充气和放气电磁阀及压力传感器，各设有充气电磁阀的管路并列后与气泵相接，设有放气电磁阀的管路并列后与大气相通；

所述接入部(1)接收来自传感器的传感信号，由前处理器(2)滤波放大和A/D变换后输入微处理器(3)，微处理器控制所有气囊压力，所述控制模块按工作程序操作电磁阀及泵以对各气囊充/放气，调节各气囊的压力，对睡者做改变睡姿或摇醒动作。

4、根据权利要求3所述压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是在睡者的背部位置还设有对称的左、右背部气囊，联有气管和电磁阀，由微处理器控制充/放气，改变所述气囊的压力，辅助所述枕头各气囊的动作。

5、根据权利要求3或4所述压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是所述每个气囊上并列的充气和放气电磁阀以双向电磁阀代替，各气囊的所述双向电磁阀并列后所述电磁阀的一端连接到泵，另一端经放气电磁阀与大气相通。

6、根据权利要求3或4所述压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是所述与微处理器输出端相连接的有打印机和/或笔录仪。

7、根据权利要求3或4所述压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是所述传感器接入部接入的传感器是下列组合中的一种或几种：鼾声、呼吸波、血氧饱和度传感器组合；睡眠PSG；鼾声、体位传感器组合。

8、根据权利要求7所述压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是所述呼吸波传感器是分区充气囊式床垫传感器，所述床垫至少在睡者的头和/或胸部位置各设互相分隔的充气囊，所述所有气囊充以设定压力的气体，并设置压力传感装置，由微处理器分离、检测表征呼吸的压力变化。

9、根据权利要求7所述压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是所述体位和/或呼吸波传感器是分区充气囊式床垫传感器，所述床垫至少在睡者的头和/或胸部位置各设互相分隔的充气囊，每个所述气囊在床垫横向设置为分隔的多个分气囊，所述所有气囊充以设定压力的气体，并设置压力传感装置，由微处理器分离、检测表征呼吸和/或体位的压力变化。

10、根据权利要求7所述压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕治疗装置，其特征是所述体位和/或呼吸波传感器是传感带式床垫传感器，所述床垫在睡者胸部位置沿床垫横向一排设置多个压力传感器，所述各压力传感器信号由微处理器分离、检测表征呼吸和/或体位的压力变化。

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