CN208876534U - 一种呼吸暂停监测枕头 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种呼吸暂停监测枕头，包括：枕体、设于枕体内的压电薄膜传感器和控制盒，所述控制盒包括信号处理电路、处理模块和输出模块，通过所述压电薄膜传感器采集受检者的呼吸信号，所述呼吸信号再经过信号处理电路进行预放大和模拟滤波后，然后再经过所述处理模块进行AD采样和数字滤波，对所述呼吸信号进行处理，监测呼吸暂停事件，再通过所述输出模块发送所述呼吸暂停事件信息或基于所述呼吸暂停事件信息发送提醒消息，使得呼吸暂停监测枕头集成化、便携式，使其使用范围和应用场景更广泛。

Description

一种呼吸暂停监测枕头

【技术领域】

本实用新型涉及医疗设备领域，尤其涉及一种呼吸暂停监测枕头。

【背景技术】

睡眠呼吸暂停综合征是一种常见的多发病，其主要特征是睡眠过程中，口腔、鼻腔停止通气10秒以上，并伴有心率减慢、紫绀或肌张力减低等表现的临床综合征，可分为阻塞型、中枢型和混合型。呼吸暂停时，通气量会降低甚至停止，从而导致人体血氧饱和度下降。长期且频繁发生呼吸暂停可引起严重的低氧血症及睡眠紊乱，并与高血压、心律失常、心脑血管疾病及呼吸衰竭等疾病的发生密切相关，少数受检者可能发生夜间猝死。因此，对睡眠过程中的呼吸暂停进行监测、判断和危险预警就显得尤为重要。

目前，传统方法是采用多导睡眠仪监测睡眠呼吸暂停综合征，所述多导睡眠仪包括特制床垫及置于床垫内的微动敏感压力传感器感受受检者心博、呼吸和其他身体运动所产生的压力变化。

然而，发明人在实现本实用新型的实施例的过程中发现，上述多导睡眠仪至少存在以下不足：

1)整个系统庞大，占有大量空间，不利于便携，不能满足院外多场景的应用，比如：家庭、出差和旅行使用；

2)设备成本较高。

【实用新型内容】

本实用新型实施例提供一种呼吸暂停监测枕头，使得呼吸暂停监测枕头集成化、便携式，使其使用范围和应用场景更广泛。本实用新型实施例提供以下技术方案：

一种呼吸暂停监测枕头，包括：枕体；压电薄膜传感器，设于所述枕体内，所述压电薄膜传感器用于采集人体的呼吸信号；控制盒，设于所述枕体内，所述控制盒与所述压电薄膜传感器连接，所述控制盒包括：信号处理电路，用于接收所述呼吸信号并对所述呼吸信号进行预放大与模拟滤波；处理模块，用于对经过所述信号处理电路预放大和模拟滤波后的所述呼吸信号进行AD采样和数字滤波，并基于所述处理模块进行AD采样和数字滤波后的所述呼吸信号监测呼吸暂停以得到呼吸暂停事件信息；输出模块，用于发送所述呼吸暂停事件信息或基于所述呼吸暂停事件信息发送提醒消息。

在一些实施例中，所述信号处理电路包括电荷放大电路，所述电荷放大电路用于连接所述压电薄膜传感器并对所述呼吸信号进行2dB的预放大。

在一些实施例中，所述信号处理电路还包括由二阶低通有源滤波器组成的模拟滤波电路，所述模拟滤波电路的通频带为0Hz～20Hz。

在一些实施例中，所述处理模块对所述呼吸信号进行AD采样频率时的AD采样频率为200Hz，所述处理模块对所述呼吸信号进行数字滤波时的通频带为0.1Hz～0.5Hz。

在一些实施例中，所述压电薄膜传感器为两个，所述两个压电薄膜传感器并排设于所述枕体内。

在一些实施例中，所述呼吸暂停监测枕头还包括报警模块，所述报警模块与所述处理模块连接。

在一些实施例中，所述报警模块包括蜂鸣器、指示灯和振动器中的至少一种。

在一些实施例中，所述压电薄膜传感器，还用于采集人体的心跳信号；所述处理模块还用于对所述心跳信号进行AD采样和数字滤波，所述处理模块对所述心跳信号进行数字滤波时的通频带为3Hz～15Hz。

在一些实施例中，所述呼吸暂停监测枕头还包括：噪音监测模块，所述噪音模块用于监测周围环境的噪音水平得到噪音监测数据，并将所述噪音监测数据传输到所述处理模块；温湿度监测模块，用于监测周围环境的温度和湿度得到温湿度监测数据，并将所述温湿度监测数据传输到所述处理模块。

在一些实施例中，所述处理模块还用于基于所述呼吸信号获取睡眠质量评估结果，所述呼吸暂停监测枕头还包括：音乐助眠模块，用于根据所述睡眠质量评估结果，播放与所述睡眠质量评估结果对应的助眠音乐。

与现有技术相比较，本实用新型实施例的呼吸暂停监测枕头包括枕体、设于枕体内的压电薄膜传感器和控制盒，所述控制盒包括信号处理电路、处理模块和输出模块，通过压电薄膜传感器采集受检者的呼吸信号，所述呼吸信号再经过信号处理电路进行预放大和模拟滤波后，然后再经过处理模块进行AD采样和数字滤波，对所述呼吸信号进行处理，监测呼吸暂停事件，再通过所述输出模块发送所述呼吸暂停事件信息或基于所述呼吸暂停事件信息发送提醒消息，使得呼吸暂停监测枕头集成化、便携式，使其使用范围和应用场景更广泛。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例1提供的呼吸暂停监测枕头的立体结构图；

图2为图1的正视图；

图3为本实用新型实施例1提供的呼吸暂停监测枕头的功能模块图；

图4为本实用新型实施例2提供的呼吸暂停监测枕头的功能模块图；

图5为阻塞型呼吸暂停波形示意图；

图6为中枢型呼吸暂停波形示意图；

图7为混合型呼吸暂停波形示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1和图2，为本实用新型实施例1提供的一种呼吸暂停监测枕头100，包括枕体1、压电薄膜传感器2和控制盒3。

所述枕体1，由记忆棉或乳胶材料制成。

如图1所示，所述压电薄膜传感器2很薄、质轻，非常柔软，作为一种动态应变传感器，非常适合用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号检测。在所述呼吸暂停监测枕头100中，所述压电薄膜传感器2用于采集人体的呼吸信号，并将所述呼吸信号传输给控制盒3。在本实施例中，为了更好地监测人体的呼吸信号，采用双压电薄膜传感器2的形式，即所述压电薄膜传感器2的数量为两个，并排设于所述枕体内。当其中的一个传感器检测的信号出现偏差时，另一个正常的压电薄膜传感器1检测到的正常的呼吸信号和心跳信号可以所述误差信号进行中和，减小所述呼吸信号和心跳信号的误差。

可以理解的是，在一些其他实施例中，可以将所述压电薄膜传感器2替换为加速度传感器、陀螺仪、光纤和压电电缆等其他可以采集呼吸信号的部件。

如图3所示，所述控制盒3包括信号处理电路31、处理模块32和输出模块33。

如图3所示，所述信号处理电路31与所述压电薄膜传感器2连接，用于匹配所述压电薄膜传感器2，由于所述压电薄膜传感器2采集到的所述呼吸信号很弱，也会有其他的干扰信号，所述信号处理电路31将所述压电薄膜传感器2采集到的所述呼吸信号进行预放大和模拟滤波，使得所述呼吸信号放大到处理模块32可以感测到的范围以及过滤掉干扰信号，提高所述呼吸信号的信噪比，保证所述呼吸信号的完整性。

如图3所示，所述处理模块32与所述信号处理电路31相连，接收经过所述信号处理电路31预放大和模拟滤波后的所述呼吸信号，并对所述呼吸信号进行AD(Analog-to-Digital)采样，即对模拟量的所述呼吸信号进行采样，并将模拟量的呼吸信号转换成处理模块32可识别和处理的数字量的呼吸信号，再对AD采样后的所述数字量的呼吸信号进行数字滤波，提高所述呼吸信号的信噪比，进一步保证所述呼吸信号的完整性。

所述处理模块32将所述呼吸信号转换成可识别和处理的数字量的呼吸信号和数字滤波后，再进行算法处理，判断呼吸暂停事件是否发生。

如图3所示，所述输出模块33与所述处理模块32连接，当呼吸暂停事件发生时，所述输出模块33将所述呼吸暂停事件信息发送给第三方设备或给第三方设备提示呼吸暂停事件的发生，以便第三方人员通过第三方设备了解发生呼吸暂停事件的相关信息。

在本实施例中，所述呼吸暂停监测枕头100包括枕体1、设于枕体1内的压电薄膜传感器2和控制盒3，所述控制盒3包括信号处理电路31、处理模块32和输出模块33，通过压电薄膜传感器2采集受检者的呼吸信号，所述呼吸信号再经过信号处理电路31进行预放大和模拟滤波后，然后再经过处理模块32进行AD采样和数字滤波，对所述呼吸信号进行处理，监测呼吸暂停事件，再通过所述输出模块33发送所述呼吸暂停事件信息或提示所述呼吸暂停事件，使得呼吸暂停监测枕头100集成化、便携式，使其使用范围和应用场景更广泛。

实施例2

请参阅图4，为本实用新型实施例2提供的一种呼吸暂停监测枕头200，包括枕体1、压电薄膜传感器2和控制盒3。所述控制盒3包括：信号处理电路31、处理模块32、输出模块33、报警模块34、存储模块35、电源模块36、噪音监测模块37、温湿度监测模块38和音乐助眠模块39。

所述枕体1，由记忆棉或乳胶材料制成。

如图4所示，所述压电薄膜传感器1很薄、质轻，非常柔软，作为一种动态应变传感器，非常适合用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号检测。在所述呼吸暂停监测枕头200中，所述压电薄膜传感器1用于采集人体的呼吸信号和心跳信号，并将所述呼吸信号和心跳信号传输给控制盒3。为了更好地监测人体的呼吸信号，采用双压电薄膜传感器1的形式，即所述压电薄膜传感器1的数量为两个。当其中的一个传感器检测的信号出现偏差时，另一个正常的压电薄膜传感器1检测到的正常的呼吸信号和心跳信号可以所述误差信号进行中和，减小所述呼吸信号和心跳信号的误差。

可以理解的是，在一些其他实施例中，可以将所述压电薄膜传感器1替换为加速度传感器、陀螺仪、光纤和压电电缆等其他可以采集呼吸信号和心跳信号的部件。

如图4所示，所述信号处理电路31包括电荷放大电路311和模拟滤波电路312。其中，所述电荷放大电路311用于匹配所述压电薄膜传感器1，将压电薄膜传感器1输出的微弱电荷信号转化为2dB的放大的电压信号，同时又能够将压电薄膜传感器1的高阻抗输出转换成低阻抗输出。所述模拟滤波电路312由二阶低通有源滤波器组成的低通滤波器，其通频带为0Hz～20Hz，即频率为0Hz～20Hz的信号才能从所述模拟滤波电路312通过，并传递到处理模块32。经过信号处理电路31的处理，提高了呼吸信号和心跳信号的信噪比，使得监测到呼吸信号和心跳信号的完整性更好。

如图4所示，所述处理模块32为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，为所述呼吸暂停监测枕头200的中央控制器，用于对经过信号处理电路31处理过的呼吸信号和心跳信号进行AD(Analog-to-Digital)采样，即对模拟量的呼吸信号和心跳信号进行采样，并将模拟量的所述呼吸信号和所述心跳信号转换成MCU可识别和处理的数字量的呼吸信号和心跳信号，再对AD采样后的所述数字量的呼吸信号和心跳信号进行数字滤波，提高所述呼吸信号和心跳信号的信噪比，进一步保证所述呼吸信号和心跳信号的完整性。

所述处理模块32对所述呼吸信号和所述心跳信号进行AD采样时的AD采样频率为200Hz，即每秒钟执行200次采样动作，使得采集到的所述呼吸信号和所述心跳信号更加精确。

所述处理模块32对所述呼吸信号进行数字滤波时的通频带为0.1Hz～0.5Hz，即频率为0.1Hz～0.5Hz的信号才能进入MCU中进行算法处理，判断呼吸暂停时间是否发生。

所述处理模块32对所述心跳信号进行数字滤波时的通频带为3Hz～15Hz，即频率为3Hz～15Hz的信号才能进入MCU中进行算法处理。

如图4所示，所述输出模块33与所述MCU连接，所述输出模块33还包括通讯单元331，用于与外部设备进行通讯连接，所述通讯单元331包括蓝牙模块、无线保真(Wireless-Fidelity，WIFI)模块和其他近场通讯模块中的至少一种。

当受检者选择将呼吸暂停事件信息发送给第三方设备时，所述输出模块33经由通讯单元331将所述呼吸暂停事件信息发送给第三方设备或给第三方设备提示呼吸暂停事件的发生，以便第三方人员通过第三方设备了解发生呼吸暂停事件的相关信息。

如图4所示，所述报警模块34与所述处理模块32连接，所述报警模块34为振动器。当受检者在一段时间内持续发生呼吸暂停事件时，所述处理模块32控制所述报警模块34工作，以唤醒受检者，防止受检者因长时间的呼吸暂停而发生猝死的悲剧。所述振动器安装在受检者附近，通过振动器将处于长时间的呼吸暂停事件的受检者唤醒。

可以理解的是，在一些其他实施例中，所述振动器可以由蜂鸣器或指示灯所替代。

可以理解的是，在一些其他实施例中，所述振动器可以安装在受检者的家人、看护人员或医护人员附近，在受检者处于长时间的呼吸暂停事件时，所述振动器将所述家人、看护人员或医护人员唤醒，再通过所述家人、看护人员或医护人员将所述受检者唤醒。

如图4所示，所述存储模块35与所述处理模块32连接，受检者可以选择将所述呼吸暂停监测枕头200监测到的呼吸暂停事件信息存储于所述存储模块35，譬如：呼吸暂停事件的发生时刻、持续时长等信息，以便后续所述受检者就医时，医护人员根据所述存储模块35中的呼吸暂停事件信息分析受检者的病情，并给予针对性的治疗方案。

如图4所示，所述电源模块36包括可充电电池361、充电电路362和电压转换电路363。所述可充电电池361将存储的化学能转化为电能，经电压转换电路363转换以后，给所述呼吸暂停监测枕头200的各个电路提供正常工作的所需电压。在受检者的非睡眠时间，可使用通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)端口输入5伏特的电压通过充电电路362对可充电电池361进行充电，以保证受检者在睡眠时间段内，所述电源模块36有足够的电量支撑所述呼暂停初筛枕头正常工作。

当受检者的头枕在所述呼吸暂停监测枕头200上休息或睡眠时，所述压电薄膜传感器1采集人体的呼吸信号；所述信号处理电路31将压电薄膜传感器1采集到的所述呼吸信号进行2dB的预放大和以通频带为0Hz～20Hz的低通滤波处理；MCU对经过信号处理电路31预放大和低通滤波处理过后的呼吸信号进行每秒200次的AD采样，并对AD采样的呼吸信号进行以通频带为0.1Hz～0.5Hz的滤波处理，之后再进行算法处理，判断呼吸暂停事件是否发生，其中，所述算法处理流程如下：

1)对AD采样的数据进行数字滤波，滤波器通频带为0.1Hz—0.5Hz，得到信噪比较高的呼吸波；

2)监测出呼吸波的波峰，该波峰对应的幅值作为该时刻的呼吸波幅值；

3)实时统计其波峰的变化趋势：

a、如果呼吸波幅度降低≥50％，持续10s及以上，存在呼吸用力，并以呼吸性皮质下短觉醒结束，则判断为阻塞型睡眠呼吸暂停事件，其示意图如图5所示；

b、睡眠中呼吸波基本消失，持续10s及以上，并以呼吸性皮质下短觉醒结束，则判断为中枢型睡眠呼吸暂停事件，其示意图如图6所示；

c、一次事件中开始部分为中枢型睡眠呼吸暂停继而出现阻塞型睡眠呼吸暂停特征者，判断为混合型睡眠呼吸暂停事件，其示意图如图7所示；

在呼吸事件的末期出现下列情况之一，即可判断为皮质下短觉醒：

胸冲击波通道出现体动信号，即密集的高频、高幅振荡波，持续时间≥2s；呼吸模式突然改变，呼吸振幅或频率突然改变；

4)分别记录呼吸暂停事件发生的时刻和各个事件持续时长等参数信息，存储于存储模块35。

如图4所示，所述噪音监测模块37与处理模块32相连，用于监测周围环境的噪音水平，得到噪音监测数据，并将所述噪音监监测数据传输到MCU，用于睡眠质量的评估。

如图4所示，所述温湿度监测模块38与处理模块32相连，用于监测周围的温度和湿度，得到温湿度监测数据，并将所述温湿度监测数据传输到MCU，用于睡眠质量的评估。

如图4所示，所述音乐助眠模块39与所述处理模块32相连，所述MCU基于所述噪音监测数据和所述温湿度监测数据来评估睡眠质量，得到睡眠质量评估结果，所述音乐助眠模块39接受MCU指令，进行相应的助眠音乐播放，如白噪声，轻音乐等。

当受检者的头枕在所述呼吸暂停监测枕头200上休息或睡眠时，所述噪音监测模块37监测周围环境的噪音水平，并将监测数据传输到MCU；同时，温湿度传感器监测周围的温度和湿度，并将监测数据传输到MCU；MCU根据接收到的噪音数据和温湿度数据，判断当前所处的噪音或温湿度是否属于适合受检者睡眠的噪音水平和温湿度水平；若当前的噪音水平和温湿度水平不适于睡眠，此时，MCU给所述音乐助眠模块39发送开启指令，根据受检者所处的噪音水平和温湿度水平不同的等级，开启不同的助眠模式，譬如，当噪音水平和温湿度水平超过第一预设阈值时，所述音乐助眠模块39开启白噪声进行助眠；当噪音水平和温湿度水平超过第二预设阈值时，所述音乐助眠模块39开启轻音乐等。

本实施例提供的呼吸暂停监测枕头200，不仅能够监测受检者呼吸暂停事件，使得呼吸暂停监测枕头200集成化、便携式，使其使用范围和应用场景更广泛；而且还能根据受检者周围的噪声水平和温湿度水平来对受检者采取不同模式的助眠音乐，使得呼吸暂停监测枕头200具有助眠的功能，实现了呼吸暂停监测枕头200的多功能化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种呼吸暂停监测枕头，其特征在于，包括：

枕体；

压电薄膜传感器，设于所述枕体内，所述压电薄膜传感器用于采集人体的呼吸信号；

控制盒，设于所述枕体内，所述控制盒与所述压电薄膜传感器连接，所述控制盒包括：

信号处理电路，用于接收所述呼吸信号并对所述呼吸信号进行预放大与模拟滤波；

处理模块，用于对经过所述信号处理电路预放大和模拟滤波后的所述呼吸信号进行AD采样和数字滤波，并基于所述处理模块进行AD采样和数字滤波后的所述呼吸信号监测呼吸暂停以得到呼吸暂停事件信息；

输出模块，用于发送所述呼吸暂停事件信息或基于所述呼吸暂停事件信息发送提醒消息。

2.如权利要求1所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述信号处理电路包括电荷放大电路，所述电荷放大电路用于连接所述压电薄膜传感器并对所述呼吸信号进行2dB的预放大。

3.如权利要求2所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述信号处理电路还包括由二阶低通有源滤波器组成的模拟滤波电路，所述模拟滤波电路的通频带为0Hz～20Hz。

4.如权利要求1所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述处理模块对所述呼吸信号进行AD采样频率时的AD采样频率为200Hz，所述处理模块对所述呼吸信号进行数字滤波时的通频带为0.1Hz～0.5Hz。

5.如权利要求1-4任一所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述压电薄膜传感器为两个，所述两个压电薄膜传感器并排设于所述枕体内。

6.如权利要求1-4任一所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述呼吸暂停监测枕头还包括报警模块，所述报警模块与所述处理模块连接。

7.如权利要求6所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述报警模块包括蜂鸣器、指示灯和振动器中的至少一种。

8.如权利要求1-4任一所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述压电薄膜传感器，还用于采集人体的心跳信号；所述处理模块还用于对所述心跳信号进行AD采样和数字滤波，所述处理模块对所述心跳信号进行数字滤波时的通频带为3Hz～15Hz。

9.如权利要求1-4任一项所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述呼吸暂停监测枕头还包括：噪音监测模块，所述噪音监测模块用于监测周围环境的噪音水平得到噪音监测数据，并将所述噪音监测数据传输到所述处理模块；

温湿度监测模块，用于监测周围环境的温度和湿度得到温湿度监测数据，并将所述温湿度监测数据传输到所述处理模块。

10.如权利要求9所述的呼吸暂停监测枕头，其特征在于，所述处理模块还用于基于所述呼吸信号获取睡眠质量评估结果，所述呼吸暂停监测枕头还包括：

音乐助眠模块，用于根据所述睡眠质量评估结果，播放与所述睡眠质量评估结果对应的助眠音乐。