專利名稱：基于心電的睡眠呼吸暫停檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于心電的睡眠呼吸暫停檢測裝置，特別涉及一種利用心電
傳感器作為檢測基礎(chǔ)的基T-心電分析的睡眠呼吸暫停檢測裝置。
背景技術(shù)：
睡眠幾乎占據(jù)了人生三分之一的時(shí)間，睡眠質(zhì)量直接關(guān)系到人的精神狀態(tài)。 聲稱睡眠質(zhì)量欠佳的成年人比例越來越高，已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問題。睡 眠呼吸暫停是影響睡眠質(zhì)量的最重要原因之一，并且與肥胖、高血壓、糖尿病、 心腦血管等常見高發(fā)疾病密切相關(guān)。
當(dāng)前，睡眠呼吸暫停檢測的金標(biāo)準(zhǔn)和普遍采用的方法是對(duì)病人在醫(yī)院進(jìn)行一 整夜的多導(dǎo)電生理睡眠檢測儀polysomnograph (PSG)檢測，該檢測包括了腦電、 心電、眼動(dòng)、血氧飽和度、口鼻呼吸氣流、胸腹呼吸運(yùn)動(dòng)、肌張力、體位等生 理信號(hào)，可以進(jìn)行完整、準(zhǔn)確的睡眠時(shí)相分類和呼吸狀態(tài)檢測。
然而，PSG檢測的缺點(diǎn)也很明顯導(dǎo)聯(lián)線過多，舒適性問題本身就影響受檢 者的睡眠，特別是檢測口鼻氣流的面罩帶來嚴(yán)重的不舒適感； 一整夜的獨(dú)立病 房檢測，占用醫(yī)院醫(yī)療資源嚴(yán)重，導(dǎo)致檢查費(fèi)用較高，設(shè)備在數(shù)量不能滿足人 群檢查的需要；陌生受檢環(huán)境容易3致病人一定的心里負(fù)擔(dān)，不能體現(xiàn)正常家 庭睡眠狀態(tài)；
對(duì)于一般的病人而言，最好首先能在自然的家庭睡眠環(huán)境下進(jìn)行低成本的檢 測，有需要的情況下再進(jìn)一步進(jìn)行PSG檢査。即滿足大人群檢査的需要，乂能 發(fā)揮高精度醫(yī)療資源的充分利用。
按照這一原則，市面上出現(xiàn)了一些便攜式的簡易睡眠呼吸哲停診斷儀。它們 基本上是簡化版的PSG， 一般包括口鼻氣流、血氧飽和度、胸腹運(yùn)動(dòng)和體位等參 數(shù)。
美國專利第5891023號(hào)提出了一種僅基于血氧飽和度變換梯度對(duì)睡眠呼吸哲 停進(jìn)行檢測的方法。在這個(gè)專利中，血fi飽和度是唯一的參數(shù)。通過對(duì)血氧飽 和度飽和及去飽和過程中斜率的計(jì)算，進(jìn)行睡眠呼吸暫停情況的檢測。但是， 由丁-血氧飽和度容易受周邊環(huán)境光線、身體或手臂的移動(dòng)、睡眠時(shí)檢測部位手 否受到壓迫等影響，檢測數(shù)據(jù)本身容易受到干擾，影響檢測準(zhǔn)確性。
美國專利第7118536號(hào)提出了一種僅依賴于呼吸氣流的睡眠呼吸暫停檢測方法。在這個(gè)專利中，通過計(jì)算呼吸氣流的長時(shí)間均方根能量并與域值進(jìn)行比較， 以及通過計(jì)算短時(shí)間呼吸氣流的均方根能量來檢測患者是否發(fā)生了睡眠呼吸暫 停。專利給出的具體實(shí)施方式
中，呼吸氣流可以通過熱敏電阻或呼吸面罩的方 式進(jìn)行測量。通過熱敏電阻的氣流測量容易受周邊環(huán)境氣流、身體運(yùn)動(dòng)的影響。 通過呼吸面罩的氣流測量是一般睡眠多導(dǎo)生理檢測儀的方法，是導(dǎo)致病人的不 舒適感的最主要因素。
我國專利第101044981A號(hào)提出了一種基丁,干聲檢測和呼吸氣流檢測的基丁-心電的睡眠呼吸暫停檢測裝置。在這個(gè)專利中，發(fā)明者提出一種可穿戴式的檢 測方法，減少對(duì)病人日常運(yùn)動(dòng)的影響。但是，鼾聲的檢測和熱敏電阻的呼吸檢 測同樣容&受環(huán)境噪盧影響，從而導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)一定程度的不可靠。
在大部分簡化的檢測方法中，都離不開對(duì)呼吸氣流的檢測，存在熱敏式檢測 容易受環(huán)境干擾影響數(shù)據(jù)可靠性或者口鼻面罩式呼吸氣流檢測影響病人舒適性 的問題?；谘躏柡投鹊臋z測也容易受到體位性壓迫、身體運(yùn)動(dòng)和環(huán)境光線 等影響，總是有些不足之處。
本發(fā)明的冃的在T提供一種基丁'心電信號(hào)采集的基T心電的睡眠呼吸暫停 檢測裝置，做到對(duì)病人正常睡眠的影響最小化，給病人帶來的不舒適感最小化， 做到基本不受環(huán)境因素影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種便攜式的、僅基丁-心電的睡眠呼吸哲停檢測裝置，包括心電 導(dǎo)聯(lián)連線和主機(jī)兩個(gè)部分，使用時(shí)需要一次性心電導(dǎo)聯(lián)電極作為心電信號(hào)傳感 器。其中主機(jī)包括前端放大電路、濾波電路、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集電 路、存儲(chǔ)器、顯示單元、傳輸接口和處理器。心龜信號(hào)經(jīng)心電電極的感應(yīng)，通 過心電導(dǎo)聯(lián)連線到達(dá)前端放大電路，經(jīng)過濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后經(jīng)數(shù)據(jù)采集電路成 為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，可以被處理器處理，也可以通過傳輸接口輸出。 該基于心電的睡眠呼吸暫停檢測裝置通過對(duì)被檢者心電信號(hào)心率變異性頻譜中 特征性0. 02Hz信號(hào)的分析進(jìn)行，可以給出被檢者在指定時(shí)間段是否發(fā)生了睡眠 呼吸暫停事件的報(bào)告，顯示單元用來顯示檢測結(jié)果及機(jī)器狀態(tài)。
并且，本裝置可以通過綁帶、吊掛帶或是貼片的形式依附T使用者身上或使 用者衣物上。該裝置還可包括操作接口，利亍使用者對(duì)該裝置進(jìn)行操作，顯示 單元可以顯示裝置的設(shè)置狀態(tài)以及心電傳感電極是否接觸良好。
此外，本裝置傳輸接口為有線傳輸接口和/或無限傳輸接口，且其中無線傳 輸接口可為藍(lán)牙、802. lx、 GPS、 IrDA或任何無線接口，以及有線接口可以為
4USB、 1394、醒T、 SPI或任何有線接口。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將可由以下的實(shí)施方式說明而得到充分了解，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員 可以依此完成，然而本發(fā)明的實(shí)施并非由于下列實(shí)施方式而限制其實(shí)施方式。
本發(fā)明以上述目的為基礎(chǔ)，期望通過對(duì)心電這一簡單而常見的生理信號(hào)進(jìn)行 分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)睡眠呼吸暫停的檢測。睡眠呼吸暫停是睡眠障礙的主要形式，若 能對(duì)睡眠呼吸暫停的發(fā)生情況進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，就能判斷出患者是否得了睡眠呼 吸障礙。通過對(duì)心電進(jìn)行信號(hào)處理，并與PSG檢測結(jié)果進(jìn)行比較，得到心率變 異性頻譜中的0. 02Hz信號(hào)與睡眠呼吸暫停事件有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
由于心電信號(hào)是臨床上最常見的、最容易獲取的生理信號(hào)之一，獲取時(shí)對(duì)患 者正常生活的影響也比較低。這樣就可以通過低成本的裝置，適合患者在自己 家中、通過自行操作實(shí)現(xiàn)睡眠呼吸暫停篩選的目的。
在硬件上，本發(fā)明包括了放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、處理器、操作接口、傳 輸接口、存儲(chǔ)器、顯示單元、電源，以及工作時(shí)連接至本系統(tǒng)的心電電極。
進(jìn)行檢測時(shí)，系統(tǒng)開啟電源處于工作狀態(tài)，通過鏈接至系統(tǒng)的心電電極取得 生理信號(hào)，經(jīng)過前端放大電路、濾波電路后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字化，然后被采集并 保存在存儲(chǔ)器中，通過處理器可以對(duì)數(shù)字化的心電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，得到心 率變異性頻譜。心電信號(hào)或處理結(jié)果可以通過傳輸接口以有線和/或無線的方式 傳輸?shù)较到y(tǒng)外，借助系統(tǒng)外的PC機(jī)、筆記本電腦等其他具有信號(hào)處理和保存能 力裝置來保存信號(hào)，或者對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。無線傳輸接口包括，但不限 于藍(lán)牙、802. lx、 GPS、 IrDA或任何無線接口。有線接口包括，但不限T可以為 USB、 1394、 UART、 SPI或任何有線接口
信號(hào)處理的過程可以由、但不限f以下步驟構(gòu)成QRS波檢測、瞬時(shí)心率計(jì) 算、零均值及去趨勢處理、獲取瞬時(shí)心率的本征模態(tài)函數(shù)、獲取瞬時(shí)心率與其 本征模態(tài)函數(shù)的殘差、'用Lomb方法計(jì)算該殘差的頻譜。該頻譜中最高峰值是否 出現(xiàn)在0. 02Hz附近為該時(shí)刻是否存在睡眠呼吸暫停的判據(jù)。
另外，由于本裝置涉及的生理信號(hào)僅有心電信號(hào)一項(xiàng)，本裝置可以象其他心 電采集裝置一樣依附于患者身上，而不需要對(duì)外的連接線。這樣可以提高患者 的舒適性和活動(dòng)自由度。
權(quán)利要求
1.一種基于心電的睡眠呼吸暫停檢測裝置，依附于患者身上，用于睡眠時(shí)進(jìn)行呼吸暫停的檢測，包括系統(tǒng)主機(jī)及心電導(dǎo)聯(lián)線兩個(gè)部分，其中，該系統(tǒng)主機(jī)包括前端放大電路、濾波電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、顯示單元、處理器、電池及傳輸接口；該系統(tǒng)使用時(shí)，心電電極感應(yīng)的生理信號(hào)經(jīng)過該放大電路、該濾波電路、該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、以及該處理器處理后，再存儲(chǔ)到該存儲(chǔ)器中，并可通過該傳輸接口對(duì)外傳輸；該基于心電的睡眠呼吸暫停的檢測是通過該處理器對(duì)通過采集心電導(dǎo)聯(lián)線傳輸來的心電信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)處理，根據(jù)心率變異性頻譜中0.02Hz附近信號(hào)進(jìn)行檢測；該系統(tǒng)的顯示單元用來顯示該呼吸狀態(tài)檢測的結(jié)果以及系統(tǒng)設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的心電導(dǎo)聯(lián)線用于傳輸系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用的心電電極 感應(yīng)的生理信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，主機(jī)通過綁帶、貼片或吊掛帶的形式依附 于使用者身上，該主機(jī)還包括操作接口，利于使用者對(duì)該裝置進(jìn)行操作，以及 該顯示單元顯示傳感組件是否設(shè)置合理。
4. 權(quán)利要求l中所述的裝置，其中傳輸接口為有線傳輸接口和/或無限傳輸 接口，且其中無線傳輸接口可為藍(lán)牙、802.1x、 GPS、 IrDA或任何無線接口， 以及有線接口可以為USB、 1394、 UART、 SPI或任何有線接口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種依附于使用者身上、用于睡眠中進(jìn)行呼吸暫停檢測的裝置，包括心電導(dǎo)聯(lián)連線和主機(jī)兩個(gè)部分，使用時(shí)需要一次性心電電極作為心電信號(hào)傳感器。其中主機(jī)包括前端放大電路、濾波電路、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集電路、存儲(chǔ)器、顯示單元、傳輸接口和處理器。心電信號(hào)經(jīng)心電導(dǎo)聯(lián)連線到達(dá)前端放大電路，經(jīng)過濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后經(jīng)數(shù)據(jù)采集電路成為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，可以被處理器處理，也可以通過傳輸接口輸出。該基于心電的睡眠呼吸暫停檢測裝置通過對(duì)被檢者心電信號(hào)心率變異性頻譜中特征性的0.02Hz信號(hào)分析進(jìn)行，可以給出被檢者在指定時(shí)間是否發(fā)生了睡眠呼吸暫停事件的報(bào)告，顯示單元用來顯示檢測結(jié)果及機(jī)器狀態(tài)。
文檔編號(hào)A61B5/0452GK101536904SQ20081006118
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者劉曉芳, 徐冰俏, 徐文龍 申請(qǐng)人:中國計(jì)量學(xué)院