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一種多傳感器心肺耦合睡眠質(zhì)量檢測系統(tǒng)及其檢測方法與流程

文檔序號:12663771閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種心肺耦合睡眠質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述檢測系統(tǒng)包括:應(yīng)變傳感器、心電傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、濾波電路、微處理器、無線傳輸單元和移動終端;其中,應(yīng)變傳感器和心電傳感器均為超薄柔性的傳感器,應(yīng)變傳感器貼附在前胸的表面,心電傳感器的兩個心電電極分別貼附在左胸下方的表面;應(yīng)變傳感器與三個阻值不變的電阻組成惠斯通電橋,惠斯通電橋的兩個輸出端電學(xué)連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;心電傳感器電學(xué)連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、放大電路、濾波電路和微處理器依次電學(xué)連接構(gòu)成信號采集處理單元;信號采集處理單元和無線傳輸單元電學(xué)連接,并集成在一塊電路板上;移動終端位于人體外;胸腔的起伏導(dǎo)致應(yīng)變傳感器的阻值發(fā)生改變,引起惠斯通電橋不平衡,從而產(chǎn)生電流,作為呼吸信號輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,并通過惠斯通電橋的溫度補償?shù)淖饔门懦w溫和周圍環(huán)境溫度變化對應(yīng)變傳感器測量胸腔起伏帶來的影響;心臟的跳動引起心電傳感器的兩個電極之間產(chǎn)生電勢差,作為心電信號傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬的呼吸信號和心電信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;放大電路對信號進行放大;呼吸信號直接經(jīng)過濾波電路由微處理器記錄;心電信號經(jīng)過濾波電路,進行過濾去除噪聲信號和高頻信號;微處理器將心電信號合成為心電圖信號,并記錄心電圖信號;呼吸信號和心電圖信號通過無線傳輸單元傳輸至移動終端;微處理器應(yīng)用心肺耦合算法計算心電圖信號與呼吸信號的互功率譜與相干度,判斷得到睡眠狀態(tài),并將結(jié)果通過無線傳輸單元以無線的方式傳輸至移動終端,進行記錄并顯示。

2.如權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng),其特征在于,所述應(yīng)變傳感器包括粘接層、柔性基底、聚合物保護層、器件層和封裝薄膜;其中,柔性基底和封裝薄膜采用生物兼容薄膜;粘接層直接接觸并粘接在皮膚上,采用高粘度的生物膠;在粘接層上形成柔性基底;在柔性基底上形成剛性的聚合物保護層;在聚合物保護層上形成器件層,器件層為具有圖案的金屬薄膜,具有可延展性;在器件層上形成封裝薄膜,將器件整體包裹起;胸腔的起伏通過柔性基底傳遞至保護層,引起保護層的變形,從而對器件層形成拉伸或壓縮,使得器件層的電阻發(fā)生改變,引起應(yīng)變傳感器與三個定值的電阻組成的惠斯通電橋不平衡,通過惠斯通電橋的兩個輸出端輸出電流,作為呼吸信號,通過惠斯通電橋的溫度補償?shù)淖饔门懦w溫和周圍環(huán)境溫度變化對應(yīng)變傳感器測量胸腔起伏帶來的影響,通過輸出的電流得到呼吸的頻率和幅度。

3.如權(quán)利要求2所述的檢測系統(tǒng),其特征在于,根據(jù)不同的功能設(shè)計成不同的圖案形狀,通過設(shè)計成為可延展的分形結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)可延展性。

4.如權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng),其特征在于,所述心電傳感器包括兩個心電電極、蛇形引出導(dǎo)線和連接端;其中,兩個心電電極之間具有距離;兩個心電電極分別通過可延展的蛇形引出導(dǎo)線連接至連接端;連接端連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端;每一個心電電極具有可延展性;心臟的跳動引起電位變化,兩個具有距離的心電電極之間產(chǎn)生電勢差,作為心電信號,通過心電信號得到心電圖,表明心臟的活動特征。

5.如權(quán)利要求4所述的檢測系統(tǒng),其特征在于,每一個心電電極采用網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),組成網(wǎng)格的線條為彎曲的蛇形線,使得心電電極具有可延展性。

6.如權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng),其特征在于,所述無線傳輸單元采用藍牙通信。

7.一種心肺耦合睡眠質(zhì)量檢測方法,其特征在于,所述檢測方法包括以下步驟:

1)胸腔的起伏導(dǎo)致應(yīng)變傳感器的阻值發(fā)生改變,從而引起惠斯通電橋不平衡,從而產(chǎn)生電流,作為呼吸信號輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,并通過惠斯通電橋的溫度補償?shù)淖饔门懦w溫和周圍環(huán)境溫度變化對應(yīng)變傳感器測量胸腔起伏帶來的影響;

2)心臟的跳動引起心電傳感器的兩個電極之間產(chǎn)生電勢差,作為心電信號傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;

3)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬的呼吸信號和心電信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;放大電路對信號進行放大;

4)呼吸信號直接經(jīng)過濾波電路由微處理器記錄;

5)心電信號經(jīng)過濾波電路,進行過濾去除噪聲信號和高頻信號;微處理器將心電信號合成為心電圖信號,并記錄心電圖信號;呼吸信號和心電圖信號通過無線傳輸單元傳輸至移動終端;

6)微處理器應(yīng)用心肺耦合算法計算心電圖信號與呼吸信號的互功率譜與相干度,從互功率譜上讀出耦合功率,判斷睡眠的狀態(tài),從而判斷得到睡眠狀態(tài),并將結(jié)果通過無線傳輸單元傳輸至移動終端,進行記錄并顯示。

8.如權(quán)利要求7所述的檢測方法,其特征在于,在步驟1)中,胸腔的起伏引起惠斯通電橋不平衡,包括以下步驟:胸腔的起伏通過柔性基底傳遞至保護層,引起保護層的變形,從而對器件層形成拉伸或壓縮,使得器件層的電阻發(fā)生改變,引起應(yīng)變傳感器與三個定值的電阻組成的惠斯通電橋不平衡,通過惠斯通電橋的兩個輸出端輸出電流,作為呼吸信號響。

9.如權(quán)利要求7所述的檢測方法,其特征在于,在步驟6)中,通過心肺耦合指數(shù),判斷得到睡眠狀態(tài);睡眠狀態(tài)包括淺睡、深睡和清醒;通過互功率譜讀出耦合功率,根據(jù)耦合功率所處的頻帶,判斷得到睡眠狀態(tài);如果耦合功率處于超低頻帶,則為清醒或深睡,超低頻帶為0.001~0.01Hz;如果耦合功率處于低頻帶,則為淺睡,低頻帶為0.01~0.1Hz。

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