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)成為一個嚴(yán)重的社會問題。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、血氧飽和度、口鼻呼吸氣流、胸腹呼吸運動、肌張力、體位等生 理信號，可以進(jìn)行完整、準(zhǔn)確的睡眠時相分類和呼吸狀態(tài)檢測。
然而，PSG檢測的缺點也很明顯導(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； 一整夜的獨立病 房檢測，占用醫(yī)院醫(yī)療資源嚴(yán)重，導(dǎo)致檢查費用較高，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、胸腹運動和體位等參 數(shù)。
美國專利第5891023號提出了一種僅基于血氧飽和度變換梯度對睡眠呼吸哲 停進(jìn)行檢測的方法。在這個專利中，血fi飽和度是唯一的參數(shù)。通過對血氧飽 和度飽和及去飽和過程中斜率的計算，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、睡眠時檢測部位手 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。在這個專利中，通過計算呼吸氣流的長時間均方根能量并與域值進(jìn)行比較， 以及通過計算短時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、身體運動的影響。 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。在這個專利中，發(fā)明者提出一種可穿戴式的檢 測方法，減少對病人日常運動的影響。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。基于血氧飽和度的檢測也容易受到體位性壓迫、身體運動和環(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'心電信號采集的基T心電的睡眠呼吸暫停 檢測裝置，做到對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)兩個部分，使用時需要一次性心電導(dǎo)聯(lián)電極作為心電信號傳感 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、存儲器、顯示單元、傳輸接口和處理器。心龜信號經(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)字信號存儲在存儲器中，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被檢者心電信號心率變異性頻譜中 特征性0. 02Hz信號的分析進(jìn)行，可以給出被檢者在指定時間段是否發(fā)生了睡眠 呼吸暫停事件的報告，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。
具體實施例方式
本發(fā)明將可由以下的實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)明的實施并非由于下列實施方式而限制其實施方式。
本發(fā)明以上述目的為基礎(chǔ)，期望通過對心電這一簡單而常見的生理信號進(jìn)行 分析，實現(xiàn)對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。通過對心電進(jìn)行信號處理，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信號與睡眠呼吸暫停事件有良好的對應(yīng)關(guān)系。
由于心電信號是臨床上最常見的、最容易獲取的生理信號之一，獲取時對患 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、存儲器、顯示單元、電源，以及工作時連接至本系統(tǒng)的心電電極。
進(jìn)行檢測時，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，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 保存在存儲器中，通過處理器可以對數(shù)字化的心電信號進(jìn)行信號處理，得到心 率變異性頻譜。心電信號或處理結(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處理和保存能 力裝置來保存信號，或者對信號進(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、瞬時心率計 算、零均值及去趨勢處理、獲取瞬時心率的本征模態(tài)函數(shù)、獲取瞬時心率與其 本征模態(tài)函數(shù)的殘差、'用Lomb方法計算該殘差的頻譜。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僅有心電信號一項，本裝置可以象其他心 電采集裝置一樣依附于患者身上，而不需要對外的連接線。這樣可以提高患者 的舒適性和活動自由度。
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、存儲器、顯示單元、處理器、電池及傳輸接口；該系統(tǒng)使用時，心電電極感應(yīng)的生理信號經(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，再存儲到該存儲器中，并可通過該傳輸接口對外傳輸；該基于心電的睡眠呼吸暫停的檢測是通過該處理器對通過采集心電導(dǎo)聯(lián)線傳輸來的心電信號，并進(jìn)行信號處理，根據(jù)心率變異性頻譜中0.02Hz附近信號進(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)運行時使用的心電電極 感應(yīng)的生理信號。
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)兩個部分，使用時需要一次性心電電極作為心電信號傳感器。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、存儲器、顯示單元、傳輸接口和處理器。心電信號經(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)字信號存儲在存儲器中，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被檢者心電信號心率變異性頻譜中特征性的0.02Hz信號分析進(jìn)行，可以給出被檢者在指定時間是否發(fā)生了睡眠呼吸暫停事件的報告，顯示單元用來顯示檢測結(jié)果及機(jī)器狀態(tài)。
文檔編號A61B5/0452GK101536904SQ20081006118
公開日2009年9月23日 申請日期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 申請人:中國計量學(xué)院