睡眠及呼吸檢測方法、裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種睡眠及呼吸檢測方法、裝置。其中該裝置將RLD電極合并到采集ECG的RA，LA電極上，將呼吸采集需要的高頻的差分信號調(diào)制到RA，LA電極上，通過復(fù)用電極，用最少的電極同時(shí)獲取人體呼吸和心電信號。本發(fā)明能夠以較少的電極數(shù)量同時(shí)實(shí)現(xiàn)ECG信號和呼吸信號的采集，改善裝置的易用性，提高用戶使用體驗(yàn)。
【專利說明】睡眠及呼吸檢測方法、裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生理傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種睡眠及呼吸檢測方法、裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)通信、體感網(wǎng)，傳感器等高新技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)健康這一【技術(shù)領(lǐng)域】越來越顯示出廣闊的市場前景。在移動(dòng)健康應(yīng)用中，用戶通過可佩帶的各種生理傳感器自動(dòng)采集如血壓、血氧、心率等人體的生理信號，并通過短距離無線通信傳送到用戶的手機(jī)；用戶手機(jī)對于接收到的人體生理信號進(jìn)行分析處理，或者也可進(jìn)一步把數(shù)據(jù)通過3G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的健康醫(yī)療服務(wù)商的數(shù)據(jù)中心(服務(wù)器)；實(shí)現(xiàn)利用手機(jī)客戶端或遠(yuǎn)程健康醫(yī)療服務(wù)器進(jìn)行對用戶活動(dòng)以及身體健康狀態(tài)的判定，并將結(jié)果發(fā)送到專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)(如:醫(yī)院)以及用戶的親屬。
[0003]2007年，中國衛(wèi)生部發(fā)布的健康信息報(bào)顯示，中國大約有3億人失眠，潛在的睡眠呼吸綜合癥(SAS)患者約有5千萬，且就診率不到1%。每夜7小時(shí)睡眠中呼吸暫停30次以上或每小時(shí)呼吸暫停5次以上就可認(rèn)定為是睡眠呼吸綜合癥，并會(huì)導(dǎo)致或者加劇高血壓、中風(fēng)、阻塞性心臟衰竭；失眠多夢以及白天嗜睡，專注度、認(rèn)知能力下降；情緒不穩(wěn)、暴躁易怒，間接導(dǎo)致精神疾病。
[0004]對睡眠和呼吸情況進(jìn)行監(jiān)護(hù)，能有效地監(jiān)測和控制疾病的發(fā)展，但是大部分人對睡眠問題的不重視；醫(yī)院睡眠監(jiān)測資源(床位)有限，經(jīng)常一床難求；睡眠環(huán)境變化引入諸多其它干擾，這些問題都使得睡眠和呼吸障礙就診率低。
[0005]因此，在舒適的家庭進(jìn)行自我睡眠監(jiān)測的需求很強(qiáng)，但現(xiàn)有睡眠設(shè)備主要集中于醫(yī)院，價(jià)格昂貴且使用不便。因此，研制價(jià)格低廉，功能可靠且小型化，適用于家用的睡眠呼吸設(shè)備非常有必要。
[0006]日本百利達(dá)(TANITA)上市了墊子狀的睡眠監(jiān)測器“Sle印Scan”，為鋪在床墊及被褥下面使用。測量的體征數(shù)據(jù)為睡眠中的呼吸、脈搏及身體動(dòng)作。墊子采用緊貼著多根管子的構(gòu)造，管子里充滿著水。其工作原理是，管子里的水將睡眠中的呼吸和脈搏引起的微弱振動(dòng)以及體動(dòng)捕捉下來并傳給壓力傳感器。將傳感器傳送出的呼吸、脈搏以及體動(dòng)的混合信息，以信號處理電路加以分解，將信息分成呼吸、脈搏及體動(dòng)三種數(shù)據(jù)輸出。輸出的數(shù)據(jù)保存在SD卡中，使用電腦專用軟件來分析。
[0007]Actigraph公司推出的ActiSleep睡眠監(jiān)控解決方案，以及FitBit、Lark等睡眠監(jiān)測類健康產(chǎn)品，通過腕帶式加速度計(jì)監(jiān)測人體睡眠期間的活動(dòng)信息，從而進(jìn)一步分析睡眠狀態(tài)?？梢杂脕砗Y選潛在的睡眠障礙，以及評估治療的價(jià)值。優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡單，成本低，采集方式對睡眠的影響小，缺點(diǎn):只能區(qū)分醒/睡，不能區(qū)分REM/NREM，也不能分析呼吸暫停情況。
[0008]康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)公司采用監(jiān)測鼻氣流和血氧的方式進(jìn)行睡眠呼吸監(jiān)測。根據(jù)鼻氣流的幅值以及血氧濃度的變化判斷是否出現(xiàn)呼吸暫?；虻屯?。優(yōu)點(diǎn)是直接利用呼吸信號分析呼吸事件，缺點(diǎn)是采集過程不舒適。[0009]Zeo的睡眠監(jiān)測產(chǎn)品利用頭帶等在腦部加載電極獲得腦電波，能夠分析深睡/淺睡/醒的睡眠基本結(jié)構(gòu)，雖然準(zhǔn)確率高，但佩戴不太方便。
[0010]Human Record的睡眠監(jiān)測產(chǎn)品利用心率帶監(jiān)測深睡/淺睡/醒的睡眠基本結(jié)構(gòu)，雖然能夠監(jiān)測ECG，但是無法同時(shí)監(jiān)測呼吸信號，不能分析呼吸暫停情況。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)不具備只通過2個(gè)電極就同時(shí)實(shí)現(xiàn)呼吸和心電數(shù)據(jù)的同步采集，大都需要用不同方式進(jìn)行采集，用戶需要佩戴多個(gè)導(dǎo)聯(lián)線或者吸氣管，用戶體驗(yàn)較差，夜間易脫落，使用不方便。
[0012]現(xiàn)有的采用心律帶式ECG采集方式雖然佩戴方便，便攜，但每個(gè)人的皮膚干燥程度不同，接觸阻抗不同，導(dǎo)致便攜式睡眠檢測設(shè)備采集的ECG信號大小不同，易造成誤判，必須有自動(dòng)增益控制。單一通過信號幅度的反饋調(diào)整增益是不準(zhǔn)確的，睡覺時(shí)的身體活動(dòng)會(huì)干擾信號幅度，造成自適應(yīng)增益控制的錯(cuò)誤，例如，在睡眠中無意識的翻身都會(huì)使采集的ECG信號有大幅 度的干擾，而這種偽跡干擾在靜止之后就會(huì)消失，如果僅憑信號的大小來降低增益控制，勢必會(huì)使增益控制出現(xiàn)錯(cuò)誤，使正常的ECG信號過小，信號質(zhì)量過差，影響分析結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種睡眠及呼吸檢測方法、裝置，能夠以較少的電極數(shù)量同時(shí)實(shí)現(xiàn)ECG信號和呼吸信號的采集，改善裝置的易用性，提高用戶使用體驗(yàn)。
[0014]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供方案如下:
[0015]一種睡眠及呼吸檢測方法，該方法包括:
[0016]米集獲得受試者的心電ECG的模擬電信號和呼吸信號的模擬電信號；
[0017]監(jiān)測受試者的姿態(tài)變化并獲得受試者的運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)；
[0018]對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行低噪聲放大處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的ECG信號和呼吸信號；
[0019]對數(shù)字信號的ECG信號、呼吸信號以及運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)處理和特征提取，獲得并保存睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；
[0020]其中，所述低噪聲放大處理包括:
[0021]根據(jù)數(shù)字信號的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)；
[0022]根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；
[0023]根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號進(jìn)行所述低噪聲放大處理以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
[0024]優(yōu)選地，上述方法中，所述根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號進(jìn)行所述低噪聲放大處理以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值，具體包括:
[0025]設(shè)置增益控制的狀態(tài)機(jī)初始處于等待狀態(tài)，并在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)保持等待狀態(tài)；[0026]在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí):若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)小于其最大值的(k-2)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入增加增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長增加增益；若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)大于其最大值的(k_l)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入降低增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長降低增益；在信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊保持當(dāng)前增益不變；
[0027]當(dāng)RSSI大于其最大值的(k-2) /k,且小于其最大值的(k-1) /k時(shí)，若SQI小于閾值T，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，不再進(jìn)行增益修改；
[0028]當(dāng)RSSI的值大于其歷史記錄值，控制狀態(tài)機(jī)從鎖定狀態(tài)中跳出，更新RSSI的最大值，然后進(jìn)入初始等待狀態(tài)，重新進(jìn)行增益調(diào)整，直到鎖定狀態(tài)，
[0029]其中，k為預(yù)先設(shè)置的判決系數(shù)。
[0030]優(yōu)選地，上述方法中，所述采集獲得受試者的心電ECG的模擬電信號和呼吸信號的模擬電信號，包括:
[0031]將ECG采集的右腿驅(qū)動(dòng)RLD電極合并到心電ECG采集的RA電極和LA電極上，以及將呼吸測量電極復(fù)用到ECG采集的RA電極和LA電極上；
[0032]獲得RA電極和LA電極上采集到的受試者的ECG信號并進(jìn)行低通濾波，輸出ECG的模擬電信號，對RA電極和LA電極上采集到的呼吸信號進(jìn)行低通濾波，輸出呼吸信號的模擬電信號。 [0033]優(yōu)選地,上述方法中，還包括:
[0034]通過無線方式發(fā)送獲得的睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；以及，
[0035]在滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)休眠所述無線通信模塊。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種睡眠及呼吸檢測裝置，括:
[0037]電極合并模塊，用于僅通過右肢RA電極和左肢LA電極采集受試者的心電ECG信號，并將右腿驅(qū)動(dòng)RLD電極合并到ECG采集的RA電極和LA電極上，以抑制RA信號和LA信號的共模干擾；
[0038]ECG處理模塊，用于對RA電極和LA電極上采集到的ECG信號進(jìn)行低通濾波，輸出ECG的模擬電信號；
[0039]呼吸處理模塊，用于將呼吸測量電極復(fù)用到ECG采集的RA電極和LA電極上，并對RA電極和LA電極上采集到的呼吸信號進(jìn)行低通濾波，輸出呼吸信號的模擬電信號；
[0040]心電呼吸采集模塊，用于根據(jù)接收到的反饋信號，對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行低噪聲放大并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的ECG信號和呼吸信號后輸出；
[0041]運(yùn)動(dòng)檢測模塊，用于監(jiān)測受試者的姿態(tài)變化并輸出運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)；
[0042]處理器，用于對數(shù)字信號的ECG信號、呼吸信號以及運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)處理和特征提取，獲得并保存睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；以及，根據(jù)數(shù)字信號的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)；根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號并向所述心電呼吸采集模塊反饋，以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
[0043]優(yōu)選地,上述裝置中，還包括:[0044]無線通信模塊，用于通過無線方式發(fā)送處理器獲取的睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；
[0045]電源控制模塊，用于提供電源管理，在滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)休眠所述無線通信模塊。
[0046]優(yōu)選地，上述裝置中，所述電極合并模塊包括:
[0047]RLD電極、低通濾波電路、RA電極和LA電極，其中，
[0048]所述RLD電極連接至一低通濾波電路的輸入端，且所述低通濾波電路的輸出端通過第一電阻連接至RA電極，通過第二電阻連接至LA電極，其中第一電阻和第二電阻的阻值均為預(yù)先獲得的人體體表電阻值。
[0049]優(yōu)選地，上述裝置中，所述呼吸處理模塊包括:
[0050]兩個(gè)差分信號輸入端，其中，
[0051]—個(gè)差分信號輸入端通過串聯(lián)的第一電阻、第一電容和第二電容連接至LA電極，且另設(shè)有一第三電容，其一端連接在第一電容和第二電容之間，另一端分別連接至一穩(wěn)壓電路和作為輸出的呼吸測量電極IN1N_RESPP ；
[0052]另一差分信號輸入端通過串聯(lián)的第二電阻、第四電容和第五電容連接至RA電極，且另設(shè)有一第六電容，其一端連接在第四電容和第五電容之間，另一端分別連接至另一穩(wěn)壓電路和作為輸出的呼吸測量電極IN1N_RESPN。
[0053]優(yōu)選地， 上述裝置中，所述處理器包括:
[0054]信號質(zhì)量計(jì)算模塊，用于根據(jù)心電呼吸采集模塊輸出的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)；
[0055]信號強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于根據(jù)心電呼吸采集模塊輸出的ECG信號，計(jì)算信號強(qiáng)度指數(shù)；
[0056]運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類模塊，用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)檢測模塊輸出的運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；
[0057]自動(dòng)增益控制模塊，用于根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，向所述心電呼吸采集模塊反饋用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
[0058]優(yōu)選地，上述裝置中，
[0059]所述自動(dòng)增益控制模塊，具體用于:
[0060]設(shè)置增益控制的狀態(tài)機(jī)初始處于等待狀態(tài)，并在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)保持等待狀態(tài)；
[0061]在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí):若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)小于其最大值的(k-2)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入增加增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長增加增益；若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)大于其最大值的(k_l)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入降低增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長降低增益；在信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊保持當(dāng)前增益不變；
[0062]當(dāng)RSSI大于其最大值的(k-2) /k,且小于其最大值的(k-1) /k時(shí)，若SQI小于閾值T，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，不再進(jìn)行增益修改；
[0063]當(dāng)RSSI的值大于其歷史記錄值，控制狀態(tài)機(jī)從鎖定狀態(tài)中跳出，更新RSSI的最大值，然后進(jìn)入初始等待狀態(tài)，重新進(jìn)行增益調(diào)整，直到鎖定狀態(tài)；[0064]其中，k表示預(yù)先設(shè)置的判決系數(shù)。
[0065]從 以上所述可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的睡眠及呼吸檢測方法、裝置，能夠?qū)LD電極合并到采集ECG的RA，LA電極上，能夠?qū)⒑粑杉枰母哳l的差分信號調(diào)制到RA, LA電極上，通過復(fù)用電極，用最少的電極同時(shí)獲取人體呼吸和心電信號，以用于睡眠質(zhì)量和呼吸暫停的分析，解決了傳統(tǒng)采集方式需要導(dǎo)聯(lián)線較多、使用不方便的問題，具有較好的用戶體驗(yàn)，佩戴更舒適。并且，本發(fā)明實(shí)施例還可以基于信號質(zhì)量指數(shù)和多模態(tài)分析的信號自動(dòng)增益控制處理，自動(dòng)通過分析信號質(zhì)量指數(shù)，信號強(qiáng)度指數(shù)并利用加速度判斷人體的活動(dòng)情況，對信號進(jìn)行自適應(yīng)放大，適合各種用戶，解決了由于用戶皮膚干燥程度不同導(dǎo)致的信號大小不同的問題，相比單一通過信號幅度的反饋調(diào)整增益的方法，抗干擾能力強(qiáng)，不受睡眠過程中翻身造成的增益控制干擾，并且在判斷無信號后，不再進(jìn)行增益修改，避免增益控制無法鎖定導(dǎo)致采集設(shè)備的增益不穩(wěn)定的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0066]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的睡眠及呼吸檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0067]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中電極合并模塊的一種電路硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0068]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中呼吸處理模塊的一部分電路示意圖；
[0069]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中呼吸處理模塊的另一部分電路示意圖；
[0070]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中處理器的一種模塊示意圖；
[0071]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中自動(dòng)增益控制的算法狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。
【具體實(shí)施方式】
[0072]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0073]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種睡眠及呼吸檢測裝置，能夠通過的兩個(gè)電極同時(shí)采集ECG和呼吸信號，并具備存儲、分析、無線傳輸能力，可以用來分析睡眠結(jié)構(gòu)和呼吸暫停情況。
[0074]請參照圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例提供的該裝置的模塊圖，具體包括:
[0075]電極合并模塊，用于僅通過右肢RA電極和左肢LA電極采集受試者的心電ECG信號，并將右腿驅(qū)動(dòng)RLD電極合并到ECG采集的RA電極和LA電極上，以抑制RA信號和LA信號的共模干擾。
[0076]ECG處理模塊，用于對RA電極和LA電極上采集到的ECG信號進(jìn)行低通濾波，輸出ECG的模擬電信號。
[0077]呼吸處理模塊，用于將呼吸測量電極復(fù)用到ECG采集的RA電極和LA電極上，并對RA電極和LA電極上采集到的呼吸信號進(jìn)行低通濾波以減少工頻和肌電噪聲，輸出呼吸的模擬電信號。
[0078]心電呼吸采集模塊，用于根據(jù)接收到的反饋信號，對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行低噪聲放大并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的ECG信號和呼吸信號后輸出。
[0079]運(yùn)動(dòng)檢測模塊，用于監(jiān)測受試者的姿態(tài)變化并輸出運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)。具體的，可以通過加速度傳感器對受試者睡眠過程中的姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。[0080]處理器，控制其他各個(gè)模塊，用于對數(shù)字信號的ECG信號、呼吸信號以及運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)處理和特征提取，獲得并保存睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；以及，根據(jù)數(shù)字信號的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)；根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號并向所述心電呼吸采集模塊反饋，以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
[0081]無線通信模塊，用于通過無線方式發(fā)送處理器獲取的睡眠和呼吸數(shù)據(jù)。
[0082]電源控制模塊，用于提供電源管理，在滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)休眠所述無線通信模塊。
[0083]圖1所示的裝置還可以包括按鍵模塊，該按鍵模塊與電源控制模塊連接。
[0084]從以上結(jié)構(gòu)可以看出，本發(fā)明實(shí)施例僅僅通過RA和LA兩個(gè)電極即實(shí)現(xiàn)了呼吸信號和ECG信號的同步采集，從而可以減少采集裝置所需的電極數(shù)量，方便用戶佩戴，提高了裝置的易用性，改善了用戶的使用體驗(yàn)。
[0085]下面再結(jié)合附圖，對主要模塊作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0086]本發(fā)明實(shí)施例的電極合并模塊具體可以包括:
[0087]RLD電極、低通濾波電路、RA電極和LA電極，其中，所述RLD電極連接至一低通濾波電路的輸入端，且所述低通濾波電路的輸出端通過第一電阻連接至RA電極，通過第二電阻連接至LA電極，其中第一電阻和第二電阻的阻值均為預(yù)先獲得的人體體表電阻值。
[0088]圖2提供了電極合并模塊的一種電路硬件結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用了獨(dú)特的前端電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了將ECG采集中必需的右腿驅(qū)動(dòng)RLD (圖2中的ECG_RL)電極反饋到RA和LA電極上，可減少電極數(shù)量，使佩戴更方便。其中R9和Rl采用高精度的相同阻值的電阻，并選取和人體體表電阻接近的阻值，保證RLD以相同幅度反饋到RA、LA電極(圖2中的_RA和_LA)，使對RA、LA的共模抑制效果最佳，并且效果與電極直接連接到人體的效果相同，在減少RLD電極的同時(shí)，保證了信號質(zhì)量和測量精度。電阻R13、R14、電容C15、C16組成一個(gè)低通濾波器，對信號中的工頻噪聲進(jìn)行濾波，提高信號質(zhì)量。圖2中還標(biāo)示出了各個(gè)電氣元件的管腳I和管腳2，圖2中電阻R4未連接。圖2中還給出了電阻及電容的具體參數(shù)的示例，本發(fā)明并不局限于此。
[0089]如圖3、圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的呼吸處理模塊的一種具體電路實(shí)現(xiàn)，包括:
[0090]兩個(gè)差分信號輸入端(圖3中的RESP_M0DP和RESP_M0DN)，用于接收高頻的差分信號RESP_M0DP和RESP_M0DN。其中，一個(gè)差分信號輸入端(圖3中的RESP_M0DP)通過串聯(lián)的第一電阻R37、第一電容C42和第二電容C50連接至LA電極(圖3中的ELEC_LA)，且另設(shè)有一第三電容Cl，其一端連接在第一電容C42和第二電容C50之間，另一端分別連接至一穩(wěn)壓電路和作為輸出的呼吸測量電極IN1N_RESPP。這里，穩(wěn)壓電路包括連接至電源端的兩個(gè)串聯(lián)電阻R45和R66，第三電容Cl的另一端連接在兩個(gè)串聯(lián)電阻R45和R66之間。另一差分信號輸入端(圖3中的RESP_M0DN)通過串聯(lián)的第二電阻R38、第四電容和第五電容連接至RA電極，且另設(shè)有一第六電容，其一端連接在第四電容和第五電容之間，另一端分別連接至另一穩(wěn)壓電路和作為輸出的呼吸測量電極IN1N_RESPN。圖3中還標(biāo)示出了各個(gè)電氣元件的管腳I和管腳2，圖3中電阻R80和R81均為O歐姆。圖3中還給出了電阻及電容的具體參數(shù)的示例，本發(fā)明并不局限于此。
[0091]圖3、4中的電路，能夠?qū)⒏哳l的差分信號RESP_M0DP和RESP_M0DN調(diào)制到RA，LA電極(ELEC_LA、ELEC_RA)上，并通過復(fù)用RA、LA電極獲取人體呼吸信號。由于人體呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)，胸壁肌肉交變弛張，胸廓也交替變形引起胸腔容積的變化，由于阻抗變化與容積的變化成正比因而導(dǎo)致胸阻抗變化，這種變化會(huì)通過RA、LA電極與高頻差分信號RESP_MODP和RESP_MODN進(jìn)行調(diào)制，然后傳到呼吸測量電極IN1N_RESPP和IN1N_RESPN上，其中Cl、C50、C42、C58、C60、C59用于濾除信號中的直流分量，R45、R66、R74、R79用于將輸出信號穩(wěn)定在1.6V左右，以方便采集。
[0092]通過以上圖示的復(fù)用ECG電極的裝置，本發(fā)明實(shí)施例能夠有效減少接入人體的電極的數(shù)量，符合便攜式采集設(shè)備的應(yīng)用需要，使佩戴和采集更方便。同時(shí)提供信號質(zhì)量較好的同步的呼吸、ECG信號，使得設(shè)備可以對用戶睡眠過程中呼吸暫停、心臟情況進(jìn)行同步監(jiān)測。
[0093]如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的處理器的一種模塊圖，具體包括:
[0094]信號質(zhì)量計(jì)算模塊，用于根據(jù)心電呼吸采集模塊輸出的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)；
[0095]信號強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于根據(jù)心電呼吸采集模塊輸出的ECG信號，計(jì)算信號強(qiáng)度指數(shù)；
[0096]運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類模塊，用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)檢測模塊輸出的運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；
[0097]自動(dòng)增益控制模塊，用于根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，向所述心電呼吸采集 模塊反饋用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
[0098]圖5中的自動(dòng)增益控制模塊，具體用于:
[0099]設(shè)置增益控制的狀態(tài)機(jī)初始處于等待狀態(tài)，并在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)保持等待狀態(tài)；
[0100]在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí):若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)小于其最大值的(k-2)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入增加增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長增加增益；若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)大于其最大值的(k_l)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入降低增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長降低增益；在信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊保持當(dāng)前增益不變；
[0101]當(dāng)RSSI大于其最大值的(k_2)/k，且小于其最大值的(k_l)/k時(shí)，若SQI小于閾值T，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，不再進(jìn)行增益修改；
[0102]當(dāng)RSSI的值大于其歷史記錄值，控制狀態(tài)機(jī)從鎖定狀態(tài)中跳出，更新RSSI的最大值，然后進(jìn)入初始等待狀態(tài)，重新進(jìn)行增益調(diào)整，直到鎖定狀態(tài)。
[0103]圖5中的自動(dòng)增益控制模塊實(shí)現(xiàn)了對ECG信號的自動(dòng)增益控制。處理器根據(jù)心電呼吸采集模塊采集的ECG信號，分別計(jì)算出信號質(zhì)量指數(shù)SQI和信號強(qiáng)度指數(shù)RSSI，同時(shí)通過運(yùn)動(dòng)檢測模塊采集的運(yùn)動(dòng)加速度信號，計(jì)算出人體活動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)指數(shù)Movement，然后在自動(dòng)增益控制模塊中計(jì)算出需要的增益Gain的大小，反饋給心電呼吸采集模塊進(jìn)行增益控制。
[0104]可以看出，上述結(jié)構(gòu)基于信號質(zhì)量指數(shù)SQ1、信號強(qiáng)度RSSI和人體運(yùn)動(dòng)指數(shù)Movement綜合控制信號增益，利用SQI來衡量信號是否放大到最佳的倍數(shù)，以使得信號質(zhì)量趨于最好；利用Movement判斷人體在睡眠中無意識的翻身動(dòng)作，排除因動(dòng)作干擾造成的信號增益控制的錯(cuò)誤；利用RSSI衡量信號增益是否將信號強(qiáng)度控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，不會(huì)因?yàn)樵鲆孢^大而造成信號飽和及信號質(zhì)量下降，也不會(huì)因?yàn)樵鲆孢^小而造成信號幅度太小檢測不到，同時(shí)信號的增益控制的閾值是根據(jù)RSSI的最大值來自適應(yīng)變化的，大大提高控制算法的環(huán)境適應(yīng)性。
[0105]圖6進(jìn)一步給出了本發(fā)明實(shí)施例的基于多模態(tài)信號的自動(dòng)增益控制的算法狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。增益控制過程中存在四種狀態(tài):等待狀態(tài)、鎖定狀態(tài)、增加增益狀態(tài)、降低增益狀態(tài)。影響增益控制的參數(shù)主要有:
[0106]SQ1:信號質(zhì)量指數(shù)，根據(jù)信號的某些特征來衡量測量信號質(zhì)量的好壞的指數(shù)。例如，正常的ECG信號的頻譜、四階矩、幅度是分布在一個(gè)比較固定的范圍內(nèi)，如果采集到的信號的這些特征超出了正常ECG信號的范圍，則可認(rèn)定采集的信號達(dá)不到正常ECG信號的信號質(zhì)量，SQI指數(shù)就會(huì)較低，不滿足的特征越多，SQI越低，以一個(gè)普遍的標(biāo)準(zhǔn)閾值T作為衡量信號質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)的閾值，以此來衡量采集信號的信號質(zhì)量，并作為增益控制的一個(gè)指標(biāo)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閾值T是根據(jù)對醫(yī)學(xué)心電圖數(shù)據(jù)庫的預(yù)先采集的所有數(shù)據(jù)，計(jì)算其特征，并基于該特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判斷，得到的衡量人體心電圖信號質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)值。本發(fā)明實(shí)施例中，所有受試者的心電圖都基于這一標(biāo)準(zhǔn)閾值，該閾值具有普適性。
[0107]RSS1:信號強(qiáng)度指數(shù)，根據(jù)采集信號的滑動(dòng)窗積分估計(jì)采集信號的平均信號強(qiáng)度，用來作為自動(dòng)增益控制的一個(gè)指標(biāo)。
[0108]Movement:人體的運(yùn)動(dòng)指數(shù),根據(jù)運(yùn)動(dòng)加速度傳感器得到的人體佩戴設(shè)備時(shí)的加速度信號，計(jì)算三軸加速度數(shù)據(jù)的矢量和，并通過運(yùn)動(dòng)分類的算法，得到人體的運(yùn)動(dòng)情況，Movement=I表示人體有較大的起身和翻身活動(dòng)，movement=0表示無明顯的起身和翻身活動(dòng)，用來作為自動(dòng)增益控制的一個(gè)指標(biāo)。
[0109]在數(shù)據(jù)采集的開始時(shí)刻，增益設(shè)置為默認(rèn)值，控制狀態(tài)機(jī)處于等待狀態(tài)。在任何狀態(tài)下，如果Movement=I,則狀態(tài)機(jī)都將進(jìn)入等待狀態(tài),不會(huì)修改增益,直到人體活動(dòng)結(jié)束。處于靜止?fàn)顟B(tài)(Movement=O)時(shí),才開始根據(jù)相關(guān)條件進(jìn)行增益控制。
[0110]靜止時(shí)(Movement=。)，在任何狀態(tài)下，當(dāng)SQI小于閾值T，且RSSI小于其最大值的(k-2)/k，認(rèn)為是由于增益過小，造成的信號質(zhì)量較差，則從當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)入增加增益狀態(tài)，增益倍數(shù)加I ;在任何狀態(tài)下，當(dāng)SQI小于閾值T且RSSI大于其最大值的(k-1)/k，認(rèn)為是由于增益過大，造成的信號飽和，質(zhì)量較差，從當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)入降低增益狀態(tài)，增益倍數(shù)減I ;在任何狀態(tài)下，當(dāng)SQI大于T，認(rèn)為信號質(zhì)量較佳，此時(shí)狀態(tài)機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)；
[0111]其中，k表示用戶預(yù)先設(shè)置的判決系數(shù)。該判決系數(shù)可以由用戶根據(jù)放大的效果靈活設(shè)置，例如，在放大效果不滿足預(yù)期時(shí)，通過調(diào)大或減小該系數(shù)，并判斷調(diào)整系數(shù)后的放大效果是否趨于預(yù)期，如此直至放大效果達(dá)到預(yù)期時(shí)，將最終得到的k值作為最終的判決系數(shù)。
[0112]當(dāng)RSSI大于其最大值的(k-2)/k，且小于其最大值的(k-1)/k時(shí)，如果此時(shí)SQI小于閾值T，則認(rèn)為增益已經(jīng)處于比較合理的大小，但可能是由于佩戴脫落造成的無信號，已無法通過增益控制來改善信號質(zhì)量，因此狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，不再進(jìn)行增益修改，直到出現(xiàn)信號為止。這樣可以避免因?yàn)橐恢睙o信號造成的增益控制無法鎖定，而使采集設(shè)備的增益控制不穩(wěn)定，也可以降低控制開銷。
[0113]當(dāng)RSSI的值大于其的歷史記錄值，狀態(tài)機(jī)就會(huì)從鎖定狀態(tài)中跳出，把相應(yīng)值存入最大值寄存器，然后狀態(tài)機(jī)進(jìn)入初始等待狀態(tài)，重新進(jìn)行增益調(diào)整，直到鎖定狀態(tài)。此外，在對增益判決門限做自適應(yīng)調(diào)整之前，門限初始值、增益初始值都可由用戶自行設(shè)定，使得系統(tǒng)可以根據(jù)需求適用于多種通信環(huán)境下。
[0114]作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，以上每次狀態(tài)切換都是在連續(xù)5秒內(nèi)持續(xù)滿足相關(guān)條件下，才進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，以保證增益控制的穩(wěn)定性，避免瞬時(shí)干擾造成增益控制錯(cuò)誤。
[0115]基于以上裝置，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種睡眠及呼吸檢測方法，包括以下步驟:
[0116]步驟71，采集獲得受試者的心電ECG的模擬電信號和呼吸信號的模擬電信號。
[0117]具體的，可以將ECG采集的右腿驅(qū)動(dòng)RLD電極合并到心電ECG采集的RA電極和LA電極上，以及將呼吸測量電極復(fù)用到ECG采集的RA電極和LA電極上；然后，獲得RA電極和LA電極上采集到的受試者的ECG信號并進(jìn)行低通濾波，輸出ECG的模擬電信號，對RA電極和LA電極上采集到的呼吸信號進(jìn)行低通濾波，輸出呼吸的模擬電信號
[0118]步驟72，監(jiān)測受試者的姿態(tài)變化并獲得受試者的運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)。
[0119]具體的，可以通過加速度傳感器來獲得上述運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)。
[0120]步驟73，對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行低噪聲放大處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的ECG信號和呼吸信號。
[0121]步驟74，對數(shù)字信號的ECG信號、呼吸信號以及運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)處理和特征提取，獲得并保存睡眠和呼吸數(shù)據(jù)。
[0122]這里，上述步驟73中的低噪聲放大處理具體包括:
[0123]步驟731，根據(jù)數(shù)字信號的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)；
[0124]步驟732，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；
[0125]步驟733，根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號進(jìn)行所述低噪聲放大處理以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
[0126]上述方法還可以包括以下步驟:
[0127]通過無線方式發(fā)送處理器獲取的睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；以及，
[0128]在滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)休眠所述無線通信模塊。
[0129]上述步驟731中，對ECG和呼吸的模擬電信號的放大進(jìn)行增益控制，又具體可以包括:
[0130]設(shè)置增益控制的狀態(tài)機(jī)初始處于等待狀態(tài)，并在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)保持等待狀態(tài)；
[0131]在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí):若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)小于其最大值的(k_2)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入增加增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長增加增益 ；若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)大于其最大值的(k_l)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入降低增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長降低增益；在信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊保持當(dāng)前增益不變；[0132]當(dāng)RSSI大于其最大值的(k-2)/k，且小于其最大值的(k-1)/k時(shí)，若SQI小于閾值T，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，不再進(jìn)行增益修改；
[0133]當(dāng)RSSI的值大于其歷史記錄值，控制狀態(tài)機(jī)從鎖定狀態(tài)中跳出，更新RSSI的最大值，然后進(jìn)入初始等待狀態(tài)，重新進(jìn)行增益調(diào)整，直到鎖定狀態(tài)。
[0134]綜上，本發(fā)明實(shí)施例能夠解決現(xiàn)有市場對便攜式家庭睡眠監(jiān)護(hù)設(shè)備的需求較強(qiáng)，但現(xiàn)有便攜式家庭睡眠監(jiān)護(hù)產(chǎn)品具有佩戴不舒適、不能通過2個(gè)電極同時(shí)采集呼吸和心電來分析睡眠、導(dǎo)聯(lián)線較多使用不方便的問題，能夠僅通過的兩個(gè)電極同時(shí)采集ECG和呼吸信號，并具備存儲、分析、無線傳輸能力，可以用來分析睡眠結(jié)構(gòu)和呼吸暫停情況。并且，本發(fā)明實(shí)施例還可以基于信號質(zhì)量指數(shù)和多模態(tài)分析的信號自動(dòng)增益控制方法，自動(dòng)通過分析信號質(zhì)量指數(shù)，并利用加速度判斷人體的活動(dòng)情況，對信號進(jìn)行自適應(yīng)放大。適合各種用戶，同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)。
[0135]以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種睡眠及呼吸檢測方法，其特征在于，該方法包括: 采集獲得受試者的心電ECG的模擬電信號和呼吸信號的模擬電信號； 監(jiān)測受試者的姿態(tài)變化并獲得受試者的運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)； 對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行低噪聲放大處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的ECG信號和呼吸信號; 對數(shù)字信號的ECG信號、呼吸信號以及運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)處理和特征提取，獲得并保存睡眠和呼吸數(shù)據(jù)； 其中，所述低噪聲放大處理包括: 根據(jù)數(shù)字信號的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)； 根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)； 根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號進(jìn)行所述低噪聲放大處理以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，并根據(jù)所述反饋信號進(jìn)行所述低噪聲放大處理以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值，具體包括: 設(shè)置增益控制的狀態(tài)機(jī)初始處于等待狀態(tài)，并在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)保持等待狀態(tài)； 在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí):若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)小于其最大值的(k_2)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入增加增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長增加增益；若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)大于其最大值的(k-l)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入降低增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長降低增益；在信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊保持當(dāng)前增益不變； 當(dāng)RSSI大于其最大值的(k-2)/k，且小于其最大值的(k-l)/k時(shí)，若SQI小于閾值T，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，不再進(jìn)行增益修改； 當(dāng)RSSI的值大于其歷史記錄值，控制狀態(tài)機(jī)從鎖定狀態(tài)中跳出，更新RSSI的最大值，然后進(jìn)入初始等待狀態(tài)，重新進(jìn)行增益調(diào)整，直到鎖定狀態(tài)， 其中，k為預(yù)先設(shè)置的判決系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集獲得受試者的心電ECG的模擬電信號和呼吸信號的模擬電信號，包括: 將ECG采集的右腿驅(qū)動(dòng)RLD電極合并到心電ECG采集的RA電極和LA電極上，以及將呼吸測量電極復(fù)用到ECG采集的RA電極和LA電極上； 獲得RA電極和LA電極上采集到的受試者的ECG信號并進(jìn)行低通濾波，輸出ECG的模擬電信號，對RA電極和LA電極上采集到的呼吸信號進(jìn)行低通濾波，輸出呼吸信號的模擬電信號。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 通過無線方式發(fā)送獲得的睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；以及，在滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)休眠所述無線通信模塊。
5.一種睡眠及呼吸檢測裝置，其特征在于，包括: 電極合并模塊，用于僅通過右肢RA電極和左肢LA電極采集受試者的心電ECG信號，并將右腿驅(qū)動(dòng)RLD電極合并到ECG采集的RA電極和LA電極上，以抑制RA信號和LA信號的共模干擾； ECG處理模塊，用于對RA電極和LA電極上采集到的ECG信號進(jìn)行低通濾波，輸出ECG的模擬電信號； 呼吸處理模塊，用于將呼吸測量電極復(fù)用到ECG采集的RA電極和LA電極上，并對RA電極和LA電極上采集到的呼吸信號進(jìn)行低通濾波，輸出呼吸信號的模擬電信號； 心電呼吸采集模塊，用于根據(jù)接收到的反饋信號，對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行低噪聲放大并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的ECG信號和呼吸信號后輸出； 運(yùn)動(dòng)檢測模塊，用于監(jiān)測受試者的姿態(tài)變化并輸出運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)； 處理器，用于對數(shù)字信號的ECG信號、呼吸信號以及運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)處理和特征提取，獲得并保存睡眠和呼吸數(shù)據(jù)；以及，根據(jù)數(shù)字信號的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)；根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，計(jì)算用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號并向所述心電呼吸采集模塊反饋，以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括: 無線通信模塊，用于通過無線方式發(fā)送處理器獲取的睡眠和呼吸數(shù)據(jù)； 電源控制模塊，用于提供電源管理，在滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)休眠所述無線通信模塊。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述電極合并模塊包括: RLD電極、低通濾波電路、RA電極和LA電極，其中， 所述RLD電極連接至一低通濾波電路的輸入端，且所述低通濾波電路的輸出端通過第一電阻連接至RA電極，通過第二電阻連接至LA電極，其中第一電阻和第二電阻的阻值均為預(yù)先獲得的人體體表電阻值。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述呼吸處理模塊包括: 兩個(gè)差分信號輸入端，其中， 一個(gè)差分信號輸入端通過串聯(lián)的第一電阻、第一電容和第二電容連接至LA電極，且另設(shè)有一第三電容，其一端連接在第一電容和第二電容之間，另一端分別連接至一穩(wěn)壓電路和作為輸出的呼吸測量電極IN1N_RESPP ； 另一差分信號輸入端通過串聯(lián)的第二電阻、第四電容和第五電容連接至RA電極，且另設(shè)有一第六電容，其一端連接在第四電容和第五電容之間，另一端分別連接至另一穩(wěn)壓電路和作為輸出的呼吸測量電極IN1N_RESPN。
9.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述處理器包括: 信號質(zhì)量計(jì)算模塊，用于根據(jù)心電呼吸采集模塊輸出的ECG信號，計(jì)算信號質(zhì)量指數(shù)；信號強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于根據(jù)心電呼吸采集模塊輸出的ECG信號，計(jì)算信號強(qiáng)度指數(shù)；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類模塊，用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)檢測模塊輸出的運(yùn)動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)；自動(dòng)增益控制模塊，用于根據(jù)信號質(zhì)量指數(shù)、信號強(qiáng)度指數(shù)和受試者的運(yùn)動(dòng)指數(shù)，向所述心電呼吸采集模塊反饋用于對ECG和呼吸的模擬電信號進(jìn)行增益控制的反饋信號，以使得信號質(zhì)量指數(shù)和信號強(qiáng)度指數(shù)趨于各自預(yù)設(shè)的最佳值。
10.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于， 所述自動(dòng)增益控制模塊，具體用于: 設(shè)置增益控制的狀態(tài)機(jī)初始處于等待狀態(tài)，并在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)保持等待狀態(tài)； 在運(yùn)動(dòng)指數(shù)指示受試者處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí):若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)小于其最大值的(k-2) /k,則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入增加增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長增加增益；若信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T，且信號強(qiáng)度指數(shù)大于其最大值的(k-l)/k，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入降低增益狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊按照預(yù)設(shè)步長降低增益；在信號質(zhì)量指數(shù)優(yōu)于預(yù)設(shè)閾值T時(shí)，控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，指示心電呼吸采集模塊保持當(dāng)前增益不變； 當(dāng)RSSI大于其最大值的(k-2)/k，且小于其最大值的(k-l)/k時(shí)，若SQI小于閾值T，則控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，不再進(jìn)行增益修改； 當(dāng)RSSI的值大于其歷史記錄值，控制狀態(tài)機(jī)從鎖定狀態(tài)中跳出，更新RSSI的最大值，然后進(jìn)入初始等待狀態(tài)，重新進(jìn)行增益 調(diào)整，直到鎖定狀態(tài)； 其中，k表示預(yù)先設(shè)置的判決系數(shù)。
【文檔編號】A61B5/0402GK103908241SQ201210593523
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】王 義, 張志鵬, 許利群, 高飛 申請人:中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司