本發(fā)明涉及人工智能，具體涉及一種呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測無線集成微系統(tǒng)。

背景技術：

1、osa是一種以睡眠打鼾伴呼吸暫停和日間思睡為主要臨床表現(xiàn)的睡眠呼吸疾病，可導致高血壓、冠心病、心律失常、腦血管病、認知功能障礙、2型糖尿病等多器官多系統(tǒng)損害。研究表明，未經治療的重度osa患者病死率是普通人群的3.8倍。此外，osa人群發(fā)生卒中的概率是對照組的4.33倍，病死率是對照組的1.98倍?？梢姡琽sa對身體多個系統(tǒng)均會造成損害，是名副其實的全身性疾病。年齡和性別、肥胖、家族史、上氣道解剖異常、飲酒或使用鎮(zhèn)靜催眠藥物、吸煙以及其他相關疾病(如腦血管疾病、神經肌肉疾病等)是osa的病因及危險因素。而psg則是確診osa及其嚴重程度分級的金標準，監(jiān)測導聯(lián)主要有腦電圖、心電圖、肌電圖、眼動圖、胸式和腹式呼吸張力圖、鼻及口通氣量、體位體動、血氧飽和度等10余個通道的生理信號。根據psg結果，不僅能對睡眠呼吸暫停低通氣綜合征作出診斷，還能對其嚴重程度作出判斷，便于制定臨床治療方案和定量評估手術或其它治療效果。因此，對于打鼾和睡眠呼吸暫停低通氣綜合征在采取任何治療措施前都應該先進行psg。

2、傳統(tǒng)的psg設備為多導聯(lián)監(jiān)測的模式，在應用中存在以下問題：一是psg檢查需在專門的睡眠監(jiān)測室進行，由專業(yè)的睡眠技師操作；二是傳感器連接的導聯(lián)較多，會對患者睡眠造成一定干擾，尤其對兒童或睡眠較輕的患者來說，依從性較差；三是設備昂貴，預約時間較長，對疑似患者監(jiān)測需耗費大量醫(yī)療資源；四是工作量大，檢查程序復雜，費時、費力。

3、為應對這些問題，目前已有的一些便攜式睡眠呼吸監(jiān)測設備以及監(jiān)測配件，如遠程睡眠監(jiān)測儀、腕表式監(jiān)測系統(tǒng)、基于藍牙進行傳輸?shù)谋銛y式睡眠監(jiān)測儀，以及用于睡眠監(jiān)測的電極固定枕、睡眠帶、多導睡眠監(jiān)測帽等。這些設備雖然可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測，但為了保證檢測數(shù)據的準確性，仍保留了較多的導聯(lián)，使其致使其不夠便攜，在設備的操作上涉及到復雜的醫(yī)療專業(yè)知識和技能，如電極的正確放置、設備參數(shù)的設置等，造成了仍然需要專業(yè)人員操作的問題。。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測無線集成微系統(tǒng)，在保證psg監(jiān)測準確性的前提下減少導聯(lián)設置，提升便攜性；該系統(tǒng)以適應非專業(yè)人員使用為目的進行設計，簡化操作流程。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測無線集成微系統(tǒng)，包括：依次連接的呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測模塊、中央處理器模塊以及監(jiān)測終端；

4、所述呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測模塊，用采集將反映人體呼吸睡眠狀態(tài)的相關生理信號，該生理信號包括胸腹運動信號、血氧數(shù)據、口鼻氣流信息及鼾聲特征四項；

5、所述中央處理器模塊，由主控芯片和無線傳輸模塊組成，主控芯片內設有模數(shù)轉換器，模數(shù)轉換器與呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測模塊連接，用于接收所述呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測模塊輸出的生理信號并轉換為數(shù)字信號；

6、所述監(jiān)測終端，接收來自中央處理器的數(shù)字信號并輸出。

7、進一步的，所述呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測模塊主要包括胸腹運動監(jiān)測模塊、血氧檢測模塊、口鼻氣流檢測模塊和鼾聲記錄模塊；

8、所述胸腹運動監(jiān)測模塊包括依次連接的測量單元、數(shù)字運動處理模塊、和的一微處理器；測量單元包括三軸mems陀螺儀和三軸mems加速度計，三軸mems陀螺儀用于采集胸腹運動過程中的三軸角速度值，三軸mems加速度計用于采集胸腹運動過程中的三軸加速度值；數(shù)字運動處理模塊根據三軸角速度值和三軸加速度值計算出胸腹運動的位移數(shù)據；第一微處理器按照預設配置控制執(zhí)行位移數(shù)據處理，生成胸腹運動信號并發(fā)送；

9、所述血氧檢測模塊采用光電檢測法對人體的血氧飽和度進行檢測，包括血氧采集組件和第二微處理器，血氧采集組件佩戴的位置為用戶手指、耳垂或手腕的一處或多處，用于采集該處的血氧飽和濃度和脈搏數(shù)據并將其通過標準的iic接口傳輸給第二微處理器；第二微處理器按照預設配置控制執(zhí)行血氧數(shù)據處理并發(fā)送；

10、所述口鼻氣流檢測模塊用于監(jiān)測患者在睡眠時的口腔和鼻腔的呼吸狀態(tài)，包括承載平臺和兩個傳感器模塊，兩個傳感器模塊分別位于承載平臺的正反兩面，用于監(jiān)測口鼻附近的氣流信息；

11、所述鼾聲記錄模塊包括依次連接的微型麥克風、放大電路、模數(shù)轉換電路和第三微處理器，微型麥克風采集聲音，放大電路對采集聲音進行放大，模數(shù)轉換電路用于對放大后的聲音進行采樣并輸出采樣后的聲音信號；第三微處理器用于根據采樣后的聲音信號分析出鼾聲特征。

12、更進一步的，所述第一微處理器、第二微處理器和第三微處理器均為單片機。

13、進一步的，所述呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測無線集成微系統(tǒng)采用柔性抗菌疏水材料作為承載平臺，并使用硅膠封裝，形成柔性呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測無線集成微系統(tǒng)，在采集睡眠數(shù)據的同時減小對受試者睡眠質量的影響，同時增加了與受試者皮膚貼附，提高了呼吸睡眠狀態(tài)監(jiān)測準確度。

14、進一步的，所述胸腹運動監(jiān)測模塊和血氧檢測模塊需要對受試者持續(xù)監(jiān)測采集數(shù)據，因此降低電路功耗主要依賴于主控芯片和數(shù)據傳輸芯片的功耗降低：

15、對于胸腹運動監(jiān)測模塊，將第一微處理器在閑時配置為rtc鬧鐘喚醒的stop模式以降低功耗；rtc鬧鐘與通用時鐘類似，可以使單片機在stop模式下定時喚醒執(zhí)行數(shù)據的處理和發(fā)送操作；

16、對于血氧檢測模塊，將第二微處理器在閑時配置為外部中斷喚醒的stop模式以降低功耗；數(shù)據傳輸芯片每采集完成一次數(shù)據都會向單片機發(fā)送一個堆棧溢出信號，該信號作為外部中斷信號將單片機喚醒處理數(shù)據和發(fā)送，數(shù)據處理和發(fā)送完成后單片機自動進入stop模式。

17、進一步的，所述三軸mems陀螺儀測量范圍為±250，±500，±1000，±2000dps，三軸mems加速度計的測量范圍為±2，±4，±8，±16g。

18、更進一步的，所述口鼻氣流檢測模塊的承載平臺為長條薄片狀外形，并貼敷在口鼻之間，承載平臺的長寬比根據用戶具體情況設置1.1～1.5之間；兩個傳感器模塊均包括溫度傳感器，濕度傳感器、壓電傳感器。

19、更進一步的，兩個傳感器模塊均為溫度傳感器、濕度傳感器和壓電傳感器的任意兩兩組合；

20、所述溫度傳感器基于口鼻呼出氣流的溫度比環(huán)境溫度高，將溫度傳感器設于接觸到口鼻呼出氣流的位置，能夠在患者呼氣時檢測到溫度的突變，從而監(jiān)測口鼻附近的溫度變化來判斷呼吸狀態(tài)，所述溫度傳感器的使用溫度為：5～40℃；

21、所述濕度傳感器基于口鼻呼出氣體含水量高于空氣，將濕度傳感器設于接觸到口鼻呼出氣流的位置，能夠在患者呼氣時檢測到濕度的突變，從而監(jiān)測呼吸狀態(tài)，所述濕度傳感器的工作環(huán)境濕度為：30～80％；

22、所述壓電傳感器通過在口鼻氣流經過的位置放置由壓電薄膜構成的壓電傳感器，氣流引起壓電薄膜的振動，由于壓電效應，壓電薄膜上的電極會輸出電信號，對信號進行分析即可判斷出呼吸狀態(tài)，所述壓電傳感器的工作大氣壓力為：70～106kpa。

23、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的呼吸睡眠狀態(tài)智能監(jiān)測無線集成微系統(tǒng)具有如下有益效果：

24、1.智能監(jiān)測微系統(tǒng)測量的準確度將直接影響到系統(tǒng)的判斷準確率，通過采用柔性封裝技術對該微系統(tǒng)進行封裝，并針對封裝材料進行疏水化處理，增加佩戴舒適度和與人體肌膚的貼附程度，減小該微系統(tǒng)對受試者睡眠質量的影響，提高該微系統(tǒng)測量的準確性；

25、2.通過胸腹運動、血氧、口鼻氣流及鼾聲4項生理信號監(jiān)測代替?zhèn)鹘y(tǒng)的10余個生理信號的檢測，使睡眠呼吸暫停低通氣綜合征的診斷更加輕量化；

26、3.對于傳感器采集得到的原始數(shù)據，通常需要進行數(shù)據預處理，以減小干擾信號對測量精確性的影響。針對人體呼吸頻率的特定范圍，本發(fā)明針對胸腹運動監(jiān)測模塊、口鼻氣流檢測模塊和鼾聲記錄模塊獲取的數(shù)據，根據需求通過在中央處理模塊采用硬件設計頻率為10-100hz的帶通濾波器，初步濾除雜波信號；同時通過軟件進行平滑濾波處理，并對處理后的信號進行波峰波谷特征提取，提高該微系統(tǒng)測量的準確性；

27、4.該微系統(tǒng)的各模塊間通過集成化設計盡量減少可活動長導線的數(shù)量，在確保設備穩(wěn)定工作的前提下，提高該微系統(tǒng)使用的便捷度和舒適度；該微系統(tǒng)的監(jiān)測終端通過藍牙進行無線通信，實現(xiàn)遠距離無線監(jiān)測，消除連接線對患者睡眠質量的影響。