專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)測(cè)量技術(shù)在睡眠障礙測(cè)量方面的應(yīng)用，涉及一種睡眠障礙測(cè)量裝置及其方法。
背景技術(shù)：
睡眠障礙是常見(jiàn)疾病，臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣。隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)不斷激烈，人們的工作和生活節(jié)奏加快，睡眠障礙的發(fā)病率不斷升高。世界各國(guó)都面臨睡眠障礙難題。據(jù)2002年的有關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)人群中有45.4％左右的人存在著不同程度的睡眠問(wèn)題。上海6家大醫(yī)院的睡眠專(zhuān)家聯(lián)合對(duì)上海各社區(qū)近1萬(wàn)名市民進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)晚間打鼾的發(fā)生率高達(dá)40％以上，約4％的人發(fā)生睡眠呼吸中止癥。我國(guó)四十歲以上的人口至少有10～50％會(huì)打鼾，其中約有5％的人(通常是過(guò)胖及中年男性)是每晚鼾聲如雷并且潛藏著危及生命的睡眠呼吸暫停綜合癥(OSAS)，是健康上的一個(gè)隱患。因此睡眠障礙既是科學(xué)問(wèn)題，也是社會(huì)問(wèn)題。
睡眠障礙包括，睡眠打鼾，張口呼吸，甚至出現(xiàn)呼吸暫時(shí)停止。睡眠中反復(fù)憋醒，睡眠不寧。經(jīng)常發(fā)生夜間心絞痛及心律失常。醒后頭痛，頭暈，晨起后血壓高。白天疲乏無(wú)力，困倦、嗜睡甚至在工作開(kāi)會(huì)或者駕駛時(shí)睡著，發(fā)生車(chē)禍和工作意外的比例也遠(yuǎn)高于一般正常人，根據(jù)美國(guó)睡眠協(xié)會(huì)的調(diào)查顯示，美國(guó)每年45％的車(chē)禍以及55％的工傷事故都是由于睡眠疾病造成的，因瞌睡而發(fā)生工傷事故的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)640億美圓，瞌睡更是導(dǎo)致每年20-40萬(wàn)交通事故的主要原因，其中一半交通事故是致死性的。而睡眠呼吸中止癥更花費(fèi)每年3億美圓的檢查費(fèi)用，而打鼾瞌睡所引發(fā)的車(chē)禍，更是造成了120億美圓的損失。睡眠障礙最突出的表現(xiàn)是打鼾、打呼嚕。
打呼嚕的病人以前認(rèn)為是睡的香，但現(xiàn)在人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)它是一種病態(tài)。打鼾的人時(shí)常被別人抱怨，和同室或者配偶的關(guān)系變得異常緊張，令打鼾者煩惱。然而打鼾更大的危害是引起呼吸暫停。打鼾者的氣道比正常人狹窄，嚴(yán)重時(shí)氣道可以完全阻塞，發(fā)生呼吸暫停，呼吸暫停時(shí)氣體不能進(jìn)入肺部，造成體內(nèi)缺氧和二氧化碳滯留。嚴(yán)重者可導(dǎo)致高血壓，心臟病，心律失常，腦血管意外，糖尿病，腎病，甲狀腺機(jī)能減退等等，甚至發(fā)生睡眠中猝死。
打鼾者的氣道通常比正常人狹窄，白天清醒時(shí)咽喉部肌肉代償性收縮使氣道保持開(kāi)放，不發(fā)生堵塞。但在夜間睡眠時(shí)神經(jīng)興奮性下降，肌肉松弛，咽部組織堵塞，使上氣道塌陷，當(dāng)氣流通過(guò)狹窄部位時(shí)，產(chǎn)生渦流并引起振動(dòng)，從而出現(xiàn)鼾聲，嚴(yán)重時(shí)呼吸可以暫時(shí)停止，從而影響人的身體健康。另外還有很少一部分人是因?yàn)橹袠行缘脑?，但這部分人群不到10％。
世界上將呼吸暫停(Apnea)定義為大于等于10秒的鼻口氣流完全停止，伴有4％血氧下降。低通氣(Hypopnea)定義為大于等于10秒的鼻口氣流降低50％，伴有4％的血氧下降。呼吸紊亂指數(shù)(Respiratoryd isturbance index，RDI)指每小時(shí)呼吸暫停及低通氣的次數(shù)，睡眠呼吸暫停綜合癥(Sleep apnea syndrome，SAS)定義為一夜7小時(shí)睡眠中至少有30次呼吸暫?；虻屯猓蛘吆粑蓙y指數(shù)每小時(shí)RDI＞5次，該類(lèi)患者大都具有以下共同特點(diǎn).響亮而不均勻的打鼾聲；.睡眠過(guò)程中出現(xiàn)呼吸停止現(xiàn)象；.睡眠時(shí)異常動(dòng)作；.晨起日干，頭痛，頭暈。自天嗜睡，疲乏無(wú)力，頭腦昏昏沉沉，看電視、開(kāi)會(huì)、坐車(chē)、聽(tīng)課時(shí)不可抑制地睡覺(jué)；.肥胖；.記憶力減退，反應(yīng)遲鈍，學(xué)習(xí)成績(jī)下降。
目前睡眠呼吸暫停綜合癥的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法是基于PSG的呼吸檢測(cè)技術(shù)，雖然鼻部氣流及胸腹運(yùn)動(dòng)是反映呼吸運(yùn)動(dòng)的最直觀的方法，可以準(zhǔn)確的檢測(cè)到呼吸的異?，F(xiàn)象，但是由于目前這種檢測(cè)手段需要被測(cè)量者戴面罩及一些導(dǎo)電物質(zhì)，影響了患者的睡眠，另外，對(duì)設(shè)備的要求、檢測(cè)費(fèi)用也較高。
針對(duì)上述問(wèn)題，不少研究者開(kāi)始嘗試研究SAS和多種生理信號(hào)之間的聯(lián)系，以及尋找簡(jiǎn)便的檢測(cè)手段。呼吸暫停引起的低氧血、高碳酸血癥、胸內(nèi)負(fù)壓、皮層喚醒等多種因素導(dǎo)致患者夜間自主神經(jīng)功能發(fā)生改變，而心率變異、血壓變異反映了自主神經(jīng)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。打鼾患者想要了解自己的睡眠質(zhì)量，睡眠中有多少次呼吸暫停，每次暫停多少時(shí)間，睡眠時(shí)血中的含氧量，睡眠時(shí)的心率變化等，需要到醫(yī)院做一夜的多導(dǎo)睡眠圖監(jiān)測(cè)，多導(dǎo)睡眠圖檢查是對(duì)病人夜間睡眠時(shí)腦電圖、心電圖、肌電圖、口鼻氣流及血氧飽合度及心率等對(duì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察。這種監(jiān)測(cè)方式雖然非常精確，但需要佩帶多種儀器在身上不方便也影響睡眠；只能在特定實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行，不適合做長(zhǎng)期與普遍的監(jiān)測(cè)；由于打鼾并不健康的概念尚未普及，因此一般患者除非到了非常嚴(yán)重的地步不會(huì)到醫(yī)院進(jìn)行這項(xiàng)檢查。
綜觀上述睡眠障礙的檢測(cè)指標(biāo)和方法，睡眠時(shí)的出現(xiàn)睡眠障礙的腦電圖、心電圖、肌電圖、口鼻氣流及血氧飽合度及心率都是相關(guān)聯(lián)的，都是由于氣道的部分或者完全阻塞所造成的，因此氣道的部分或者完全阻塞是因，而腦電圖、心電圖、肌電圖、口鼻氣流及血氧飽合度及心率發(fā)生異常變化是果。氣道的部分或者完全阻塞與口鼻氣流的大小呈現(xiàn)最直接的關(guān)系，又與打鼾聲的響度和不規(guī)則性有著密切的聯(lián)系，是人體以一個(gè)“強(qiáng)制手段”來(lái)進(jìn)行呼吸，在“奮力爭(zhēng)取”之下的一種表現(xiàn)方式。
目前監(jiān)測(cè)鼾聲有測(cè)量聲音和測(cè)量鼻口部的氣流這兩種方式，Lopez等學(xué)者使用口罩將鼻口部出氣導(dǎo)入空氣壓力傳感器，用測(cè)量鼻口部的氣體流動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)打鼾情況，這種做法不但可以清楚地記錄打鼾情況以外也能測(cè)量呼吸時(shí)的二氧化碳、氧氣等氣體所占比例，缺點(diǎn)是測(cè)量時(shí)被監(jiān)測(cè)者需要戴上口罩，即不方便又影響睡眠；Alfaro等學(xué)者以及Kim等學(xué)者使用麥克風(fēng)拾音的方式對(duì)鼾聲所產(chǎn)生的聲音進(jìn)行測(cè)量，Alfaro等學(xué)者是將麥克風(fēng)放在被監(jiān)測(cè)者口部30cm地方，Kim等學(xué)者采用的是兩個(gè)麥克風(fēng)分別放在被監(jiān)測(cè)者的頸部和頭部來(lái)進(jìn)行測(cè)量。麥克風(fēng)拾音的方式的缺點(diǎn)是雜音多，容易受到背景音影響，優(yōu)點(diǎn)是麥克風(fēng)體積小容易隱藏、廉價(jià)、靈敏度高、不需要與被監(jiān)測(cè)者任何接觸，合乎無(wú)拘束、非察覺(jué)性監(jiān)測(cè)原則。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有的睡眠障礙測(cè)量裝置使用成本高、可靠性差、適用性差的不足，本發(fā)明提供一種使用成本低、可靠性好、適用性好的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置及其方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，包括安裝于枕部的拾音器、用于根據(jù)接收的睡眠聲音信號(hào)進(jìn)行智能判斷的微處理器，所述的拾音器的輸出連接微處理器的語(yǔ)音接口，所述的微處理器包括數(shù)字低通濾波模塊，用于將拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)去除背景噪音；聲音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于將拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)判斷各種睡眠障礙的診斷標(biāo)準(zhǔn)和范圍，包括鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)、呼吸暫停事件的時(shí)間閾值、睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，所述的睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)時(shí)間閾值的呼吸暫停事件，或者晚上睡眠中有30次呼吸暫停事件；鼾聲周期判斷模塊，用于定義Tsnore為鼾聲持續(xù)時(shí)間，定義Tno-snore為鼾聲間隔時(shí)間，聲音信號(hào)要判斷為鼾聲必須符合鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)中的四個(gè)條件1)、聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍；2)、聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)、Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)、符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)，如符合上述四個(gè)條件，判斷為打鼾聲音；淺睡眠判斷模塊，用于根據(jù)所述的聲音數(shù)掘，統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)，判斷鼾聲數(shù)是否大于域值Ksnore，如大于閾值Ksnore，判斷為淺睡眠；睡眠障礙智能判斷模塊，用于判斷為淺睡眠后，在睡眠期間內(nèi)，判斷每個(gè)鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore是否超過(guò)呼吸暫停時(shí)間閾值；睡眠障礙次數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)每小時(shí)內(nèi)和睡眠期間內(nèi)，所發(fā)生的呼吸暫停事件的次數(shù)；睡眠障礙異常報(bào)告模塊，用于判斷所述的統(tǒng)計(jì)值是否符合睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，如符合判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定為睡眠呼吸暫停綜合癥。
進(jìn)一步，所述的拾音器為兩個(gè)麥克風(fēng)，所述的兩個(gè)麥克風(fēng)配置在枕的兩邊，方向是朝著仰躺時(shí)口部的位置。
再進(jìn)一步，所述的數(shù)字低通濾波模塊的截止頻率在200Hz，其遞推公式為式(1)；Vnoise(i)＝(1-λ)Vnoise(i-1)+λVnoise-cn(i)(1)
式中Vnoise-cn(i)為所測(cè)量到的聲音電壓信號(hào)，Vnoise(i-1)為上次數(shù)字濾波器的輸出，Vnoise(i)為這次數(shù)字濾波器的輸出，λ為更新的速度，取值在0～1之間，λ的大小與低通濾波器的截止頻率有關(guān)，λ越接近1低通濾波器的截止頻率就越高。
更進(jìn)一步，將所述濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)，濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
在鼾聲數(shù)等于域值Ksnore時(shí)，進(jìn)行如下計(jì)算，如式(2)所示T‾snore=Σi=1KsnoreTsnore(i)/Ksnore]]>T‾no-snore=Σi=1KsnoreTno-snore(i)/Ksnore]]>Tbreath cycle＝Tsnore+Tno-snoreσsnore=Σi=1Ksnore(T‾snore-Tsonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σno-snore=Σi=1Ksnore(T‾no-snore-Tno-sonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σbreath cycle=Σi=1Ksnore(T‾breath cycle-Tbreathcycle(i))2/(Ksnore-1)---(2)]]>式中Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲持續(xù)時(shí)間，Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲間隔時(shí)間，Tsnore和σsnore分別為鼾聲持續(xù)時(shí)間的均值和方差，Tno-snore和σno-snore分別為鼾聲間隔時(shí)間的均值和方差，Tbreath cycle和σbreath cycle分別為一個(gè)呼吸周期的均值和方差；將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snoreo+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并將該標(biāo)準(zhǔn)輸出到診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，更新所述的鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)。
所述的呼吸暫停時(shí)間閾值等于Tbreath cycle+3σbreath cycle+10。
所述的睡眠障礙異常報(bào)告模塊中，將睡眠呼吸暫停綜合癥的可能性判定為“不象是”、“可能是”與“確認(rèn)是”三種等級(jí)，判定標(biāo)準(zhǔn)是
不象是每小時(shí)5次以?xún)?nèi)且整夜睡眠在30次以?xún)?nèi)；可能是每小時(shí)5～10次之間或整夜睡眠在30～50次之間；確認(rèn)是每小時(shí)10次以上且整夜睡眠在50次之上。
一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量方法，包括以下步驟(1)、通過(guò)拾音器獲取測(cè)試者的睡眠聲音信號(hào)，并去除背景噪音，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；(2)、根據(jù)鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)中的四個(gè)條件1)、聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍；2)、聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)、Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)、符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)，判斷從拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)數(shù)據(jù)是否符合以上四個(gè)條件，如果符合，判斷為打鼾聲音；(3)、根據(jù)所述的聲音數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)，判斷鼾聲數(shù)是否大于域值Ksnore，如大于閾值Ksnore，判斷為淺睡眠；否則，再次統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)；(4)、判斷為淺睡眠后，在睡眠期間內(nèi)，判斷每個(gè)鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore是否超過(guò)呼吸暫停時(shí)間閾值；(5)、統(tǒng)計(jì)每小時(shí)內(nèi)和睡眠期間內(nèi)，所發(fā)生的呼吸暫停事件的次數(shù)；(6)、判斷所述的統(tǒng)計(jì)值是否符合睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，所述的睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)時(shí)間閾值的呼吸暫停事件，或者晚上睡眠中有30次呼吸暫停事件；如符合判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定為睡眠呼吸暫停綜合癥。
進(jìn)一步，在所述的(3)中，將所述濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)，濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
再進(jìn)一步，在所述的(3)中，在鼾聲數(shù)等于域值Ksnore時(shí)，進(jìn)行如下計(jì)算，
如式(2)所示T‾snore=Σi=1KsnoreTsnore(i)/Ksnore]]>T‾no-snore=Σi=1KsnoreTno-snore(i)/Ksnore]]>Tbreath cycle＝Tsnore+Tno-snoreσsnore=Σi=1Ksnore(T‾snore-Tsonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σno-snore=Σi=1Ksnore(T‾no-snore-Tno-sonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σbreath cycle=Σi=1Ksnore(T‾breath cycle-Tbreathcycle(i))2/(Ksnore-1)---(2)]]>式中Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲持續(xù)時(shí)間，Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲間隔時(shí)間，Tsnore和σsnore分別為鼾聲持續(xù)時(shí)間的均值和方差，Tno-snore和σno-snore分別為鼾聲間隔時(shí)間的均值和方差，Tbreath cycle和σbreath cycle分別為一個(gè)呼吸周期的均值和方差將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snore+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并將該標(biāo)準(zhǔn)輸出到診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，更新所述的鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)，呼吸暫停時(shí)間閾值等于Tbreath cycle+3σbreath cycle+10。
本發(fā)明的工作原理是作為檢測(cè)睡眠中打鼾聲的兩個(gè)拾音器分別安裝在枕部的兩側(cè)，實(shí)時(shí)地檢測(cè)著入睡者鼾聲信息，要實(shí)現(xiàn)無(wú)拘束測(cè)量睡眠障礙同時(shí)能去除其他聲音的干擾，涉及到以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題(1)鼾聲的響度測(cè)量，用鼾聲的響度能表示的是鼾聲能量的強(qiáng)弱程度，其強(qiáng)度主要取決于鼾聲聲波振幅的大小。鼾聲聲音的響度可以用聲壓(達(dá)因/平方厘米)或聲強(qiáng)(瓦特/平方厘米)來(lái)計(jì)量，聲壓的單位為帕(Pa)，它與基準(zhǔn)聲壓比值的對(duì)數(shù)值稱(chēng)為聲壓級(jí)，單位是分貝(dB)。響度的相對(duì)量稱(chēng)為響度級(jí)，它表示的是某鼾聲響度與基準(zhǔn)響度比值的對(duì)數(shù)值。響度——聲音的大小；響度跟發(fā)聲體的振幅有關(guān)系，振幅越大，響度越大；振幅越小，響度越小；同時(shí)響度跟距發(fā)聲體的遠(yuǎn)近、方向有關(guān)系。由于入睡時(shí)人的睡眠姿態(tài)不盡相同，即使同一個(gè)人睡眠姿態(tài)也會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化，要實(shí)現(xiàn)無(wú)拘束測(cè)量就不能規(guī)定睡眠中人的口鼻與拾音器的距離，所以會(huì)產(chǎn)生鼾聲聲強(qiáng)與在枕頭上的入睡人的頭部位置而發(fā)生變化的情況，Smithson等人曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)有關(guān)鼾聲評(píng)估的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中將麥克風(fēng)設(shè)置在被測(cè)量者頭上的90cm處，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)橫躺與仰躺所造成的誤差小于2分貝，用揚(yáng)聲器模擬打鼾聲源放在床的中央與兩側(cè)，誤差也在2分貝以?xún)?nèi)。根據(jù)這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以認(rèn)為鼾聲音量判斷的公差應(yīng)為±2分貝。由于本發(fā)明中是將兩個(gè)麥克風(fēng)配置在枕的兩邊，方向是朝著仰躺時(shí)口部的位置，如果左右兩個(gè)麥克風(fēng)所測(cè)量到的鼾聲音量相同，則可以判斷被測(cè)量者處于仰躺狀態(tài)，如果右邊的麥克風(fēng)比左邊的麥克風(fēng)所測(cè)量到的鼾聲音量高4分貝，則可以判斷被測(cè)量者處于向右側(cè)睡狀態(tài)，用同樣方法也可以判斷被測(cè)量者處于向左側(cè)睡狀態(tài)，為此本發(fā)明中要解決睡眠中人的口鼻與拾音器的距離、方向發(fā)生變化時(shí)能修正響度值，使得能達(dá)到正確測(cè)量鼾聲的響度的目的，如果測(cè)量值超過(guò)60分貝以上醫(yī)學(xué)上稱(chēng)為鼾癥；(2)鼾聲的周期測(cè)量，鼾聲是當(dāng)呼吸氣流通過(guò)時(shí)沖擊咽部粘膜邊緣和粘膜表面分泌物引起振動(dòng)而產(chǎn)生的聲音；其部位始至鼻咽直至下咽，包括軟腭、懸雍垂、扁桃體及腭咽弓、腭舌弓、舌根、咽部的肌肉和粘膜，在這些部位中產(chǎn)生渦流并引起振動(dòng)現(xiàn)象，其每分鐘鼾聲的次數(shù)是與呼吸次數(shù)是相一致的，一般成年人在睡眠時(shí)完成一次呼吸周期是3秒左右，也就是發(fā)出鼾聲然后鼾聲的停歇的周期頻率在0.3赫茲左右，通過(guò)鼾聲的周期測(cè)量至少可以得到呼吸暫停和呼吸紊亂指數(shù)這兩項(xiàng)重要指標(biāo)，呼吸暫停和呼吸紊亂反映在鼾聲的周期頻率移相和出現(xiàn)不規(guī)則周期頻率上，如果通過(guò)上述測(cè)量發(fā)現(xiàn)測(cè)量者在一夜7小時(shí)睡眠中至少有30次呼吸暫停或低通氣、或者呼吸紊亂指數(shù)每小時(shí)RDI＞5次的話醫(yī)學(xué)上稱(chēng)為睡眠呼吸暫停綜合癥(SAS)。
(3)去除背景噪音，由于麥克風(fēng)拾音的方式的缺點(diǎn)是噪雜音多，容易受到背景音影響，作為去除噪音目前主要分為兩種方法，即硬件濾波和軟件濾波；Smithson在其的研究中發(fā)現(xiàn)鼾聲的最低頻率在100Hz以下，因此可以將該指標(biāo)作為鼾聲濾波的頻帶標(biāo)準(zhǔn)，研究還發(fā)現(xiàn)雖然鼾聲多半分布在100Hz以下這個(gè)領(lǐng)域，但是一般日常的談話聲、笑聲、咳嗽聲也多包含有這個(gè)頻帶內(nèi)的聲音，因此僅僅采用濾波器方式處理仍然存在著不足之處；Jane等學(xué)者曾使用625個(gè)聲音樣本通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，由22項(xiàng)頻域與時(shí)域的聲音特征輸入值，系統(tǒng)能在離線狀態(tài)下分析由錄音設(shè)備所存儲(chǔ)的聲音資料，辯識(shí)出鼾聲并排除其他背景噪音。經(jīng)樣本實(shí)驗(yàn)表明，鼾聲大都包含在0～200Hz的聲音頻帶內(nèi)，而其他聲音的分布頻域則較廣，由于每個(gè)人的咽部組織結(jié)構(gòu)存在著差異，而這種差異會(huì)影響鼾聲的頻帶范圍，因此在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)能考慮到個(gè)人差自動(dòng)調(diào)節(jié)濾波頻帶，但是這種方式只有通過(guò)軟件濾波的方式才能實(shí)現(xiàn)，如果是采用軟件濾波的話那么實(shí)時(shí)性能也十分重要。
根據(jù)上述的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，本發(fā)明的目的是以監(jiān)測(cè)睡眠呼吸暫停綜合癥為重點(diǎn)，以發(fā)現(xiàn)早期睡眠障礙為主要特征，在監(jiān)測(cè)方法上以無(wú)拘束、非察覺(jué)性為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，能在居家睡眠環(huán)境、不影響正常睡眠前提下做長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。在聲音信息處理上能辨別鼾聲與其他環(huán)境聲音，所監(jiān)測(cè)的資料輸出方式除能實(shí)時(shí)顯示鼾聲以外，并能以記憶卡將監(jiān)測(cè)過(guò)程記錄下來(lái)，供睡眠專(zhuān)家做診斷參考；在辨別鼾聲后能通過(guò)數(shù)模接口輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)改變睡眠中人的頭部位置，使睡眠者的氣道保持開(kāi)放狀態(tài)從而改善睡眠質(zhì)量，因此本檢測(cè)裝置要與目前睡眠中使用的枕頭緊密的結(jié)合在一起。因此本發(fā)明在定位上屬于居家睡眠用品，價(jià)廉物美、貼近床上用品設(shè)計(jì)也是必須考慮的。
綜合上述無(wú)拘束、非察覺(jué)性睡眠障礙測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)要求，本發(fā)明的處理流程如圖3所示，聲波信號(hào)由聲音感知部分轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)字低通濾波器去除背景噪音，然后送給智能鼾聲判斷單元辯識(shí)為鼾聲、睡眠呼吸暫停綜合癥、或者其他環(huán)境音，最后可以通過(guò)I/O接口顯示其監(jiān)測(cè)結(jié)果、也可以將記錄數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)單元中、也可以通過(guò)D/A輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)改變睡眠中人的頭部位置，使睡眠者的氣道保持開(kāi)放狀態(tài)。
進(jìn)一步，為了去除背景噪音，在本發(fā)明中采用了數(shù)字低通濾波器，經(jīng)A/D得到的聲音電壓信號(hào)中含有各種背景噪音，而鼾聲大都包含在0～200Hz的聲音頻帶內(nèi)，因此數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì)就是要將200Hz以上的頻率信號(hào)過(guò)濾掉，也就是數(shù)字低通濾波器的截止頻率在200Hz，為了提高數(shù)字低通濾波器的計(jì)算實(shí)時(shí)性，本發(fā)明中采用了遞推方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低通濾波，公式由式(1)給出。低通濾波器算法中的λ的值可以根據(jù)所得到某個(gè)人的鼾聲的頻帶范圍作自動(dòng)調(diào)整，如果測(cè)量到的鼾聲的頻帶范圍小于低通濾波器的截止頻率那么就可以再減小λ的值，以提高濾波效果。
再進(jìn)一步，從得到的數(shù)字濾波器的輸出Vnoise(i)的值進(jìn)行鼾聲在時(shí)域中的特征識(shí)別，通過(guò)鼾聲的周期測(cè)量至少可以得到呼吸暫停和呼吸紊亂指數(shù)這兩項(xiàng)重要指標(biāo)，呼吸暫停和呼吸紊亂反映在鼾聲的周期頻率移相和出現(xiàn)不規(guī)則周期頻率上，用圖2說(shuō)明本發(fā)明中對(duì)鼾聲的周期測(cè)量的方法，在本發(fā)明中定義Tsnore為鼾聲持續(xù)時(shí)間，定義Tno-snore為鼾聲間隔時(shí)間，一個(gè)聲音信號(hào)要判斷為鼾聲必須符合以下四個(gè)條件1)聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍；2)聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)。
根據(jù)上述的四個(gè)判斷條件，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)決定一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍、一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍和一般一個(gè)呼吸周期范圍，根據(jù)多個(gè)打鼾者的晚上鼾聲記錄，從分析來(lái)看，每個(gè)打鼾者的Tsnore和Tno-snore分布并不完全相同，但是時(shí)間范圍還是呈現(xiàn)一定的規(guī)律，99.0％的鼾聲Tsnore在0.6～1.8秒以?xún)?nèi)，98.5％的鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore的范圍在1.4～4.0秒以?xún)?nèi)，一般一個(gè)成年人的呼吸頻率在每分鐘16次左右，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明打鼾者每分鐘打鼾的次數(shù)分布在12～20次之間，為了做一個(gè)比較保守的計(jì)算，每次呼吸的周期，即Tsnore+Tno-snore在2.8～5.5秒之間；有了上述三個(gè)判斷范圍值，再加上條件判斷4是否有重復(fù)出現(xiàn)上述的打鼾聲。
為了決定鼾聲的起始點(diǎn)與鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，在本發(fā)明中將數(shù)字濾波器的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)；數(shù)字濾波器的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，因此鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間。
在日常生活中其他的聲音也有可能出現(xiàn)上述的間隔模式，同時(shí)也符合鼾聲的周期，然而要重復(fù)多次出現(xiàn)這種情況的概率就非常少，因此在本專(zhuān)利中再增加一個(gè)附加判斷條件，即滿足上述條件1)、2)、3)的聲音信號(hào)必須連續(xù)出現(xiàn)n次后才認(rèn)為是鼾聲，當(dāng)然這與睡眠時(shí)間也有關(guān)聯(lián)，如果是白天時(shí)間段的話，n的取值可以大些，晚間n的取值可以小些；剛睡到床上時(shí)n的取值可以大些，出現(xiàn)了多次鼾聲后n的取值可以降低為1，也就是說(shuō)n的取值大判斷為鼾聲的門(mén)檻越高，通過(guò)這種方式能將一些背景音去除掉。
對(duì)于睡眠呼吸暫停綜合癥的患者，其典型的表現(xiàn)情況是打鼾聲很響，而且是間歇性的，可以很明顯的聽(tīng)到一段鼾聲的安靜期一呼吸暫停，雖然患者有持續(xù)的呼吸動(dòng)作，似乎掙扎地想要呼吸，等呼吸再度通暢時(shí)，口鼻處再度發(fā)出巨大的鼾聲，患者以“強(qiáng)制手段”來(lái)進(jìn)行呼吸，然后呼呼入睡。這時(shí)會(huì)出現(xiàn)呼吸暫停和呼吸紊亂現(xiàn)象，也就是說(shuō)會(huì)出現(xiàn)鼾聲的周期頻率移相和出現(xiàn)不規(guī)則周期。目前醫(yī)學(xué)上對(duì)睡眠呼吸暫停綜合癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)是一夜7小時(shí)睡眠中至少有30次呼吸暫停或低通氣，或者呼吸紊亂指數(shù)每小時(shí)RDI＞5次(每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)10秒的呼吸暫停事件)，本發(fā)明中以該診斷標(biāo)準(zhǔn)作為辯識(shí)依據(jù)。
根據(jù)對(duì)睡眠呼吸暫停綜合癥的患者檢測(cè)所得到的鼾聲數(shù)據(jù)分析，睡眠呼吸暫停綜合癥的鼾聲模式判斷規(guī)則是2次相鄰的鼾聲間隔時(shí)間在10秒～60秒之間，且在此間隔期間中沒(méi)有其他聲音；為了提高判斷的可靠性，發(fā)生呼吸暫停往往是睡眠處在深睡眠期，進(jìn)入到深睡眠期前有一段淺睡期過(guò)程，而鼾聲的發(fā)生在淺睡眠期就已經(jīng)開(kāi)始了，因此在本發(fā)明中增加了一個(gè)睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷規(guī)則，即鼾聲的連續(xù)累計(jì)數(shù)達(dá)到了一個(gè)域值Ksnore，才進(jìn)入判斷睡眠呼吸暫停模式。
進(jìn)一步，雖然每個(gè)人的每分鐘的呼吸次數(shù)，即Tsnore+Tno-snore在2.8～5.5秒之間，但是畢竟還是存在著個(gè)性差，上述的指標(biāo)范圍上限與下限的差接近一倍，且某個(gè)人每次呼吸的周期也會(huì)發(fā)生一些變化，為了比較準(zhǔn)確的獲得某個(gè)人的每分鐘的呼吸次數(shù)，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而能比較精確的得到被監(jiān)測(cè)者的每分鐘的呼吸次數(shù)的均數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明某個(gè)人的呼吸周期是符合正態(tài)分布的，只要鼾聲樣本測(cè)試數(shù)據(jù)大就可以用正態(tài)分布的兩個(gè)參數(shù)均數(shù)μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ，本發(fā)明中利用淺睡眠期所監(jiān)測(cè)到的鼾聲來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即鼾聲的連續(xù)累計(jì)數(shù)達(dá)到了一個(gè)域值Ksnore后進(jìn)行如下計(jì)算，計(jì)算公式如式(2)所示。通過(guò)在淺睡眠期所得到鼾聲監(jiān)測(cè)值來(lái)得到上述的6個(gè)判斷數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)比上述的4項(xiàng)判斷標(biāo)準(zhǔn)中更能反映個(gè)人差，因此在進(jìn)入睡眠呼吸暫停模式判斷前將上述6個(gè)判斷數(shù)據(jù)更新上述4項(xiàng)判斷標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)能提高模式判斷精度；本發(fā)明中由于將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snore+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，在此以外的概率只有萬(wàn)分之二十六，這是一個(gè)很小的概率，因此能排除背景噪音、個(gè)人差對(duì)監(jiān)測(cè)精度的影響。
通過(guò)拾音器獲取睡眠時(shí)打鼾的鼾聲信息，根據(jù)所檢測(cè)到的鼾聲情況進(jìn)行計(jì)算得到鼾聲的響度和不規(guī)則鼾聲周期信息，再根據(jù)睡眠障礙的檢測(cè)指標(biāo)判斷睡眠障礙患者的睡眠呼吸情況，為治療和防止睡眠障礙提供科學(xué)依據(jù)。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、使用成本低；2、可靠性好；3、適用性好；4、無(wú)拘束，非察覺(jué)性。


圖1為無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的方法處理流程圖；圖2為鼾聲的記錄曲線；圖3為無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙裝置的組成圖；圖4為計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的方法處理流程的功能模塊分割圖；圖5為無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙實(shí)施的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4、圖5，一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，包括安裝于枕部2的拾音器1、用于根據(jù)接收的睡眠聲音信號(hào)進(jìn)行智能判斷的微處理器3，所述的拾音器1的輸出連接微處理器3的語(yǔ)音接口，所述的微處理器3包括數(shù)字低通濾波模塊7，用于將拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)去除背景噪音；聲音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊8，用于將拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4，用于存儲(chǔ)判斷各種睡眠障礙的診斷標(biāo)準(zhǔn)和范圍，包括鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)、呼吸暫停事件的時(shí)間閾值、睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，所述的睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)時(shí)間閾值的呼吸暫停事件，或者晚上睡眠中有30次呼吸暫停事件；鼾聲周期判斷模塊9，用于定義Tsnore為鼾聲持續(xù)時(shí)間，定義Tno-snore為鼾聲間隔時(shí)間，聲音信號(hào)要判斷為鼾聲必須符合鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)中的四個(gè)條件1)、聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍；2)、聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)、Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)、符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)，如符合上述四個(gè)條件，判斷為打鼾聲音；淺睡眠判斷模塊10，用于根掘所述的聲音數(shù)掘，統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)，判斷鼾聲數(shù)是否大于域值Ksnore，如大于閾值Ksnore，判斷為淺睡眠；睡眠障礙智能判斷模塊12，用于判斷為淺睡眠后，在睡眠期間內(nèi)，判斷每個(gè)鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore是否超過(guò)呼吸暫停時(shí)間閾值；睡眠障礙次數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊13，用于統(tǒng)計(jì)每小時(shí)內(nèi)和睡眠期間內(nèi)，所發(fā)生的呼吸暫停事件的次數(shù)；睡眠障礙異常報(bào)告模塊15，用于判斷所述的統(tǒng)計(jì)值是否符合睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，如符合判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定為睡眠呼吸暫停綜合癥。
所述的拾音器1為兩個(gè)麥克風(fēng)，所述的兩個(gè)麥克風(fēng)配置在枕2的兩邊，方向是朝著仰躺時(shí)口部的位置。所述的數(shù)字低通濾波模塊7的截止頻率在200Hz，其遞推公式為式(1)；Vnoise(i)＝(1-λ)Vnoise(i-1)+λVnoise-cn(i) (1)式中Vnoise-cn(i)為所測(cè)量到的聲音電壓信號(hào)，Vnoise(i-1)為上次數(shù)字濾波器的輸出，Vnoise(i)為這次數(shù)字濾波器的輸出，λ為更新的速度，取值在0～1之間，λ的大小與低通濾波器的截止頻率有關(guān)，λ越接近1低通濾波器的截止頻率就越高。
將所述濾波模塊7的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)，濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
在鼾聲數(shù)等于域值Ksnore時(shí)，進(jìn)行如下計(jì)算，如式(2)所示
T‾snore=Σi=1KsnoreTsnore(i)/Ksnore]]>T‾no-snore=Σi=1KsnoreTno-snore(i)/Ksnore]]>Tbreath cycle＝Tsnore+Tno-snoreσsnore=Σi=1Ksnore(T‾snore-Tsonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σno-snore=Σi=1Ksnore(T‾no-snore-Tno-sonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σbreath cycle=Σi=1Ksnore(T‾breath cycle-Tbreathcycle(i))2/(Ksnore-1)---(2)]]>式中Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲持續(xù)時(shí)間，Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲間隔時(shí)間，Tsnore和σsnore分別為鼾聲持續(xù)時(shí)間的均值和方差，Tno-snore和σno-snore分別為鼾聲間隔時(shí)間的均值和方差，Tbreath cycle和σbreath cycle分別為一個(gè)呼吸周期的均值和方差；將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snore+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并將該標(biāo)準(zhǔn)輸出到診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，更新所述的鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)。所述的呼吸暫停時(shí)間閾值等于Tbreath cycle+3σbreath cycle+10。
所述的睡眠障礙異常報(bào)告模塊15中，將睡眠呼吸暫停綜合癥的可能性判定為“不象是”、“可能是”與“確認(rèn)是”三種等級(jí)，判定標(biāo)準(zhǔn)是不象是每小時(shí)5次以?xún)?nèi)且整夜睡眠在30次以?xún)?nèi)；可能是每小時(shí)5～10次以間或整夜睡眠在30～50次之間；確認(rèn)是每小時(shí)10次以上且整夜睡眠在50次之上。
本實(shí)施例的檢測(cè)實(shí)施方法如圖5所示，被檢測(cè)者在入睡時(shí)與平時(shí)一樣頭部由枕頭2墊著，枕頭2的兩側(cè)安置著面向被檢測(cè)者口鼻部的麥克風(fēng)1，兩個(gè)麥克風(fēng)1分別接入到微處理器3的語(yǔ)音接口中；當(dāng)被檢測(cè)者在入眠后發(fā)出鼾聲，麥克風(fēng)1檢測(cè)到聲音信號(hào)經(jīng)放大給微處理器3；在微處理器3中進(jìn)行聲音信號(hào)的濾波和各種無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的智能化判斷，根據(jù)判斷結(jié)果通過(guò)接口輸出以便專(zhuān)家以及執(zhí)行裝置治療和改善被檢測(cè)者的睡眠障礙；無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的方法的實(shí)現(xiàn)步驟可以大致上分為5個(gè)部分所構(gòu)成，如圖1所示，首先要感知被監(jiān)測(cè)者的聲波信號(hào)，接著通過(guò)將聲波信號(hào)由聲音感知部分轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)字低通濾波器去除背景噪音，然后送給智能鼾聲判斷單元辯識(shí)為鼾聲、睡眠呼吸暫停綜合癥、或者其他環(huán)境音，最后可以通過(guò)I/O接口顯示其監(jiān)測(cè)結(jié)果、也可以將記錄數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)單元中、也可以通過(guò)D/A輸出給驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)改變睡眠中人的頭部位置，使睡眠者的氣道保持開(kāi)放狀態(tài)；在微處理器3中實(shí)現(xiàn)無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的方法處理流程的功能模塊用圖4來(lái)說(shuō)明，數(shù)字低通濾波器模塊7，將A/D得到的聲音電壓信號(hào)將200Hz以上的頻率信號(hào)過(guò)濾掉，實(shí)現(xiàn)的數(shù)字低通濾波器的截止頻率在200Hz，為了提高數(shù)字低通濾波器的計(jì)算實(shí)時(shí)性，本發(fā)明中采用了遞推方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低通濾波，公式由式(1)給出，式(1)中λ越接近1低通濾波器的截止頻率就越高，由于每個(gè)人軟件的咽部組織結(jié)構(gòu)以及每個(gè)人每時(shí)每刻咽部的黏膜形式也會(huì)變化而存在著差異，而這種差異會(huì)影響鼾聲的頻帶范圍，既時(shí)是同一個(gè)人鼾聲的長(zhǎng)短有時(shí)也會(huì)變化，鼾聲的響度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化；因此低通濾波器算法中的λ的值可以根據(jù)所得到某個(gè)人的鼾聲的頻帶和響度范圍作自動(dòng)調(diào)整，如果測(cè)量到的鼾聲的頻帶和響度范圍小于低通濾波器的截止頻率那么就可以再減小λ的值，以提高濾波效果。
數(shù)字低通濾波器模塊7所輸出Vnoise(i)的值中除了鼾聲以外還可能包含著其他背景噪音，要判定某一個(gè)聲音信號(hào)為鼾聲必須符合以下四個(gè)條件1)聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍；2)聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)。判定是否是鼾聲在鼾聲周期判斷模塊8中進(jìn)行，要進(jìn)行鼾聲周期判斷必須首先有一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)不同人群的大樣本和大量數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到上述的4個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，但是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是沒(méi)有區(qū)分每個(gè)人的個(gè)性差，比如99.0％的鼾聲Tsnore在0.6～1.8秒以?xún)?nèi)，98.5％的鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore的范圍在1.4～4.0秒以?xún)?nèi)，一般一個(gè)成年人的呼吸頻率在每分鐘16次左右，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明打鼾者每分鐘打鼾的次數(shù)分布在12～20次之間，并將放在診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件模塊4中，同時(shí)也必須規(guī)定鼾聲的起始點(diǎn)與鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，所述的確定鼾聲的起始點(diǎn)與鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，在本發(fā)明中將數(shù)字濾波器的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)；數(shù)字濾波器的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，因此鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間；同時(shí)在日常生活中其他的聲音也有可能出現(xiàn)上述的間隔模式，也有可能符合鼾聲的周期，然而要重復(fù)多次出現(xiàn)這種情況的概率就非常少，因此在本專(zhuān)利中再增加一個(gè)附加判斷條件，即滿足上述條件1)、2)、3)的聲音信號(hào)必須連續(xù)出現(xiàn)n次后才認(rèn)為是鼾聲，當(dāng)然這與睡眠時(shí)間也有關(guān)聯(lián)，如果是白天時(shí)間段的話，n的取值可以大些，晚間n的取值可以小些；剛睡到床上時(shí)n的取值可以大些，出現(xiàn)了多次鼾聲后n的取值可以降低為1，也就是說(shuō)n的取值大判斷為鼾聲的門(mén)檻越高，通過(guò)這種判斷方式能將一些背景音去除掉。上述的判斷過(guò)程在鼾聲周期判斷模塊9中進(jìn)行。
一般睡眠呼吸暫停綜合癥的患者，入睡以后會(huì)反復(fù)發(fā)生同樣的情況呼吸通道變窄→用力呼吸→大腦被吵醒→呼吸道通暢→再次入睡→…。這樣的干擾睡眠的循環(huán)一個(gè)晚上會(huì)發(fā)生數(shù)十次甚至上百次，但是每一次呼吸阻斷以及大腦被吵醒的時(shí)間間隔都很短暫，患者往往不會(huì)記得發(fā)生過(guò)的事情。從上述過(guò)程來(lái)分析，患者的呼吸通道變窄→用力呼吸是從淺睡眠期進(jìn)入了深睡眠期過(guò)程中所發(fā)生的，在這個(gè)期間中是本發(fā)明中必須關(guān)注的重點(diǎn)，為了提高診斷的可靠性，發(fā)生呼吸暫停往往是睡眠處在深睡眠期，進(jìn)入到深睡眠期前有一段淺睡期過(guò)程，而鼾聲的發(fā)生在淺睡眠期就已經(jīng)開(kāi)始了，因此在本發(fā)明中增加了一個(gè)睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷規(guī)則以及判斷范圍修正模塊11，當(dāng)鼾聲的連續(xù)累計(jì)數(shù)等于域值Ksnore時(shí)，通過(guò)在域值Ksnore以前鼾聲的數(shù)據(jù)來(lái)修正上述的判斷范圍，理由是作為不同的人(比如男性與女性)，鼾聲有高有低、有長(zhǎng)有短；既是同一個(gè)人有時(shí)候鼾聲也會(huì)有高有低、有長(zhǎng)有短；因此需要在上述粗分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上得到更精確的判斷標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的人采用其本人當(dāng)時(shí)情況相適應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有助于提高判斷的準(zhǔn)確性，當(dāng)鼾聲的連續(xù)累計(jì)數(shù)超過(guò)了域值Ksnore就進(jìn)入睡眠障礙智能判斷模塊12；所述的判斷范圍修正模塊11所進(jìn)行的計(jì)算是根據(jù)每個(gè)人的個(gè)性差適當(dāng)修正判斷范圍，判斷范圍修正模塊11連接個(gè)人基本信息數(shù)據(jù)14，其依據(jù)是每個(gè)人的每分鐘的呼吸次數(shù)，即Tsnore+Tno-snore在2.8～5.5秒之間，但是畢竟還是存在著個(gè)性差，上述的指標(biāo)范圍上限與下限的差接近一倍，且某個(gè)人每次呼吸的周期也會(huì)發(fā)生一些變化，某個(gè)人的鼾聲持續(xù)時(shí)間與鼾聲間隔時(shí)間同樣與其他打鼾者的鼾聲也會(huì)不同，為了比較準(zhǔn)確的獲得某個(gè)人的每分鐘的呼吸次數(shù)，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而能比較精確的得到被監(jiān)測(cè)者的每分鐘的呼吸次數(shù)、鼾聲持續(xù)時(shí)間和鼾聲間隔時(shí)間的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明某個(gè)人的呼吸周期是符合正態(tài)分布的，只要鼾聲樣本測(cè)試數(shù)據(jù)大就可以用正態(tài)分布的兩個(gè)參數(shù)均數(shù)μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ，本發(fā)明中利用淺睡眠期所監(jiān)測(cè)到的鼾聲來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即鼾聲的連續(xù)累計(jì)數(shù)達(dá)到了一個(gè)域值Ksnore后進(jìn)行如下計(jì)算，計(jì)算公式如式(2)所示。通過(guò)在淺睡眠期所得到鼾聲監(jiān)測(cè)值來(lái)得到上述的6個(gè)判斷數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)比上述的4項(xiàng)判斷標(biāo)準(zhǔn)中更能反映個(gè)人差，因此在進(jìn)入睡眠呼吸暫停模式判斷前將上述6個(gè)判斷數(shù)據(jù)更新上述4項(xiàng)判斷標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)能提高模式判斷精度；本發(fā)明中由于將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snore+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，在此以外的概率只有萬(wàn)分之二十六，這是一個(gè)很小的概率，因此能排除背景噪音、個(gè)人差對(duì)監(jiān)測(cè)精度的影響。
所述的睡眠障礙智能判斷，目前醫(yī)學(xué)上對(duì)睡眠呼吸暫停綜合癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)是一夜7小時(shí)睡眠中至少有30次呼吸暫?；虻屯猓蛘吆粑蓙y指數(shù)每小時(shí)RDI＞5次(每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)10秒的呼吸暫停事件)，本發(fā)明中以該診斷標(biāo)準(zhǔn)作為睡眠障礙智能判斷依據(jù)，根據(jù)對(duì)睡眠呼吸暫停綜合癥的患者檢測(cè)所得到的鼾聲數(shù)據(jù)分析，睡眠呼吸暫停綜合癥的鼾聲模式判斷規(guī)則是2次相鄰的鼾聲間隔時(shí)間在10秒～60秒之間，且在此間隔期間中沒(méi)有其他聲音；用上述新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，在診斷呼吸紊亂指數(shù)每小時(shí)RDI＞5次(每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)10秒的呼吸暫停事件)就十分容易，只要出現(xiàn)有呼吸周期大于Tbreath cycle+3σbreath cycle+10的事件就進(jìn)行記數(shù)，在統(tǒng)計(jì)的時(shí)間范圍內(nèi)觀測(cè)這種事件發(fā)生的次數(shù)就能立即診斷出是否屬于睡眠呼吸暫停綜合癥以及可能性的分級(jí)，根據(jù)上述每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)10秒的呼吸暫停事件，或者7小時(shí)睡眠中有30次呼吸暫停事件的定義，本發(fā)明中將睡眠呼吸暫停綜合癥的可能性判定為[不象是]、[可能是]與[確認(rèn)是]三種等級(jí)，判定標(biāo)準(zhǔn)是每小時(shí)5次以?xún)?nèi)且整夜睡眠在30次以?xún)?nèi)；[可能是]每小時(shí)5～10次之間或整夜睡眠在30～50次之間；[確認(rèn)是]每小時(shí)10次以上且整夜睡眠在50次之上。
判斷結(jié)果通過(guò)睡眠障礙顯示模塊16在顯示裝置17上顯示。
進(jìn)一步，所述的微處理器3采用嵌入式處理器，本發(fā)明中采用EmbeddedLinux+Embedded linux這樣組合的軟件平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)中采用了基于三星公司的ARM9處理器S3C2410X板子，該板子上整合了MIZI公司所公布的免費(fèi)嵌入式Arm-Linux操作系統(tǒng)，本發(fā)明將Wonka(Embedded JVM)移植到了嵌入式linux中，Wonka本身已經(jīng)帶有對(duì)串口、音頻輸入設(shè)備的等驅(qū)動(dòng)支持。選擇Java或者C語(yǔ)言來(lái)作為無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的方法的軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，如要將Java程序運(yùn)行在嵌入式linux上需要有嵌入式Java虛擬機(jī)(Embedded JVM)的支持，本發(fā)明中使用了自己移植成功的免費(fèi)Java虛擬機(jī)。
本發(fā)明無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的方法的效果是在枕頭中安置了麥克風(fēng)和微處理器，能實(shí)現(xiàn)對(duì)睡眠障礙者和睡眠呼吸暫停綜合癥患者無(wú)拘束、非察覺(jué)性監(jiān)測(cè)，要實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)睡眠質(zhì)量除了上述呼吸檢測(cè)(打鼾次數(shù)、呼吸次數(shù))以外，還要檢測(cè)體溫和身體活動(dòng)的監(jiān)測(cè)，在枕頭上追加安置溫度傳感和壓力傳感和相應(yīng)處理模塊后并結(jié)合本發(fā)明中的呼吸檢測(cè)部分就能實(shí)現(xiàn)睡眠質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
實(shí)施例2參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4、圖5，一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量方法，包括以下步驟(1)、通過(guò)拾音器1獲取測(cè)試者的睡眠聲音信號(hào)，拾音器1安裝在枕頭2的兩側(cè)，并去除背景噪音，存儲(chǔ)到微處理器3的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；(2)、根據(jù)鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)中的四個(gè)條件1)、聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍；2)、聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)、Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)、符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)，判斷從拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)數(shù)據(jù)是否符合以上四個(gè)條件，如果符合，判斷為打鼾聲音；(3)、根據(jù)所述的聲音數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)，判斷鼾聲數(shù)是否大于域值Ksnore，如大于閾值Ksnore，判斷為淺睡眠；否則，再次統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)；(4)、判斷為淺睡眠后，在睡眠期間內(nèi)，判斷每個(gè)鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore是否超過(guò)呼吸暫停時(shí)間閾值；(5)、統(tǒng)計(jì)每小時(shí)內(nèi)和睡眠期間內(nèi)，所發(fā)生的呼吸暫停事件的次數(shù)；(6)、判斷所述的統(tǒng)計(jì)值是否符合睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，所述的睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)時(shí)間閾值的呼吸暫停事件，或者晚上睡眠中有30次呼吸暫停事件；如符合判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定為睡眠呼吸暫停綜合癥。
進(jìn)一步，在所述的(3)中，將所述濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)，濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
再進(jìn)一步，在所述的(3)中，在鼾聲數(shù)等于域值Ksnore時(shí)，進(jìn)行如下計(jì)算，如式(2)所示T‾snore=Σi=1KsnoreTsnore(i)/Ksnore]]>T‾no-snore=Σi=1KsnoreTno-snore(i)/Ksnore]]>Tbreath cycle＝Tsnore+Tno-snoreσsnore=Σi=1Ksnore(T‾snore-Tsonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σno-snore=Σi=1Ksnore(T‾no-snore-Tno-sonre(i))2/(Ksnore-1)]]>σbreath cycle=Σi=1Ksnore(T‾breath cycle-Tbreathcycle(i))2/(Ksnore-1)---(2)]]>
式中Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲持續(xù)時(shí)間，Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲間隔時(shí)間，Tsnore和σsnore分別為鼾聲持續(xù)時(shí)間的均值和方差，Tno-snore和σno-snore分別為鼾聲間隔時(shí)間的均值和方差，Tbreath cycle和σbreath cycle分別為一個(gè)呼吸周期的均值和方差將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snore+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并將該標(biāo)準(zhǔn)輸出到診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，更新所述的鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)，呼吸暫停時(shí)間閾值等于Tbreath cycle+3σbreath cycle+10。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，其特征在于所述的測(cè)量裝置包括安裝于枕部的拾音器、用于根據(jù)接收的睡眠聲音信號(hào)進(jìn)行智能判斷的微處理器，所述的拾音器的輸出連接微處理器的語(yǔ)音接口，所述的微處理器包括數(shù)字低通濾波模塊，用于將拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)去除背景噪音；聲音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于將拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)判斷各種睡眠障礙的診斷標(biāo)準(zhǔn)和范圍，包括鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)、呼吸暫停事件的時(shí)間閾值、睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，所述的睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)時(shí)間閾值的呼吸暫停事件，或者晚上睡眠中有30次呼吸暫停事件；鼾聲周期判斷模塊，用于定義Tsnore為鼾聲持續(xù)時(shí)間，定義Tno-snore為鼾聲間隔時(shí)間，聲音信號(hào)要判斷為鼾聲必須符合鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)中的四個(gè)條件1)、聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲維持時(shí)間的范圍；2)、聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)、Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)、符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)，如符合上述四個(gè)條件，判斷為打鼾聲音；淺睡眠判斷模塊，用于根據(jù)所述的聲音數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)，判斷鼾聲數(shù)是否大于域值Ksnore，如大于閾值Ksnore，判斷為淺睡眠；睡眠障礙智能判斷模塊，用于判斷為淺睡眠后，在睡眠期間內(nèi)，判斷每個(gè)鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore是否超過(guò)呼吸暫停時(shí)間閾值；睡眠障礙次數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)每小時(shí)內(nèi)和睡眠期間內(nèi)，所發(fā)生的呼吸暫停事件的次數(shù)；睡眠障礙異常報(bào)告模塊，用于判斷所述的統(tǒng)計(jì)值是否符合睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，如符合判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定為睡眠呼吸暫停綜合癥。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，其特征在于所述的拾音器為兩個(gè)麥克風(fēng)，所述的兩個(gè)麥克風(fēng)配置在枕的兩邊，方向是朝著仰躺時(shí)口部的位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，其特征在于所述的數(shù)字低通濾波模塊的截止頻率在200Hz，其遞推公式為式(1)；Vnoise(i)＝(1-λ)Vnoise(i-1)+λVnoise-cn(i) (1)式中Vnoise-cn(i)為所測(cè)量到的聲音電壓信號(hào)，Vnoise(i-1)為上次數(shù)字濾波器的輸出，Vnoise(i)為這次數(shù)字濾波器的輸出，λ為更新的速度，取值在0～1之間，λ的大小與低通濾波器的截止頻率有關(guān)，λ越接近1低通濾波器的截止頻率就越高。
4.如權(quán)利要求1或2所述的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，其特征在于將所述濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)，濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
5.如權(quán)利要求4所述的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，其特征在于在鼾聲數(shù)等于域值Ksnore時(shí)，進(jìn)行如下計(jì)算，如式(2)所示T‾snore=Σi=lKsnoreTsnore(i)/Ksnore]]>T‾no-snore=Σi=lKsnoreTno-snore(i)/Ksnore]]>T‾breath cycle=T‾snore+T‾no-snore]]>σsnore=Σi=lKsnoer(T‾snore-Tsnore(i))2/(Ksnore-1)]]>σno-snore=Σi=1Ksnore(T‾no-snore-Tno-snore(i))2/(Ksnore-1)···(2)]]>σbreath cycle=Σi=1Ksnore(T‾breath cycle-Tbreathcycle(i))2/(Ksnore-1)]]>式中Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲持續(xù)時(shí)間，Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲間隔時(shí)間，Tsnore和σsnore分別為鼾聲持續(xù)時(shí)間的均值和方差，Tno-snore和σno-snore分別為鼾聲間隔時(shí)間的均值和方差，Tbreath cycle和σbreath cycle分別為一個(gè)呼吸周期的均值和方差將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snore+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并將該標(biāo)準(zhǔn)輸出到診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，更新所述的鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，其特征在于所述的呼吸暫停時(shí)間閾值等于Tbreath cycle+3σbreath cycle+10。
7.如權(quán)利要求1所述的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置，其特征在于所述的睡眠障礙異常報(bào)告模塊中，將睡眠呼吸暫停綜合癥的可能性判定為“不象是”、“可能是”與“確認(rèn)是”三種等級(jí)，判定標(biāo)準(zhǔn)是不象是每小時(shí)5次以?xún)?nèi)且整夜睡眠在30次以?xún)?nèi)；可能是每小時(shí)5～10次之間或整夜睡眠在30～50次之間；確認(rèn)是每小時(shí)10次以上且整夜睡眠在50次之上。
8.一種用如權(quán)利要求1所述的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)的測(cè)量方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟(1)、通過(guò)拾音器獲取測(cè)試者的睡眠聲音信號(hào)，并去除背景噪音，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；(2)、根據(jù)鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)中的四個(gè)條件1)、聲音信號(hào)Tsnore符合一般鼾聲持續(xù)時(shí)間的范圍；2)、聲音信號(hào)Tno-snore符合一般鼾聲間隔時(shí)間的范圍；3)、Tsnore+Tno-snore符合一般一個(gè)呼吸周期范圍；4)、符合上述特征的聲音信號(hào)要重復(fù)出現(xiàn)，判斷從拾音器獲取的睡眠聲音信號(hào)數(shù)據(jù)是否符合以上四個(gè)條件，如果符合，判斷為打鼾聲音；(3)、根據(jù)所述的聲音數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)，判斷鼾聲數(shù)是否大于域值Ksnore，如大于閾值Ksnore，判斷為淺睡眠；否則，再次統(tǒng)計(jì)鼾聲的次數(shù)；(4)、判斷為淺睡眠后，在睡眠期間內(nèi)，判斷每個(gè)鼾聲間隔時(shí)間Tno-snore是否超過(guò)呼吸暫停時(shí)間閾值；(5)、統(tǒng)計(jì)每小時(shí)內(nèi)和睡眠期間內(nèi)，所發(fā)生的呼吸暫停事件的次數(shù)；(6)、判斷所述的統(tǒng)計(jì)值是否符合睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)，所述的睡眠呼吸暫停綜合癥的判斷標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)的睡眠中有5次或以上超過(guò)時(shí)間閾值的呼吸暫停事件，或者晚上睡眠中有30次呼吸暫停事件；如符合判斷標(biāo)準(zhǔn)，確定為睡眠呼吸暫停綜合癥。
9.如權(quán)利要求8所述的一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量方法，其特征在于在所述的(3)中，將所述濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞增6次作為鼾聲的起始點(diǎn)，濾波模塊的輸出Vnoise(i)的值連續(xù)遞減8次作為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)，鼾聲持續(xù)時(shí)間Tsnore為鼾聲的起始點(diǎn)的時(shí)間到鼾聲的結(jié)束點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，Tno-snore為鼾聲的結(jié)束點(diǎn)到下一個(gè)鼾聲的起始點(diǎn)所化費(fèi)的時(shí)間，根據(jù)上述計(jì)算得到的一系列Tsnore和Tno-snore值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量方法，其特征在于在所述的(3)中，在鼾聲數(shù)等于域值Ksnore時(shí)，進(jìn)行如下計(jì)算，如式(2)所示T‾snore=Σi=1KsnoreTsnore(i)/Ksnore]]>T‾no-snore=Σi=1KsnoreTno-snore(i)/Ksnore]]>T‾breath cycle=T‾snore+T‾no-snore]]>σsnore=Σi=1Ksnore(T‾snore-Tsnore(i))2/(Ksnore-1)]]>σno-snore=Σi=1Ksnore(T‾no-snore-Tno-snore(i))2/(Ksnore-1)···(2)]]>σbreath cycle=Σi=10Ksnore(T‾breath cycle-Tbreathcycle(i))2/(Ksnore-1)]]>式中Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲持續(xù)時(shí)間，Tsnore(i)為所測(cè)量到的鼾聲間隔時(shí)間，Tsnore和σsnore分別為鼾聲持續(xù)時(shí)間的均值和方差，Tno-snore和σno-snore分別為鼾聲間隔時(shí)間的均值和方差，Tbreath cycle和σbreath cycle分別為一個(gè)呼吸周期的均值和方差將鼾聲持續(xù)時(shí)間分布區(qū)間(Tsnore-3σsnore，Tsnore+3σsnore)、鼾聲間隔時(shí)間分布區(qū)間(Tno-snore-3σno-snore，Tno-snore+3σno-snore)、呼吸周期分布區(qū)間(Tbreath cycle-3σbreath cycle，Tbreath cycle+3σbreath cycle)作為新的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并將該標(biāo)準(zhǔn)輸出到診斷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，更新所述的鼾聲診斷標(biāo)準(zhǔn)，呼吸暫停時(shí)間閾值等于Tbreath cycle+3σbreath cycle+10。
全文摘要
一種無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置及其方法，將拾音器和微處理器等安置在枕頭中，被檢測(cè)者在入睡時(shí)與平時(shí)一樣頭部由枕頭墊著，枕頭的兩側(cè)安置著面向被檢測(cè)者口鼻部的麥克風(fēng)，麥克風(fēng)分別接入到微處理器的語(yǔ)音接口中；當(dāng)被檢測(cè)者在入眠后發(fā)出鼾聲，麥克風(fēng)檢測(cè)到聲音信號(hào)經(jīng)放大給微處理器；在微處理器中進(jìn)行聲音信號(hào)的濾波和各種無(wú)拘束、非察覺(jué)性測(cè)量睡眠障礙的智能化判斷，根掘睡眠障礙的監(jiān)測(cè)指標(biāo)判斷睡眠障礙者的睡眠呼吸以及睡眠呼吸暫停等癥狀，然后根據(jù)判斷結(jié)果通過(guò)接口輸出以便專(zhuān)家以及執(zhí)行裝置治療和改善被檢測(cè)者的睡眠障礙。本發(fā)明提供一種使用成本低、可靠性好、適用性好的無(wú)拘束、非察覺(jué)性的睡眠障礙測(cè)量裝置及其方法。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1803089SQ20061004919
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者湯一平, 鄭智茵, 孫黌杰, 尤思思, 李雯 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)