本發(fā)明屬于睡眠呼吸監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置及其測試方法。

背景技術(shù)：

睡眠呼吸狀態(tài)包括正常睡眠呼吸狀態(tài)和睡眠呼吸障礙。而一般常見睡眠呼吸障礙狀態(tài)有打鼾、呼吸暫停等。其中睡眠呼吸暫停是指睡眠中呼吸停止的睡眠障礙。睡眠呼吸暫停主要分三種類型：阻塞性睡眠呼吸暫停，是在睡眠中咽喉附近的軟組織松弛而造成上呼吸道狹窄甚至阻塞從而呼吸暫停；中樞性睡眠呼吸暫停，是與控制呼吸的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)有關(guān)，暫時(shí)失去呼吸功能的中樞神經(jīng)驅(qū)動(dòng)，這種呼吸障礙不是氣道阻塞引起的；以及上述兩者的混合型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有呼吸睡眠障礙的人數(shù)占總?cè)丝诘?％-4％。并且該數(shù)字有明顯上升的趨勢。由各種原因?qū)е滤咧蟹磸?fù)出現(xiàn)的呼吸暫停、低通氣、高碳酸血癥、睡眠中斷，從而使機(jī)體發(fā)生一系列病理生理改變的臨床綜合征稱為睡眠呼吸暫停低通氣綜合征Sleep Apnea Hypopnea Syndrome，SAHS。而對(duì)于上述睡眠呼吸障礙盡早合理的診治，可提高患者的生活質(zhì)量預(yù)防各種病發(fā)癥的發(fā)生，從而提高患者的存活率。

目前，常用的方法是同時(shí)檢測呼吸時(shí)胸部的運(yùn)動(dòng)和腹部的運(yùn)動(dòng)，正常呼吸時(shí)兩者運(yùn)動(dòng)一致，發(fā)生阻塞性呼吸障礙時(shí)，兩者的運(yùn)動(dòng)方向不一致。常用的方法采用兩路體表電阻方法或者兩路呼吸帶方法來進(jìn)行測量。如圖3所示，正常呼吸時(shí)波形相位相同，阻塞性呼吸障礙時(shí)波形相位相反。但是采用兩路呼吸帶的方法，用戶在呼吸過程中會(huì)有緊繃感，佩戴不舒適；針對(duì)舒適性后來提出的兩路體表電阻方法雖然佩戴方便且精確度高，但應(yīng)用復(fù)雜、成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于睡眠呼吸的檢測裝置，在保證檢測精度的前提下，還降低了成本；同時(shí)還提供了基于該檢測阻塞性呼吸障礙的裝置的測試方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置，包括加速度傳感器、模擬信號(hào)預(yù)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、皮膚電阻傳感器和單片機(jī)，所述模擬信號(hào)預(yù)處理電路包括模擬信號(hào)放大電路和模擬信號(hào)濾波電路；所述加速度傳感器用于采集睡眠狀態(tài)下的人體胸/腹部的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)，所述模擬信號(hào)預(yù)處理電路用于對(duì)所述呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，所述皮膚電阻傳感器用于采集皮膚電阻信號(hào)，所述A/D轉(zhuǎn)換器用于將經(jīng)過模擬信號(hào)預(yù)處理電路處理的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述單片機(jī)用于根據(jù)皮膚電阻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行阻塞性呼吸障礙判定，所述單片機(jī)連接A/D轉(zhuǎn)換器以及皮膚電阻傳感器。

進(jìn)一步優(yōu)選為：所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。

進(jìn)一步優(yōu)選為：所述皮膚電阻傳感器為與人體相接觸的兩個(gè)金屬電極，其作用是測量皮膚阻抗。

進(jìn)一步優(yōu)選為：還包括用于外部信息和外部控制指令輸入的按鍵和用于輸出監(jiān)測結(jié)果的顯示屏，所述按鍵和顯示屏均與單片機(jī)電連接。

進(jìn)一步優(yōu)選為：還包括用于固定加速度傳感器的載體。

進(jìn)一步優(yōu)選為：所述載體為用于將加速度傳感器貼附在人體胸/腹部的粘結(jié)劑或用于將所述加速度傳感器固定在人體胸/腹部的彈性綁帶或粘結(jié)膠帶。

一種基于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置的測試方法，包括如下步驟：

(1)采集人體的胸/腹部的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)和腹/胸部的皮膚電阻信號(hào)；

(2)對(duì)胸/腹部的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；

(3)根據(jù)步驟(2)中的數(shù)字信號(hào)和腹/胸部的皮膚電阻信號(hào)之間的關(guān)系對(duì)人體的睡眠呼吸狀況進(jìn)行判定。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)采用的三軸加速度傳感器，不僅靈敏度好，而且體積小，可以很方便地固定在人體的胸部/腹部，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測到使用者呼吸時(shí)加速度的運(yùn)動(dòng)過程，而且不會(huì)對(duì)使用者造成影響。

(2)通過在單片機(jī)上設(shè)置ICA算法進(jìn)行盲源分析，可以方便地提取出加速度傳感器輸出的被監(jiān)護(hù)者睡眠時(shí)的呼吸運(yùn)動(dòng)波，同時(shí)結(jié)合皮膚電阻傳感器輸出的呼吸波，并通過顯示屏清晰地顯示出加速度傳感器的呼吸運(yùn)動(dòng)波和皮膚電阻傳感器的呼吸波，可以很方便得看出這兩路呼吸波形的情況，供醫(yī)生進(jìn)行分析與診斷被監(jiān)護(hù)者的生命特征是否正常，以便及時(shí)采取必要的治療措施，從而保證被監(jiān)護(hù)者的健康狀況；

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明用于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明用于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置在人體上的測試圖；

圖3為正常呼吸及阻塞性呼吸障礙時(shí)胸部和腹部運(yùn)行時(shí)的波形圖；

圖4為本發(fā)明用于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，一種用于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置，包括加速度傳感器、模擬信號(hào)預(yù)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、皮膚電阻傳感器和單片機(jī)，所述模擬信號(hào)預(yù)處理電路包括模擬信號(hào)放大電路和模擬信號(hào)濾波電路；所述加速度傳感器用于采集睡眠狀態(tài)下的人體胸/腹部的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)，所述模擬信號(hào)預(yù)處理電路用于對(duì)所述呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，所述皮膚電阻傳感器用于采集皮膚電阻信號(hào)，所述A/D轉(zhuǎn)換器用于將經(jīng)過模擬信號(hào)預(yù)處理電路處理的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述單片機(jī)用于根據(jù)皮膚電阻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行阻塞性呼吸障礙判定，所述單片機(jī)連接A/D轉(zhuǎn)換器以及皮膚電阻傳感器。

其中，加速度傳感器為單軸或多軸傳感器，具體為三軸加速度傳感器。

皮膚電阻傳感器為與人體相接觸的兩個(gè)金屬電極，其作用是測量皮膚阻抗。

還包括用于外部信息和外部控制指令輸入的按鍵和用于輸出監(jiān)測結(jié)果的顯示屏，所述按鍵和顯示屏均與單片機(jī)電連接。

還包括用于固定加速度傳感器的載體，具體使用時(shí)，載體為用于將加速度傳感器貼附在人體胸部/腹部的粘結(jié)劑或用于將所述加速度傳感器固定在人體胸部/腹部的綁帶或粘結(jié)膠帶，所述綁帶為彈性綁帶，佩戴方便。

該用于檢測阻塞性呼吸障礙的裝置測試人體睡眠呼吸狀況的測試方法：

(1)采集人體的胸/腹部的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)和腹/胸部的皮膚電阻信號(hào)；

(2)對(duì)胸/腹部的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；

(3)根據(jù)步驟(2)中的數(shù)字信號(hào)和腹/胸部的皮膚電阻信號(hào)之間的關(guān)系對(duì)人體的睡眠呼吸狀況進(jìn)行判定。

本申請(qǐng)以單軸傳感器為例介紹了該檢測裝置的使用原理：

如圖2所示，采集睡眠狀態(tài)下的人體的含有呼吸信息的體表運(yùn)動(dòng)信號(hào)：將加速度傳感器直接貼附在胸/腹部或用綁帶固定在胸/腹部，利用加速度傳感器感測呼吸時(shí)胸部/腹部運(yùn)動(dòng)過程中加速度的變化，獲取呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)，該呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)經(jīng)顯示屏清晰地顯示出呼吸運(yùn)動(dòng)波形，用于睡眠呼吸的監(jiān)測。

將皮膚電阻傳感器的一對(duì)電極固定在人體的腹/胸部，利用皮膚電阻傳感器感測呼吸時(shí)腹/胸部的在呼吸過程中阻抗的變化，獲取皮膚電阻信號(hào)，該皮膚電阻信號(hào)經(jīng)顯示屏清晰地顯示出呼吸波形，用于加速度傳感器感測所得呼吸運(yùn)動(dòng)波形的參考值。

在該采集方式中，利用加速度傳感器感測的是胸/腹部的被檢測點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)加速度，人體吸氣時(shí)，人體腹部由最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，前半段為加速度向上且逐漸減小到0的加速運(yùn)動(dòng)，后半段為加速度向下的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)向上運(yùn)動(dòng)的速度減為0時(shí)，向上運(yùn)動(dòng)的位移最大，吸氣過程完成；人體呼氣時(shí)，人體腹部由最高點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，前半段為加速度向下且逐漸減少到零的加速運(yùn)動(dòng)，后半段為加速度向上的減速運(yùn)行，當(dāng)向下的速度減為0時(shí)，向下運(yùn)動(dòng)的位移最大，呼氣過程結(jié)束。

由于在正常情況下呼吸具有周期性，因此相應(yīng)的加速度曲線也呈現(xiàn)為周期性變化曲線，因此可以認(rèn)為曲線上由正向或反向最大變?yōu)榉聪蚧蛘蜃畲?，在由反向或正向最大變?yōu)檎蚧蚍聪蜃畲鬄橐粋€(gè)呼吸周期。

所述模擬信號(hào)預(yù)處理電路包括模擬信號(hào)放大電路和模擬信號(hào)濾波電路，由于模擬信號(hào)預(yù)處理電路體積小、功耗低，采用加速度傳感器與模擬信號(hào)預(yù)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)一同設(shè)在所述載體內(nèi)，以節(jié)省安裝空間，以便減小設(shè)備整體的體積。

所述單片機(jī)包括用于分析、處理所述呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)和皮膚電阻信號(hào)的分析處理模塊。

如圖4所示，在具體的使用過程中，所述加速度傳感器輸出的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)經(jīng)過模擬信號(hào)預(yù)處理電路對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理后輸入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)上傳到單片機(jī)的分析處理模塊，通過分析處理模塊中的ICA算法進(jìn)行盲源分析，可以方便地提取出加速度傳感器感測呼吸時(shí)胸/腹部運(yùn)動(dòng)過程中由于加速度變化而獲取的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)以及皮膚電阻傳感器感測的皮膚電阻信號(hào)，并通過顯示屏清晰地顯示出呼吸運(yùn)動(dòng)波形和呼吸波形，利用加速度傳感器可以精確地檢測到微小的加速度變化，輸出波形好，能夠準(zhǔn)確測量出呼吸的過程。

單片機(jī)主要用于接收皮膚電阻傳感器和加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過顯示屏顯示呼吸運(yùn)動(dòng)波形和呼吸波形等，當(dāng)加速度傳感器測試的呼吸運(yùn)動(dòng)波形與皮膚電阻傳感器測試的呼吸波形一致時(shí)，說明呼吸正常；不一致時(shí)，說明呼吸產(chǎn)生了障礙；本發(fā)明中通過顯示屏清晰地顯示出加速度傳感器采集到的呼吸運(yùn)動(dòng)模擬信號(hào)形成的運(yùn)動(dòng)呼吸波形和體表電阻傳感器采集到的皮膚電阻信號(hào)形成的呼吸波形，對(duì)用戶的生理信息進(jìn)行監(jiān)控，供醫(yī)生進(jìn)行分析與診斷被監(jiān)護(hù)者的生命特征是否正常，以便及時(shí)采取必要的治療措施，從而保證被監(jiān)護(hù)者的健康狀況；同時(shí)該單片機(jī)還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，為某些疾病的診斷提供有效的幫助。

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。