基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，包括控制單元MCU、光源單元、光信號采集單元、處理單元和無線傳輸單元，控制單元MCU時序控制光源單元，光信號采集單元采集光源單元的光信號發(fā)送給處理單元，經(jīng)處理單元處理后傳給控制單元MCU，控制單元MCU處理的結(jié)果由無線傳輸單元向外傳給終端設(shè)備。該基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，光源采用紅光、紅外光和綠光LED，對紅光和紅外光信號用于提取心率血氧飽和度與綠光信號用于提取呼吸率，將心率血氧飽和度的提取信號與呼吸率提取信號分別采用兩路濾波電路單元進(jìn)行濾波，有效解決心率和呼吸率頻率。
【專利說明】
基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種人體睡眠監(jiān)測裝置，尤其是一種基于光電容積脈搏波的可穿戴式睡眠呼吸率監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmoGraphy PPG)是一種被廣泛采用的非入侵式光電檢測技術(shù)，通過檢測微動脈、毛細(xì)血管中血液容積變化有效獲得容積脈搏波。能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、長時間的無創(chuàng)監(jiān)測，在人體血壓、血流血氧、血糖、脈率、呼吸率等的無創(chuàng)檢測中發(fā)揮重要作用。PPG信號分析研究在進(jìn)行睡眠呼吸暫停綜合癥的初步篩查有著重要意義。
[0003]隨著智能可穿戴設(shè)備的發(fā)展和對自身健康的關(guān)注度提高，穿戴設(shè)備醫(yī)療儀器可為疾病的早期診斷、慢性疾病病人的家庭監(jiān)護(hù)提供幫助。穿戴式睡眠呼吸監(jiān)測儀的研究逐步成于睡眠呼吸暫停綜合癥初步篩查的研究熱點。具有檢測方法操作簡單、成本低的特點，適用于家庭簡易檢測。然而心跳和呼吸頻率不同，心率一般約在0.1-0.5Hz和呼吸率一般約在0.6-5Hz。開測量信號無法實現(xiàn)單次濾波同時獲得心跳和呼吸頻率。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，通過終端設(shè)備可實現(xiàn)長期監(jiān)測，終端設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，包括控制單元MCU、光源單元、光信號采集單元、處理單元和無線傳輸單元，控制單元MCU時序控制光源單元，光信號采集單元采集光源單元的光信號發(fā)送給處理單元，經(jīng)處理單元處理后傳給控制單元MCU，控制單元MCU處理的結(jié)果由無線傳輸單元向外傳給終端設(shè)備。
[0007]進(jìn)一步的有，所述光源單元包括有紅光LED、紅外光LED和綠光LED。
[0008]進(jìn)一步的有，所述光信號采集單元包括光電二極管。
[0009]進(jìn)一步的有，所述處理單元包括放大電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，放大電路接收光信號采集單元的信號并進(jìn)行放大，再經(jīng)濾波電路濾波后由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路傳給控制單元MCU，其中，控制單元MCU可對濾波電路進(jìn)行時序控制。
[0010]進(jìn)一步的有，所述濾波電路包括紅光、紅外光濾波電路和綠光濾波電路。
[0011]本實用新型的有益效果
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，光源單元采用紅光、紅外光和綠光LED，對紅光和紅外光信號用于提取心率血氧飽和度與綠光信號用于提取呼吸率，將心率血氧飽和度的提取信號與呼吸率提取信號分別采用兩路濾波電路單元進(jìn)行濾波，有效監(jiān)測心率和呼吸率頻率。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本實用新型的功能模塊圖；
[0015]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0016]其中:1.控制單元MCU、2.光源單元、21.紅光LED、22.紅外光LED、23.綠光LED,3.光信號采集單元、31.光電二極管、4.處理單元、41.放大電路、42.模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、43.紅光、紅外光信號濾波電路、44.綠光濾波電路、5.無線傳輸單元、6.終端設(shè)備。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0018]如圖1和圖2所示，基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，包括控制單元MCUl、光源單元2、光信號采集單元3、處理單元4和無線傳輸單元5，控制單元MCUl時序控制光源單元2，光信號采集單元3采集光源單元2的光信號發(fā)送給處理單元4，經(jīng)處理單元4處理后傳給控制單元MCUl，控制單元MCUl處理的結(jié)果由無線傳輸單元5向外傳給終端設(shè)備6。
[0019]所述光源單元2包括紅光LED21、紅外光LED22和綠光LED23。
[0020]所述光信號采集單元3包括光電二極管31。
[0021]所述處理單元4包括放大電路41、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路42，放大電路41接收光信號采集單元3的信號并進(jìn)行放大，再經(jīng)濾波電路濾波后由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路42傳給控制單元MCUl，其中，控制單元MCUl可對濾波電路進(jìn)行時序控制。
[0022 ] 所述濾波電路包括紅光、紅外光濾波電路43和綠光濾波電路44。
[0023]所述無線傳輸單元5優(yōu)選為無線藍(lán)牙模塊。
[0024]所述終端設(shè)備6優(yōu)選為手機(jī)，手機(jī)方便攜帶，可隨時監(jiān)護(hù)。
[0025]該基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，光源單元2采用紅光LED21、紅外光LED22和綠光LED23，對紅光和紅外光信號用于提取心率血氧飽和度與綠光信號用于提取呼吸率，將心率血氧飽和度的提取信號與呼吸率提取信號分別采用兩路濾波電路單元進(jìn)行濾波，有效監(jiān)測心率和呼吸率頻率。
[0026]工作時，控制單元MCUl為STM32ARM處理器使用8MHZ晶振。在一個控制周期內(nèi)以10Hz的頻率分別依次紅光LED21、紅外光LED22和綠光LED23進(jìn)行驅(qū)動，在驅(qū)動LED同時分別對經(jīng)過人體組織(手指)的出射光，采用光電二極管31進(jìn)行測量。對于獲得紅光和紅外光電信號經(jīng)過放大電路41放大，采用0.6-5Hz的紅光、紅外光電濾波電路43進(jìn)行濾波。對于獲得綠光電信號經(jīng)過放大電路41放大，采用0.1 -0.5Hz的綠光電濾波電路44進(jìn)行濾波。計算相鄰點間差值(即斜率)，找出兩個差值由正值變到負(fù)值的信號采樣點間所間隔的采樣點個數(shù)獲得分別獲得心率和呼吸率值。
[0027]鑒于睡眠呼吸監(jiān)測儀對使用者進(jìn)行長時間監(jiān)測和對脈搏信號進(jìn)行生理參數(shù)的分析，有必要將測量信號通過藍(lán)牙功能上傳至手機(jī)端進(jìn)行無線測試。在手機(jī)端制作APP軟件，使測量結(jié)果便于使用者閱讀，建立數(shù)據(jù)庫以達(dá)到對睡眠呼吸長期監(jiān)測的目的。并且通過手機(jī)上網(wǎng)，使所獲得的測量信息有效接入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)目的。
[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，包括控制單元M⑶(1)、光源單元(2)、光信號采集單元(3)、處理單元(4)和無線傳輸單元(5)，控制單元MCU(I)時序控制光源單元(2)，光信號采集單元(3)采集光源單元(2)的光信號發(fā)送給處理單元(4)，經(jīng)處理單元(4)處理后傳給控制單元M⑶(I )，控制單元MCU (I)處理的結(jié)果由無線傳輸單元(5 )向外傳給終端設(shè)備(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，其特征在于，所述光源單元(2)包括有紅光LED(21)、紅外光LED(22)和綠光LED(23)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，其特征在于，所述光信號采集單元(3)包括光電二極管(31)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，其特征在于，所述處理單元(4)包括放大電路(41)、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(42)，放大電路(41)接收光信號采集單元(3)的信號并進(jìn)行放大，再經(jīng)濾波電路濾波后由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(42)傳給控制單元MCU( I)，其中，控制單元MCU( I)可對濾波電路進(jìn)行時序控制。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監(jiān)測裝置，其特征在于，所述濾波電路包括紅光、紅外光濾波電路(43 )和綠光濾波電路(44)。
【文檔編號】A61B5/0205GK205433662SQ201521085769
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月23日
【發(fā)明人】劉明, 徐圣普, 謝小波, 蒲子真, 陳小剛
【申請人】中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所