一种基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸状态监测系统的制作方法 【技术领域】 [0001]本实用新型属于生物医疗监测【技术领域】，尤其是涉及一种基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸状态监测系统。 [0002]生物阻抗技术是一种利用生物组织及器官的电特性提取人体生理与病理信息的无创监测技术。人体组织与器官具有独特的电特性，组织与器官的状态或功能变化也将伴随相应的电特性改变。比如现有技术中有利用膈肌疲劳程度与胸部呼吸电阻抗信号及腹部呼吸电阻抗信号的波峰的同步程度有关的原理，将膈肌疲劳程度分为不同的类型。生物阻抗技术在临床医学方面有无创无损、便于长时间实时监护及低成本等优势，使得生物阻抗技术应用于临床医学或医疗保健领域具有很大的潜力与价值。 [0003]对于睡眠呼吸状态的监测直接关系到睡眠疾病的研究，因此睡眠呼吸监测成为睡眠医学中重点关注的话题。在睡眠疾病中，睡眠呼吸暂停是指睡眠中呼吸停止的睡眠障碍，它主要分三种类型:阻塞性睡眠呼吸暂停，是在睡眠中咽喉附近的软组织松弛而造成上呼吸道狭窄甚至阻塞从而呼吸暂停；中枢性睡眠呼吸暂停，是与控制呼吸的中枢神经系统功能失调有关，暂时失去呼吸功能的中枢神经驱动，这种呼吸障碍不是气道阻塞引起的；以及上述两者的混合型。目前据统计，有呼吸睡眠障碍的人数占总人口的2%?4%。并且该数字有明显上升的趋势。由各种原因导致睡眠中反复出现的呼吸暂停/低通气、高碳酸血症、睡眠中断，从而使机体发生一系列病理生理改变的临床综合症称为睡眠呼吸暂停低通气综合症(Sleep Apnea Hypopnea Syndrome, SAHS)。而对于上述睡眠呼吸障碍尽早合理的诊治，可提高患者的生活质量预防各种并发症的发生。因此，对睡眠呼吸的监测是预防和诊治睡眠呼吸障碍的首要步骤。 [0004]目前已有多种睡眠呼吸监测方法应用于临床。比如:多导睡眠图监测仪PSG，这是诊断睡眠呼吸暂停最重要的设备。它不仅可判断疾病严重程度，还可全面评估患者的睡眠结构，睡眠中呼吸暂停，低氧情况，以及心电、血压的变化。并且在某些情况下借助食道压检测，还可与中枢性睡眠呼吸暂停综合症相鉴别。其中，PSG检测的项目包括脑电图、眼电图、颏肌电图、胫前肌电图、心电图、胸腹壁呼吸运动、口鼻气流以及血氧饱和度等。由此，PSG已成为诊断睡眠呼吸暂停低通气综合征的临床金标准。但是PSG价格昂贵，运营成本高；目前专业的呼吸睡眠障碍诊断的机构不多，患者需要长时间的排队才能接受检查；患者在陌生环境，身上连接多根导线，不易入睡或睡眠程度浅，夜间易醒，从而使得实验失败或者实验结果偏差。另外，因此，为了帮助医生提供诊断参考或制定治疗方案以及方便患者自己初步筛查等，对睡眠呼吸暂停患者来说，如何方便有效地监测睡眠呼吸状态成为一种新的市场需求。 实用新型内容
[0005]针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种简便易用、实时监测以及适合个人或家庭护理的基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸暂停监测系统。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0007]—种基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸状态监测系统，包括用于采集睡眠状态下的胸阻抗和心率信号的监测带和与所述监测带无线连接的移动终端；其中所述监测带包括用于对受试者采样和传输生物阻抗信号的信号采集盒和与所述信号采集盒连接的固定带，所述移动终端包括用于将所采集信号进行数据分析处理的数据处理单元和用于显示数据处理单元分析处理后的胸阻抗和心率数据曲线以及分析结果的显示单元。
[0008]在本实用新型一实施例中，其中，所述信号采集盒包括:
[0009]电极阵列，至少由与人体胸部区域接触的两个电极构成，用于采集人体处于睡眠状态下的心脏处胸部的生物阻抗信号；
[0010]采集信号处理模块，与所述电极阵列连接，用于将所采集信号转换为数字信号数据的；
[0011]存储模块，与所述采集信号处理模块连接，用于存储采集信号处理模块转换得到的数字信号数据；
[0012]输出模块，与所述存储模块连接，用于向所述移动终端无线发送数字信号数据或向外接设备输出数字信号数据；
[0013]电源模块，分别与所述电极阵列、采集信号处理模块、存储模块和输出模块连接，用于给所连接的各模块供电。
[0014]在本实用新型一实施例中，其中，所述数据处理单元包括:
[0015]输入模块，接收所述输出模块传输的数字信号数据；
[0016]数据分离模块，与所述输入模块相连且用于将数字信号数据分离为胸阻抗实时数据和心率实时数据；
[0017]数据分析模块，与所述数据分离模块相连并根据胸阻抗实时数据和心率实时数据共同来判定受试者的睡眠呼吸状态。
[0018]在本实用新型另一实施例中，其中，所述电极阵列呈中心对称分布，其中电极大小相同且相邻电极间间距相等。
[0019]在本实用新型另一实施例中，其中，所述输出模块包括分别与所述存储模块连接的无线模块和接口，所述无线模块用于向所述移动终端无线发送数字信号数据，所述接口用于向外接设备输出数字信号数据。
[0020]在本实用新型另一实施例中，其中，所述无线模块包括蓝牙、Wefi发送模块、ZigBee发送模块或GSM发送模块。
[0021]在本实用新型一实施例中，其中，所述移动终端包括智能手机、平板电脑或笔记本电脑。
[0022]在本实用新型一实施例中，其中，所述信号采集盒与固定带的连接方式为扣合或魔术贴贴合。
[0023]采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是:本技术方案基于生物阻抗技术获取胸阻抗和心率信号来监测睡眠呼吸状态，同时采用无线信号传输避免了患者身上连接导线所不易入睡或睡眠程度浅、夜间易醒等问题；该睡眠呼吸状态监测系统不仅简单廉价、方便穿戴、适合家庭使用，而且还不影响入睡，而且测试环境为日常真实睡眠环境，从而达到在不受睡眠姿态
[0024]变化等动作的影响条件下对患者真实日常睡眠呼吸状态实时监测。




[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明:
[0026]图1是本实用新型所述睡眠呼吸暂停监测系统与人体连接的关系示意图；
[0027]图2是本实用新型实施例一所述监测带的结构示意图；
[0028]图3是本实用新型实施例一所述信号采集盒的内部结构框架示意图；
[0029]图4是本实用新型实施例一所述移动终端的内部结构框架示意图；
[0030]图5是本实用新型实施例二所述监测带的结果示意图；
[0031]图6是本实用新型所述监测系统中胸阻抗实时幅度和心跳频率随着时间变化曲线示意图。
[0032]附图标记:
[0033]10-监测带，11-信号采集盒，111-电极阵列，112-采集信号处理模块，113-存储模块，114-输出模块，1141-无线模块，1142-接口 115-电源模块，12-固定带，20-移动终端，21-数据处理单元，211-输入模块，212-数据分离模块，213-数据分析模块，22-显示单元，Pl-胸阻抗实时数据，P2-心率实时数据。


[0034]本实用新型以下实施例所述的穿戴式睡眠呼吸状态监测系统利用人体呼吸运动和心脏搏动引起的阻抗变化来获取睡眠呼吸监测信号。由于人体在睡眠呼吸状态下，胸阻抗的幅度受到人体熟睡程度、睡姿、年龄大小以及睡眠质量等因素影响，会引起胸阻抗在一定时间内出现不同程度的变化，因此单纯的采用胸阻抗不能客观直接地判断人体睡眠呼吸状态，所以本实用新型通过实时监测胸阻抗并结合心率的变化共同来判断睡眠呼吸状态。以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。
[0035]实施例一:
[0036]如图1和图2所示，本实用新型所述实施例提供了一种基于生物阻抗的穿戴式睡眠呼吸状态监测系统，包括用于采集睡眠状态下的胸阻抗和心率信号的监测带10和与所述监测带10无线连接的所述移动终端20 ;所述移动终端20包括用于将所采集信号进行数据分析处理的数据处理单元21和用于显示数据处理单元21分析处理后的胸阻抗和心率间关系变化曲线以及数据分析结果的显示单元22 ;所述监测带10包括信号采集盒11和与所述信号采集盒11连接的固定带12。在本实用新型实施例中，所述信号采集盒11与固定带12的连接方式为扣合连接(图未示)，除此之外还可以采用魔术贴贴合；所述移动终端20为智能手机、平板电脑或笔记本电脑中的任意一种。
[0037]如图3所示，在本实用新型实施例中所述信号采集盒11包括电极阵列111、采集信号处理模块112、存储模块113、输出模块114和电源模块115。其中，所述电极阵列111由与人体胸部接触的两个电极构成；在本实用新型实施例中，所述电极阵列111呈中心对称分布，其中两个电极大小相同，每个电极即可作为激励信号电极，也可以作为采集信号电极。所述采集信号处理模块112与所述电极阵列111连接，用于将所采集信号转换为数字信号数据的。所述存储模块113与所述采集信号处理模块112连接，用于存储采集信号处理模块112转换得到的数字信号数据。所述输出模块114与所述存储模块113连接，用于向所述移动终端无线发送数字信号数据或向外接设备输出数字信号数据。电源模块115分别与所述电极阵列111、采集信号处理模块112、存储模块113和输出模块114连接，用于给所连接的各模块供电。
[0038]在本实用新型实施例中，所述输出模块114包括分别与所述存储模块连接的无线发送模块1141和接口 1142，所述无线发送模块1141用于向所述移动终端无线发送数字信号数据，所述接口 1142用于向外接设备输出数字信号数据。在本实用新型实施例中，所述无线发送模块1141为Wefi发送模块，除此之外还包括蓝牙、ZigBee发送模块或GSM发送模块。
[0039]如图4所示，所述数据处理单元21包括输入模块211、数据分离模块212和数据分析模块213。所述输入模块211接收所述输出模块14传输的数字信号数据；所述数据分离模块212与所述输入模块211相连且用于将数字信号数据分离为胸阻抗实时数据Pl和心率实时数据P2 ;所述数据分析模块213与所述数据分离模块212相连并根据胸阻抗实时数据Pl和心率实时数据P2共同来判定受试者的睡眠呼吸状态。在本实用新型实施例中，所述胸阻抗实时数据Pl为胸阻抗实时幅度K，心率实时数据P2为心跳实时频率fh。
[0040]实施例二:
[0041]继续如图5所示，本实用新型所述实施例与上述实施例一的最大区别为:所述电极阵列111由与人体胸部接触的四个电极构成，其中一对电极为信号激励电极，另一对电极为信号采集电极。在本实用新型实施例中，所述电极阵列111呈中心对称分布，其中每个电极大小相同且相邻电极间间距相等。比如:，该四个电极在信号采集盒11的与人体贴合的盒体面上呈方形排布。而其他结构均与上述实施例一相同，在此不再赘述。
[0042]上述两实施例中，通过将电极阵列固定设置于所述信号采集盒中，不仅能实现生物阻抗测量，而且也避免现有技术中电极与处理设备间的导线连接而带来的监测不方便以及影响患者测试睡眠质量等缺陷，同时也避免导线间存在的杂散电容对测量的影响；因此该睡眠呼吸状态监测系统不仅简单廉价、方便穿戴、适合家庭使用，而且还不影响入睡，以至于达到在不受睡眠姿态变化等动作的影响条件下对患者睡眠呼吸状态实时监测。
[0043]如图6所示，当在某一时间段内胸阻抗实时幅度Av的幅度值和心跳实时频率fh数值无变化或微弱变化至可忽略不计时，分析结果显示为在时间O至h间患者睡眠呼吸状态为正常睡眠呼吸状态。在本实施例中，当胸阻抗实时幅度幅度值Atl且心跳实时频率fh数值为fo时，分析结果显示为在时间O至h或t2至t3间患者睡眠呼吸状态为正常睡眠呼吸状态。
[0044]当在某一时间段内胸阻抗实时幅度Av的幅度值逐渐变小且心跳实时频率fh数值逐渐变大时，分析结果显示为在时间h至t2间患者睡眠呼吸状态为睡眠呼吸暂停。在本实施例中，当胸阻抗实时幅度Av的幅度值小于Atl且心跳实时频率fh数值大于&时，分析结果显示为在时间h至t2间患者睡眠呼吸状态为睡眠呼吸暂停。
[0045]本实用新型实施例在实际应用中，当患者处于睡眠呼吸暂停状态时，胸阻抗实时幅度Av才开始逐渐降低时，心跳实时频率fh不会马上开始升高，会出现相应的延迟，该延迟时间为Atp因此，在时间ti至ti+At间，心跳实时频率fh无变化或变化幅度微弱至可忽略。当患者处于正常睡眠呼吸状态时，在胸阻抗实时幅度Av才开始逐渐升高的过程中，心跳实时频率fh不会马上开始降低，会出现相应的延迟，该延迟时间为At2。因此，在时间七2至七2+八〖间，心跳实时频率fh无变化或变化幅度微弱至可忽略。经过不断测试研究发现延迟时间Λ &和Λ t2通常为5?15S。
[0046]上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。