一种睡眠呼吸检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术涉及医疗电子技术领域，具体地公开了一种睡眠呼吸检测系统，包括多路呼吸采集模块、模数转换模块、信号处理器以及信号显示分析器，所述多路呼吸采集模块包括用于拾取人体喉部位置声音的拾音器、用于检测人体胸腹部压力信号的压力检测器，所述模数转换模块包括信号放大器和滤波器，所述拾音器与所述信号放大器电连接，所述压力检测器与所述信号放大器电连接，所述信号放大器与所述滤波器电连接，所述滤波器与所述信号处理器电连接，所述信号处理器与所述信号显示分析器电连接。本发明专利技术的设计应用于家庭或医院，帮助人们及时发现健康问题，及时预防，把治病变成提前预防，提高人们的生活水平。

A Sleep Breathing Detection System and Its Detection Method

The invention relates to the field of medical electronic technology, and specifically discloses a sleep breathing detection system, which includes a multi-channel breathing acquisition module, an analog-to-digital conversion module, a signal processor and a signal display analyzer. The multi-channel breathing acquisition module includes a sound picker for picking up voice at the laryngeal part of the human body, a pressure detector for detecting the pressure signal of the human thorax and abdomen, and the model. The digital conversion module includes a signal amplifier and a filter, the pickup and the signal amplifier are electrically connected, the pressure detector and the signal amplifier are electrically connected, the signal amplifier and the filter are electrically connected, the filter and the signal processor are electrically connected, and the signal processor and the signal display analyzer are electrically connected. The design of the invention is applied to families or hospitals to help people discover health problems in time, prevent diseases in time, prevent diseases in advance and improve people's living standards.

【技术实现步骤摘要】
一种睡眠呼吸检测系统及其检测方法
本专利技术涉及医疗电子
，特别是涉及一种睡眠呼吸检测系统及其检测方法。
技术介绍
随着人们生活压力的不断增大，睡眠质量也逐渐降低，人们也开始关注睡眠质量并且开始注重睡眠健康，与睡眠疾病监测及诊断相关的研究渐渐兴起。睡眠呼吸紊乱是影响睡眠质量的主要因素。阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)是睡眠呼吸紊乱最常见的原因。它容易发生低氧血症，高碳酸血症和心脏病疾病。由于睡眠呼吸疾病可能致命，所以对这类患者进行有效的实时监测和早期预警对于社区保健或家庭护理尤为重要。随着人们对呼吸健康越来越重视，呼吸检测可以了解呼吸道，肺泡和胸部运动的生理和病理状态，对某些呼吸系统疾病如哮喘，慢性支气管炎和肺气肿的诊断具有重要的参考价值等等。因此，临床上逐渐出现呼吸信号的监测。睡眠呼吸暂停指的是在睡眠的过程中，有大于十秒以上鼻子和胸腔内没有气流流动。通气不足意味着睡眠呼吸流量减少30％以上，血液的血氧饱和度降低≥4％。可以看出，睡眠呼吸检测[1]的主要参数是呼吸信号和氧饱和度。目前市面上多用多导睡眠记录仪进行睡眠监测，但其成本较高，且操作复杂，难以满足家庭及日常生活便捷和高效的要求。因此针对家庭或社区保健对睡眠呼吸疾病监测的需要，本专利技术基于单片机设计一款便捷式睡眠呼吸监测仪及睡眠呼吸检测方法，用于日常生活中人们对睡眠呼吸信号的监测。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种睡眠呼吸检测系统及其检测方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种睡眠呼吸检测系统，包括多路呼吸采集模块、模数转换模块、信号处理器以及信号显示分析器，所述多路呼吸采集模块包括用于拾取人体喉部位置声音的拾音器、用于检测人体胸腹部压力信号的压力检测器，用于检测人体体温的温度传感器，所述模数转换模块包括信号放大器和滤波器，所述拾音器与所述信号放大器电连接，所述压力检测器与所述信号放大器电连接，所述温度传感器与所述信号放大器电连接，所述信号放大器与所述滤波器电连接，所述滤波器与所述信号处理器电连接，所述信号处理器与所述信号显示分析器电连接。作为优选，所述多路呼吸采集模块还包括用于检测呼吸引起胸部运动迹象的雷达生命体征监测仪。雷达生命体征监测仪实质上是一种非接触式呼吸监测系统，用于监测距离超过10米的运动员的生命。使用多普勒效应来检测呼吸引起的胸部运动的迹象。进一步的，所述压力检测器包括用于检测人体胸腹部压力信号的压力传感器及将压力传感器固定于人体胸腹部的束缚带。进一步，所述压力传感器包括由上而下的压敏层、具有优良机械性能的聚酯薄膜层、导电电路层。进一步，所述压敏层采用纳米级压敏材料制成。作为优选，所述导电电路层采用高导电材料制成。本专利技术的目的之二在于提供一种睡眠呼吸检测方法，包括以下步骤：步骤一：呼吸信号检测：主要包括以下：在被检测者的喉咙部位放置一个小型的拾音器，在其睡眠呼吸时有微弱的声音变化，检测到的声音频率信号传输至信号放大器；将压力传感器与束缚带相结合，然后固定在患者的胸腹部，当患者睡眠呼吸时，通过压力产生形变，因此压力传感器可以检测到压力信号并将该压力信号传输至信号放大器；通过温度传感器检测人体温度获得体温信号；步骤二：信号模数转换：信号放大器接收声音频率信号、压力信号以及体温信号并将三个信号放大后传输至滤波器；滤波器接收放大后的声音频率信号、压力信号以及体温信号并进行滤波处理；步骤三：信号处理：单片机接收并识别经过步骤二处理后的信号，其中，对声音频率信号进行频谱分析；根据下列模型计算出呼吸频率；f＝(F2-F1/t2-t1)*m其中f为呼吸频率，F2为时间t2对应的压力信号值，F1为时间t1对应的压力信号值，m为常数，0.99《m《1.01，10ms<t2-t1<100ms；步骤四：储存与显示：显示器接收步骤三处理后的信号并显示；存储器对步骤三处理后的信号进行存储。作为优选，所述压力传感器包括由上而下的压敏层、具有优良机械性能的聚酯薄膜层、导电电路层；所述压敏层采用纳米级压敏材料制成；所述导电电路层采用高导电材料制成。作为优选，所述压力传感器串联两个固定电阻通过下面的公式来测量输出电压，Vout＝Vcc*R0/(R0+Rs)上述公式中，Vout为输出电压，Vcc为端电压，R0、Rs分别为两个固定电阻阻值。作为优选，所述步骤1中还包括使用热成像相机来测量颈部区域，颈动脉复杂区域和鼻部区域的温度变化，经放大和滤波处理后进行小波分析推导呼吸速率。有益效果在于：本设计结合单片机和压力传感器，通过压力传感器采集睡眠呼吸信号，运送到单片机进行数据采集和电路控制，再导入到屏幕上进行数据分析和评估。睡眠呼吸健康状况是人们经常被忽视的健康问题之一，通过对人体呼吸信号和血氧饱和度这两个重要信号的采集以及分析和研究，来判断人们的睡眠健康状况，改善人们的生活并且有效的预防睡眠呼吸疾病的发生，特别是老年人没办法意识到自己的睡眠健康状况，在家里也常常被年轻人忽略，因此本专利技术的设计可以应用于家庭或医院，帮助人们及时发现健康问题，及时预防，把治病变成提前预防，提高人们的生活水平。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为本专利技术的系统结构框图；图2为本专利技术的电阻随压力变化曲线图；图3为本专利技术的log10处理后的线性曲线图；图4为本专利技术的压力传感器串联分压电路图；图5为本专利技术的压力传感器串联分压放大电路图；图6为本专利技术的分压器放大电路图与压力线性曲线图；图7为本专利技术的压力阈值开关电路图；图8为本专利技术的ISP下载器下载程序到单片机图；图9为本专利技术的系统内部总体结构框图；具体实施方式现在结合说明书附图对本专利技术做进一步的说明。实施例1：睡眠呼吸监测的本质是通过监测呼吸信号来评估人体睡眠的质量。市面上的睡眠呼吸监测仪要求必须能提供直接的诊断数据，一般提供的睡眠呼吸诊断数据包括呼吸频率，体温，眼动，脉搏以及血氧等数据。根据人体信号的特点结合需要，本专利技术拟选择其中的呼吸、体温、脉搏、心电四种生理信号进行检测，且主要集中在呼吸信号上。根据系统需要，如图1所示的结构框图，本专利技术主要分成三个部分：信号采集、信号处理、信号显示分析。高性能微处理器ATmega16被用作本实施例当中的单片机芯片，通过放大器，滤波电路来处理心电图，呼吸，颈动脉波和体温等生理信号。调整到有效范围内(0～25V)后，送到处理器设置好的端口。单片机对数据进行分析，并优化处理，单片机编写程序设定好临界值并采集实时AD进行比较，然后定时通过单片机计数，记录呼吸频率。首先，呼吸声检测方法：通过在被检测者的喉咙部位放置一个小型的拾音器，患者在睡眠呼吸时有微弱的声音变化，再通过频谱分析来估算患者的睡眠呼吸频率。体温检测方法：在人体腋下放置一温度传感器用于检测人体体温，检测到的人体体温经过处理后显示并记录，可获得体温随时间变化的曲线；呼吸气流检测：呼吸气流检测包括检测呼吸时气体的流量，以及检测呼吸时气流引起的温度变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于：包括多路呼吸采集模块、模数转换模块、信号处理器以及信号显示分析器，所述多路呼吸采集模块包括用于拾取人体喉部位置声音的拾音器、用于检测人体胸腹部压力信号的压力检测器，用于检测人体体温的温度传感器，所述模数转换模块包括信号放大器和滤波器，所述拾音器与所述信号放大器电连接，所述压力检测器与所述信号放大器电连接，所述温度传感器与所述信号放大器电连接，所述信号放大器与所述滤波器电连接，所述滤波器与所述信号处理器电连接，所述信号处理器与所述信号显示分析器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于：包括多路呼吸采集模块、模数转换模块、信号处理器以及信号显示分析器，所述多路呼吸采集模块包括用于拾取人体喉部位置声音的拾音器、用于检测人体胸腹部压力信号的压力检测器，用于检测人体体温的温度传感器，所述模数转换模块包括信号放大器和滤波器，所述拾音器与所述信号放大器电连接，所述压力检测器与所述信号放大器电连接，所述温度传感器与所述信号放大器电连接，所述信号放大器与所述滤波器电连接，所述滤波器与所述信号处理器电连接，所述信号处理器与所述信号显示分析器电连接。2.根据权利要求1所述的一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于：所述多路呼吸采集模块还包括用于检测呼吸引起胸部运动迹象的雷达生命体征监测仪。3.根据权利要求1所述的一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于：所述压力检测器包括用于检测人体胸腹部压力信号的压力传感器及将压力传感器固定于人体胸腹部的束缚带。4.根据权利要求3所述的一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于：所述压力传感器包括由上而下的压敏层、具有优良机械性能的聚酯薄膜层、导电电路层。5.根据权利要求4所述的一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于：所述压敏层采用纳米级压敏材料制成。6.根据权利要求4所述的一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于：所述导电电路层采用高导电材料制成。7.一种睡眠呼吸检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：呼吸信号检测：主要包括以下：在被检测者的喉咙部位放置一个小型的拾音器，在其睡眠呼吸时有微弱的声音变化，检测到的声音频率信号传输至信号放大器；将压力传感器与束缚带相结合，然后固定在患者的胸腹部，当患者睡眠呼吸时，通过压力产生形变...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖晓玲，徐文峰，徐紫宸，阳园凯，王琳玲，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50