睡眠现象监测制造技术

本发明专利技术涉及用于检测睡眠现象的方法和系统，所述现象包括睡眠周期和睡眠障碍(例如，睡眠呼吸暂停和呼吸不足)中的至少一个。从对象人检测心冲击信号，心冲击信号提供关于对象的心率变异性(HVV)和心搏量(SV)的同步信息。通过对至少心冲击信号进行处理来获得反映当前发生的与心脏和呼吸相关的睡眠现象的测量特征的参数的值。获得的参数被用于对睡眠现象检测做出判定，并且响应于对当前发生的睡眠现象的检测来输出监测结果。

Monitoring of sleep phenomenon

The invention relates to a method and a system for detecting sleep phenomena, including at least one sleep cycle and sleep disorders, such as sleep apnea and respiratory insufficiency. The cardiac impact signal provides the synchronization information about the heart rate variability (HVV) and the heart rate (SV) of the object from the target people to detect the heart shock signal. The values of parameters that reflect the measured characteristics of the current cardiac and respiratory related sleep phenomena are obtained by processing at least the heart shock signal. The parameters obtained are used to determine the detection of sleep phenomenon and to output monitoring results in response to the detection of current sleep phenomena.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】睡眠现象监测
技术介绍
本专利技术涉及如在独立权利要求1的前序部分中定义的用于监测睡眠现象的方法。本专利技术还涉及如在独立权利要求15的前序部分中定义的用于监测睡眠现象的系统。可以用两种主要的睡眠类型来表征睡眠：非REM(快速眼动)睡眠和REM睡眠，REM睡眠也被称为做梦睡眠。非REM睡眠包括具有不同深度的三个睡眠阶段，从过渡到睡眠的最浅层阶段开始、到第二浅层睡眠阶段，再加深到非常难以唤醒睡眠者的第三深度睡眠阶段。睡眠发生在一系列复发性睡眠阶段，其中，深度恢复性睡眠阶段的时期和更加警觉阶段的时期交替。这些时期可以被称为睡眠周期。睡眠呼吸暂停(睡眠窒息症)是睡眠障碍的示例，其特征在于在睡眠期间呼吸暂停。这样的暂停可能持续数秒或者甚至数分钟。当呼吸暂停时，二氧化碳在人体中(尤其在血液循环系统中)积聚。通过血流中的感受器检测到很高的二氧化碳水平而向大脑发信号以唤醒人，以便使他/她呼吸。随后人再次入睡。这种类型的事件可能会整夜发生若干次，并且显著降低睡眠质量，这还可能引起各种风险并且/或者成为逐渐形成各种健康问题时的重要因素。呼吸不足(呼吸浅慢)指的是另一种类型的睡眠障碍，包括过浅呼吸或呼吸率异常低的事件。它通常是由移动进入肺部的空气的减少量来定义的，并且其引起血液中的氧气水平下降。如睡眠呼吸暂停一样，睡眠受到干扰，以致于患有呼吸不足的人即使可以得到一整夜的睡眠，他们也不会感到得到了适当的休息。心冲击描记术(BCG)是对心脏的冲击力的测量。它可以被表征为心电信号(ECG)的机械响应。由于心脏泵血，因此可以测量两种机械效应：心脏运动对胸部引起反冲效应，血液运动在全身引起反冲效应。心冲击描记(BCG，ballistocardiographic)信号(也可以被称为心冲击信号)具有基于身体中上下流动的血液的特征形式。该信号(例如，BCG信号的延迟和形状细节)可以揭示心脏功能障碍。可以按与在心电图(ECG)中使用R峰的方式类似的方式使用所谓的BCG信号的J峰来测量心率(HR)和心率变异性(HRV)。心冲击描记数据指示响应于心脏的心肌活动而发生的身体的机械运动的程度。然后，可以使用这样的心冲击描记数据来对指示对象的心脏运动的数据进行处理。基于加速度计或角速率传感器的心冲击描记术提供了非侵入、不显眼且相对轻量级的用于测量心脏的相对心搏量和跳动至跳动时间(beat-to-beattime)这二者的方法。心率变异性(HRV)指的是心脏的跳动间隔(beat-to-beatinterval)的变化。尽管测量的生理现象对于HRV和跳动至跳动间隔而言是相同的，但是描述这些的典型参数是不同的。虽然跳动至跳动时间通常是以时间标度来表示的，但是心率(HR)通常是以频率标度表示的，例如，以每分钟的跳动数表示。可以通过指示多次连续跳动之间的相对速率变化来表示心率变异性(HRV)。可以使用适合的数据处理功能、根据对跳动间隔的检测来计算心率变异性(HRV)。跳动间隔的变化是生理现象；心脏的窦房结接收到若干不同的输入，并且瞬时心率及其变化是这些输入的结果。最近的研究已经越来越多地将高心率变异性(HRV)与良好健康和高水平健身联系起来，而下降的心率变异性(HRV)与压力和疲劳相关联。在频域内对心率变异性(HRV)的分析是在自主心血管控制的研究中广泛使用的工具。通常，变异性在谱分布中被分成高频(HF)带(0.10至0.40Hz)、低频(LF)带(0.04至0.10Hz)和极低频(VLF)带(<0.04Hz)。例如，呼吸循环引起心率的自然且明显可检测的变化，其中，ECG上的R-R间隔和BCG中的J-J间隔在吸气期间缩短并且在呼气期间延长。该变化被称为呼吸性窦性心律不齐(RSA)，其在高频(HF)带内被检测到。低频(LF)带(0.04至0.10Hz)表示与包括所谓的0.1Hz波动的血管紧张度(vasomotortone)和血压的调节有关的振荡。低频(LF)带的心率变异性可以被称为低频心率变异性(LFHRV)。心搏量变异性(SVV)指的是由机械通气引起的动脉血压的变化。心搏量变异性(SVV)是自然发生的现象，其中，由于继发于负压通气(自主呼吸)的胸内压力的变化，动脉脉搏压力在吸气期间下降而在呼气期间上升。心搏量变异性(SVV)可以被定义为最大心搏量(SV)和最小心搏量(SV)之间的百分比变化除以浮动期内的最小值和最大值的平均值。呼吸率(RR)指的是对象呼吸的速率。虽然它不是有关心脏的度量，但是可以使用被用于检测心冲击信号的相同传感器来检测呼吸率(RR)，这是因为呼吸使得对象的身体运动能够用加速度计和/或角度速率传感器来检测。由于根据呼吸对心搏量(SV)信号振幅进行调制，因此也可以从心搏量变化(SVV)信号间接获得呼吸率(RR)。相关技术描述专利公布WO2010145009公开了一种用于确定指示对象的生理状况的信息的装置。该装置包括获得沿着多个空间轴测量的、指示对象的心脏运动的心冲击描记数据的加速度传感器设备。由Ulf在2013年3月的欧洲电子工程时报(ElectronicEngineeringTimesEurope)第40-41页发表的文章“MEMSaccelerometerstargethealthcareapplications”公开了利用相对跳动量变化和跳动至跳动时间变化来监测对象的恢复状态或压力水平。在睡眠实验室中通常使用各种测量(包括脑电图(EEG)、呼吸流量或呼吸肌肉状态、肌肉活动和心电图(ECG))的组合来诊断各种睡眠障碍。这样的测量设置是复杂且侵入性的，因此对于长期或家庭使用而言不实用。因此，需要检测且表征睡眠障碍的替选的且更简单的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供克服现有技术的缺点的方法和装置。使用根据权利要求1的特征部分的方法来实现本专利技术的目的。还使用根据权利要求15的特征部分所述的装置来实现本专利技术的目的。在从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施方式。本专利技术基于以下构思：将同时获得的心率变异性(HRV)和心搏量变异性(SVV)两者的某些特征的分析相结合，使得可以将睡眠周期和压力或疲劳对HRV的影响与由睡眠障碍(例如，呼吸暂停或呼吸不足)引起的对HRV的影响区分开，从而能够同时实现睡眠周期的检测和睡眠障碍的可靠检测。关于检测睡眠状况的判定还可以利用从用于检测心率变异性(HRV)和心搏量(SV)信号的相同传感器输出信号接收到的附加信息，例如呼吸率(RR)或呼吸率变异性(RRV)。为了检测诸如呼吸暂停和呼吸不足的睡眠障碍，可以使用极低频心率变异性(VLFHRV)值及其导数。为此，可以对测量的信号进行外推，以便接收表示低频波动的期望特征的输出。通过对心率变异性(HRV)并且尤其是对极低频心率变异性(VLFHRV)的特征的附加分析，可以以更可靠的方式来识别睡眠障碍，并且可以将基于睡眠障碍的变化与例如压力的影响区分开。心率变异性(HRV)的低频(LF)波动对于分析睡眠障碍特别有用。可以通过计算VLFHRV的均方根(rms)值、指示VLFHRV的变化率的VLFHRV的一阶导数以及可选地使用低通滤波器对rms和/或变化率计算的输出进行平滑来外推心率变异性中的通常在0.01Hz...0.04Hz范围内的极低频波动。尽管这些计算方法在数学上很简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测睡眠现象的方法，所述方法包括：获得对象的心率信号；对所述心率信号进行处理，以获得低频心率变异性信号和极低频心率变异性信号中的至少一个；获得至少一个心率变异性值，所述至少一个心率变异性值表示所获得的所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的相应的一个心率变异性信号的特征；在获得所述心率信号的同时，获得所述对象的心脏的心搏量信号；对所述心搏量信号进行处理，以获得心搏量变异性信号；获得表示所述心搏量变异性信号的特征的心搏量变异性值；使用所述至少一个心率变异性值和所述心搏量变异性值来检测当前发生的睡眠现象；以及响应于对所述当前发生的睡眠现象的检测来提供监测结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.10 FI 201555771.一种用于监测睡眠现象的方法，所述方法包括：获得对象的心率信号；对所述心率信号进行处理，以获得低频心率变异性信号和极低频心率变异性信号中的至少一个；获得至少一个心率变异性值，所述至少一个心率变异性值表示所获得的所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的相应的一个心率变异性信号的特征；在获得所述心率信号的同时，获得所述对象的心脏的心搏量信号；对所述心搏量信号进行处理，以获得心搏量变异性信号；获得表示所述心搏量变异性信号的特征的心搏量变异性值；使用所述至少一个心率变异性值和所述心搏量变异性值来检测当前发生的睡眠现象；以及响应于对所述当前发生的睡眠现象的检测来提供监测结果。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过计算所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的至少一个的一阶导数来进行进一步处理，以获得所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的所述相应的一个心率变异性信号的变化率；以及使用所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的所述相应的一个心率变异性信号的所述变化率作为所述心率变异性值。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：进一步计算所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的所述相应的一个心率变异性信号在一段时间内的变化率的平均值；以及使用所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的所述相应的一个心率变异性信号的变化率的所述平均值作为所述心率变异性值。4.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，进一步对所计算出的所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的所述相应的一个心率变异性信号的变化率或变化率的平均值进行低通滤波，其中，通过产生将经滤波的信号与在先前时间段的输出信号组合的输出信号来减少由所述低通滤波引起的延迟效应，并且其中，所得到的组合信号被用作所述心率变异性值。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对所述心搏量信号进行处理包括以下步骤中的至少一个：计算所述心搏量信号在移动的或固定的时间窗内的rms值，以获得所述心搏量变异性值；以及对通过计算连续的两个心搏量样本之间的心搏量变化的绝对值而获得的信号进行低通滤波，以获得经低通滤波的心搏量变异性值。6.根据权利要求1和5中任一项所述的方法，还包括：使用所述心搏量变异性值来检测正常呼吸或深呼吸的缺乏，并且使用正常呼吸或深呼吸的缺乏作为用于检测睡眠现象的辨别参数。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：计算指示所述对象的呼吸节律和深度的呼吸率值；以及使用所述呼吸率值来检测正常呼吸或深呼吸的缺乏，并且使用所检测的正常呼吸或深呼吸的缺乏作为用于检测睡眠现象的辨别参数。8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于所述心搏量信号和所述心搏量变异性信号中的任一个来计算所述呼吸率值。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：通过对至少一个心冲击信号进行处理来产生所述心搏量信号和所述心率信号。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个心冲击信号是从附接至床结构的心冲击描记设备接收到的。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述心冲击描记设备使用被配置成检测所述对象的心冲击信号的加速度计或角速率传感器。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述方法被用于检测睡眠呼吸暂停和呼吸不足中的至少一个的睡眠障碍，并且所述睡眠障碍是通过检测极低频心率变异性的增加、检测没有显著的心搏量变异性以及检测正常呼吸或深呼吸的缺乏来识别的。13.根据权利要求5至11中任一项所述的方法，其中，所述方法被用于检测睡眠周期，其中，所述睡眠周期是根据表示与呼吸深度无关的高频心率变异性值与所述低频心率变异性值的比率的心率变异性比率信号检测的，并且其中，所述与呼吸深度无关的高频心率变异性是通过将所述高频心率变异性值除以所述心搏量变异性值来获得的。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过对所述心率变异性比率信号进行低通滤波来计算恢复指数。15.一种睡眠现象监测系统，包括：检测装置，其被配置成获得对象的心率信号；处理装置，其被配置成：处理所述心率信号，以获得低频心率变异性信号和极低频心率变异性信号中的至少一个；获得至少一个心率变异性值，所述至少一个心率变异性值表示所述低频心率变异性信号和所述极低频心率变异性信号中的相应的一个心率变异性信号的特征；...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔夫·梅里黑内，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP