用于去除在呼吸运动监测中由身体运动引起的噪声的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于去除在呼吸运动监测中由身体运动引起的噪声的装置，其包括：至少两个加速计，该至少两个加速计中的第一加速计和第二加速计被放置在腹部或胸部区域的身体相对侧；以及处理单元，其用于根据由第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az以及由第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az来产生不具有噪声的加速度信号Vacc。本发明专利技术的装置使得在呼吸监测中由身体运动引起的噪声能够被去除，并且使得呼吸运动能够被增强，从而呼吸运动监测可以更加有效和灵敏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及呼吸运动监测，并且特别涉及在呼吸运动监测中通过利用互补的加速计来去除由于身体运动引起的噪声的装置与方法。
技术介绍
阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)是一种紊乱，该紊乱的特征在于在睡眠期间由于上呼吸道阻塞而引起的呼吸暂停或者吸入气流减少的重复性发作。多导睡眠描记法(PSG)，又被称为睡眠研究，是一种在睡眠研究中使用的多参数测试，并且作为在睡眠医疗中的诊断工具。便携且易用的监测设备可以是作为PSG的一种替代，用于较少精度的诊断，并且典型地经由脉搏血氧计测量四个生理参数，该四个生理参数包括两个呼吸变量(例如呼吸运动和气流)、心脏变量(例如心率或者心电图)以及动脉氧血红素饱和度。一些设备具有能够检测打鼾、确定身体位置或者检测运动的附加信号。常规地，可以通过围绕胸部的感测带来监测反映呼吸运动或努力的腹部和胸部移动信号。现今，加速计传感器也被用作该用途，因为它有容易佩戴、灵敏并且它也能够测量身体姿势。三轴加速计是测量在三个正交方向(感测轴)的加速度的设备。该传感器被放置在随着吸气和呼气而扩张和收缩的横膈膜区域的顶部。例如，在标题为“RESPIRATION AND HEART RATE MONITOR” 的 PCT 国际申请 PCT/GB02/03302中，提供了一种用来测量身体的呼吸率的呼吸率监测器，该监测器包括可吸附于身体上部并且被布置为提 供与身体的呼吸率有关的加速计输出信号的至少一个加速计，以及用来根据加速计输出信号来确定所述呼吸率和用来提供表示呼吸频率的监测器输出的模块，该模块包括用来从加速计输出信号中去除并非身体呼吸结果的伪影的基线滤波器，以便提供去除后的基线信号。然而，在监测OSA或者其他呼吸疾病的睡眠或者日常呼吸期间，类似旋转、步行等身体运动将引起另外的加速度被添加到胸廓运动信号中。移除这些噪声是困难的，即使凭借滤波器，而因此这些噪声将影响测量精度。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述问题，本专利技术的专利技术人认识到需要一种。本领域已知的是，在常规的单加速计解决方案的输出信号由两个部分构成，即一部分指示呼吸运动而另一部分指示身体运动。在输出信号中难以将这两个部分区分开，这就是为什么常规的单加速计解决方案不能有效地去除由于身体运动所致的噪声，甚至凭借滤波器也不能。本专利技术的专利技术人发现，如果引入参考(B卩，第二)加速计并且将其放置到与第一加速计相同的身体上，那么，因为根据加速计的工作原理，包括在第二加速计的输出信号中的指示身体运动的部分与包括在第一加速计的输出信号中的那个部分相同，所以可以容易地通过从该两个输出信号中消除指示身体运动的部分来去除由身体运动引起的噪声。然而，不能随意地放置该两个加速计。例如，如果两个加速计被放置在身体的同一侧上，尽管由于身体运动所致的噪声仍然能够被去除，但是有用的信息，即指示呼吸运动的部分，也可能被不利地影响。因此，胸腔膨胀或者收缩的测量结果可能被不利地影响，特别是当两个加速计相互靠近时，这是因为相减也会去除信号中来自呼吸作用的部分。因此，本专利技术提出一种使用放置在腹部或胸部区域的身体相对侧上的两个互补加速计的装置和方法。当全身以同一方向运动，类似步行或者其他日常活动的时候，这两个互补的加速计将输出完全相同的信号，并且它们将输出反映腹部或胸部运动(例如呼吸运动)的相反信号，这是因为当这两个加速计被放置到身体相对侧时，胸腔会扩张或者收缩并且给予加速计相反的信号。通过利用根据本专利技术的装置，可以去除由身体运动引起的噪声并且可以增强信号中指示呼吸运动的部分。具体地，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于去除在呼吸运动监测中由身体运动引起的噪声的装置，其包括至少两个加速计，该至少两个加速计中的第一加速计和第二加速计被放置在腹部或胸部区域的身体相对侧上；以及处理单元，其用于根据由第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az以及由第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Αζ，来产生不具有噪声的加速度信号Vacc。因为根据本专利技术的装置采用第一加速计和第二加速计，而不像仅采用一个加速计来监测呼吸运动努力的常规解决方案，所以能够消除或去除由身体运动引起的噪声。另外，因为第一加速计和第二加速计被放置在腹部或胸部区域的身体相对侧上，所以可以增强信号中指示呼 吸运动的部分，并且因此呼吸运动监测可以更加有效和灵敏。至于如何处理由第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az以及由第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Αζ，以便产生不具有噪声的加速度信号Vacc，可以采用至少以下两个算法。例如，根据本专利技术的实施例，处理单元可以通过以下方式来产生不具有噪声的加速度信号Vacc :从第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az中合成第一加速度信号Vlacc ;从第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az合成第二加速度信号V2acc ;通过从第二加速度信号V2acc中减去第一加速度信号Vlacc来产生加速度信号Vacc。根据本专利技术的另外实施例，处理单元可以通过以下方式来产生不具有噪声的加速度信号Vacc :在预定义的坐标系的X、y和z轴中，将由第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az进行分解,来产生在该预定义的坐标系的x、y和z轴中的加速度信号分量Ax’、Ay’和Αζ’ ；在该预定义的坐标系的x、y和ζ轴中，将由第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az进行分解，以产生在该预定义的坐标系的x、y和ζ轴中的加速度信号分量Αχ”、Ay”和Αζ” ;在该预定义的坐标系的X、y和ζ轴中，分别从加速度信号分量Ax”、Ay”和Αζ”减去加速度信号分量Ax’、Ay’和Az’，以产生剩余的加速度信号分量Ax”’、Ay”’和Αζ”’ ；并且将剩余的加速度信号分量Ax”’、Ay”’和Αζ”’进行合成，以产生加速度信号Vacc。根据本专利技术的实施例，对第一加速计和第二加速计进行定位使得第一加速计的三个轴分别与第二加速计的三个轴平行。在优选的实施例中，对第一加速计和第二加速计进行定位使得该两个加速计中的每一个加速计的三个轴中的一个是对齐的，并且该两个加速计中的每一个加速计的剩余的两个轴相互平行。可替代地，第一加速计的三个轴可以分别在相对于第二加速计的三个轴的不同方向延伸。换句话说，根据本专利技术，不是必须将第一加速计和第二加速计放置在身体相对侧的完全相对的点上，并且也不是必须将两个加速计放置得相互平行，并且因此，本专利技术可以在临床环境中广泛地使用。虽然如此，根据另外的实施例，该装还可以包括用于将两个加速计固定在优选位置处的身体上的固定单元。例如，因为肺包括两个部分，当两个加速计被设置在身体的前侧和后侧上时，该前位置和后位置优选地与左肺或者右肺的中心线对齐。当然，加速计也可以居中放置在身体上。然而，这样的话信号可能就不十分显著根据本专利技术的另一方面，提供了一种去除在呼吸运动监测中由身体运动引起的噪声的方法，该方法包括通过至少两个加速计获取加速度信号分量Ax、Ay和Az的获取步骤，该至少两个加速计中的第一加速计和第二加速计被放置在腹部或胸部区域的身体相对侧上；产生步骤，其根据第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az以及第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az，来产生不具有噪声的加速度信号Vacc。根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于去除在呼吸运动监测中由身体运动引起的噪声的装置（30），包括：至少两个加速计，其中，所述至少两个加速计中的第一加速计（11）和第二加速计（12）被放置在腹部或胸部区域的身体相对侧上；以及处理单元（31），其用于根据由所述第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az以及由所述第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az来产生不具有所述噪声的加速度信号Vacc。

【技术特征摘要】
2011.10.08 CN PCT/CN2011/0805301.一种用于去除在呼吸运动监测中由身体运动引起的噪声的装置(30)，包括 至少两个加速计，其中，所述至少两个加速计中的第一加速计(11)和第二加速计(12)被放置在腹部或胸部区域的身体相对侧上；以及 处理单元(31)，其用于根据由所述第一加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az以及由所述第二加速计获取的加速度信号分量Ax、Ay和Az来产生不具有所述噪声的加速度信号 Vacc02.根据权利要求1所述的装置(30)，其中，所述处理单元(31)通过以下方式产生不具有所述噪声的所述加速度信号Vacc 从由所述第一加速计(11)获取的所述加速度信号分量Ax、Ay和Az合成第一加速度信号 Vlacc ； 从由所述第二加速计(12)获取的所述加速度信号分量Ax、Ay和Az合成第二加速度信号V2acc ;以及 通过从所述第二加速度信号V2acc减去所述第一加速度信号Vlacc,来产生所述加速度信号Vacc。3.根据权利要求1所述的装置(30)，其中，所述处理单元通过以下方式产生不具有所述噪声的所述加速度信号Vacc 在预定义坐标系的x、y和z轴中，将由所述第一加速计(11)获取的所述加速度信号分量Ax、Ay和Az进行分解，以产生在所述预定义坐标系的X、y和ζ轴中的加速度信号分量Ax，、Ay，和 Az ’ ； 在所述预定义坐标系的X，y和Z轴中，将由所述第二加速计(12)获取的所述加速度信号分量Ax、Ay和Az进行分解，以产生在所述预定义坐标系的x、y和ζ轴中的加速度信号分量 Ax”、Ay” 和 Az”; 在所述预定义坐标系的X、y和ζ轴中，分别从所述加速度信号分量Ax”、Ay”和Az”减去所述加速度信号分量Ax’、Ay’和Az’，以产生剩余的加速度信号分量Ax”’、Ay”’和Az”’ ；以及 通过将所述剩余的加速度信号分量Ax”’、Ay”’和Az ”’进行合成，来产生所述加速度信号 Vacc04.根据权利要求1-3中的任意一项所述的装置(30)，其中 对所述第一加速计(11)和所述第二加速计(12)进行定位，使得所述第一加速计(11)的三个轴分别与所述第二加速计(12)的三个轴平行。5.根据权利要求4所述的装置(30)，其中 对所述第一加速计(11)和所述第二加速计(12)进行定位，使得所述两个加速计中的每个加速计的三个轴之一是对齐的，并且所述两个加速计中的每个加速计的剩余两个轴相互平行。6.根据权利要求1-3中的任意一项所述的装置(30)，其中 所述第一加速计(11)的三个轴分别相对于所述第二加速计(12)的三个轴处于不同方向。7.根据权利要求1所述的装置(30)，还包括 固定单元，其用于将所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·金，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：