专利名称：基于心电的睡眠呼吸暂停检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于心电的睡眠呼吸暂停检测装置，特别涉及一种利用心电
传感器作为检测基础的基T-心电分析的睡眠呼吸暂停检测装置。
背景技术：
睡眠几乎占据了人生三分之一的时间，睡眠质量直接关系到人的精神状态。 声称睡眠质量欠佳的成年人比例越来越高，已经成为一个严重的社会问题。睡 眠呼吸暂停是影响睡眠质量的最重要原因之一，并且与肥胖、高血压、糖尿病、 心脑血管等常见高发疾病密切相关。
当前，睡眠呼吸暂停检测的金标准和普遍采用的方法是对病人在医院进行一 整夜的多导电生理睡眠检测仪polysomnograph (PSG)检测，该检测包括了脑电、 心电、眼动、血氧饱和度、口鼻呼吸气流、胸腹呼吸运动、肌张力、体位等生 理信号，可以进行完整、准确的睡眠时相分类和呼吸状态检测。
然而，PSG检测的缺点也很明显导联线过多，舒适性问题本身就影响受检 者的睡眠，特别是检测口鼻气流的面罩带来严重的不舒适感； 一整夜的独立病 房检测，占用医院医疗资源严重，导致检查费用较高，设备在数量不能满足人 群检查的需要；陌生受检环境容易3致病人一定的心里负担，不能体现正常家 庭睡眠状态；
对于一般的病人而言，最好首先能在自然的家庭睡眠环境下进行低成本的检 测，有需要的情况下再进一步进行PSG检査。即满足大人群检査的需要，乂能 发挥高精度医疗资源的充分利用。
按照这一原则，市面上出现了一些便携式的简易睡眠呼吸哲停诊断仪。它们 基本上是简化版的PSG， 一般包括口鼻气流、血氧饱和度、胸腹运动和体位等参 数。
美国专利第5891023号提出了一种仅基于血氧饱和度变换梯度对睡眠呼吸哲 停进行检测的方法。在这个专利中，血fi饱和度是唯一的参数。通过对血氧饱 和度饱和及去饱和过程中斜率的计算，进行睡眠呼吸暂停情况的检测。但是， 由丁-血氧饱和度容易受周边环境光线、身体或手臂的移动、睡眠时检测部位手 否受到压迫等影响，检测数据本身容易受到干扰，影响检测准确性。
美国专利第7118536号提出了一种仅依赖于呼吸气流的睡眠呼吸暂停检测方法。在这个专利中，通过计算呼吸气流的长时间均方根能量并与域值进行比较， 以及通过计算短时间呼吸气流的均方根能量来检测患者是否发生了睡眠呼吸暂 停。专利给出的具体实施方式
中，呼吸气流可以通过热敏电阻或呼吸面罩的方 式进行测量。通过热敏电阻的气流测量容易受周边环境气流、身体运动的影响。 通过呼吸面罩的气流测量是一般睡眠多导生理检测仪的方法，是导致病人的不 舒适感的最主要因素。
我国专利第101044981A号提出了一种基丁,干声检测和呼吸气流检测的基丁-心电的睡眠呼吸暂停检测装置。在这个专利中，发明者提出一种可穿戴式的检 测方法，减少对病人日常运动的影响。但是，鼾声的检测和热敏电阻的呼吸检 测同样容&受环境噪卢影响，从而导致检测数据一定程度的不可靠。
在大部分简化的检测方法中，都离不开对呼吸气流的检测，存在热敏式检测 容易受环境干扰影响数据可靠性或者口鼻面罩式呼吸气流检测影响病人舒适性 的问题。基于血氧饱和度的检测也容易受到体位性压迫、身体运动和环境光线 等影响，总是有些不足之处。
本发明的冃的在T提供一种基丁'心电信号采集的基T心电的睡眠呼吸暂停 检测装置，做到对病人正常睡眠的影响最小化，给病人带来的不舒适感最小化， 做到基本不受环境因素影响。
发明内容
本发明提供一种便携式的、仅基丁-心电的睡眠呼吸哲停检测装置，包括心电 导联连线和主机两个部分，使用时需要一次性心电导联电极作为心电信号传感 器。其中主机包括前端放大电路、滤波电路、模拟/数字转换电路、数据采集电 路、存储器、显示单元、传输接口和处理器。心龟信号经心电电极的感应，通 过心电导联连线到达前端放大电路，经过滤波、模数转换后经数据采集电路成 为数字信号存储在存储器中，可以被处理器处理，也可以通过传输接口输出。 该基于心电的睡眠呼吸暂停检测装置通过对被检者心电信号心率变异性频谱中 特征性0. 02Hz信号的分析进行，可以给出被检者在指定时间段是否发生了睡眠 呼吸暂停事件的报告，显示单元用来显示检测结果及机器状态。
并且，本装置可以通过绑带、吊挂带或是贴片的形式依附T使用者身上或使 用者衣物上。该装置还可包括操作接口，利亍使用者对该装置进行操作，显示 单元可以显示装置的设置状态以及心电传感电极是否接触良好。
此外，本装置传输接口为有线传输接口和/或无限传输接口，且其中无线传 输接口可为蓝牙、802. lx、 GPS、 IrDA或任何无线接口，以及有线接口可以为
4USB、 1394、醒T、 SPI或任何有线接口。
具体实施例方式
本发明将可由以下的实施方式说明而得到充分了解，使得本领域的技术人员 可以依此完成，然而本发明的实施并非由于下列实施方式而限制其实施方式。
本发明以上述目的为基础，期望通过对心电这一简单而常见的生理信号进行 分析，实现对睡眠呼吸暂停的检测。睡眠呼吸暂停是睡眠障碍的主要形式，若 能对睡眠呼吸暂停的发生情况进行准确检测，就能判断出患者是否得了睡眠呼 吸障碍。通过对心电进行信号处理，并与PSG检测结果进行比较，得到心率变 异性频谱中的0. 02Hz信号与睡眠呼吸暂停事件有良好的对应关系。
由于心电信号是临床上最常见的、最容易获取的生理信号之一，获取时对患 者正常生活的影响也比较低。这样就可以通过低成本的装置，适合患者在自己 家中、通过自行操作实现睡眠呼吸暂停筛选的目的。
在硬件上，本发明包括了放大电路、A/D转换电路、处理器、操作接口、传 输接口、存储器、显示单元、电源，以及工作时连接至本系统的心电电极。
进行检测时，系统开启电源处于工作状态，通过链接至系统的心电电极取得 生理信号，经过前端放大电路、滤波电路后经A/D转换数字化，然后被采集并 保存在存储器中，通过处理器可以对数字化的心电信号进行信号处理，得到心 率变异性频谱。心电信号或处理结果可以通过传输接口以有线和/或无线的方式 传输到系统外，借助系统外的PC机、笔记本电脑等其他具有信号处理和保存能 力装置来保存信号，或者对信号进行进一步处理。无线传输接口包括，但不限 于蓝牙、802. lx、 GPS、 IrDA或任何无线接口。有线接口包括，但不限T可以为 USB、 1394、 UART、 SPI或任何有线接口
信号处理的过程可以由、但不限f以下步骤构成QRS波检测、瞬时心率计 算、零均值及去趋势处理、获取瞬时心率的本征模态函数、获取瞬时心率与其 本征模态函数的残差、'用Lomb方法计算该残差的频谱。该频谱中最高峰值是否 出现在0. 02Hz附近为该时刻是否存在睡眠呼吸暂停的判据。
另外，由于本装置涉及的生理信号仅有心电信号一项，本装置可以象其他心 电采集装置一样依附于患者身上，而不需要对外的连接线。这样可以提高患者 的舒适性和活动自由度。
权利要求
1.一种基于心电的睡眠呼吸暂停检测装置，依附于患者身上，用于睡眠时进行呼吸暂停的检测，包括系统主机及心电导联线两个部分，其中，该系统主机包括前端放大电路、滤波电路、模拟数字转换电路、存储器、显示单元、处理器、电池及传输接口；该系统使用时，心电电极感应的生理信号经过该放大电路、该滤波电路、该模拟数字转换电路、以及该处理器处理后，再存储到该存储器中，并可通过该传输接口对外传输；该基于心电的睡眠呼吸暂停的检测是通过该处理器对通过采集心电导联线传输来的心电信号，并进行信号处理，根据心率变异性频谱中0.02Hz附近信号进行检测；该系统的显示单元用来显示该呼吸状态检测的结果以及系统设置。
2. 根据权利要求1所述的心电导联线用于传输系统运行时使用的心电电极 感应的生理信号。
3. 根据权利要求1所述的装置，主机通过绑带、贴片或吊挂带的形式依附 于使用者身上，该主机还包括操作接口，利于使用者对该装置进行操作，以及 该显示单元显示传感组件是否设置合理。
4. 权利要求l中所述的装置，其中传输接口为有线传输接口和/或无限传输 接口，且其中无线传输接口可为蓝牙、802.1x、 GPS、 IrDA或任何无线接口， 以及有线接口可以为USB、 1394、 UART、 SPI或任何有线接口。
全文摘要
本发明提供一种依附于使用者身上、用于睡眠中进行呼吸暂停检测的装置，包括心电导联连线和主机两个部分，使用时需要一次性心电电极作为心电信号传感器。其中主机包括前端放大电路、滤波电路、模拟/数字转换电路、数据采集电路、存储器、显示单元、传输接口和处理器。心电信号经心电导联连线到达前端放大电路，经过滤波、模数转换后经数据采集电路成为数字信号存储在存储器中，可以被处理器处理，也可以通过传输接口输出。该基于心电的睡眠呼吸暂停检测装置通过对被检者心电信号心率变异性频谱中特征性的0.02Hz信号分析进行，可以给出被检者在指定时间是否发生了睡眠呼吸暂停事件的报告，显示单元用来显示检测结果及机器状态。
文档编号A61B5/0452GK101536904SQ20081006118
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月18日 优先权日2008年3月18日
发明者刘晓芳, 徐冰俏, 徐文龙 申请人:中国计量学院