一种呼吸监测方法及系统与流程

本发明涉及呼吸监测领域，尤其是一种呼吸监测方法及系统。

背景技术：

呼吸系统是人体非常重要的一个系统，其工作是否正常对人的生命健康有着至关重要的影响。随着社会的发展和物质文明的进步，人们对呼吸系统的健康的关注重点也发生了转变，从重治疗转变为重预防。其中预防的关键点在于实时监测呼吸系统是否工作正常，而反应呼吸系统是否工作正常的一个指标是呼吸，即呼吸的频率和强度。

特别地，针对婴幼儿的呼吸监测至关重要，然而，目前的婴幼儿呼吸监测方法准确度低下，容易造成婴幼儿呼吸异常事件的漏报和误报。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种呼吸监测系统，提高呼吸监测的实用性和信号准确度。

为此，本发明的第二个目的是提供一种呼吸监测方法，提高呼吸监测的实用性和信号准确度。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种呼吸监测系统，包括绝对运动测量单元、相对运动测量单元、处理单元和用于获取工作模式指令的指令获取单元，所述绝对运动测量单元用于测量因呼吸引起的人体部位的绝对运动以获取绝对运动呼吸数据，所述相对运动测量单元用于测量因呼吸引起的人体部位的相对运动以获取相对运动呼吸数据，所述处理单元用于根据所述工作模式指令获取所述绝对运动呼吸数据和/或所述相对运动呼吸数据以获取人体的呼吸数据。

进一步地，所述人体部位包括胸部或腹部。

进一步地，所述指令获取单元包括无线数据传输单元和智能终端，所述智能终端用于获取所述工作模式指令，所述处理单元和所述智能终端通过所述无线数据传输单元实现通信。

进一步地，所述指令获取单元还包括云服务器，所述处理单元和所述云服务器通过所述无线数据传输单元实现通信，所述智能终端与所述云服务器进行通信。

进一步地，所述智能终端包括手机或电脑。

进一步地，所述工作模式指令包括绝对运动模式指令、相对运动模式指令和结合模式指令，所述绝对运动模式指令为利用绝对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令；所述相对运动模式指令为利用相对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令；所述结合模式指令为结合所述绝对运动测量单元和所述相对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令。

进一步地，所述处理单元接收到所述结合模式指令后，判断所述绝对运动呼吸数据、所述相对运动呼吸数据是否有效，若均判断有效，则根据所述绝对运动呼吸数据和所述相对运动呼吸数据进行加权处理以获取人体的呼吸数据；若判断前者或后者无效，则将判断有效的数据作为人体的呼吸数据。

进一步地，所述绝对运动测量单元包括摄像头、生物雷达或惯性传感器。

进一步地，所述相对运动测量单元包括压电薄膜传感器或至少两个惯性传感器，所述压电薄膜传感器的一端设置于人体的胸部或腹部，所述压电薄膜传感器的另一端设置于所述人体的其他部位或者所述人体的穿戴物上；至少一个所述惯性传感器用于测量人体的胸部或腹部的呼吸运动数据，至少一个所述惯性传感器用于测量外部干扰信号。

第二方面，本发明提供一种呼吸监测方法，应用于所述的呼吸监测系统，包括：

测量因呼吸引起的人体部位的绝对运动以获取绝对运动呼吸数据；

测量因呼吸引起的人体部位的相对运动以获取相对运动呼吸数据；

获取工作模式指令；

根据所述工作模式指令获取所述绝对运动呼吸数据和/或所述相对运动呼吸数据以获取人体的呼吸数据。

本发明的有益效果是：

本发明通过设置用于测量因呼吸引起的人体部位的绝对运动以获取绝对运动呼吸数据的绝对运动测量单元、用于测量因呼吸引起的人体部位的相对运动以获取相对运动呼吸数据的相对运动测量单元，处理单元再根据所获取的工作模式指令获取绝对运动呼吸数据和/或相对运动呼吸数据以获取人体的呼吸数据，根据工作模式指令调整所要获取的用于计算人体呼吸数据的呼吸测量信号，适用于更多类型的监测场景，实用性强，而结合绝对运动呼吸数据和相对运动呼吸数据获取最终的人体呼吸数据，使得呼吸数据的准确度更高；克服现有技术中存在呼吸监测方法数据准确度低下的技术问题。

附图说明

图1是本发明中一种呼吸监测系统的一具体实施例结构框图；

图2是本发明中一种呼吸监测系统中利用惯性传感器进行呼吸监测的一具体实施例安装位置示意图；

图3是本发明中一种呼吸监测系统中利用压电薄膜传感器进行呼吸监测的一具体实施例安装位置示意图；

图4是本发明中一种呼吸监测系统中利用生物雷达进行呼吸监测的一具体实施例安装位置示意图；

图5是本发明中一种呼吸监测方法的一具体实施例方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参考图1，图1是本发明中一种呼吸监测系统的一具体实施例结构框图，呼吸监测系统包括绝对运动测量单元、相对运动测量单元、处理单元和用于获取工作模式指令的指令获取单元，绝对运动测量单元的输出端、相对运动测量单元的输出端均与处理单元的输入端连接，指令获取单元与处理单元连接，其中，绝对运动测量单元用于测量因呼吸引起的人体部位的绝对运动以获取绝对运动呼吸数据，相对运动测量单元用于测量因呼吸引起的人体部位的相对运动以获取相对运动呼吸数据，处理单元用于根据工作模式指令获取绝对运动呼吸数据和/或相对运动呼吸数据以获取人体的呼吸数据。只要是由呼吸引起的身体部位运动，都可以作为信号的测量来源，测量的人体部位包括腹部或胸部，在这两个监测部位测得的信号强度更加大，可以保证呼吸测量更加准确，本实施例中，以胸部或腹部为例进行说明。

本发明的呼吸监测系统根据获取到的工作模式指令调整所要获取的用于计算人体呼吸数据的呼吸测量信号，以便适用于更多类型的监测场景，实用性更强；而结合绝对运动呼吸数据和相对运动呼吸数据获取最终的人体呼吸数据，使得呼吸数据的准确度更高，提高了呼吸信号在不同测量场合下的鲁棒性，克服现有技术中存在呼吸监测方法数据准确度低下的技术问题。

特别地，由于婴幼儿存在呼吸中止的情况，提高呼吸信号的正确性对于婴幼儿生命安全至关重要，因此，本实施例以婴幼儿为例进行说明。本发明的呼吸监测系统通过结合绝对运动呼吸数据和相对运动呼吸数据，能更加精准地测量由婴幼儿腹部或胸部引起的呼吸运动，即更加准确地测量婴幼儿呼吸，有效提高呼吸测量的可靠性，从而降低了婴幼儿呼吸异常事件的漏报率和误报率。另一方面，对于婴幼儿的呼吸监控，父母可以根据实际情况输入工作模式指令选择不同的呼吸测量工作模式；由于相对运动测量单元(如压电薄膜传感器)容易被抖动脱落导致测量失效，对于婴幼儿经常性翻动的情况，可以只选择绝对运动测量单元的测量信号进行处理以得到呼吸数据；而由于绝对运动测量单元有外部干扰时容易失效(如父母与婴幼儿同床睡或者有外部车辆驶过而产生抖动干扰)，对于这种情况，可以只选择相对运动测量单元的测量信号进行处理以获取呼吸数据，而当监测环境相对比较稳定的时候，可以选择结合绝对运动测量单元和相对运动测量单元的测量信号进行处理以获取呼吸数据，同时测量腹部的绝对运动和相对运动，只有两种方式都失效，才会出现误报和漏报的情况，极大的降低了测量失效的风险。根据不同监测环境选择不同的工作模式，以提高不同监测环境下的呼吸数据准确度。

进一步地，处理单元包括单片机，因此，对于指令获取单元，可以是一些与单片机连接的按键，不同的按键信号对应不同的工作模式指令；另一种实现方式，参考图1，指令获取单元包括无线数据传输单元和智能终端，智能终端用于获取工作模式指令，处理单元和智能终端通过无线数据传输单元实现通信，其中，智能终端包括手机或电脑，通过在手机等智能终端上安装app，在app上选择不同的工作模式，再通过无线数据传输单元传输工作模式指令至处理单元上，处理单元根据工作模式指令选择不同的信号源进行信号处理，适用于监测系统的本地控制。无线数据传输单元包括蓝牙模块、wifi模块或者移动通信模块，移动通信模块包括2g移动通信模块、3g移动通信模块、4g移动通信模块或5g移动通信模块。而更进一步地，指令获取单元还包括云服务器，处理单元和云服务器通过无线数据传输单元实现通信，智能终端与云服务器进行通信。远程控制时，手机等智能终端通过与云服务器通信以实现将工作模式指令传输至处理单元。至此，用户利用指令获取单元可以根据不同的使用场合选择不同的信号源，即绝对运动测量单元的信号和/或相对运动测量单元的信号，以涵盖更多的使用场合，从而提高呼吸测量在不同场合下使用的可靠性，提高呼吸测量的可靠性。

作为工作模式指令的进一步改进，工作模式包括绝对运动模式、相对运动模式和结合模式，对应的，工作模式指令包括绝对运动模式指令、相对运动模式指令和结合模式指令，绝对运动模式指令为利用绝对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令，这一模式适用于被监测者动作较繁多容易破坏相对运动测量的监测场合；相对运动模式指令为利用相对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令，这一模式适用于外部干扰较多的监测场合；结合模式指令为结合绝对运动测量单元和相对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令，这一模式可有效保证检测的有效性，仅当两种测量单元均失效时才会出现测量失效的情况。进一步地，当处理单元接收到结合模式指令后，先判断绝对运动呼吸数据、相对运动呼吸数据是否有效，若均判断有效，则根据绝对运动呼吸数据和相对运动呼吸数据进行加权处理以获取人体的呼吸数据，利用不同的预设权重计算最终的呼吸数据；若判断前者或后者无效，则将判断有效的数据作为人体的呼吸数据。通过对获取的数据进行分析判断，去掉不符合逻辑的数据源，判断采集数据是否有效，再获取最终的呼吸数据，可以提高数据的有效性。获取得到呼吸数据之后，可以根据呼吸数据做相应的呼吸异常事件判断和提醒，具体地，在处理单元获取到的呼吸数据可以发送至智能终端以提醒相关的人员，如婴幼儿的父母，同理，当处理单元判断呼吸数据符合异常事件时，处理单元发送报警信息至智能终端以进行报警，避免异常事件进一步恶化。

进一步地，绝对运动测量单元可以是由布置在不同身体部位的一个设备或多个设备组成，相对运动测量单元可以是由布置在不同身体部位的一个设备或多个设备组成。具体地，绝对运动测量单元包括接触式测量设备和非接触式测量设备，接触式测量设备的贴合位置可以是腹部或胸部，可以是直接或间接与胸部或腹部接触，间接通过穿戴物也可以实现测量，接触式测量设备包括惯性传感器；而非接触式测量设备包括摄像头和生物雷达，在身体外对准婴幼儿腹部或胸部的地方。更进一步地，相对运动测量单元包括压电薄膜传感器或至少两个惯性传感器，压电薄膜传感器的一端设置于人体的胸部或腹部，压电薄膜传感器的另一端设置于人体的其他部位或者人体的穿戴物上；至少一个惯性传感器用于测量人体的胸部或腹部的呼吸运动数据，至少一个惯性传感器用于测量外部干扰信号，外部干扰信号即为外部抖动干扰信号，如床的运动。

下面以婴儿的腹部、惯性传感器为例子进行说明，参考图2，图2是本发明中一种呼吸监测系统中利用惯性传感器进行呼吸监测的一具体实施例安装位置示意图；婴儿2躺在物体1上，物体1可以是床垫、床、毯子等等，床可以是单独的婴儿床，也可以是成人用床。婴儿2穿有纸尿裤或其它衣物，如图2中的4，5为第一惯性传感器，6为第二惯性传感器。此处，婴儿腹部的呼吸可由婴儿呼吸时腹部3的起伏反应出来，为了刻画婴儿的腹部运动，建立如下坐标系，x1为物体1的绝对运动，x2为第一惯性传感器5测得的相对运动或绝对运动，x3为第二惯性传感器6在图2所示位置所测得外部干扰运动，x4为婴儿腹部位置的绝对运动。当第一惯性传感器5为测量绝对运动的传感器时，第一惯性传感器5夹在4上，此时第一惯性传感器5的数值仅仅反应了该装夹处的绝对位移。而将第一惯性传感器5和第二惯性传感器6布置在不同的部位可以测量相对运动呼吸数据，比如图2中所示位置，第二惯性传感器6测量外部干扰信号，第一惯性传感器5测量具有外部干扰的小孩呼吸运动信号，则x2-x3即是真实的呼吸信号。具体两个惯性传感器的位置不一定局限于图2中的显示位置，还可以有其它布局，只要满足两者测量的腹部起伏运动不同即可，例如两个设置胸腹部的惯性传感器，两个惯性传感器的信号大小不同；或者一个惯性传感器测量胸腹部的呼吸信号(呼吸信号中可以包含干扰信号)，一个惯性传感器测量外部干扰信号(测量的外部干扰信号中可以包含呼吸信号)，外部干扰信号如床垫，桌面的振动，两个信号相减即可去掉干扰信号，得到相对运动呼吸数据。

监测部位以婴儿的腹部为例子进行说明，参考图3，图3是本发明中一种呼吸监测系统中利用压电薄膜传感器进行呼吸监测的一具体实施例安装位置示意图；压电薄膜传感器7的一端8置于婴儿有呼吸运动的腹部，压电薄膜传感器7的另一端9置于婴儿其它部位或置于婴儿穿戴物上，比如纸尿裤。这样随着婴儿的呼吸运动，8和9感知到的运动不同，通过两端的运动差即可获得婴儿的相对运动呼吸数据。更进一步地，参考图2，可以在第一惯性传感器5的位置设置一个同时测量腹部相对运动的传感器(如压电薄膜传感器)和测量绝对运动的传感器(如惯性传感器)，从而可以同时测量腹部的相对运动和绝对运动。除了将两种传感器放在一个整体的结构中，还可以两种传感器布置在人体任意不同的部位，比如分别设置在图2中第一惯性传感器5和第二惯性传感器6的位置。

最后，参考图4，图4是本发明中一种呼吸监测系统中利用生物雷达进行呼吸监测的一具体实施例安装位置示意图；生物雷达10设置在婴幼儿旁侧，使得生物雷达对准婴幼儿的腹部或者胸部即可。

实施例2

一种呼吸监测方法，应用于实施例1所述的呼吸监测系统，参考图5，图5是本发明中一种呼吸监测方法的一具体实施例方法流程图，包括：

测量人体的胸部或腹部的绝对运动以获取绝对运动呼吸数据；

测量人体的胸部或腹部的相对运动以获取相对运动呼吸数据；

获取工作模式指令，其中，工作模式包括绝对运动模式、相对运动模式和结合模式，对应的，工作模式指令包括绝对运动模式指令、相对运动模式指令和结合模式指令，绝对运动模式指令为利用绝对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令；相对运动模式指令为利用相对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令；结合模式指令为结合绝对运动测量单元和相对运动测量单元所获取的测量信号获取人体的呼吸数据的指令；

根据工作模式指令获取绝对运动呼吸数据和/或相对运动呼吸数据以获取人体的呼吸数据。

关于呼吸监测方法的具体描述参照实施例1中呼吸监测系统的具体描述，不再赘述。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。