[發(fā)明專利]一種基于壓電傳感器的呼吸和心跳信號處理電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010202707.2
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN102274009A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈勁鵬;宗洪強(qiáng);班慶遠(yuǎn);楊欣;王金泊;王新安;戴鵬;黃錦鋒;李玉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市邁迪加科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

沈勁鵬??宗洪強(qiáng)??班慶遠(yuǎn)??楊欣??王金泊??王新安

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及醫(yī)療監(jiān)測診斷儀器及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓電傳感器的呼吸和心跳信號的處理電路，可以得到人體的呼吸和心跳生理參數(shù)，并初步進(jìn)行疾病診斷。

【背景技術(shù)】

心腦血管疾病是一種嚴(yán)重威脅人類，特別是50歲以上中老年人健康的常見病，即使應(yīng)用目前最先進(jìn)、完善的治療手段，仍可有50％以上的腦血管意外幸存者生活不能完全自理！全世界每年死于心腦血管疾病的人數(shù)高達(dá)1500萬人，居各種死因首位。心腦血管疾病已成為人類死亡病因最高的頭號殺手！

同時(shí)，由阻塞型、中樞型或混合型呼吸暫停引發(fā)的睡眠呼吸障礙也一直嚴(yán)重干擾著人們正常的工作和生活，引起睡眠質(zhì)量下降、日間極度嗜睡和疲勞。長時(shí)間的睡眠呼吸障礙甚至?xí)l(fā)一系列的心腦血管系統(tǒng)及其它相關(guān)系統(tǒng)疾病。睡眠呼吸暫停是一組有潛在危險(xiǎn)的睡眠呼吸障礙疾病，易并發(fā)心律失常、高血壓、甚至呼吸衰竭或猝死，有人估計(jì)全世界每天有3000人死于本病。

減小心腦血管疾病和睡眠呼吸暫停的死亡率的重要手段是早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早治療，因此心跳和呼吸的即時(shí)監(jiān)測技術(shù)就顯得越來越重要。

傳統(tǒng)的呼吸和心跳監(jiān)測手段主要是多導(dǎo)睡眠監(jiān)測儀(PSG)和心電圖儀。這種檢查方式詳細(xì)而具體，而且準(zhǔn)確度高。但是，多導(dǎo)睡眠監(jiān)測儀和心電圖儀需要固定許多電極，檢查不方便，同時(shí)它們極其昂貴且笨重，不能用便攜式和家用式。

聚偏氟乙烯材料壓電常數(shù)大、靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍寬且價(jià)格便宜，采用本發(fā)明專利的處理電路能夠非常適合用作便攜式家用睡眠監(jiān)測系統(tǒng)的傳感材料。

除聚偏氟乙烯材料以外，市場上也有一些以其它材料作傳感器的呼吸心跳監(jiān)測產(chǎn)品和專利。但這些系統(tǒng)在傳感器精度、信號處理電路的處理能力、檢測和安裝方式等方面都或多或少地存在著一些不足。

就信號處理電路方面而言，有的睡眠監(jiān)測系統(tǒng)只能提取出呼吸信號，不能檢測和處理心跳信號。同時(shí)，絕大部分睡眠監(jiān)測系統(tǒng)功能過于簡單，只能完成對心跳和呼吸信號進(jìn)行計(jì)數(shù)的功能，不能達(dá)到診斷疾病等目的。如申請?zhí)枮?00310120732.6的專利公開的一種“心搏和呼吸測量裝置”、申請?zhí)枮?00410088749.2的專利公開的“一種非接觸式心動(dòng)和呼吸監(jiān)測技術(shù)“等，均只能完成計(jì)算呼吸和心跳次數(shù)等簡單功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是通過數(shù)字信號處理方式完成對呼吸和心跳信號的采集、分離、存儲和處理，實(shí)現(xiàn)對呼吸和心跳的計(jì)數(shù)以及波形顯示，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)一些疾病的初步診斷。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明先通過模擬前端(電荷放大器、電壓放大器和工頻陷波器)將壓電傳感器輸出的電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓并初步濾除市電干擾信號(國內(nèi)市電頻率為50Hz)，再通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號送給處理單元的各個(gè)模塊進(jìn)行處理。

在處理單元中，先通過濾波模塊中的數(shù)字濾波器和相應(yīng)濾波算法對信號進(jìn)行進(jìn)一步的濾波處理，濾除包括市電噪聲、元器件噪聲、電磁干擾噪聲和溫度變化引起的熱電效應(yīng)噪聲等噪聲信號在內(nèi)的各種干擾信號，提高信號的信噪比。再通過分離模塊以數(shù)字濾波的方式分離出呼吸和心跳信號：考慮到正常成年人呼吸頻率16～20次/分鐘，心率60～100次/分鐘，因此可認(rèn)為0～0.7Hz為呼吸信號，0.7Hz以上為心跳信號。

分離出的呼吸和心跳信號分別通過計(jì)數(shù)模塊得到信號頻率和周期。呼吸和心跳信號頻率和波形再作為診斷模塊的輸入進(jìn)行疾病診斷和自診斷。其中，疾病診斷是將測量得到的呼吸或心跳信號波形和信號頻率與疾病數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)疾病信號以及正常呼吸或心跳信號進(jìn)行對比。若與某疾病的波形特征相似，則判定該測試者可能患有該疾病。自診斷是將測量的呼吸或心跳信號與歷史測量信號數(shù)據(jù)庫中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，若發(fā)現(xiàn)波形有明顯不同則結(jié)合疾病數(shù)據(jù)庫判斷該測試者是否患有疾病以及是慢性病還是急性病。

最后通過顯示單元顯示呼吸和心跳信號的頻率、周期、波形以及是否正常、若不正常可能患有哪些疾病等。

本發(fā)明的有益效果是：

精度高、成本低、功能強(qiáng)大，可以精確分離心跳和呼吸信號，得到呼吸和心跳的頻率、周期和波形，能長期觀察和存儲人體心跳和呼吸生理參數(shù)，并且能夠初步完成一些呼吸類和心臟類的疾病診斷，實(shí)現(xiàn)長期人體生理健康監(jiān)測功能。

【具體實(shí)施方式和附圖說明】

下面通過具體實(shí)施方式并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。