[發明專利]呼吸信息檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201210007225.0
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102551727A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 吳祖軍
• 申請（專利權）人: 深圳市理邦精密儀器股份有限公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本發明涉及檢測方法，特別涉及人體呼吸信息檢測的方法及檢測裝置。

背景技術

呼吸參數是臨床監護的一個重要生理參數，當患者出現呼吸窒息甚至死亡時，通過監護設備的呼吸窒息報警可以及時提醒醫務人員注意患者病情，避免延誤患者的最佳治療時間。在臨床上，呼吸參數的監護通常采用阻抗法，由于阻抗法可以在監護心電參數的同時獲取呼吸參數，不需要額外的附件，實現簡單，因此得到廣泛應用。

阻抗法測量呼吸的基本原理是監護設備產生一定頻率的高頻載波信號，通過心電導聯線將該載波信號耦合到人體。當人體的胸腔未發生相對運動時，相對于呼吸載波信號的等效阻抗是固定不變的。當人體由于呼吸而導致胸腔發生相對運動時，則相對于高頻載波信號會產生微小的阻抗變化。該微小的阻抗變化會將呼吸載波調制，硬件電路將該調制后的信號放大、解調、濾波后，輸入到A/D，由A/D進行數據采集，并將數據傳輸到MCU，通過MCU運行相應的算法得到呼吸率及呼吸報警信息。

如上所述，含有人體阻抗變化信息的呼吸調制信號必須經過放大、解調才能得到呼吸信號，但通過解調的呼吸信號中通常含有較高的DC分量，如在基阻為4000歐，變阻為0.5歐姆的情況下，理論上DC分量約為AC分量的8000倍左右，動態范圍如此之大，若以同樣的增益放大AC、DC分量，則在放大AC分量的同時，DC分量早已導致硬件電路飽和。更為嚴重的是，DC分量并不是固定的，是隨基阻抗的變化而變化的，而基阻抗的大小因人而異。另外，在臨床監護過程中，若患者運動，則會產生較大的變阻，該變阻足以導致硬件電路飽和。為了解決上述問題，現有技術方案通常采用電容耦合的方法，但由于呼吸的帶寬為0.1～2.5Hz，其時間常數達到1.6S左右，如此大的時間常數，一旦患者運動導致硬件電路飽和，則硬件電路恢復時間很長。由于電容耦合存在上述缺陷，部分技術方案對此進行了優化，采用稱為“一種DC分量自動抵消的方案”，在該方案中，利用單片機實時采集解調后的呼吸信號，并對采集的呼吸信號進行處理，實時計算出其DC分量，通過單片機的DA輸出同等大小的電壓信號和解調后的呼吸信號DC分量相減，則可大幅度降低呼吸信號中的DC分量，經過上述處理后再次放大得到呼吸信號。在“一種DC分量自動抵消的方案”中，存在的問題是方案非常復雜，單片機在抵消呼吸信號DC分量的過程中容易引入干擾，對同樣低頻的呼吸信號檢測造成不利影響。

綜上，由于以往技術的限制，呼吸測量電路普遍采用低位A/D，由于呼吸信號非常微弱，若采用低位A/D則需要對呼吸信號進行顯著增益，需要復雜的放大電路，或者需要加入耦合電容、硬件抵消電路等，導致軟件和硬件非常復雜，而且在人體運動的情況下，該硬件電路容易飽和且難以從飽和狀態快速恢復，影響呼吸參數臨床監護效果。

歸納現有技術的不足之處為：

1、抗運動效果差，在臨床監護過程中，如果患者運動，則運動產生的變阻容易超出測量范圍，導致硬件飽和，并且呼吸波形難以快速恢復；

2、由于硬件動態范圍有限，硬件飽和后容易導致呼吸波形畸變，導致呼吸率計算錯誤。

3、低位A/D方案，硬件電路結構復雜，容易引入更多的呼吸噪聲，影響呼吸算法對呼吸率的計算；

4、硬件抵消電路，需要不斷的檢測呼吸DC分量并通過單片機運算后輸出可抵消上述DC分量的電壓信號，導致軟、硬件設計非常復雜；

5、硬件濾波器的精度由于受器件離散性的影響，難以對呼吸信號進行精確處理。

發明內容

本發明提供一種呼吸信息檢測方法及裝置，利用對信號進行預處理，并且進一步采用多位A/D轉換以及軟件低通濾波和檢測計算的方式，解決現有技術中抗運動效果差、電路結構復雜以及呼吸波形畸變的技術問題。