[發明專利]基于柔性電紡織材料的連續呼吸測量方法

在審

• 申請號: 201410717121.8
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104434110A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 龍曦;李勤;李志男
• 申請（專利權）人: 南京創感醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于醫療保健領域，涉及一種生理信號的檢測方法，特別是無察覺式的生命體征的檢測方法，具體是一種基于柔性電紡織材料的連續呼吸測量方法。

背景技術

呼吸頻率不僅對于檢測諸如睡眠呼吸暫停，嬰兒猝死綜合癥等疾病非常重要，而且它能預測心臟病病發。很多研究表明過高的呼吸頻率是心臟驟停的重要指標。有研究證實當呼吸頻率每分鐘超過27和25的時候心臟驟停的比例很高。此外，死亡率的上升和呼吸頻率也有關系。呼吸頻率的差異，和心率、血壓相比，能更好的預測心臟問題。雖然呼吸頻率和心率、血壓、體溫是四大重要生命體征，但對于呼吸頻率的研究還是比較有限。事實上實驗證明只有30%的病人每天能被記錄至少一次呼吸頻率。由于缺乏監測，不可靠性以及采集信號的成本和新技術裝備的費用，呼吸頻率一直以來都被相對忽視。

一般的醫院，呼吸頻率是通過人工測量或者附帶傳感器來推斷的。人工測量由于采用不同的方式測量呼吸頻率，測量的結果是不精確的，例如，使用聽診器測量呼吸頻率和手動跟蹤病人胸部移動的結果是不一樣的。此外，30秒的呼吸計數的2倍和1分鐘的呼吸計數，也存在差別。如果病人知道自己的呼吸速率被測量，他們有可能控制呼吸。不同的外部傳感器可以測量呼吸頻率，但也存在各種缺點。

根據不同的傳感器方案，呼吸頻率測量可大體分為以下三類：身體接觸，非直接接觸，以及無接觸。由于呼吸頻率測量還沒有得到足夠的重視，因此三類系統都還未成熟，并且沒有一種是占據主流的。

（1）接觸式測量

第一類系統包括與身體接觸的傳感器。這些傳感器要么直接附著在皮膚上，或者通過呼吸綁帶戴在身上。接觸式測量的最主要問題是病人會感到不適。例如，電感呼吸體積記錄儀是一個雙帶狀傳感器戴在胸口和腹部。隨著身體的收縮和舒張，傳感器中的線圈的電導能被記錄下來。這種方法被應用在很多睡眠中心，并且是美國睡眠醫療學會的推薦方法。另外一種類似的是阻抗呼吸體積記錄儀，它也是通過測量胸部擴張來采集數據。另外一種身上傳感器是聲學呼吸頻率監控儀。它是一種附著的傳感器，可以放在病人的頸部。這種傳感器是一種聲學的傳感器，可以通過呼氣和吸氣的聲音來測量。三軸的MEMS傳感器，包括加速器和陀螺儀曾被放置于病人的軀干，用來不間斷的通過加速度和角加速度來推斷病人的呼吸頻率。盡管這兩種系統都被認為是非侵入系統，但是它們確實影響到人們的正常睡眠姿態。在很多醫院里，脈搏血氧儀?（比如Nellcor呼吸監控儀），可以通過指尖的血氧測量來估測呼吸頻率。然而當病人沒有正常的氧氣含量或者低脈搏的時候，結果可能不準確。

（2）間接接觸式測量

第二類呼吸頻率的測量是通過間接接觸的傳感器，比如床墊，床單或者枕頭中嵌入的傳感器。和身上傳感器相比，此類傳感器解決了病人舒適度的問題。美國BAM實驗室的Touch-free?Life?Care系統就是將傳感器置于床墊下。這是一個通過檢測人的動作來推測呼吸頻率的液體裝置。然而，由于床墊的形狀，類型，厚度不同，測得的數據可能會有噪音。另一個相似的系統采用了40kHz的床墊下超聲波收發器。傳播的超聲波被傳導到床墊底面下，接受到超聲波信號的幅度被具體的床墊形狀調制。這項研究可以被認為是一種創新，因為床墊的形狀和類型被考慮了進來，因此呼吸信號受到較少的環境影響。有研究中用到充滿水的乙烯管。這些管子被放置于用戶的枕頭下面來獲得壓力信號。顯然，枕頭必須被放置于測試對象的頭部下方，所以睡眠姿態僅限于兩種姿勢。為了減少睡眠位置的現實，有的研究中將壓力傳感器陣列放在床墊上方來測量呼吸活動。該設備包括了床上的24個壓力傳感器，放置于胸部下方的位置。結果表明壓力方差和呼吸暫停存在關系。另一種間接接觸的傳感器是電容式傳感器，用來測量肺部空氣引起的介電常數的變化。同樣，這需要被測人躺在傳感器正上方。

（3）非接觸式測量

第三類呼吸頻率監測是非接觸式的，比如通過視頻或者其他電磁輻射感應。目前視頻分析的成果可以通過被測對象面部微小的顏色變化來測量呼吸率和心跳。在醫院，病人的隱私是非常受到關注的，而且夜間的光照條件也是問題。使用紅外傳感器可以克服一些問題。有研究曾用紅外成像系統來檢測病人呼氣時嘴部溫度的變化。該系統取得不錯的結果，但是病人的位置必須是已知的。雷達波也被用來測量呼吸頻率。這種方法使用多普勒效應，通過病人胸部調制信號的反射，來推測呼吸。非接觸式呼吸率測量具有非接觸的優點，然而它們的準確率和可信還有待提高。接觸式傳感器需要恰當的定位。

根據上面介紹，可以看出現有的呼吸監測系統均存在以下不足：

1.?需要到專門的實驗室或醫院進行測量；