[發明專利]一種艦船升沉運動作用下的胸動信號檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710961658.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN108158568B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 李鳴皋;徐建中;王海濤;蒙果;單超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍總醫院
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

本發明涉及一種艦船升沉運動作用下的胸動信號檢測裝置及方法，其步驟：設置包括床體、彈性床墊體和壓力傳感器的檢測裝置；彈性床墊體設置在床體上，彈性床墊體上設置有壓力傳感器；通過試驗環境下的系統辨識或航行環境下的系統辨識，獲得表述床體加速度信號與艦船升沉動力學效應導致的壓力變化信號之間關系的離散傳遞函數；對辨識獲得的離散傳遞函數驗證確認；根據離散傳遞函數和床體加速度信號計算艦船升沉動力學效應導致的壓力變化信號估值；從壓力傳感器獲得的壓力變化信號中減去壓力變化信號估值，獲得壓力變化信號的可信估值，該可信估值即為臥床人的胸動信號。本發明能使壓力敏感床墊對胸動信號的測量滿足艦船人員睡眠監測的需要。

技術領域

本發明涉及一種艦船用人體生理信號測量技術領域，特別是關于一種艦船升沉運動作用下的胸動信號檢測裝置及方法。

背景技術

臥床睡眠時，人體心臟收縮舒張和呼吸會引起人體胸部的動力學效應，該動力學效應會導致人體與床上床墊的接觸壓力發生變化，這種壓力變化可以通過床墊上設置的壓力傳感器件測量到，測量到的這種壓力變化即是胸動信號(或稱胸沖擊信號)。利用測量到的胸動信號可以分析得到臥床人的心率、呼吸率數據。同時也可以通過床墊的壓力變化，對臥床人體的肢體運動情況進行監測，得到肢體運動數據。將得到的心率、呼吸率數據，以及肢體運動數據結合起來，就可以對臥床人的睡眠狀態進行分析。這種通過壓力敏感床墊進行睡眠監測的技術方法已經得到應用。

授權公告號為CN100399985C的發明專利“監測睡眠狀態和呼吸障礙事件的傳感裝置”以及授權公告號CN1292707C的發明專利“無電極睡眠狀態和呼吸阻礙時間傳感裝置”，給出了一種通過壓力敏感床墊對睡眠進行監測的技術方案。這些技術方案在床墊對應于胸部、腿部的位置布置有壓力敏感器件(或稱壓力傳感器)，可以測量得到胸動和肢體運動數據，并利用這些數據分析處理得到心率、呼吸率、肢體運動等信息，從而分析得出臥床人的睡眠結構，以及呼吸障礙等事件。這種技術方案在飛行員等軍事作業人員的睡眠監測中發揮了重要作用，可以有效預防飛行事故(楊軍，俞夢孫，王宏山等，多參數信息融合實現非腦電的睡眠結構分期，中國生物醫學工程學報，2006年，Vol25，No3)(楊軍，俞夢孫，蘇琳等，睡眠中的心率變異性，北京生物醫學工程，1998年，Vol17，No1)。

上述現有的技術方案已經用于陸上(或稱岸上)的睡眠監測。在陸上時，床體(包括床和床板)是不動的，床墊上的壓力傳感器僅感受人體動力學效應引起的壓力變化，可以取得好的監測效果。

將現有的技術方案用于艦船上時，情景就與陸地完全不同。由于艦船在海上航行，不可避免地受到海浪作用，有些部位還受到動力裝置等振動的影響，這些都導致艦船上床體的運動，床體運動的動力學效應也傳導到壓力敏感床墊的壓力傳感器上。這時，通過壓力敏感床墊獲得的不僅包含臥床人體的胸動和肢體運動信號，還包含了艦船帶動床體運動引起的床動信號。艦船運動包含船體的方位姿態改變和位移運動，艦船垂直方向上的升沉運動對壓力敏感床墊影響最為突出，艦船其它運動對壓力敏感床墊的影響可以忽略。這是壓力敏感床墊的測量原理所決定的：人體臥床時對床墊施加的壓力包括靜壓力和動壓力，靜壓是人體體重提供，動壓是人體運動提供，這種壓力主要體現在垂直方向上，橫向的壓力變化影響極小。由于艦船的升沉運動基本垂直于床面，其動壓力在人體體重這個靜壓的作用下，使壓力敏感床墊的壓力傳感器感受到壓力變化。