[发明专利]使用自适应加窗进行连续呼吸监测的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及连续生理状态监测，更具体地，涉及人类对象的连续呼吸监测。

背景技术

对患有慢性病的人的生理状态的连续监测是慢性病管理的重要方面。作为示例，连续呼吸监测广泛用于管理诸如哮喘和睡眠呼吸暂停等呼吸疾病。

呼吸监测应用中通常监测的一个变量是呼吸周期，呼吸周期是从吸气开始到呼气结束的呼吸循环的测量时间。在这些应用中，呼吸周期本身是输出，或者可以是用于确定其他输出(例如，是否发生呼吸暂停)的输入。为了估计呼吸周期，呼吸监测设备通常缓冲和评价呼吸信号样本，在呼吸信号样本中包含正被监测人的肺部声音，其中所有样本具有预定长度，即固定采样窗口长度。

选择用于估计呼吸周期的固定采样窗口长度提出了挑战。窗口必须足够长以覆盖正被监测人的至少一个全呼吸循环。此外，有利地，窗口覆盖多个呼吸循环以使得能够进行估计，从而克服短期信号异常(例如，高噪声和不规则呼吸型)。另一方面，窗口越长，进行估计的频率越低，这限制了实时监测。此外，窗口长度必须适合呼吸监测设备的存储器和处理约束，这一点是重要的，尤其在一定监测设备中。

此外，使固定采样窗口长度的选择变复杂是由于人类呼吸周期的高度变化性。不存在“典型”人类呼吸周期。对于一些人而言，平均呼吸周期可以短到两秒，而对于其他人而言，平均呼吸周期可以长到15秒。在传统呼吸监测设备中，这一点通常导致对符合甚至最长呼吸周期的长窗口的选择。不幸地，选择符合极端“长呼吸者”的异常情况的窗口长度会不当地限制实时监测，并且对呼吸监测设备的存储器和处理资源的施加不必要的负担。

发明内容

在本发明的一个方面中，呼吸监测设备包括：接收部，用于接收呼吸信号；提取部，用于从接收部接收到的呼吸信号中提取长度等于采样窗口长度的呼吸信号样本；估计部，用于至少部分基于所述样本来估计呼吸周期；调整部，用于至少部分基于呼吸周期来调整采样窗口长度。

在本发明的另一方面中，一种使用自适应加窗对人类对象进行呼吸监测的方法包括：接收呼吸信号；将呼吸信号的样本存储在信号缓冲器中，其中样本的长度等于采样窗口长度；至少部分基于所述样本来估计呼吸周期；以及至少部分基于呼吸周期来调整采样窗口长度。

结合以下简要描述的附图，参照以下详细描述来更好地理解本发明的这些和其他方面。当然，本发明由所附权利要求限定。

附图说明

图1示出了本发明一些实施例中的呼吸监测设备。

图2示出了本发明一些实施例中通过图1的呼吸监测设备使用自适应加窗对人类对象进行呼吸监测的方法。

图3示出了本发明一些实施例中呼吸数据处理系统的部分。

具体实施方式

本发明提供了使用自适应加窗对人类对象进行连续呼吸监测的方法和设备。本方法和设备通过连续缓冲和评价包含对象呼吸声音的呼吸信号的样本来提供对对象的呼吸周期的连续估计，并且至少部分基于呼吸周期来动态地调整采样窗口长度。通过该自适应加窗技术，保持适合于对象呼吸习惯的采样窗口长度，不会不当地限制实时呼吸监测，并且不会对呼吸监测设备的存储器和处理资源施加不必要的负担。

图1示出了本发明一些实施例中的呼吸监测设备100。监测设备100包括以通信方式串联的呼吸数据捕获系统105、呼吸数据获取系统110、呼吸数据处理器系统115和呼吸数据输出接口120。处理系统115还以通信方式与信号缓冲器117耦合，并且可以以通信方式耦合至呼吸应用接口125。

捕获系统105在检测点(例如，被监测的人的气管、胸部或背部)处检测肺部声音，并且将呼吸信号以根据检测到的肺部声音产生的电信号形式传输至获取系统110。捕获系统105例如可以包括置于人类对象身体上的声换能器。

获取系统110对从捕获系统105接收到的呼吸信号进行放大、滤波、执行模/数(A/D)转换和自动增益控制(AGC)，并且向处理系统115传输呼吸信号。例如，可以通过串行布置的预放大器、带通滤波器、末端放大器、A/D转换和AGC级来执行放大、滤波、A/D转换和AGC。