[发明专利]一种多传感器心肺耦合睡眠质量检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性电子器件技术，具体涉及一种基于超薄柔性应变和心电传感器的心肺耦合睡眠质量检测系统及其检测方法。

背景技术

人的一生有三分之一的时间是在睡眠中度过的，睡眠对人的重要性已经越来越被人们所重视，睡眠质量的影响，以及睡眠疾病的危害也日益清晰。呼吸暂停综合症是一种睡眠时呼吸停止的睡眠障碍。最常见的原因是上呼吸道阻塞，经常以大声打鼾、身体抽动或手臂甩动结束。高达98％的睡眠呼吸中止症患者会打鼾，通常还合并有高血压、心肌梗塞、心肌缺氧、中风等并发症。即使睡足了时间还是很累，潜藏着严重的健康问题。调查研究表明，国外睡眠呼吸暂停综合征的发病率是2％～4％，根据临床统计，我国的发病率应该在9％，伴随着我国生活水平的提高，肥胖症的增加，近二十年来呈现逐年上升的趋势。患有呼吸暂停综合征时，由于反复发作的低血氧、高碳酸血症，可致神经功能失调，儿茶酚胺、内皮素及肾素-血管紧张素系统失调，内分泌功能紊乱及血液动力学改变，造成全身多器官多系统损害，严重影响人体健康，容易并发心律失常、高血压甚至呼吸衰竭、猝死。对于睡眠和呼吸情况的监测，可以有效判断和评估睡眠质量以及呼吸暂停综合征的患病风险。现在医院中大多使用多导睡眠监测仪进行睡眠障碍疾病的诊断，通过多种传感器监测记录睡眠时的各种生理参数，记录分析脑电图EEG、心电图ECG、眼电图EOG、肌电图EMG、胸腹式呼吸运动、鼾声、脉搏、血氧饱和度、脉搏波、呼吸频率、体位等睡眠呼吸参数进行分析诊断。但是，为了得到相应的信号，多导睡眠监测仪需要在人体各个位置例如口、鼻、下颌、胸前、腿、手指处布置许多引线，这样就会对被监测患者的睡眠造成极大的不舒适感，导致被试者睡眠质量下降甚至无法入睡；同时，多导睡眠监测仪体积较大，只适合在医院使用，无法针对病患在不同睡眠环境下的睡眠状态进行检测。

小米公司的小米手环通过加速度计测量使用者睡眠时身体和上肢运动的情况，以肢体静止的时间作为睡眠时间，从而进一步分析睡眠质量和状态。小米手环虽然设备简单、成本低、采集方式对睡眠的影响小，但是只能区分睡眠状态和清醒状态，不能分析呼吸暂停的情况。

Sleepace公司的reston智能睡眠监测器通过将监测器铺于睡眠者身下，通过检测心跳、呼吸、翻身、离床等数据判断睡眠状况。虽然这种智能睡眠监测器不需要与人体直接接触，降低了对睡眠状况的影响，但是属于被动式测量，测量数据单一，不能判断呼吸暂停的情况。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于超薄柔性应变和心电传感器的心肺耦合睡眠质量检测系统及其检测方法。

本发明的一个目的在于提出一种基于超薄柔性的应变和心电传感器的心肺耦合睡眠质量检测系统。

本发明的基于超薄柔性的应变和心电传感器的心肺耦合睡眠质量检测系统包括：应变传感器、心电传感器、模数转换电路、放大电路、滤波电路、微处理器、无线传输单元和移动终端；其中，应变传感器和心电传感器均为超薄柔性的传感器，应变传感器贴附在前胸的表面，心电传感器的两个心电电极分别贴附在左胸下方的表面；应变传感器与三个阻值不变的电阻组成惠斯通电桥，惠斯通电桥的两个输出端电学连接至模数转换电路；心电传感器电学连接至模数转换电路；模数转换电路、放大电路、滤波电路和微处理器依次电学连接构成信号采集处理单元；信号采集处理单元和无线传输单元电学连接，并集成在一块电路板上；移动终端位于人体外；胸腔的起伏导致应变传感器的阻值发生改变，引起惠斯通电桥不平衡，从而产生电流，作为呼吸信号输出至模数转换电路，并通过惠斯通电桥的温度补偿的作用排除体温和周围环境温度变化对应变传感器测量胸腔起伏带来的影响；心脏的跳动引起心电传感器的两个电极之间产生电势差，作为心电信号传输至模数转换电路；模数转换电路将模拟的呼吸信号和心电信号分别转换为数字信号；放大电路对信号进行放大；呼吸信号直接经过滤波电路由微处理器记录；心电信号经过滤波电路，进行过滤去除噪声信号和高频信号；微处理器将心电信号合成为心电图信号，并记录心电图信号；呼吸信号和心电图信号通过无线传输单元传输至移动终端；微处理器应用心肺耦合算法计算心电图信号与呼吸信号的互功率谱与相干度，判断得到睡眠状态，并将结果通过无线传输单元以无线的方式传输至移动终端，进行记录并显示。