基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，包括控制單元MCU、光源單元、光信號采集單元、處理單元和無線傳輸單元，控制單元MCU時序控制光源單元，光信號采集單元采集光源單元的光信號發送給處理單元，經處理單元處理后傳給控制單元MCU，控制單元MCU處理的結果由無線傳輸單元向外傳給終端設備。該基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，光源采用紅光、紅外光和綠光LED，對紅光和紅外光信號用于提取心率血氧飽和度與綠光信號用于提取呼吸率，將心率血氧飽和度的提取信號與呼吸率提取信號分別采用兩路濾波電路單元進行濾波，有效解決心率和呼吸率頻率。
【專利說明】
基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種人體睡眠監測裝置，尤其是一種基于光電容積脈搏波的可穿戴式睡眠呼吸率監測裝置。
【背景技術】
[0002]光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmoGraphy PPG)是一種被廣泛采用的非入侵式光電檢測技術，通過檢測微動脈、毛細血管中血液容積變化有效獲得容積脈搏波。能夠實現連續、長時間的無創監測，在人體血壓、血流血氧、血糖、脈率、呼吸率等的無創檢測中發揮重要作用。PPG信號分析研究在進行睡眠呼吸暫停綜合癥的初步篩查有著重要意義。
[0003]隨著智能可穿戴設備的發展和對自身健康的關注度提高，穿戴設備醫療儀器可為疾病的早期診斷、慢性疾病病人的家庭監護提供幫助。穿戴式睡眠呼吸監測儀的研究逐步成于睡眠呼吸暫停綜合癥初步篩查的研究熱點。具有檢測方法操作簡單、成本低的特點，適用于家庭簡易檢測。然而心跳和呼吸頻率不同，心率一般約在0.1-0.5Hz和呼吸率一般約在0.6-5Hz。開測量信號無法實現單次濾波同時獲得心跳和呼吸頻率。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，通過終端設備可實現長期監測，終端設備聯網后可實現遠程監護。
[0005]本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0006]基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，包括控制單元MCU、光源單元、光信號采集單元、處理單元和無線傳輸單元，控制單元MCU時序控制光源單元，光信號采集單元采集光源單元的光信號發送給處理單元，經處理單元處理后傳給控制單元MCU，控制單元MCU處理的結果由無線傳輸單元向外傳給終端設備。
[0007]進一步的有，所述光源單元包括有紅光LED、紅外光LED和綠光LED。
[0008]進一步的有，所述光信號采集單元包括光電二極管。
[0009]進一步的有，所述處理單元包括放大電路、濾波電路和模數轉換電路，放大電路接收光信號采集單元的信號并進行放大，再經濾波電路濾波后由模數轉換電路傳給控制單元MCU，其中，控制單元MCU可對濾波電路進行時序控制。
[0010]進一步的有，所述濾波電路包括紅光、紅外光濾波電路和綠光濾波電路。
[0011]本實用新型的有益效果
[0012]與現有技術相比，該基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，光源單元采用紅光、紅外光和綠光LED，對紅光和紅外光信號用于提取心率血氧飽和度與綠光信號用于提取呼吸率，將心率血氧飽和度的提取信號與呼吸率提取信號分別采用兩路濾波電路單元進行濾波，有效監測心率和呼吸率頻率。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本實用新型的功能模塊圖；
[0015]圖2是本實用新型的結構不意圖。
[0016]其中:1.控制單元MCU、2.光源單元、21.紅光LED、22.紅外光LED、23.綠光LED,3.光信號采集單元、31.光電二極管、4.處理單元、41.放大電路、42.模數轉換電路、43.紅光、紅外光信號濾波電路、44.綠光濾波電路、5.無線傳輸單元、6.終端設備。
【具體實施方式】
[0017]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]如圖1和圖2所示，基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，包括控制單元MCUl、光源單元2、光信號采集單元3、處理單元4和無線傳輸單元5，控制單元MCUl時序控制光源單元2，光信號采集單元3采集光源單元2的光信號發送給處理單元4，經處理單元4處理后傳給控制單元MCUl，控制單元MCUl處理的結果由無線傳輸單元5向外傳給終端設備6。
[0019]所述光源單元2包括紅光LED21、紅外光LED22和綠光LED23。
[0020]所述光信號采集單元3包括光電二極管31。
[0021]所述處理單元4包括放大電路41、濾波電路和模數轉換電路42，放大電路41接收光信號采集單元3的信號并進行放大，再經濾波電路濾波后由模數轉換電路42傳給控制單元MCUl，其中，控制單元MCUl可對濾波電路進行時序控制。
[0022 ] 所述濾波電路包括紅光、紅外光濾波電路43和綠光濾波電路44。
[0023]所述無線傳輸單元5優選為無線藍牙模塊。
[0024]所述終端設備6優選為手機，手機方便攜帶，可隨時監護。
[0025]該基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，光源單元2采用紅光LED21、紅外光LED22和綠光LED23，對紅光和紅外光信號用于提取心率血氧飽和度與綠光信號用于提取呼吸率，將心率血氧飽和度的提取信號與呼吸率提取信號分別采用兩路濾波電路單元進行濾波，有效監測心率和呼吸率頻率。
[0026]工作時，控制單元MCUl為STM32ARM處理器使用8MHZ晶振。在一個控制周期內以10Hz的頻率分別依次紅光LED21、紅外光LED22和綠光LED23進行驅動，在驅動LED同時分別對經過人體組織(手指)的出射光，采用光電二極管31進行測量。對于獲得紅光和紅外光電信號經過放大電路41放大，采用0.6-5Hz的紅光、紅外光電濾波電路43進行濾波。對于獲得綠光電信號經過放大電路41放大，采用0.1 -0.5Hz的綠光電濾波電路44進行濾波。計算相鄰點間差值(即斜率)，找出兩個差值由正值變到負值的信號采樣點間所間隔的采樣點個數獲得分別獲得心率和呼吸率值。
[0027]鑒于睡眠呼吸監測儀對使用者進行長時間監測和對脈搏信號進行生理參數的分析，有必要將測量信號通過藍牙功能上傳至手機端進行無線測試。在手機端制作APP軟件，使測量結果便于使用者閱讀，建立數據庫以達到對睡眠呼吸長期監測的目的。并且通過手機上網，使所獲得的測量信息有效接入網絡數據庫達到遠程監護目的。
[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，包括控制單元M⑶(1)、光源單元(2)、光信號采集單元(3)、處理單元(4)和無線傳輸單元(5)，控制單元MCU(I)時序控制光源單元(2)，光信號采集單元(3)采集光源單元(2)的光信號發送給處理單元(4)，經處理單元(4)處理后傳給控制單元M⑶(I )，控制單元MCU (I)處理的結果由無線傳輸單元(5 )向外傳給終端設備(6)。2.根據權利要求1所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，其特征在于，所述光源單元(2)包括有紅光LED(21)、紅外光LED(22)和綠光LED(23)。3.根據權利要求1所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，其特征在于，所述光信號采集單元(3)包括光電二極管(31)。4.根據權利要求1所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，其特征在于，所述處理單元(4)包括放大電路(41)、濾波電路和模數轉換電路(42)，放大電路(41)接收光信號采集單元(3)的信號并進行放大，再經濾波電路濾波后由模數轉換電路(42)傳給控制單元MCU( I)，其中，控制單元MCU( I)可對濾波電路進行時序控制。5.根據權利要求4所述的基于光電容積脈搏波的睡眠呼吸率監測裝置，其特征在于，所述濾波電路包括紅光、紅外光濾波電路(43 )和綠光濾波電路(44)。
【文檔編號】A61B5/0205GK205433662SQ201521085769
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月23日
【發明人】劉明, 徐圣普, 謝小波, 蒲子真, 陳小剛
【申請人】中國醫學科學院生物醫學工程研究所