專利名稱：氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人體生命信息監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，特別是涉及一種自動(dòng)實(shí)現(xiàn)人體的呼吸、心跳和翻身的自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
呼吸、心跳和翻身監(jiān)測(cè)對(duì)小兒和身患疾病的人體是非常重要的。比如新生兒的各種器官還未發(fā)育完全，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力比較弱，容易發(fā)生高燒或者窒息危及生命。另外，小兒睡覺(jué)時(shí)翻身容易從床上掉下來(lái)，而且在睡醒時(shí)他會(huì)翻身爬動(dòng)，這也很危險(xiǎn)的，所以需要他人時(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。同樣，有的疾病患者也需要他人時(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)呼吸、心跳和翻身。還有，在患者進(jìn)行X光胸透和CT成像時(shí)，需要醫(yī)生提醒什么時(shí)候呼氣和吸氣，然后在此時(shí)刻拍攝圖像，對(duì)于嬰兒和智障患者，這樣的配合非常難。
目前，呼吸、心跳和翻身監(jiān)測(cè)裝置主要有基于壓電陶瓷(國(guó)家實(shí)用新型專利一種搖床嬰兒心跳呼吸監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置(01253413.7))、電容式和光纖傳感器(國(guó)家發(fā)明專利一種非接觸式心動(dòng)和呼吸監(jiān)測(cè)技術(shù)(200410088749.2))。以上技術(shù)都需要特制的床墊、座墊或者靠墊等，而且以上傳感器需要安裝在剛性的作用裝置上，這會(huì)使病人不舒服。
另外，也有基于聲波、紅外、微波和激光進(jìn)行人體的呼吸、心跳非接觸監(jiān)測(cè)。但聲波在空氣中快速衰減，監(jiān)測(cè)難度很大；紅外線難以穿透衣服和被褥；激光能克服這些缺點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精確的探測(cè)，但是激光監(jiān)測(cè)需要時(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位和呼吸與心跳相關(guān)的特定部位，這給該技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了很大困難；國(guó)外也有利用微波雷達(dá)監(jiān)測(cè)嬰兒呼吸的先例，但是由于微波的安全性、檢測(cè)裝置的體積大、供電問(wèn)題、性能價(jià)格比的限制及檢測(cè)基本原理不成熟等多方面問(wèn)題的存在，導(dǎo)致微波雷達(dá)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究并不廣泛。還有現(xiàn)在的呼吸監(jiān)測(cè)技術(shù)都是傳感器直接貼放在人體上，由于傳感器一般都具有金屬成分，這對(duì)于X光胸透和CT成像都有影響。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種既不需要特制床墊、座墊和靠墊，又柔軟舒服和可以靈活應(yīng)用的低成本人體氣墊式呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括床、氣墊、氣體導(dǎo)管、氣壓傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器和報(bào)警發(fā)射部分與報(bào)警接收部分，其特征是所述的氣壓傳感器通過(guò)所述的氣體導(dǎo)管連接在所述的氣墊上以獲取由于人體呼吸、心跳和翻身使氣墊產(chǎn)生的壓力信息；所述的微處理器讀取上述的壓力信息并對(duì)此信息進(jìn)行分析判斷得出相應(yīng)的人體生命信息，從而獲得人體的呼吸、心跳和翻身信息；所述的報(bào)警發(fā)射部分由上述的微處理器控制，當(dāng)分析出危險(xiǎn)時(shí)，比如呼吸和心跳過(guò)快或者過(guò)慢，甚至停止，還有發(fā)生翻身時(shí)(可以通過(guò)設(shè)定鈕進(jìn)行取舍)，上述的微處理器會(huì)控制報(bào)警發(fā)射部分發(fā)射信號(hào)；所述的報(bào)警接收部分接受報(bào)警發(fā)射部分發(fā)射的信號(hào)，放置在監(jiān)護(hù)人身邊的報(bào)警接收部分就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，通知監(jiān)護(hù)人，這樣就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)護(hù)。
前述的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的微處理器可以是單片機(jī)或者FPGA或者DSP，甚至是其他邏輯電路。
前述的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的氣墊是由非金屬材料制成的。
一種利用前述的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)方法，其特征是具有以下步驟(1)信號(hào)接受處理步驟微處理器通過(guò)氣壓傳感器獲得氣墊上的氣壓變化信號(hào)，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行中值和均值相結(jié)合的復(fù)合濾波去掉干擾噪聲；(2)信號(hào)計(jì)算步驟利用差分算法判斷出波峰和波谷；(3)判斷步驟再通過(guò)峰值和谷值幅度和變化速度判斷出相應(yīng)的呼吸、心跳和翻身信息，大幅度并且變化緩慢的峰為翻身信號(hào)，中等幅度和變化較平緩的峰為呼吸，變化快的尖峰就是心跳；(4)統(tǒng)計(jì)步驟最后通過(guò)對(duì)呼吸、心跳對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量得出單位時(shí)間的個(gè)數(shù)，就得到相應(yīng)的頻率，比如小兒的呼吸頻率小于10次，則判斷為呼吸暫停的警告，在10次到30次之間，判斷為呼吸太慢，在30次到60次之間，判斷為呼吸正常，大于60次，判斷為呼吸太快警告；(5)報(bào)警步驟當(dāng)信號(hào)中有大幅度和變化緩慢的峰時(shí)，就根據(jù)用戶設(shè)定要求來(lái)決定是否發(fā)出翻身警告。
本發(fā)明專利的有益效果是能根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)人體生命信息，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拍攝成像，不需要患者時(shí)時(shí)刻刻的配合。并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)患者及時(shí)的和遠(yuǎn)距離的監(jiān)護(hù)。同時(shí)具有不需要特制床墊、座墊和靠墊，又柔軟舒服和可以靈活應(yīng)用、低成本的特點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)一步說(shuō)明圖1是系統(tǒng)組成示意圖；
圖2是呼吸、心跳和翻身的氣壓信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的本發(fā)明氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)組成示意圖，其中1、氣墊，2、人體，3、床，4、氣體導(dǎo)管，5、氣壓傳感器，6、信號(hào)調(diào)理電路，7、微處理器，8、報(bào)警發(fā)射部分，9、報(bào)警接收部分。
圖2所示具有人體呼吸、心跳和翻身的氣壓波形。
氣壓傳感器(5)通過(guò)氣體導(dǎo)管(4)連接氣墊(1)，微處理器(7)就可以通過(guò)氣壓傳感器信號(hào)調(diào)理電路(6)獲得由于人體(2)呼吸、心跳和翻身使氣墊(1)產(chǎn)生的氣壓信息，再利用復(fù)合濾波對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪聲處理得到如圖2所示的氣壓波形，然后通過(guò)差分算法判斷出氣壓波形中的波峰和波谷，進(jìn)一步通過(guò)對(duì)信號(hào)波形的峰值幅度及其延續(xù)時(shí)間的綜合判斷，也就是通過(guò)峰值和谷值幅度和變化速度判斷出相應(yīng)的呼吸、心跳和翻身信息，大幅度并且變化緩慢的峰為翻身信號(hào)，中等幅度和變化較平緩的峰為呼吸，變化快的尖峰就是心跳(如圖2中的小尖峰)，最后通過(guò)對(duì)呼吸、心跳對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量得出單位時(shí)間的個(gè)數(shù)，就得到相應(yīng)的頻率，比如圖2所示，該小兒的呼吸頻率為36次，心跳頻率為99次，翻身1次，因?yàn)楹粑l率在30次到60次之間，判斷為呼吸正常，心跳也屬于正常范圍，因?yàn)橛杏脩粼O(shè)定了翻身報(bào)警，所以微處理器(7)發(fā)出翻身報(bào)警指令，這樣報(bào)警發(fā)射部分(8)發(fā)出翻身報(bào)警信號(hào)，在監(jiān)護(hù)人身邊的報(bào)警接收部分(9)就會(huì)發(fā)出翻身的聲光報(bào)警信號(hào)。
除上述實(shí)施例外，凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括床、氣墊、氣體導(dǎo)管、氣壓傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器和報(bào)警發(fā)射部分與報(bào)警接收部分，其特征是所述的氣壓傳感器通過(guò)所述的氣體導(dǎo)管連接在所述的氣墊上以獲取由于人體呼吸、心跳和翻身使氣墊產(chǎn)生的壓力信息；所述的微處理器通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路讀取上述的壓力信息并對(duì)此信息進(jìn)行分析判斷得出相應(yīng)的人體生命信息，從而獲得人體的呼吸、心跳和翻身信息；所述的報(bào)警發(fā)射部分由上述的微處理器控制，當(dāng)分析出危險(xiǎn)時(shí)，上述的微處理器控制報(bào)警發(fā)射部分發(fā)射信號(hào)；所述的報(bào)警接收部分接受報(bào)警發(fā)射部分發(fā)射的信號(hào)，從而發(fā)出聲光報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的微處理器采用單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于氣墊是由非金屬材料制成的。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)方法，其特征是具有以下步驟(1)信號(hào)接受處理步驟微處理器通過(guò)氣壓傳感器獲得氣墊上的氣壓變化信號(hào)，再進(jìn)行信號(hào)中值和均值相結(jié)合的復(fù)合濾波去掉干擾噪聲；(2)信號(hào)計(jì)算步驟利用差分算法判斷出波峰和波谷；(3)判斷步驟通過(guò)峰值和谷值的歸一化幅度判斷出相應(yīng)的呼吸、心跳和翻身信息；(4)統(tǒng)計(jì)步驟通過(guò)對(duì)呼吸、心跳對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量得出單位時(shí)間的個(gè)數(shù)，得到相應(yīng)的頻率；(5)報(bào)警步驟當(dāng)信號(hào)中有大幅度和大周期的峰時(shí)，根據(jù)用戶要求來(lái)發(fā)出翻身警告。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人體生命信息監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明中的氣墊式人體呼吸、心跳和翻身自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征是微處理器獲取人體呼吸、心跳和翻身產(chǎn)生的壓力信息進(jìn)行分析處理，當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)控制報(bào)警發(fā)射部分發(fā)射信號(hào)，報(bào)警接受部分發(fā)出聲光報(bào)警。監(jiān)測(cè)方法包括1信號(hào)接受處理步驟微處理器對(duì)獲得的信號(hào)去掉干擾噪聲；2信號(hào)計(jì)算步驟利用差分算法判斷出波峰和波谷；3判斷步驟通過(guò)峰值和谷值幅度和變化速度判斷出相應(yīng)的信息；4統(tǒng)計(jì)步驟統(tǒng)計(jì)呼吸、心跳的頻率；5報(bào)警步驟信號(hào)中有大幅度和變化緩慢的峰時(shí)，發(fā)出翻身警告。本發(fā)明成本低、可靈活使用，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拍攝成像，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)患者及時(shí)的和遠(yuǎn)距離的監(jiān)護(hù)。
文檔編號(hào)G08B21/00GK1957839SQ20061009747
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者程月華, 徐貴力, 蔡睿, 丁茂實(shí) 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)