一種人體睡眠心率和呼吸監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，它包括用于采集睡眠狀態下的人體心率和呼吸信息前端采集設備和用于前端采集設備采集到的數據進行分析處理的數據處理系統，所述的前端采集設備包括用于向人體胸部發射和接收發射信號的雷達裝置和采集人體睡眠過程圖像的攝像機，攝像機的輸出與硬盤錄像機相連，雷達裝置和硬盤錄像機的輸出分別通過網絡與數據處理系統相連。本發明在睡眠姿勢穩定的情況下,基本可以獲得精確的呼吸率和心率數，能夠長時間檢測人體睡眠時的心率和呼吸情況，一旦發生異常情況，報警器發出警報，并將報警信號發送到指定的移動設備，通知其他人員，能夠對監測人員進行及時救治處理，使用不受拘束，不影響使用者的睡眠。
【專利說明】一種人體睡眠心率和呼吸監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種人體睡眠心率和呼吸監測系統。
【背景技術】
[0002]人的一生中，近三分之一的時間是在睡眠中度過的，睡眠時體內新陳代謝及一切生理活動都降低，機體處于保護性抑制狀態，避免神經細胞過渡消耗而功能衰竭，同時睡眠可以使疲勞的神經恢復正常的生理功能，睡眠對維持人的正常免疫功能是必須的。睡眠對于身體維持正常的生理功能以及生長發育也是極為重要，與健康息息相關。但調查顯示，相當大的人群患有睡眠障礙或和睡眠有關的疾病，成人中約有30 %出現睡眠障礙，其中三成情況嚴重，嚴重影響 人體的心血管肌肉等器官的功能，危害著許多人的健康。睡眠障礙是許多疾病形成和發展的重要因素，不僅可能引起人體各種生理功能的低下，而且還會導致一系列周身性病變，疾患可引起嚴重的低血氧癥及睡眠紊亂，與高血壓、心率失常、心腦血管疾病及呼吸衰竭等疾病的發生密切相關，少數患者可夜間猝死。因此睡眠障礙日益受到國內外醫學界的廣泛重視。通過分析睡眠期間的生理信號可以檢測出某些疾病的存在，有很重要的臨床意義。
[0003]目前已有多種睡眠檢測方法投人臨床使用。其中多導睡眠分析儀能夠監測除腦電圖外，包括心電圖、肌電圖、眼動圖、胸式和腹式呼吸張力圖、鼻及口通氣量、體位體動、血氧飽和度以及陰莖海綿體肌容積在內的10余個通道的生理信號。但是使用多導睡眠分析儀監測睡眠，需要病人留院觀察，還需要專門的醫務人員監控病人。因此雖然使用多導睡眠分析儀可以獲取非常完整的數據用于睡眠疾病診斷，但是費用較高，因而僅用于診斷少數病情較為嚴重的病人。隨著人民生活水平的提高和工作壓力的加大，發展一種能夠早期診斷睡眠疾病，但是廉價同時又無拘束，并可以在家庭使用的監測系統，成了一個新的研究熱點。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種在睡眠姿勢穩定的情況下，基本可以獲得精確的呼吸率和心率數，能夠長時間檢測人體睡眠時的心率和呼吸情況，一旦發生異常情況，報警器發出警報，并將報警信號發送到指定的移動設備，結構簡單、成本低，適用于大多數家庭使用的人體睡眠心率和呼吸監測系統。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，它包括用于采集睡眠狀態下的人體心率和呼吸信息前端采集設備和用于前端采集設備采集到的數據進行分析處理的數據處理系統，所述的前端采集設備包括用于向人體胸部發射和接收發射信號的雷達裝置和采集人體睡眠過程圖像的攝像機，攝像機的輸出與硬盤錄像機相連，雷達裝置和硬盤錄像機的輸出分別與數據處理系統相連。
[0006]所述的雷達裝置包括基帶信號處理器、發射模塊、接收模塊和雷達信號網絡傳輸模塊，發送模塊包括有源濾波電路、上變頻模塊、功率放大器和發射天線，接收模塊包括接收天線、低通濾波電路、低噪放大電路和下變頻模塊，基帶信號處理器的輸出依次與有源濾波電路、上變頻模塊和功率放大器相連，功率放大器的輸出信號通過發射天線發送到人體胸部，接收天線接收人體胸部反射的信號，并將接收到的信號依次經過低通濾波電路、低噪放大電路和下變頻模塊連接基帶信號處理器，基帶信號處理器的輸出還與雷達信號網絡傳輸模塊相連，通過通信網絡將信號發送至數據處理系統。
[0007]所述的數據處理系統包括: 雷達信號網絡接收模塊:接收雷達信號網絡傳輸模塊發送的雷達信號；
雷達信號處理模塊:將接收到的雷達信號轉換成心率或呼吸信息，得到由于呼吸和心臟活動引起的胸廓周期性起伏運動狀態；
圖像處理模塊:對硬盤錄像機的圖像進行分析處理，對呼吸運動所造成的身體細微起伏進行分析并提取運動信息的；
微處理器:將處理后的心率和呼吸信息與預設的心率和呼吸信息進行對比分析，判斷是否處于正常范圍，若有異常，則發出報警控制信號；
顯示器:將處理后的心率數據和呼吸數據顯示在顯示屏上，供用戶隨時查看；
報警器:若心率或呼吸數據出現異常，發出警報；
存儲器:將處理后的心率和呼吸數據進行存儲，方便日后查看；
圖像處理模塊的輸入與硬盤錄像機相連，雷達信號網絡接收模塊的輸出與雷達信號處理模塊相連，圖像處理模塊和雷達信號處理模塊的輸出分別與微處理器相連，微處理器的輸出分別與顯示器和報警器連接，微處理器還與存儲器相連。
[0008]所述的數據處理系統還包括無線傳輸模塊，微處理器還用于將報警信號生成短信數據，并將生成的短信數據通過無線傳輸模塊發送到指定的移動設備。
[0009]所述的無線傳輸模塊包括藍牙、ZigBee發送模塊、WIFI發送模塊或GSM發送模塊。
[0010]本發明的有益效果是:
1、在睡眠姿勢穩定的情況下，基本可以獲得精確的呼吸率和心率數，能夠長時間檢測人體睡眠時的心率和呼吸情況，一旦發生異常情況，報警器發出警報，并將報警信號發送到指定的移動設備，通知其他人員，能夠對監測人員進行及時救治處理；
2、前端信號采設備不與人體接觸，可有效避免有線連接可能對被監測人體，特別是被監測人體是嬰兒時造成的一切潛在危險，例如可以防止有線電路纏住嬰兒的脖子的危險發生，使用不受拘束，不影響使用者的睡眠；
3、該系統不僅可以監測睡眠狀態下的人體的心率和呼吸的情況，還可以用于評估睡眠的質量，而且能夠為某些疾病提供有力的診斷方法和工具；
4、采用常用的設備，結構簡單、成本低廉，適用于大多數家庭，能夠進行推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖進一步說明本發明的技術方案，但本發明所保護的內容不局限于以下所述。[0013]如圖1所示，一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，它包括用于采集睡眠狀態下的人體心率和呼吸信息前端采集設備和用于前端采集設備采集到的數據進行分析處理的數據處理系統，所述的前端采集設備包括用于向人體胸部發射和接收發射信號的雷達裝置和采集人體睡眠過程圖像的攝像機，攝像機的輸出與硬盤錄像機相連，雷達裝置和硬盤錄像機的輸出分別與數據處理系統相連。
[0014]所述的雷達裝置包括基帶信號處理器、發射模塊、接收模塊和雷達信號網絡傳輸模塊，發送模塊包括有源濾波電路、上變頻模塊、功率放大器和發射天線，接收模塊包括接收天線、低通濾波電路、低噪放大電路和下變頻模塊，基帶信號處理器的輸出依次與有源濾波電路、上變頻模塊和功率放大器相連，功率放大器的輸出信號通過發射天線發送到人體胸部，接收天線接收人體胸部反射的信號，并將接收到的信號依次經過低通濾波電路、低噪放大電路和下變頻模塊連接基帶信號處理器，基帶信號處理器的輸出還與雷達信號網絡傳輸模塊相連，通過通信網絡將信號發送至數據處理系統。
[0015]所述的數據處理系統包括:
雷達信號網絡接收模塊:接收雷達信號網絡傳輸模塊發送的雷達信號；
雷達信號處理模塊:將接收到的雷達信號轉換成心率或呼吸信息，得到由于呼吸和心臟活動引起的胸廓周期性起伏運動狀態；
圖像處理模塊:對硬盤錄像機的圖像進行分析處理，對呼吸運動所造成的身體細微起伏進行分析并提取運動信息的；
微處理器:將處理后的心率和呼吸信息與預設的心率和呼吸信息進行對比分析，判斷是否處于正常范圍，若有異常，則發出報警控制信號；
顯示器:將處理后的心率數據和呼吸數據顯示在顯示屏上，供用戶隨時查看；
報警器:若心率或呼吸數據出現異常，發出警報；
存儲器:將處理后的心率和呼吸數據進行存儲，方便日后查看；
圖像處理模塊的輸入與硬盤錄像機相連，雷達信號網絡接收模塊的輸出與雷達信號處理模塊相連，圖像處理模塊和雷達信號處理模塊的輸出分別與微處理器相連，微處理器的輸出分別與顯示器和報警器連接，微處理器還與存儲器相連。
[0016]所述的數據處理系統還包括無線傳輸模塊，微處理器還用于將報警信號生成短信數據，并將生成的短信數據通過無線傳輸模塊發送到指定的移動設備。
[0017]所述的無線傳輸模塊包括藍牙、ZigBee發送模塊、WIFI發送模塊或GSM發送模塊。
[0018]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例， 而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，其特征在于:它包括用于采集睡眠狀態下的人體心率和呼吸信息前端采集設備和用于前端采集設備采集到的數據進行分析處理的數據處理系統，所述的前端采集設備包括用于向人體胸部發射和接收發射信號的雷達裝置和采集人體睡眠過程圖像的攝像機，攝像機的輸出與硬盤錄像機相連，雷達裝置和硬盤錄像機的輸出分別與數據處理系統相連。
2.根據權利要求1所述的一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，其特征在于:所述的雷達裝置包括基帶信號處理器、發射模塊、接收模塊和雷達信號網絡傳輸模塊，發送模塊包括有源濾波電路、上變頻模塊、功率放大器和發射天線，接收模塊包括接收天線、低通濾波電路、低噪放大電路和下變頻模塊，基帶信號處理器的輸出依次與有源濾波電路、上變頻模塊和功率放大器相連，功率放大器的輸出信號通過發射天線發送到人體胸部，接收天線接收人體胸部反射的信號，并將接收到的信號依次經過低通濾波電路、低噪放大電路和下變頻模塊連接基帶信號處理器，基帶信號處理器的輸出還與雷達信號網絡傳輸模塊相連，通過通信網絡將信號發送至數據處理系統。
3.根據 權利要求1所述的一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，其特征在于:所述的數據處理系統包括: 雷達信號網絡接收模塊:接收雷達信號網絡傳輸模塊發送的雷達信號； 雷達信號處理模塊:將接收到的雷達信號轉換成心率或呼吸信息，得到由于呼吸和心臟活動引起的胸廓周期性起伏運動狀態； 圖像處理模塊:對硬盤錄像機的圖像進行分析處理，對呼吸運動所造成的身體細微起伏進行分析并提取運動信息的； 微處理器:將處理后的心率和呼吸信息與預設的心率和呼吸信息進行對比分析，判斷是否處于正常范圍，若有異常，則發出報警控制信號； 顯示器:將處理后的心率數據和呼吸數據顯示在顯示屏上，供用戶隨時查看； 報警器:若心率或呼吸數據出現異常，發出警報； 存儲器:將處理后的心率和呼吸數據進行存儲，方便日后查看； 圖像處理模塊的輸入與硬盤錄像機相連，雷達信號網絡接收模塊的輸出與雷達信號處理模塊相連，圖像處理模塊和雷達信號處理模塊的輸出分別與微處理器相連，微處理器的輸出分別與顯示器和報警器連接，微處理器還與存儲器相連。
4.根據權利要求1所述的一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，其特征在于:所述的數據處理系統還包括無線傳輸模塊，微處理器還用于將報警信號生成短信數據，并將生成的短信數據通過無線傳輸模塊發送到指定的移動設備。
5.根據權利要求4所述的一種人體睡眠心率和呼吸監測系統，其特征在于:所述的無線傳輸模塊包括藍牙、ZigBee發送模塊、WIFI發送模塊或GSM發送模塊。
【文檔編號】A61B5/00GK103637780SQ201310564771
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】朱磊, 賈弦飛 申請人:成都博約創信科技有限責任公司