一種呼吸阻塞部位檢測儀的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種呼吸阻塞部位檢測儀，其主要技術特點是：在機殼上設有三個導聯接口并通過導聯線與胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極相連接；檢測電路包括中央處理器模塊、刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊和輸出模塊，中央處理器模塊依次與刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊相連接，該數字處理模塊的輸出端與中央處理器模塊相連接，該中央處理器模塊與輸出模塊相連接將檢測結果進行輸出。本發明采用三通道阻抗法原理并通過胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極進行檢測，可以對患者的阻塞部位進行判斷，確定呼吸阻塞的病變位置，幫助醫生有針對性地進行治療。
【專利說明】一種呼吸阻塞部位檢測儀
【技術領域】
[0001]本發明屬于醫療器械【技術領域】，尤其是一種呼吸阻塞部位檢測儀。
【背景技術】
[0002]呼吸暫停綜合征是危及人類正常生命活動的疾病之一，通常發生于夜間睡眠過程中。呼吸暫停綜合癥患者的癥狀為:白日困倦、頭痛、打鼾、高血壓和心臟病等，嚴重的甚至會引起猝死、誘發心臟病和高血壓等疾病，并導致憂郁、腦供氧不足而使患者癡呆。
[0003]目前，國際上認同的睡眠呼吸暫停綜合征診斷標準是指成人在7小時的睡眠時間內至少有30次呼吸暫停且每次呼吸暫停時間至少10秒以上或者睡眠呼吸暫停。低通氣指數是指平均每小時睡眠中呼吸暫停與低通氣的次數之和大于5，呼吸暫停是指睡眠過程中口鼻氣流停止> 10秒，低通氣是指吸氣流強度低于正常的50%以上并伴有血氧飽和度下降4%以上。睡眠呼吸暫停綜合癥有三種類型:一類是阻塞型呼吸暫停，一類是中樞型呼吸暫停，還有一類是混合 型呼吸暫停。阻塞型呼吸暫停是指氣道阻塞而呼吸肌用力仍然存在；中樞型呼吸暫停是指呼吸氣流消失，呼吸運動也停止，而上呼吸道不產生阻塞；如果患者呼吸暫停中既存在呼吸運動停止，又出現氣道阻塞則診斷為混合型呼吸暫停，這一類呼吸暫停可能是氣道阻塞先于呼吸用力的停止，也可能是呼吸運動停止后接著出現阻塞。
[0004]呼吸暫停的發病率一般認為男性大于女性，老年人及嬰兒多于中青年，大約有18 %~41 %的健康狀況良好的老年人睡眠中會出現睡眠呼吸暫停。但是，近年來，隨著我國經濟實力的發展，中青年的生活，經濟，心理壓力逐年增大，壓力過高同樣會引發呼吸暫停，最直接的表現就是睡眠打鼾的人數逐年遞增，而人們也開始逐漸意識到它的危害性，但是少有人進入醫院進行專業檢查。究其原因，除了人們的自我防護意識仍然比較淡薄之外，睡眠呼吸監測的費用過高也是重要原因。
[0005]現在的呼吸睡眠監護通常使用多導睡眠監護儀，該類儀器體積大而且只能判斷呼吸暫停的類型，卻不能確定呼吸暫停引發的病灶的部位，同時，只能在檢測到呼吸暫停出現時，再快速對病人進行CT掃描，或者核磁掃描。上述設備的缺點是:⑴呼吸暫停一般時間較短，一般一次發生持續時間在一分鐘之內，而呼吸監測設備的檢測到暫停之后再經過拆除設備，將病人送至CT或核磁室進行掃描，這個過程一般已經錯過了該次呼吸暫停，并且病人很容易在這一過程中清醒而呼吸恢復正常；⑵呼吸暫停并非一個瞬間的過程，它是一個循序漸進的過程，對于阻塞型的呼吸暫停患者，阻塞部位是逐步閉合的，而CT或核磁，提供的僅僅是某一時刻的氣道狀況，并不能反映動態的閉合；⑶CT對人體有損，而核磁又無法便攜化，因此難以做到長時間多次掃描，而且掃描成本很高；⑷采用多導睡眠監護儀、CT或核磁，均需要專業人士進行分別操作，并且需要長期蹲守，造成了人力資源的浪費，同時也加大了檢查的難度。
[0006]綜上所述，現有技術只能判斷呼吸暫停的類型，或者判斷呼吸阻塞狀態的有無，卻不能有效地細分病灶發生的部位。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種呼吸阻塞部位檢測儀，解決了現有設備不能對睡眠呼吸暫停阻塞部位進行確定的問題。
[0008]本發明解決現有的技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0009]一種呼吸阻塞部位檢測儀，包括機殼及其內部的檢測電路，在機殼上設有三個導聯接口并檢測電路相連接，三個導聯接口分別通過導聯線與胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極相連接；所述的檢測電路包括中央處理器模塊、刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊和輸出模塊，所述的中央處理器模塊依次與刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊相連接，該數字處理模塊的輸出端與中央處理器模塊相連接，該中央處理器模塊與輸出模塊相連接將檢測結果進行輸出。
[0010]而且，所述的刺激電路包括正弦波發生器、方波諧振器、電壓-電流轉換模塊、分路開關模塊，正弦波發生器、電壓-電流轉換模塊、分路開關模塊依次相連接，所述的正弦波發生器與電壓-電流轉換模塊相連接控制輸出恒流電源到分路開關模塊上，所述的方波諧振器與分路開關模塊相連接并分時控制恒流源與各通道人體電極接通。
[0011]而且，所述的前級檢測電路模塊包括依次相連接的前級放大器、檢波電路、低頻放大器、低通電路、輸出電路。
[0012]而且，所述的前級放大器為可調放大器，其放大倍數為50~500，步進為50，阻帶截止頻率為IOOHz ;所述的低頻放大器為可調放大器，其放大倍數為100~1000，步進為100，通帶截止頻率為50KHz。
[0013]而且，所述的輸出模塊包括存儲模塊、顯示屏和蜂鳴器，通過存儲模塊進行數據存儲，通過顯示屏顯示輸出結果，通過蜂鳴器發出報警聲音。
[0014]而且，所述的輸出模塊還包括打印模塊和USB模塊，該打印模塊與機殼上的打印接口相連接，該USB模塊與機殼上的USB接口相連接。
[0015]而且，每條導聯線包括四根導線，兩根導線連接電源電極，另外兩根導線連接測量電極。
[0016]而且，所述的胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極均為貼片式電極。
[0017]本發明的優點和積極效果是:
[0018]1、本發明采用三通道阻抗法原理并通過胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極進行檢測，不僅可以判定患者是否患有呼吸阻塞綜合癥，同時還可以對患者的阻塞部位進行判斷，確定呼吸阻塞的病變位置，幫助醫生有針對性地進行治療。
[0019]2、本發明的胸部電極、鼻-頸后部電極、咽喉部電極均采用貼片式電極，減少了現有的胸腹部纏繞帶子進行檢測給患者造成的痛苦和不適。
[0020]3、本發明設計合理，結構簡單，對人體傷害較小，成功率較高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的機殼前面板示意圖；
[0022]圖2是本發明的機殼后面板示意圖；
[0023]圖3是本發明的導聯線結構示意圖；
[0024]圖4是本發明的檢測電路的方框原理圖；[0025]圖5是刺激電路模塊、人體電極及前級檢測電路模塊的方框原理圖；
[0026]圖6是本發明的胸部電極的安放位置示意圖；
[0027]圖7是本發明的鼻-頸后部電極的安放位置示意圖；
[0028]圖8是本發明的咽喉部電極的安放位置示意圖；
[0029]圖9是本發明的阻塞型呼吸暫停的特征波形圖；
[0030]圖10是本發明的中樞型呼吸暫停的特征波形圖；
[0031 ]圖11是本發明的混合型呼吸暫停的特征波形圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。
[0033]一種呼吸阻塞部位檢測儀，包括機殼I及安裝在機殼內的檢測電路。如圖1所示，在機殼前面板上設有顯示屏2、電源開關3、電源指示燈4、蜂鳴器5、三個導聯接口 6、7、8并與機殼內的檢測電路相連接；如圖2所示，在機殼的后面板上設有USB接口 9、打印機接口10和電源插孔11并與機殼內的檢測電路相連接。所述的電源插孔用于接入外部電源，所述的指示燈用于指 示檢測電路的工作狀態，在三個導聯接口連接導聯線后便可進行檢測工作，當檢測到有阻塞發生時，通過蜂鳴器會發出聲音警報。
[0034]本呼吸阻塞部位檢測儀采用三通道阻抗法原理進行檢測，通過對不同部位進行阻抗檢測，阻抗波異常過小的部位即是阻塞部位，從而判斷呼吸阻塞的病變部位。三條通道分別是:胸部阻抗通道用以反映胸部呼吸運動與呼吸暫停的有無；鼻_頸后部通道用以反映上呼吸道中鼻咽部及口腔內組織的運動狀況與確定是否存在阻塞及大致的阻塞定位；咽喉部通道用以反映咽喉部呼吸運動與咽喉部是否形成阻塞的情況。在此基礎上綜合上述三者的關系最后做出呼吸暫停的有無與類型以及判斷阻塞部位。三通道分別對應三組電極:胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極，上述電極均采用貼片式電極。三條通道分別通過導聯線與三組電極相連接，導聯線的結構圖3所示，每條導聯線的一端(A端)連接到機殼上的導聯線接口上并與機殼內的檢測電路相連接，導聯線的另一端(B端)連接測量電極，每條導聯線內包括四根導線，其中，兩根導線(如虛線所示)連接電源電極，另兩根(如實線所示)連接測量電極。
[0035]如圖4所示，機殼內的檢測電路包括中央處理器模塊、刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊和輸出模塊，所述的中央處理器模塊依次與刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊相連接，數字處理模塊的輸出端與中央處理器模塊相連接，中央處理器模塊與輸出模塊相連接將檢測結果進行輸出。人體電極包括胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極。中央處理器模塊控制刺激電路模塊發出電源信號傳送到人體的電源電極上，信號為強度0.1mA的直流信號，經過人體后通過測量電極輸出到前級檢測電路模塊上，由前級檢測電路對信號進行放大和濾波處理，然后進入數字處理模塊將模擬信號進行數字信號轉換并被送入中央處理器模塊，中央處理器模塊進行分析處理后，通過輸出模塊進行輸出，用于醫生進一步診斷。輸出模塊包括報警模塊、存儲模塊、顯示模塊、打印模塊和USB模塊，報警模塊與機殼上的蜂鳴器相連接，顯示模塊與機殼上的顯示屏相連接，打印模塊與機殼上的打印接口相連接，該USB模塊與機殼上的USB接口相連接。[0036]所述的刺激電路模塊、人體電極和前級檢測電路如圖5所示，其中，刺激電路包括正弦波發生器、方波諧振器、電壓-電流轉換模塊、分路開關模塊，正弦波發生器、電壓-電流轉換模塊、分路開關模塊依次相連接，所述的正弦波發生器與電壓-電流轉換模塊相連接控制輸出恒流電源到分路開關模塊上，所述的方波諧振器與分路開關模塊相連接，刺激電路模塊使用同一個恒流源，通過方波諧振器分時控制恒流源與各通道人體電極接通。正弦波發生器、方波諧振器均是在中央處理器模塊的控制下工作，為了消除人體的電滯留效應，中央處理器模塊在一個通道電極撤除和另一個通道電極接通之間插入了 IOus的時間間隔。實際設計的恒流源頻率為125KHz，控制電子開關的方波頻率為8KHz。
[0037]所述的前級檢測電路模塊包括依次相連接的前級放大器、檢波電路、低頻放大器、低通電路、輸出電路。人體電極輸出的測量信號進行前級放大器，經過前級放大器內的高輸入阻抗的差動放大電路后進行前級放大，然后信號經過高頻變壓器進入檢波電路，在本實施例中，前級放大器為可調放大器，其放大倍數為50~500，步進為50，進行阻帶截止頻率為IOOHz的高通濾波。檢波電路將解調后的慢波信號送入低頻放大器放大，經低通電路濾波處理后經輸出電路輸出低頻信號，在本實施例中，低頻放大器采用可調放大器，其放大倍數為100~1000，步進為100，低通放大器的通帶截止頻率為50KHz。
[0038]所述的數字處理模塊由A/D模塊和數字濾波模塊連接構成，前級檢測電路模塊輸出的模擬信號經A/D模塊轉換為數字信號經數字濾波模塊處理后傳送給中央處理器模塊，由中央處理器模塊完成數據采集、數據處理、呼吸暫停有無判斷、波形顯示等功能。模擬信號傳送至A/D轉換電路后，由中央處理器模塊控制進行三通道的輪流采樣，采樣值由中央處理器模塊運算處理，進行阻塞有無發生以及阻塞類型的判斷，當發生阻塞時及時報警，同時，處理結果可以通過存儲器進行儲存、或通過顯示屏顯示、或者通過打印機打印，或者通過USB接口傳輸給其他設備。
[0039]胸部電極的安裝位置如圖7所示，在實際的人體測量中，電極設置位置要考慮兩個要求:一是電極固定后不會因為受試者睡眠過程中的身體運動使電極脫落；二是必須充分地反映被測區域阻抗場的變化情況，而盡量減少運動偽跡的影響。考慮到以上兩個因素，我們并沒有采用透胸式電極進行阻抗檢測，而是貼片式電極:圖中①號電極為刺激電極的負極，④號電極為刺激電極的正極，②③號電極為測量電極。胸部通道根據模擬實驗的結果及實際測量的驗證，以電源電極相距8~lOcrn，測量電極間距6~8cm為佳，適當擺放位置為右胸部第五、六肋間。在接通電源后，①和④號電極之間會形成一個電場，用②③號電極為測量電極檢測②③之間的電位差，即可獲得該區域的阻抗情況。
[0040]鼻-頸后部電極的安裝位置如圖8所示，該電極采用同芯圓電極，外環為電源電極，芯電極為測量電極。⑤號電極為鼻部電極置于鼻腔一側，⑥號電極為頸部電極置于第七頸椎棘突上方3~5cm處。
[0041]咽喉部電極的安裝位置如圖9所示，咽喉部的測量電極和電源電極(⑦號電極、⑧號電極、⑨號電極和⑩號電極)分別安裝在甲狀軟骨對稱的兩側相距3~4cm，兩個電源電極相距5~6cm。為了提高對咽喉部生理現象檢測的靈敏度，電極的擺放應緊靠喉結的下方。
[0042] 在上述三個檢測通道的電極設置上，充分考慮了受試者是否容易接受的問題。實際上無論是胸部，鼻部還是咽喉部都最大程度地減少了受試者的不適感，而且不會影響到受試者的正常呼吸狀態。
[0043]在安放好電極位置后，進行呼吸阻塞部位檢測，判別呼吸暫停類型的具體使用中，
本發明使用下表作為判別依據:
[0044]
【權利要求】
1.一種呼吸阻塞部位檢測儀，包括機殼及其內部的檢測電路，其特征在于:在機殼上設有三個導聯接口并檢測電路相連接，三個導聯接口分別通過導聯線與胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極相連接；所述的檢測電路包括中央處理器模塊、刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊和輸出模塊，所述的中央處理器模塊依次與刺激電路模塊、人體電極、前級檢測電路模塊、數字處理模塊相連接，該數字處理模塊的輸出端與中央處理器模塊相連接，該中央處理器模塊與輸出模塊相連接將檢測結果進行輸出。
2.根據權利要求1所述的一種呼吸阻塞部位檢測儀，其特征在于:所述的刺激電路包括正弦波發生器、方波諧振器、電壓-電流轉換模塊、分路開關模塊，正弦波發生器、電壓-電流轉換模塊、分路開關模塊依次相連接，所述的正弦波發生器與電壓-電流轉換模塊相連接控制輸出恒流電源到分路開關模塊上，所述的方波諧振器與分路開關模塊相連接并分時控制恒流源與各通道人體電極接通。
3.根據權利要求1所述的一種呼吸阻塞部位檢測儀，其特征在于:所述的前級檢測電路模塊包括依次相連接的前級放大器、檢波電路、低頻放大器、低通電路、輸出電路。
4.根據權利要求3所述的一種呼吸阻塞部位檢測儀，其特征在于:所述的前級放大器為可調放大器，其放大倍數為50~500，步進為50，高通阻帶截止頻率為IOOHz ;所述的低頻放大器為可調放大器，其放大倍數為100~1000，步進為100，低通通帶截止頻率為50KHzo
5.根據權利要求1所述的一種呼吸阻塞部位檢測儀，其特征在于:所述的輸出模塊包括存儲模塊、顯示屏和蜂鳴器，通過存儲模塊進行數據存儲，通過顯示屏顯示輸出結果，通過蜂鳴器發出報警聲音。
6.根據權利要求5所 述的一種呼吸阻塞部位檢測儀，其特征在于:所述的輸出模塊還包括打印模塊和USB模塊，該打印模塊與機殼上的打印接口相連接，該USB模塊與機殼上的USB接口相連接。
7.根據權利要求1至6任一項所述的一種呼吸阻塞部位檢測儀，其特征在于:每條導聯線包括四根導線，兩根導線連接電源電極，另外兩根導線連接測量電極。
8.根據權利要求1至6任一項所述的一種呼吸阻塞部位檢測儀，其特征在于:所述的胸部電極、鼻-頸后部電極和咽喉部電極均為貼片式電極。
【文檔編號】A61B5/085GK103948390SQ201410203931
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】徐圣普, 徐晗輝, 謝小波, 胡勇, 崔紅巖, 馮莉, 蒲江波 申請人:中國醫學科學院生物醫學工程研究所