[发明专利]呼吸信息检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测方法，特别涉及人体呼吸信息检测的方法及检测装置。

背景技术

呼吸参数是临床监护的一个重要生理参数，当患者出现呼吸窒息甚至死亡时，通过监护设备的呼吸窒息报警可以及时提醒医务人员注意患者病情，避免延误患者的最佳治疗时间。在临床上，呼吸参数的监护通常采用阻抗法，由于阻抗法可以在监护心电参数的同时获取呼吸参数，不需要额外的附件，实现简单，因此得到广泛应用。

阻抗法测量呼吸的基本原理是监护设备产生一定频率的高频载波信号，通过心电导联线将该载波信号耦合到人体。当人体的胸腔未发生相对运动时，相对于呼吸载波信号的等效阻抗是固定不变的。当人体由于呼吸而导致胸腔发生相对运动时，则相对于高频载波信号会产生微小的阻抗变化。该微小的阻抗变化会将呼吸载波调制，硬件电路将该调制后的信号放大、解调、滤波后，输入到A/D，由A/D进行数据采集，并将数据传输到MCU，通过MCU运行相应的算法得到呼吸率及呼吸报警信息。

如上所述，含有人体阻抗变化信息的呼吸调制信号必须经过放大、解调才能得到呼吸信号，但通过解调的呼吸信号中通常含有较高的DC分量，如在基阻为4000欧，变阻为0.5欧姆的情况下，理论上DC分量约为AC分量的8000倍左右，动态范围如此之大，若以同样的增益放大AC、DC分量，则在放大AC分量的同时，DC分量早已导致硬件电路饱和。更为严重的是，DC分量并不是固定的，是随基阻抗的变化而变化的，而基阻抗的大小因人而异。另外，在临床监护过程中，若患者运动，则会产生较大的变阻，该变阻足以导致硬件电路饱和。为了解决上述问题，现有技术方案通常采用电容耦合的方法，但由于呼吸的带宽为0.1～2.5Hz，其时间常数达到1.6S左右，如此大的时间常数，一旦患者运动导致硬件电路饱和，则硬件电路恢复时间很长。由于电容耦合存在上述缺陷，部分技术方案对此进行了优化，采用称为“一种DC分量自动抵消的方案”，在该方案中，利用单片机实时采集解调后的呼吸信号，并对采集的呼吸信号进行处理，实时计算出其DC分量，通过单片机的DA输出同等大小的电压信号和解调后的呼吸信号DC分量相减，则可大幅度降低呼吸信号中的DC分量，经过上述处理后再次放大得到呼吸信号。在“一种DC分量自动抵消的方案”中，存在的问题是方案非常复杂，单片机在抵消呼吸信号DC分量的过程中容易引入干扰，对同样低频的呼吸信号检测造成不利影响。

综上，由于以往技术的限制，呼吸测量电路普遍采用低位A/D，由于呼吸信号非常微弱，若采用低位A/D则需要对呼吸信号进行显著增益，需要复杂的放大电路，或者需要加入耦合电容、硬件抵消电路等，导致软件和硬件非常复杂，而且在人体运动的情况下，该硬件电路容易饱和且难以从饱和状态快速恢复，影响呼吸参数临床监护效果。

归纳现有技术的不足之处为：

1、抗运动效果差，在临床监护过程中，如果患者运动，则运动产生的变阻容易超出测量范围，导致硬件饱和，并且呼吸波形难以快速恢复；

2、由于硬件动态范围有限，硬件饱和后容易导致呼吸波形畸变，导致呼吸率计算错误。

3、低位A/D方案，硬件电路结构复杂，容易引入更多的呼吸噪声，影响呼吸算法对呼吸率的计算；

4、硬件抵消电路，需要不断的检测呼吸DC分量并通过单片机运算后输出可抵消上述DC分量的电压信号，导致软、硬件设计非常复杂；

5、硬件滤波器的精度由于受器件离散性的影响，难以对呼吸信号进行精确处理。

发明内容

本发明提供一种呼吸信息检测方法及装置，利用对信号进行预处理，并且进一步采用多位A/D转换以及软件低通滤波和检测计算的方式，解决现有技术中抗运动效果差、电路结构复杂以及呼吸波形畸变的技术问题。