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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410752590.3 (22)申请日 2014.12.10 A61B 5/11(2006.01) A61B 5/0488(2006.01) (71)申请人 中国科学院苏州生物医学工程技术 研究所 地址 215163 江苏省苏州市科技城科灵路 88 号 (72)发明人 王心醉 (74)专利代理机构 北京远大卓悦知识产权代理 事务所 ( 普通合伙 ) 11369 代理人 史霞 (54) 发明名称 一种睡眠障碍下肢运动记录装置 (57) 摘要 本发明提供了一种睡眠障碍下肢运动记录装 置,包括,感应机构,每一组感应单元均包括 2 个 粘贴。
2、于患者腿部的 9 轴传感器及 2 个粘贴于患者 腿部肌肉表面的表面肌电电极;采集盒,每一组 模块单元与一组感应单元对应,每一组模块单元 均包括一运动采集模块及一肌电采集模块,所述 运动采集模块与所述 9 轴传感器通过线缆连接, 所述肌电采集模块与所述表面肌电电极电连接, 所述运动采集模块及所述肌电采集模块均连接于 单片机,并通过与所述单片机相连的第一无线传 输模块将数据传输至终端设备;终端设备,包括 接收所述第一无线传输模块所发出数据的第二无 线传输模块及与所述第二无线传输模块相连的上 位机。本案所述睡眠障碍下肢运动记录装置结果 客观可靠。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知。
3、识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104434125 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104434125 A 1/1 页 2 1.一种睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,包括, 感应机构,包括两组感应单元,每一组感应单元均包括2个粘贴于患者腿部的9轴传感 器及 2 个粘贴于患者腿部肌肉表面的表面肌电电极 ; 采集盒,包括两组模块单元,每一组模块单元与一组感应单元对应,每一组模块单元 均包括一运动采集模块及一肌电采集模块,所述运动采集模块与所述 9 轴传感器通过线缆 连接,所述肌电采集模块与所述表面肌电电极电连接。
4、,所述运动采集模块及所述肌电采集 模块均连接于单片机,并通过与所述单片机相连的第一无线传输模块将数据传输至终端设 备; 终端设备,包括接收所述第一无线传输模块所发出数据的第二无线传输模块及与所述 第二无线传输模块相连的上位机 ; 其中,所述采集盒内还设有电源管理模块用于为采集盒供电。 2.根据权利要求 1 所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述表面肌电电 极为一用于生物电势测量的肌电信号检测芯片,所述肌电信号检测芯片采用低噪声、8 通 道、24 位模拟前端芯片 ADS1299,所述肌电信号检测芯片采样率至少为 16bits,用于同步检 测 2 路 4 导肌电信号。 3.根据权利要求 。
5、2 所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述肌电信号检 测芯片包括 8 个低噪声可编程增益放大器和 8 个 24bits 同步采样模数转换器,等效输入噪 声为 1.0Vpp(70Hz BW),数据采样率为 250SPS 16kSPS。 4.根据权利要求1、2或3所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述9轴传 感器为一运动信号检测芯片,所述运动信号检测芯片包括三轴加速度计、三轴陀螺仪与三 轴磁力计。 5.根据权利要求 4 所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述三轴加速度 计的测量范围为 2g,4g,8g 或 16g。 6.根据权利要求 5 所述的睡眠障碍下肢运动记录装置。
6、,其特征在于,所述三轴陀螺仪 的测量范围为 250,500,1000 或 2000degrees/sec。 7.根据权利要求5或6所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述运动信号 检测芯片为 MPU-6500 传感器。 8.根据权利要求7所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述第一无 线传输模块及所述第二无线传输模块数据传输速率大于等于275.2kbps,且小于等于 2764800bps。 9.根据权利要求 8 所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述第一无线传 输模块及所述第二无线传输模块均采用 BF10-A 蓝牙 2.0 模块。 10.根据权利要求 9 所述的睡眠障。
7、碍下肢运动记录装置,其特征在于,所述采集盒外还 设绑带用于将采集盒固定于腰间。 权 利 要 求 书CN 104434125 A 1/3 页 3 一种睡眠障碍下肢运动记录装置 技术领域 0001 本发明涉及一种医疗检测装置,特别涉及一种用于睡眠障碍患者下肢运动行为的 临床记录定量检测装置。 背景技术 0002 传统评估睡眠质量的工具包括多导睡眠监测、睡眠日记及量表评估等主观评估方 式。虽然多导睡眠监测能够客观、准确的分析睡眠及觉醒状态,并对睡眠进行分期,但它高 昂的价格及不能在自然状态下记录睡眠的特点,使它在临床的应用受到局限 ;睡眠日记虽 能在一定程度上反映自然状态下的睡眠情况,但它的准确性尚。
8、未得到认可,因此临床很需 要存在客观、准确、价格便宜、易被接受的睡眠评估方式。体动记录仪作为一种无创,并完全 在自然状态下评估睡眠的方式,其应用价值开始被广大睡眠中心重视。周期性肢动症是指 睡眠期间反复的、高度刻板发生的肢体运动,最常发生于下肢。但研究发现,现有的体动记 录仪会出现检测结果与实际不符的情况,这可能与传感器单一、灵敏度较低有关。 0003 基于以上所述,一种用于下肢运动行为的临床记录定量检测装置亟待开发。 发明内容 0004 为了克服现有技术的不足,本发明提供一种睡眠障碍下肢运动记录装置,通过本 技术可实现对下肢运动程度的定量评估,有效提升评估的客观性。 0005 一种睡眠障碍下。
9、肢运动记录装置,包括感应机构、采集盒及终端设备,其中,所述 感应机构,包括两组感应单元,每一组感应单元均包括2个粘贴于患者腿部的9轴传感器及 2 个粘贴于患者腿部肌肉表面的表面肌电电极 ;采集盒,包括两组模块单元,每一组模块单 元与一组感应单元对应,每一组模块单元均包括一运动采集模块及一肌电采集模块,所述 运动采集模块与所述 9 轴传感器通过线缆连接,所述肌电采集模块与所述表面肌电电极电 连接,所述运动采集模块及所述肌电采集模块均连接于单片机并通过与所述单片机相连 的第一无线传输模块将数据传输至终端设备 ;终端设备,包括接收所述第一无线传输模块 所发出数据的第二无线传输模块及与所述第二无线传输。
10、模块相连的上位机 ;其中,所述采 集盒内还设有电源管理模块用于为采集盒供电。 0006 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述表面肌电电极为一用于 生物电势测量的肌电信号检测芯片,所述肌电信号检测芯片采用低噪声、8 通道、24 位模拟 前端芯片 ADS1299,所述肌电信号检测芯片采样率至少为 16bits,用于同步检测 2 路 4 导肌 电信号。 0007 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述肌电信号检测芯片包 括 8 个低噪声可编程增益放大器和 8 个 24bits 同步采样模数转换器,等效输入噪声为 1.0Vpp(70Hz BW),数据采样率为 250SPS。
11、 16kSPS。 0008 由于肌电信号检测与人体有直接的电接触,故所述肌电信号检测芯片的安全性设 计需格外关注,不仅需满足 GB9706.1-2007 医用电气设备第 1 部分 :安全通用要求,还需满 说 明 书CN 104434125 A 2/3 页 4 足 YY 0896-2013 医用电气设备第 2 部分 :肌电及诱发反应设备安全专业要求。 0009 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述 9 轴传感器为一运动信 号检测芯片,所述运动信号检测芯片包括三轴加速度计、三轴陀螺仪与三轴磁力计。初步选 择 InvenSense 公司的 MPU-6500 传感器作为运动信号检测芯片。
12、。 0010 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述三轴加速度计的测量范 围为 2g,4g,8g 或 16g。 0011 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述三轴陀螺仪的测量范围 为 250,500,1000 或 2000degrees/sec。 0012 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述运动信号检测芯片为 MPU-6500 传感器。 0013 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述第一无线传输模块及所 述第二无线传输模块数据传输速率大于等于 275.2kbps,且小于等于 2764800bps。最低数 据传输速率 :8*16*2。
13、000+2*16*6*100 275.2kbps。 0014 就数据传输量而言,蓝牙通信协议与 nRF24L01 射频芯片都可以满足要求,但是要 通过医疗器械认证,采用专门设计的满足 CE 认证的蓝牙通信模块可以大大缩短开发流程 和认证流程。初步选择深圳蓝色飞舞公司生产的 BF10-A 蓝牙 2.0 模块,该模块通过了 FCC 认证,最大传输速率可达 2764800bps,可以满足本系统的无线通信速率要求。 0015 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动记录装置,其中,所述第一无线传输模块及所 述第二无线传输模块均采用 BF10-A 蓝牙 2.0 模块。 0016 优选的是,所述的睡眠障碍下肢运动。
14、记录装置,其中,所述采集盒外还设绑带用于 将采集盒固定于腰间。 0017 本发明提供的睡眠障碍下肢运动记录装置的有益效果 :(1) 对患者睡眠障碍典型 症状下肢运动的评估采用表面肌电图 (sEMG) 与运动状态相结合的方法,以形成客观标准 ; (2) 对患者运动状态评估采用 9 轴传感器,即 3 轴加速度计 +3 轴陀螺仪 +3 轴磁力计,通过 数据融合得到相应运动数据。 附图说明 0018 图 1 为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置系统框图 ; 0019 图 2 为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置 9 轴传感器数据采集电路框图。 具体实施方式 0020 下面结合附图对本发明做进一步的。
15、详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。 0021 如附图 1 所示,为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置系统框图,包括感应 机构、采集盒及终端设备三部分,可以对患者进行单侧运动状态测量或对患者进行双侧运 动状态测量。为了准确检测下肢的运动状态,需要采用两组分别设于患者两侧腿部的感应 单元,每一组感应单元均包括 2 个分别粘贴于患者大、小腿部的 9 轴传感器及 2 个分别粘贴 于患者大、小腿部肌肉表面的表面肌电电极,两组感应单元同时对患者两腿进行检测。 0022 所述感应机构采用线缆连接至采集盒。采集盒通过腰带束于患者腰间,所述采集 说 明 书CN 104434125 A 。
16、3/3 页 5 盒包括肌电采集模块、运动采集模块、单片机(MCU)、第一无线传输模块和电源管理模块。终 端设备包括第二无线传输模块和上位机。采集盒与终端设备之间采用无线通讯。 0023 如图 2 所示,为本发明所述的睡眠障碍下肢运动记录装置 9 轴传感器数据采集 电路框图,其中,单片机型号为 PIC16LF1827,电源型号为 U0ADP151,9 轴传感器型号为 U_ MPU9250,第一无线传输模块型号为 U_nRF24L01,所述第一无线传输模块采用射频芯片。 0024 另,将睡眠期间上肢震颤记录装置与睡眠障碍下肢运动记录装置结合 :上肢体动 记录装置包括传感器、采集盒与终端设备三部分,。
17、用于测量患者单侧上肢的体动情况。为了 测量患者两侧上肢的震颤情况,需要分别在患者两侧上臂佩戴采集盒,表面肌电电极与采 集盒集成为一体,表面肌电电极位于采集盒与皮肤的接触面,采集盒直接粘贴于待测前臂 肌肉群特定位置,减少了连线。两侧 9 轴传感器粘贴于特定位置后与同侧采集盒相连。两 侧采集盒分别通过无线传输模块与终端设备进行双向通讯 ;睡眠障碍下肢运动记录装置包 括感应机构、采集盒及终端设备三部分,可以对患者进行单侧运动状态测量或对患者进行 双侧运动状态测量。为了准确检测下肢的运动状态,需要采用两组分别设于患者两侧腿部 的感应单元,每一组感应单元均包括 2 个分别粘贴于患者大、小腿部的 9 轴传。
18、感器及 2 个分 别粘贴于患者大、小腿部肌肉表面的表面肌电电极,两组感应单元同时对患者两腿进行检 测。将睡眠期间上肢震颤记录装置与睡眠障碍下肢运动记录装置结合形成体动检测系统可 实现多点位检测,使检测结果更为准确客观。 0025 尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地 实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。 说 明 书CN 104434125 A 1/1 页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104434125 A 。