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1、(10)申请公布号 CN 104287734 A (43)申请公布日 2015.01.21 C N 1 0 4 2 8 7 7 3 4 A (21)申请号 201410429201.3 (22)申请日 2014.08.27 A61B 5/08(2006.01) (71)申请人深圳市惟拓力医疗电子有限公司 地址 518000 广东省深圳市光明新区高新 园西区七号路森阳科技园厂房一栋 B2-13楼 (72)发明人叶南亭 叶继伦 (74)专利代理机构深圳鼎合诚知识产权代理有 限公司 44281 代理人任葵 彭家恩 (54) 发明名称 一种呼吸连续监测方法和装置 (57) 摘要 本申请公开了一种呼吸连。
2、续监测方法，包括： 通过压力模块将呼吸过程中胸腔体积的变化转变 为压力变化信号；将所述压力变化信号传送至压 力传感模块上；所述压力传感模块对所述压力变 化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据。本 申请还公开了一种呼吸连续监测装置。在本申请 的具体实施方式中，通过监测胸腔体积变化而引 起的压力变化，排除了现有技术易受干扰的问题， 提高了测量的准确性。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104287734 A CN 104287734 A 1/1。
3、页 2 1.一种呼吸连续监测方法，其特征在于，包括： 通过压力模块将呼吸过程中胸腔体积的变化转变为压力变化信号； 将所述压力变化信号传送至压力传感模块上； 所述压力传感模块对所述压力变化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述压力模块包括气囊和气路，所述通 过压力模块将呼吸过程中胸腔体积的变化转变为压力变化信号包括： 所述气囊置于人体胸腹部； 使用充气泵对所述气囊充气并维持在预设的压力； 所述气路与所述气囊连接并连接至所述压力传感单元。 3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述压力模块包括阀，所述使用充气泵 对所述气囊充气并维持在预设的。
4、压力包括： 充气泵对所述气囊进行充气并维持在20mmHg5mmHg的压力，在压力不足时充气泵工 作进行补充，在压力超过时，利用所述阀放气。 4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述压力模块还包括压力限制单元，所 述使用充气泵对所述气囊充气并维持在预设的压力还包括： 所述控制单元在压力超过预设阈值压力时，停止充气泵的工作并控制所述阀放气； 所述控制单元在充气时间超过预设充气时间时，停止充气泵的工作并控制所述阀放 气。 5.如权利要求1-4所述的任一种方法，其特征在于，其中所述压力传感模块对所述压 力变化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据包括： 对所述压力变化信号进行高通滤波提取呼吸波。
5、信号，利用预定的波形特征识别算法获 取呼吸率。 6.一种呼吸连续监测装置，其特征在于，包括相互连接的压力模块和压力传感模块， 所述压力模块用于将呼吸过程中胸腔体积的变化转变为压力变化信号，并将所述压力 变化信号传送至所述压力传感模块上； 所述压力传感模块用于对所述压力变化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据。 7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，其中所述压力模块包括气囊和气路，所述压 力模块还用于将所述气囊置于人体胸腹部，使用充气泵对所述气囊充气并维持在预设的压 力，所述气路与气囊连接并连接至所述压力传感模块。 8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，其中所述压力模块还包括阀，所述压力模。
6、块 还用于：使用充气泵对所述气囊进行充气并维持在20mmHg5mmHg的压力，在压力不足时 所述充气泵工作进行补充，在压力超过时，利用所述阀放气。 9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，其中所述压力模块还包括压力限制单元，所 述压力限制单元用于在压力超过预设阈值压力时，停止所述充气泵的工作并控制所述阀放 气；在充气时间超过预设充气时间时，停止所述充气泵的工作并控制所述阀放气。 10.如权利要求6至9任一所述的装置，其特征在于，所述压力传感模块还用于对所述 压力变化信号进行高通滤波提取呼吸波信号，利用预定的波形特征识别算法获取呼吸率。 权 利 要 求 书CN 104287734 A 1/6页 。
7、3 一种呼吸连续监测方法和装置 技术领域 0001 本申请涉及医疗器械，尤其涉及一种呼吸监测方法和装置。 背景技术 0002 人体的生理活动重要参数之一是呼吸，通过胸腔的起伏引起气体的内外交换，呼 吸监测是针对人体呼吸状态进行测量的一个重要生理参数之一，其中呼吸率计算是评价一 个重要指标，用于呼吸监测的方法有很多中，其中主要包含阻抗法、热敏法、红外法等。在常 规监护中常使用阻抗法，在高端监护应用中常使用红外法。其中阻抗法使用便宜，信号质量 不好，可靠性差，红外法信号质量高、可靠性高，但是成本昂贵、使用不方便。 0003 常规监护仪上呼吸测量技术大都是采用基于阻抗法、热敏法和红外光谱吸收的方 法。
8、，阻抗法通常是利用心电监护导联中的标准II电极，采用一个60KHz左右的高频载波信 号注入人体，利用人体呼吸所产生的胸部阻抗改变对这个载波的调制，在测量回路中经过 放大、检波等获取呼吸信号，并利用算法实现特征检测与呼吸率计算；热敏法是采用热敏电 阻，并放置在呼吸道的出、入气口附近，如鼻腔处，呼吸所引起内外气体交换而产生温度变 化而影响这个热敏电阻的阻值变化，再通过放大电路、滤波电路等获取呼吸信号，并利用算 法实现特征检测与呼吸率计算。 0004 现有技术的缺点是抗干扰严重不足，阻抗易受心动的影响，同时在呼吸微弱情况 监测效果更差，另外阻抗法需要借助于心电电极，在不需要进行心电监测时，这个方法更。
9、显 得浪费；热敏法使用比较麻烦，感应传感器需要放置在呼吸道的输入、出口的位置。 发明内容 0005 本申请要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种呼吸连续监测方法及 装置。 0006 根据本申请的第一方面，本申请提供一种呼吸连续监测方法，包括： 通过压力模块将呼吸过程中胸腔体积的变化转变为压力变化信号； 将所述压力变化信号传送至压力传感模块上； 所述压力传感模块对所述压力变化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据。 0007 上述压力模块包括气囊和气路，所述通过压力模块将呼吸过程中胸腔体积的变化 转变为压力变化信号包括：所述气囊置于人体胸腹部；使用充气泵对所述气囊充气并维持 在预设的压力。
10、；所述气路与气囊连接并连接至所述压力传感单元。 0008 上述压力模块包括阀，所述充气泵对所述气囊充气并维持在预设的压力包括：充 气泵对所述气囊进行充气并维持在20mmHg5mmHg的压力，在压力不足时所述充气泵工作 进行补充，在压力超过时，利用所述阀放气。 0009 上述压力模块还包括压力限制单元，所述充气泵对所述气囊充气并维持在预设的 压力还包括：所述控制单元在压力超过预设阈值压力时，停止所述充气泵的工作并控制所 述阀放气；所述控制单元在充气时间超过预设充气时间时，停止所述充气泵的工作并控制 说 明 书CN 104287734 A 2/6页 4 所述阀放气。 0010 上述压力传感模块对所。
11、述压力变化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据包 括：对所述压力变化信号进行高通滤波提取呼吸波信号，利用预定的波形特征识别算法获 取呼吸率。 0011 根据本申请的第二方面，本申请提供一种呼吸连续监测装置，包括相互连接的压 力模块和压力传感模块，所述压力模块用于将呼吸过程中胸腔体积的变化转变为压力变化 信号，并将所述压力变化信号传送至所述压力传感模块上；所述压力传感模块用于对所述 压力变化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据。 0012 上述压力模块包括气囊和气路，所述压力模块还用于将所述气囊置于人体胸腹 部，使用充气泵对所述气囊充气并维持在预设的压力，所述气路与气囊连接并连接至所述 压力。
12、传感模块。 0013 上述压力模块还包括阀，所述压力模块还用于：所述充气泵对所述气囊进行充气 并维持在20mmHg5mmHg的压力，在压力不足时所述充气泵工作进行补充，在压力超过时， 利用所述阀放气。 0014 上述压力模块还包括压力限制单元，所述压力限制单元用于在压力超过预设阈值 压力时，停止所述充气泵的工作并控制所述阀放气；在充气时间超过预设充气时间时，停止 所述充气泵的工作并控制所述阀放气。 0015 上述压力传感模块还用于对所述压力变化信号进行高通滤波提取呼吸波信号，利 用预定的波形特征识别算法获取呼吸率。 0016 由于采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于： 在本申请的具体。
13、实施方式中，通过监测胸腔体积变化而引起的压力变化，排除了现 有技术易受干扰的问题，提高了测量的准确性；可在现有的无创血压测量模块中，适当增加 气路转接与控制，即可实现，以公用形式实现低成本、高性能和功能扩展。 0017 在本申请的具体实施方式中，通过气囊和气路装置获取压力变化信号，实现简 单，提高了易用性。 0018 在本申请的具体实施方式中，通过压力限制单元控制压力，提高了工作的可靠 性和安全性。 附图说明 0019 图1示出了根据本申请呼吸连续监测方法一个实施例的流程图； 图2示出根据本申请呼吸连续监测方法另一个实施例的流程图； 图3示出使用图2实施例进行呼吸测量的过程时序图； 图4示出根。
14、据本申请呼吸连续监测装置一个实施例的结构示意图； 图5示出根据本申请呼吸连续监测装置另一个实施例的结构示意图； 图6示出根据本申请呼吸连续监测装置又一个实施例的结构示意图； 图7使用图5或图6所示实施例计算出的呼吸压力波形。 具体实施方式 0020 下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。 说 明 书CN 104287734 A 3/6页 5 0021 本申请的具体实施方式，可通过气路转接和控制电路实现公用的压力脉搏波测量 电路，或独立压力脉搏波测量电路，并利用捆绑在胸腹部的一个微型气囊，通过一个气管将 这个气囊联通到一个压力传感器上，再通过一个气阀、气泵的联合工作，形成低于25。
15、mmHg 封闭的微压气路系统，从而感应因为呼吸做引起胸腔体积的变化，并进一步转换成气囊中 的压力变化，从而实现呼吸波形和呼吸率的监测。 0022 图1示出了根据本申请呼吸连续监测方法一个实施例的流程图，包括： 步骤102：通过压力模块将呼吸过程中胸腔体积的变化转变为压力变化信号； 步骤104：将压力变化信号传送至压力传感模块上； 步骤106：压力传感模块对压力变化信号进行分析，产生呼吸率和呼吸波形数据。 0023 一种实施方式，压力模块包括充气泵、气囊和气路，步骤102具体包括： 步骤S1：气囊置于人体胸腹部； 步骤S2：充气泵对所述气囊充气并维持在预设的压力； 步骤S3：气路与气囊连接并连接。
16、至压力传感单元。 0024 一种实施方式，压力模块还包括阀，步骤S2具体包括：充气泵对气囊进行充气并 维持在20mmHg5mmHg的压力，在压力不足时充气泵工作进行补充，在压力超过时，利用阀 放气。 0025 一种实施方式，压力模块还包括压力限制单元，步骤S2还包括：控制单元在压力 超过预设阈值压力时，停止充气泵的工作并控制阀放气；控制单元在充气时间超过预设充 气时间时，停止充气泵的工作并控制阀放气。 一种实施方式，步骤106具体包括：对压力变化信号进行高通滤波提取呼吸波信号，利 用预定的波形特征识别算法获取呼吸率。 0026 图2示出了根据本申请呼吸连续监测方法另一个实施例的流程图，包括： 。
17、步骤202：捆绑气囊。利用装置在一个带有松紧的棉性材料绑带的气囊，构成呼吸传感 器，并轻松地捆绑在受试者的胸腹部（不产生明显的压迫）； 步骤204：气路连接。通过气路连接到压力传感单元上，本实施方式中，压力传感单元 为气路压力传感器； 步骤206：充气。通过泵、阀控制实现微压力气路状态，利用PWM控制实现泵的微量充 气，充气泵自动对气囊充气至20mmHg5mmHg，不足则利用泵进行补充，超出则利用阀放气， 并维持气囊中的这个静态压力。 0027 步骤208：压力限制检查。若压力超出150mmHg，转步骤210；否则转步骤212； 步骤210：泄气和停止泵的工作。利用阀泄气并停止泵的工作，这是为。
18、了保证系统和受 试者的安全，转步骤208； 步骤212：充气时间检查。充气时间若超出最大充气时间限制，本实施例中，最大充气 时间为10秒，则转步骤214，否则转步骤216； 步骤214：停止充气、泄气和报警：停止充气泵的工作，阀泄气，并报充气时间过长警 示；转步骤208； 步骤216：获得呼吸监测数据。呼吸压力波放大电路利用气路压力传感器的信号获取 呼吸产生呼吸压力波，并进入模数转换而获得数字化呼吸压力波，再经过数字信号处理以 及特征检测而实现呼吸率的计算。 说 明 书CN 104287734 A 4/6页 6 0028 图3示出图2实施例进行呼吸测量的过程时序，包括： 步骤302：系统加电，。
19、微处理器程序加载，进行初始化处理； 步骤304：监测当前气路压力； 步骤306：启动呼吸监测，启动充气和计时，计时超出预期充气时间限制时，则报呼吸 气路漏气，停止呼吸监测； 步骤308：气路状态识别，维持预期的呼吸气路压力，继续充气直至达到； 步骤310：停止充气，实时监测呼吸压力波形，并完成呼吸率计算。 0029 步骤312：输出呼吸率和波形数据，以实现呼吸实时监测。 0030 图4示出根据本申请呼吸连续监测装置一个实施例的结构示意图，包括相互连接 的压力模块和压力传感模块，压力模块用于将呼吸过程中胸腔体积的变化转变为压力变化 信号，并将压力变化信号传送至压力传感模块上；压力传感模块用于对压。
20、力变化信号进行 分析，产生呼吸率和呼吸波形数据。 0031 一种实施方式，压力模块包括充气泵、气囊和气路，压力模块还用于将气囊置于人 体胸腹部，充气泵对气囊充气并维持在预设的压力，气路与气囊连接并连接至压力传感模 块。 0032 一种实施方式，压力模块还包括阀，压力模块还用于：充气泵对气囊进行充气并维 持在20mmHg5mmHg的压力，在压力不足时充气泵工作进行补充，在压力超过时，利用阀放 气。 0033 一种实施方式，压力模块还包括压力限制单元，压力限制单元用于在压力超过预 设阈值压力时，停止充气泵的工作并控制阀放气；在充气时间超过预设充气时间时，停止充 气泵的工作并控制阀放气。 0034 。
21、一种实施方式，压力传感模块还用于对压力变化信号进行高通滤波提取呼吸波信 号，利用预定的波形特征识别算法获取呼吸率。 0035 图5示出根据本申请呼吸连续监测装置另一个实施例的结构示意图，包括压力模 块和压力传感模块，压力模块包括气路连接、气囊、泵、阀、泵控制单元、阀控制单元和微处 理器；压力传感模块包括压力传感器、压力放大与滤波单元、模数转换单元和微处理器。微 处理器是整个系统的控制器，既能控制泵和阀，又能进行信号处理，产生呼吸数据。图中粗 实线为气路连接，气囊通过气路连接到压力放大与滤波单元和泵、阀，带箭头的细实线为信 号连接，压力放大与滤波单元依次与模数转换单元、微处理器连接，泵、阀依次与。
22、相应的泵 控制单元、相应的阀控制单元及微处理器连接。 0036 利用本实施例实施呼吸监测的原理和过程如下：首先利用装置在一个带有松紧的 棉性材料绑带上气囊，构成呼吸传感器，并轻松地捆绑在受试者的胸腹部（不产生明显的压 迫），其次是通过气路连接气路压力传感器上，在启动呼吸监测后，利用微处理器PWM控制实 现泵的微量充气，对气囊充气至20mmHg5mmHg，不足则利用泵进行补充，超出则利用阀放 气，并维持气囊中的这个静态压力，再其次是通过压力放大与滤波单元通过高通滤波获取 呼吸产生呼吸压力波，并进入模数转换而获得数字化呼吸压力波，最后是经过微处理器的 数字信号处理以及利用特定的波形特征识别算法获取。
23、呼吸率而实现呼吸率的计算。同时在 气路压力限制的安全上，微处理器利用压力限制，超出150mmHg即可控制阀泄气和停止泵 的工作，二是利用最大充气时间限制，一旦充气时间超过10秒，即可停止充气，并泄气和报 说 明 书CN 104287734 A 5/6页 7 充气时间过长警示。 0037 图6示出根据本申请呼吸连续监测装置又一个实施例的结构图，该实施例是将呼 吸连续监测装置与无创血压测量装置集成起来形成的装置，包括压力模块和呼吸压力传感 模块，压力模块包括气路连接、呼吸用气囊、血压用气囊、泵、呼吸气阀、血压气阀、泄气阀、 泵控制单元、呼吸气阀控制单元、血压气阀控制单元、泄气阀控制单元和微处理器；。
24、压力传 感模块包括呼吸压力传感器、呼吸压力放大与滤波单元、血压压力传感器、血压压力放大与 滤波单元、压力脉搏波放大与滤波单元、模数转换单元和微处理器。微处理器是整个系统的 控制器，既能控制泵和阀，又能进行信号处理，产生呼吸数据。图中粗实线为气路连接，呼吸 用气囊、血压用气囊通过气路各自连接到呼吸压力放大与滤波单元、血压压力放大与滤波 单元和泵、呼吸气阀、血压气阀，带箭头的细实线为信号连接，呼吸压力放大与滤波单元依 次与模数转换单元、微处理器连接，血压压力放大与滤波单元依次与模数转换单元、微处理 器连接，泵、阀依次与相应的泵控制单元、相应的阀控制单元及微处理器连接。 0038 本实施例首先是改进。
25、气路的结构，完成充气泵能分时对血压测量气路和呼吸测量 气路进行充气的功能实现，在充气泵充气口通向两个气路上添加两个阀，即能实现，血压气 阀打开，呼吸气阀关闭时，充气泵可用于血压测量的充气，血压气阀关闭，呼吸气阀打开，充 气泵可用于呼吸测量充气，由于呼吸测量中的充气极少用，可以在血压测量的间期中进行。 增加用于呼吸测量的微型气囊，以及与之联通的低压压力传感器和对应的处理电路，包含 压力放大、滤波，以及模数转换，以获得实时的气路压力及压力脉搏波值。增加泄气阀及控 制电路，根据呼吸测量，以及安全状态来控制呼吸测量状态，保证呼吸的正常测量。根据所 获得呼吸波形，进行相关的特征识别与呼吸率计算，以获得更。
26、准确的呼吸率值。 0039 利用本实施例的装置对血压和呼吸测量的原理和过程： 由于测量子系统是相对独立的，在加电启动后，完成整个系统初始化后，无创血压测量 系统，通过捆绑在上手臂上血压袖套即可实现无创血压的测量。通常情况下充气泵是与血 压测量气路连接的，在启动呼吸测量时（同时血压测量状态处在停止时），充气泵切换到呼 吸气路，进行充气并达到预期呼吸气路压力，维持呼吸压力波的监测，之后返回到血压测量 气路中，当预期呼吸气路压力降低到预期的下限以下时，充气泵将再次切换并进行补气至 预期气路压力。对于呼吸测量系统，通过泵阀的适当切换，以及捆绑在胸腹部的微型气囊并 联通在测量系统中，首先实时对气路的压力。
27、状态进行监测，并通过泵、阀控制实现微压力气 路状态，利用PWM控制实现泵的微量充气，并充气至20mmHg5mmHg，不足则利用泵进行补 充，超出则利用阀放气，以维持上述的静态气路压力，再利用呼吸所引起的气路压力变化来 实现对呼吸监测，高通滤波提取呼吸波信号，在利用特定的波形特征识别算法获取呼吸率， 同时在气路压力限制的安全上，一是利用压力限制，超出150mmHg即可泄气和停止泵的工 作，二是利用最大充气时间限制，一旦充气时间超过10秒，即可停止充气，并泄气和报充气 时间过长警示。 0040 图7示出使用图5或图6所示实施例进行呼吸压力波形计算的图示。 0041 与现有技术相比，本申请通过独立设。
28、计系统或利用无创血压测量系统，通过增加 一个微型气囊，并捆绑在人体胸腹部感应呼吸的影响，再利用对气路状态的监测，获得稳 定、干净的呼吸压力波，实现呼吸的监测，从而显著地改善了呼吸率测量的准确性，并方便 使用。 说 明 书CN 104287734 A 6/6页 8 0042 以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申 请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护 范围。 说 明 书CN 104287734 A 1/4页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104287734 A 2/4页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104287734 A 10 3/4页 11 图5 图6 说 明 书 附 图CN 104287734 A 11 4/4页 12 图7 说 明 书 附 图CN 104287734 A 12 。