睡眠呼吸暫停症監視電路設計,家人不再擔心
發布時間:2014-11-06 責任編輯:sherryyu
【導讀】meinianyinweishuimianhuxijibingsiquderenbuzaishaoshu,henkongbuba。zhejiushishuimianhuxizantingzheng,yibanzaizhenduanhuanzheshifoulihuanshuimianhuxizantingzhengshizhihuanzhezaishuimianzhongchuxianhuxizantingheditongqidezongcishuchaoguomeixiaoshi5次。如何保證家裏的睡眠呼吸暫停症患者安全睡眠呢?本文將介紹一種無線型睡眠呼吸暫停症監視係統電路設計。
睡眠呼吸暫停症是一種很常見的睡眠呼吸疾病,根據研究調查,在美國約有24%的成年男性及9%成年女性或超過200萬人口患有此疾病,在中國台灣至少有35萬人也有此問題。一般在診斷患者是否罹患睡眠呼吸暫停症是指患者在睡眠中出現呼吸暫停和低通氣的總次數超過每小時5次。
生理參數測量計
心跳變化使用的感測組件為光傳感器,主要利用人體心髒收縮時血管中的血流量及血氧濃度會因此而產生變化。本係統采用光耦合器(CNY70)利li用yong光guang反fan射she法fa偵zhen測ce血xue管guan末mo端duan血xue流liu量liang的de變bian化hua。音yin頻pin信xin號hao接jie收shou器qi主zhu要yao是shi接jie收shou睡shui眠mian時shi因yin呼hu吸xi道dao阻zu塞sai所suo產chan生sheng的de鼾han聲sheng,本ben係xi統tong采cai用yong電dian容rong式shi音yin頻pin接jie收shou器qi作zuo為wei信xin號hao接jie收shou的de主zhu要yao組zu件jian,利li用yong接jie收shou音yin波bo壓ya力li改gai變bian振zhen動dong膜mo的de位wei移yi量liang,使shi振zhen動dong膜mo與yu鋁lv質zhi外wai殼ke間jian的de電dian容rongCT隨著音波強弱改變電容量,再經FET完成阻抗的轉換產生RECM,使REXT和RECM的分壓改變,得到不同的輸出。圖1為音頻接受器內部架構及動作原理。

圖1 音頻接受器內部架構及動作原理
呼吸傳感器的工作原理是利用呼吸時胸腔會產生起伏而拉動臥式可變電阻因而產生電阻值的改變。
生理信號感測電路
心跳變化時,傳感器所測量到的信號,包含有直流偏壓(DC Offset)、心跳變化的信號、呼吸及肌肉顫動、60Hz及(ji)高(gao)頻(pin)的(de)噪(zao)聲(sheng),其(qi)中(zhong)心(xin)跳(tiao)變(bian)化(hua)的(de)信(xin)號(hao)為(wei)所(suo)需(xu)的(de)信(xin)號(hao),其(qi)它(ta)信(xin)號(hao)一(yi)律(lv)視(shi)為(wei)噪(zao)聲(sheng),因(yin)此(ci)分(fen)別(bie)采(cai)用(yong)硬(ying)件(jian)的(de)前(qian)置(zhi)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)及(ji)軟(ruan)件(jian)兩(liang)種(zhong)處(chu)理(li)方(fang)式(shi),以(yi)消(xiao)除(chu)不(bu)同(tong)的(de)噪(zao)聲(sheng)對(dui)測(ce)量(liang)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)影(ying)響(xiang)。前(qian)置(zhi)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)主(zhu)要(yao)特(te)點(dian)是(shi)可(ke)以(yi)減(jian)輕(qing)軟(ruan)件(jian)程(cheng)序(xu)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)所(suo)需(xu)的(de)運(yun)算(suan)量(liang)及(ji)時(shi)間(jian),避(bi)免(mian)造(zao)成(cheng)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)延(yan)遲(chi)情(qing)形(xing)。圖(tu)2為心跳感測電路。

圖2 心跳感測電路
鼾聲感測電路
以音頻接收器測量到的鼾聲信號包含很多噪聲及背景雜音的影響,必須利用硬件濾波器去除高頻、低頻噪聲隻留下鼾聲頻帶內的信號,Smithson[1995]研究中顯示鼾聲的頻率大約在1~200Hz的聲音頻帶內,其它聲音的頻率域則較廣。首先由音頻接收器從量得的信號,信號放大,再經由200Hz低通濾波器濾除其它聲音所造成的噪聲幹擾。
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呼吸感測電路
利用呼吸時胸腔的起伏拉動臥式可變電阻改變電阻值因而產生的電壓變化,經由信號放大電路、比較電路,即可判斷呼吸的情形。圖13為呼吸信號波形。圖3為呼吸感測電路。

圖3 呼吸感測電路
CPU及顯示電路
圖4所示為本係統CPU及顯示電路。CPU是使用盛群半導體股份有限公司所生產的HT46R24微控製器,其中由Port A 及Port C驅動15*4中文顯示型LCD,作為生理參數數據的顯示,Port B為生理參數及定時器的輸入端,而Port D則經過MAX232準位轉換做串行傳輸。

圖4 CPU及顯示電路
生理參數測量計之程序如下:zaishenglicanshuceliangshiweilebimianduqudaoshentifanzhuanshidecuowuxinhao,liyongduozhongduqudefangshijiayibimian,zaixinhaobianhuashilianxuduqu,qiemeiciduqujianjiaruyiduanshijianyanchi,zaijingguobiduiduqudexinhaoshifouxiangtong,cifangshikejiangdixinhaoduqushidecuowulv。chuliwanchenghoudeshenglicanshuziliaocunfangyuweikongzhiqidehuancunqi,bingtongguozhongwenxingLCD顯示所測量到的生理參數。藍牙無線模塊傳輸方麵,主要將儲存在微控製器內部緩存器的生理參數數據通過RS-232串行傳輸與個人計算機間做數據通訊。
在(zai)設(she)計(ji)單(dan)芯(xin)片(pian)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)時(shi),必(bi)須(xu)以(yi)時(shi)間(jian)軸(zhou)為(wei)基(ji)準(zhun),測(ce)量(liang)各(ge)項(xiang)生(sheng)理(li)參(can)數(shu),才(cai)能(neng)於(yu)重(zhong)建(jian)時(shi)找(zhao)出(chu)各(ge)個(ge)生(sheng)理(li)參(can)數(shu)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)。為(wei)了(le)使(shi)生(sheng)理(li)參(can)數(shu)測(ce)量(liang)計(ji)的(de)體(ti)積(ji)小(xiao)型(xing)化(hua),必(bi)須(xu)選(xuan)擇(ze)低(di)消(xiao)耗(hao)電(dian)量(liang)及(ji)體(ti)積(ji)較(jiao)小(xiao)的(de)組(zu)件(jian),並(bing)使(shi)用(yong)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)使(shi)整(zheng)體(ti)電(dian)源(yuan)消(xiao)耗(hao)最(zui)小(xiao)化(hua)。藍(lan)牙(ya)無(wu)線(xian)傳(chuan)輸(shu)模(mo)塊(kuai)為(wei)低(di)功(gong)率(lv)消(xiao)耗(hao)且(qie)高(gao) 安全性的無線數據傳輸設備。
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