睡眠呼吸監測系統的製作方法

2023-12-07 05:04:36

專利名稱：睡眠呼吸監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種睡眠呼吸狀態監測裝置。
背景技術：
在睡眠的相關疾病中，以呼吸中止症和打鼾最為困擾人們的生活，睡眠呼吸暫停綜合症(簡稱=OSAHQ是一種十分複雜的病理狀態，屬呼吸調節紊亂。這中病理狀態不僅伴有打鼾和日間瞌睡，還由於低通氣或呼吸暫停引起反覆發作的低氧高碳酸血症，可導致心肺和其他重要生命器官併發症，甚至發生猝死。目前在記錄患者睡眠信息、診斷呼吸暫停綜合症方面常採用多項生理參數監測儀，記錄心電圖、口鼻腔氣流、腹部呼吸運動、打鼾次數等情形，這樣的監測手段雖然精確， 但身上需要佩戴很多儀器，非常不方便患者睡眠，而且必須在特定的醫療機構由專業人士操作才能測量，更何況多項生理監測儀是一項價格很昂貴的儀器，不適用患者居家監測使用，即使發生呼氣停止多項生理監測儀也不能喚醒患者，同時不能作為阻鼾儀抑制患者打鼾。傳統檢驗是否患有呼吸中止症，均需要到醫院的睡眠中心做詳細的檢查，一般通過睡眠呼吸多項生理監測儀來記錄一整夜的睡眠周期，呼吸次數、型態、缺氧指數、心電的變化、口鼻腔氣流、打鼾次數等情形，在檢測時還虛連接腦波、肌電圖、心電圖、口鼻氣流感應器、麥克風、血氧脈衡儀等導連，然後記錄睡眠狀態信息進行臨床分析。而呼吸暫停並非周期性信號，在臨床上存在很大的不確定性，並且傳統的檢測手段不能動態的監控患者的睡眠狀況，即使患者在家出現呼吸中止現象，也不能準確的得到提醒；而且傳統的檢測方法需要許多醫療資源和檢測費用。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是現有監測睡眠信息和呼吸暫停症的裝置價格昂貴、不能動態監控患者狀態、呼吸停止時不能及時作出提醒，提供一種價格低廉、能動態監控患者狀態、當呼吸停止時能及時提醒的睡眠呼吸監測系統。本實用新型的技術方案是以下述方式實現的一種睡眠呼吸監測系統，包括連有時鐘的嵌入式MCU控制系統、聲音傳感器和電阻傳感器，嵌入式MCU控制系統配有PC機，反向放大器採集聲音傳感器的信號後通過低通濾波器和音頻放大電路傳輸至嵌入式MCU控制系統，電阻傳感器的輸出信號經過電壓跟隨器、信號放大器和模擬比較器傳輸至嵌入式 MCU控制系統，嵌入式MCU控制系統連接語音系統。所述嵌入式MCU控制系統輸出端連接IXD顯示屏。所述嵌入式MCU控制系統輸入端與鍵盤相連。所述嵌入式MCU控制系統輸入端設有遙控接口。所述嵌入式MCU控制系統設有USB接口。所述嵌入式MCU控制系統通過電機驅動電路控制電機。[0012]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點1.動態監控患者睡眠信息該系統的PC機實時數據通訊，經上位機軟體處理計算後，通過網絡發送至醫療機構的監控平臺有效的進行遠程控制監測患者的睡眠狀況。2.數據自動存儲在沒有實施遠程監控的情況下，睡眠數據經USB接口自動保存至U盤，供醫療機構臨床分析使用。3.監測呼氣中止，防止睡眠猝死發生軟體自動對睡眠中的呼吸情況進行監測， 一旦發生呼吸暫停，立即發出語音提示喚醒患者，以防止睡眠過程中因呼吸暫停引起猝死的發生。4.多功能既可以作為監測設備監測信息，又可以作為阻鼾儀調整患者睡姿，減少打鼾次數。檢測睡眠情況時，醫療機構可以動態的觀察患者自行在家的睡眠狀態，或將患者的睡眠信息存於U盤以用於臨床分析使用，監測過程中如發現呼氣暫停時，自動語音提醒患者，防止呼吸中止；作為阻鼾儀使用時，自動監測鼾聲大小，並將聲音信號存於U盤，鼾聲達到設定的分貝後，內置於枕頭的電機產生3秒的振動，提示患者調整睡姿，消除打鼾現象。因此本產品能夠抑制患者打鼾、自動監測患者睡眠信息，減少由呼吸暫停引起死亡的發生。

圖1是本實用新型的原理框圖。圖2是本實用新型的電路圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括連有時鐘的嵌入式MCU控制系統、聲音傳感器和電阻傳感器，嵌入式MCU控制系統配有PC機，反向放大器採集聲音傳感器的信號後通過低通濾波器和音頻放大電路傳輸至嵌入式MCU控制系統，電阻傳感器的輸出信號經過電壓跟隨器、信號放大器和模擬比較器傳輸至嵌入式MCU控制系統，嵌入式MCU控制系統連接USB接口和語音系統。所述低通濾波器是200Hz的低通濾波器。因鼾聲分布頻率在200Hz以內，要獲取精確的鼾聲信號必須利用硬體低通濾波器濾出高頻噪聲信號，經過正反向放大後進入單片機AD轉換為數位訊號，才能進行軟體分析，計算患者呼吸、鼾聲情況。設備具有自動對鼾聲識別功能，正常鼾聲間距時間介於 1. 4s-10s之間，當間距介於10s-60s之間時，將視為一次呼吸中止，當呼吸中止和呼吸感測電路測不到信號時，語音系統自動發出語音提示，喚醒患者，防止猝死的發生。所述嵌入式MCU控制系統輸出端連接IXD顯示屏。所述嵌入式MCU控制系統連接USB接口。如果該設備未連接PC電腦，則自動將檢測的鼾聲信號記錄至U盤，並通過 240128LCD液晶顯示處理後的信息(鼾聲波形、大小、次數等)，定期將U盤送至醫療機構， 以供分析使用。所述嵌入式MCU控制系統輸入端與鍵盤相連。所述嵌入式MCU控制系統輸入端設有遙控接口。所述嵌入式MCU控制系統通過電機驅動電路控制電機。加上電機之後本設備可以作為阻鼾儀使用時，能夠自動根據設定的靈敏度的大小，使枕頭內的電機產生振動，調整患者睡姿，使得呼吸通暢，進而消除鼾聲。本實用新型中單片機固件程序採用uc/OS嵌入式平臺編寫，在傳輸至PC機信號的同時，上位機(PC)軟體以VB6.0為開發工具實現，將處理的鼾聲信號、呼氣信號通過led顯示出仿真曲線圖和生理參數數據，或將處理完的信息由網絡傳至醫療機構，達到動態檢測的目的。本實用新型中各個模塊組成如下①電源模塊由U13、U114、U15、U16、C20_C33組成，向各個模塊電路提供額定電壓和電流。②嵌入式MCU控制系統由U1、Y1、C18、C19、C17、R25組成，是整個電路的核心，負責所有信號處理、計算、儲存及與上位機的通訊工作。③時鐘電路由U11、Y2、BT2組成，為系統提供時間信息處理。④語音電路U5、LSI組成，為系統提供常用的語音信息。⑤LCD顯示屏由LCD、RW1、C7、R13、R14、R15、Q1組成，顯示患者睡眠信息。⑥紅外遙控接口 U17、C34、C35組成，接受遙控器發出的紅外信號。⑦鍵盤S1、S2、S3、S4、S5組成，人機操作橋梁，為系統提供指令信號。⑧電機驅動電路由Rl6、Rl7、Rl8、Q2、Q3、Q4、D1、D2、U6、MG組成，採用光耦隔離， 當鼾聲響起時提供振動信號。⑨PC接口電路由C13、C14、C15、C16、U12組成，為系統和PC機提供信號傳輸渠道。⑩USB 接口電路RJ2、J2、R19、R20、R21、R22、R23、C8、C9、CIO、ClU C12、Y3、U7
組成，用於存儲信息數據。 聲音傳感器由Ll、Rl、Cl、MIC組成，接收聲音信號。 反向放大器由R2、R3、R4、U2組成，對聲信號反向放大。⑩200Hz低通濾波器由C2、C3、C4、R5、R6、R7、U3組成，主要濾出聲音200Hz以上的高頻成分。@音頻放大電路由05丄6、1 9、1 10、1 11、1 12、諷組成，對低頻信號進行二次幅度放大後送至嵌入式系統。 電阻傳感器RW2，為臥式可變電阻，當胸腔的起伏時，拉動電阻阻值產生電壓變化。⑩電壓跟隨器R26、R25、C36、U8組成，對電壓信號的緩衝。 信號放大器；R24、RW3、U9組成，緩衝信號的正向放大。⑩模擬比較器RW4、U10，將放大的信號與電壓信號對比後，送入系統進行AD轉換。 紅外接口電路U17、C34、C35組成，接收紅外遙控發出的信息。本實用新型的電路原理圖如圖2所示主控CPU採用ATMEL公司AVR系列ATMEGA64高檔嵌入式微型控制計算機，該晶片是RISC結構，運行速度快，可達到16MIPS，內外部資源豐富，功能強大，高度集成，價格低廉等特點，特別適用於並嵌入到高檔自動化、智能化儀器儀表中。[0048]CPU的軟體程序是基於Linux作業系統為平臺開發的，Linux具有原始碼開放、 內核小、效率高、移植的方便等特點；開發軟體採用avrstudi04. 18和winaVr20100110， avrstudio4. 18是ATMEL公司專門為AVR單片機量身定做的開發平臺，它可以內嵌WINAVR 軟體，共同基於Iinux平臺開發單片機資源；GCC是Linux的唯一開發語言，其優化程度可以說是目前世界上民用軟體中做的最好的，被移植到WINDOWS平臺上，整合了各個組件後的 Windows 版 GCCAVR 就是 WinAVR。Ul為系統的大腦，處理信息數據、統一管理各個系統模塊，具體外部資源引腳分配為51腳(ΡΑ0 口)連接聲音處理電路(聲音傳感器、反向放大器、200Hz低通濾波器、音頻放大器)，接收聲音信號進行AD轉換；50腳、49腳、44腳連接語音電路，用於提取語音信息的提取；48腳連接呼吸檢測電路(電阻傳感器、電壓跟隨器、信號放大器、模擬比較器)，對信號進行AD轉換；47腳、46腳、45腳與時鐘電路Ull通訊，對時間數據的處理；35腳-42 腳、58腳-61腳控制IXD液晶顯示，57腳連接R13、Q1控制液晶背光點亮時間；10腳-17腳、 25腳-30腳連接由U7、Jl、RJ2、Y3等組成的USB接口電路，與外界USB設備通訊；31腳連接Q2、Q3、Q4、MG、TO等組成的電機驅動電路，控制電機的轉速、時間；2腳、3腳連接由U12、 C0MUC13-C16組成的PC接口，與上位機通訊，完成數據收發處理；4腳、5腳、7腳、8腳9腳連接S1-S5鍵盤，處理人機對話模擬信號；6腳連接U17紅外遙控接收頭，接收紅外信息。本實用新型具有下述功能1.動態監控患者睡眠信息該系統通過RS232模塊與PC機實時數據通訊，經上位機軟體處理計算後，通過網絡發送至醫療機構的監控平臺有效的進行遠程控制監測患者的睡眠狀況。2.既可以作為監測設備監測信息，又可以作為阻鼾儀調整患者睡姿，減少打鼾次數。3.數據自動存儲在沒有實施遠程監控的情況下，睡眠數據自動保存U盤，供醫療機構臨床分析使用。4.監測呼氣中止，防止睡眠猝死發生軟體自動對睡眠中的呼吸情況進行監測， 一旦發生呼吸暫停，立即發出語音提示喚醒患者，以防止睡眠過程中因呼吸暫停引起猝死的發生。
權利要求1.睡眠呼吸監測系統，包括連有時鐘的嵌入式MCU控制系統、聲音傳感器和電阻傳感器，嵌入式MCU控制系統配有PC機，其特徵在於反向放大器採集聲音傳感器的信號後通過低通濾波器和音頻放大電路傳輸至嵌入式MCU控制系統，電阻傳感器的輸出信號經過電壓跟隨器、信號放大器和模擬比較器傳輸至嵌入式MCU控制系統，嵌入式MCU控制系統連語音系統。
2.根據權利要求1所述的睡眠呼吸監測系統，其特徵在於所述嵌入式MCU控制系統輸出端連接IXD顯示屏。
3.根據權利要求1所述的睡眠呼吸監測系統，其特徵在於所述嵌入式MCU控制系統輸入端與鍵盤相連。
4.根據權利要求1所述的睡眠呼吸監測系統，其特徵在於所述嵌入式MCU控制系統輸入端設有遙控接口。
5.根據權利要求1所述的睡眠呼吸監測系統，其特徵在於所述嵌入式MCU控制系統設有USB接口。
6.根據權利要求1 5之一所述的睡眠呼吸監測系統，其特徵在於所述嵌入式MCU控制系統通過電機驅動電路控制電機。
專利摘要本實用新型公開一種睡眠呼吸監測系統，包括連有時鐘的嵌入式MCU控制系統、聲音傳感器和電阻傳感器，嵌入式MCU控制系統配有PC機，反向放大器採集聲音傳感器的信號後通過低通濾波器和音頻放大電路傳輸至嵌入式MCU控制系統，電阻傳感器的輸出信號經過電壓跟隨器、信號放大器和模擬比較器傳輸至嵌入式MCU控制系統，嵌入式MCU控制系統連接語音系統。本實用新型具有以下優點1.動態監控患者睡眠信息，2.數據自動存儲，3.監測呼氣中止，防止睡眠猝死發生，4.多功能既可以作為監測設備監測信息，又可以作為阻鼾儀調整患者睡姿，減少打鼾次數。
文檔編號A61B5/08GK201949007SQ20112000605
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月11日 優先權日2011年1月11日
發明者謝啟嶺, 陳振國 申請人:謝啟嶺, 陳振國