CN104055616A - 体位转动仪控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种体位转动仪控制电路，由单片机控制，其特征在于：还包括充气电路、放气电路、数字体位传感器电路、气囊压力检测电路、稳压电路、电池电量检测电路和声光报警电路。本发明克服了在监测的过程中患者存在住院监测，对睡眠环境依赖性强、入睡困难、传感器易于脱落等缺点。我们采用大体积背部充气气囊；仪器操作简单、设计小巧、携带方便、费用低，在不影响患者睡眠质量的同时，进一步改善患者的睡眠状况，特别适用于阻塞性睡眠呼吸暂停的患者。

Description

体位转动仪控制电路
技术领域
本发明涉及医疗设备控制电路，具体涉及一种应用于阻塞性睡眠呼吸暂停综合症病人的体位转动仪中的控制电路。
背景技术
阻塞性睡眠呼吸暂停综合症（OSAS）是睡眠疾病中的一种具有潜在危险的疾病，是指在睡眠过程中由于上气道塌陷阻塞引起的睡眠时呼吸暂停和通气不足，伴有打鼾、睡眠结构紊乱、频发血氧饱和度降低、白天嗜睡等病症。研究表明，阻塞性睡眠呼吸暂停综合征和高血压、肺动脉高压、心律失常、缺血性心脏病、脑血管意外有关，是心脑肺血管病的高危因素。据卫生部门发布的健康播报，阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的人群发病率为2％-4％，65岁以上老年人患病率达20％-40％，而在高血压患病率甚至高达50％-90％。目前，我国拥有5000万左右的睡眠呼吸暂停综合症的患者。
对于阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的的一般性治疗分为：减肥、侧卧位睡眠、持续气道正压通气、口腔矫正器治疗、手术治疗等几种。
根据临床研究得出的结论：“对于阻塞性睡眠呼吸暂停综合征与体位之间的关系，本研究结果表明阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者睡眠时的体位可以明显影响到睡眠呼吸暂停及缺氧的严重程度，也就是说仰卧位时患者上述症状较严重，而侧卧位时症状明显减轻，表现为AHI指数较小，睡眠中最低血氧水平较高，睡眠中呼吸暂停及低血氧症的发生减少等。
发明内容
为了降低病患的负担，适应市场的需求，本发明提供一种以低功耗单片机为核心，内部采用数字式体位传感器的装置，监测人体在睡眠过程中的体位变化，根据体位的变化，使患者保持侧卧位。
本发明采用的技术方案为：一种体位转动仪控制电路，由单片机控制，其特征在于：还包括充气电路、放气电路、数字体位传感器电路、气囊压力检测电路、稳压电路、电池电量检测电路和声光报警电路；所述的充气电路和放气电路分别通连接单片机U2的6脚和7脚，数字体位传感器电路分别与单片机U2的2、3、8、9脚相连，气囊压力检测电路与单片机U2的4脚相连，稳压电路连接在电池两极，电池电量检车电路与电池正极连接，另一端连接单片机U2的5脚，声光报警电路分别连接单片机U2的12脚和13脚，单片机U2的1脚和电源电压连接，单片机U2的14脚接地。
进一步，充气电路包括气泵MG1、二极管D2、开关管Q2、电阻R16组成；气泵电源正极接电源电压，并和二极管D2负极相连接，气泵电源负极和二极管D2的正极连接，并与开关管Q2的集电极相连，开关管Q2的发射极接地；开关管Q2的基极和电阻R16一端相连接，电阻R16另外一端和单片机U2的6脚连接。
进一步，放气电路包括电磁阀DS1、二极管D1、开关管Q1、电阻R15组成；电磁阀DS1电源正极接电源电压，并和二极管D1负极连接，电磁阀负极和二极管D1的正极连接，并连接开关管Q1的集电极；开关管Q1的发射极接地；开关管Q1基极和电阻R15一端相连接，电阻R15另外一端和单片机U2的7脚连接。
进一步，数字体位传感器电路由液态开关S1、液态开关S2、液态开关S3、液态开关S4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8；电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成、液态开关S1一端和电阻R1、电阻R2一端连接，电阻R1另一端接电源+3V电压；电阻R2另一端和无极性电容C1一端相连，并和U2的3脚相连，无极性电容C1的另一端接地；液态开关S2一端和电阻R3、电阻R4一端连接，电阻R3另一端接电源电压；电阻R4的另一端和无极性电容C2一端相连，并和单片机U2的8脚相连，无极性电容C2的另外一端接地；液态开关S3一端和电阻R5、电阻R6一端连接，电阻R5另一端接电源电压；电阻R6另一端和无极性电容C3一端相连，并和单片机U2的9脚相连，无极性电容C3的另一端接地；液态开关S4一端和电阻R7、电阻R8一端连接，电阻R7另一端接电源电压；电阻R8另一端和无极性电容C4一端相连，并和单片机U2的2脚相连，无极性电容C4的另一端接地。
进一步，气囊压力检测电路由压力传感器U3、放大器U4、电阻R9、电阻R10、电阻R11组成；压力传感器U3的2脚接电源电压，压力传感器U3的5脚和电阻R11一端相连，电阻R11的另一端接地；压力传感器U3的1脚和6脚相连，并和放大器U4的2脚连接；压力传感器U3的3脚和放大器U4的3脚连接；压力传感器U3的4脚悬空；放大器U4的1脚和电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端和放大器U4的8脚连接；放大器U4的6脚和电阻R9一端连接，电阻R9另外一端和单片机U2的4脚连接；放大器U4的7接电源电压；放大器U4的4、5脚接地。
进一步，稳压电路由稳压芯片U1、极性电容E1、极性电容E2组成；稳压芯片U1的1脚和极性电容E1和极性电容E2的负极连接并连接电池的负极，稳压芯片U1的2脚和极性电容E1的正极连接，并连接电池的正极；稳压芯片U1的3脚和极性电容E2的正极连接。
进一步，电池电量检测电路由电阻R12和电阻R13组成；电阻R12一端和电池正极连接，电阻R12的另一端和电阻R13的一端连接，并连接到单片机U2的5脚；电阻R13的另外一端连接地。
进一步，声光报警器电路由发光二极管D3、三极管Q3、三极管Q4、蜂鸣器LS1、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20组成；发光二极管D3的正极和电源电压相连，发光二极管D3的负极和电阻R18一端相连，电阻R18另一端和三极管Q3的集电极相连，三极管Q3发射极连接地，三极管Q3基极和电阻R17一端连接，电阻R17另外一端和单片机U2的13脚连接；蜂鸣器LS1正极和电源电压相连，蜂鸣器LS1负极和电阻R20一端相连，电阻R20另一端和三极管Q4集电极相连，三极管Q4发射极连接地，三极管Q4基极和电阻R19一端连接，电阻R19另外一端和单片机U2的12脚连接。
本发明产生的有益效果是：该装置克服了在监测的过程中患者存在住院监测，对睡眠环境依赖性强、入睡困难、传感器易于脱落等缺点。我们采用大体积背部充气气囊；仪器操作简单、设计小巧、携带方便、费用低，在不影响患者睡眠质量的同时，进一步改善患者的睡眠状况，特别适用于阻塞性睡眠呼吸暂停的患者。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2是本发明一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
如图1所示，本发明以低功耗单片机MSP430G2231为核心控制，由充气电路、放气电路、数字体位传感器电路、气囊压力检测电路、稳压电路、电池电量检测电路和声光报警电路组成。
充气电路包括气泵MG1、二极管D2、开关管Q2和电阻R16组成。气泵电源正极接4.5V电源电压，并和二极管D2的一端相连接，气泵电源负极和二极管D2另外一端连接，并连接开关管Q2集电极。开关管Q2的发射极接地，开关管Q2基极和电阻R16一端相连接，电阻R16另一端和单片机U2的6脚连接。
放气电路包括电磁阀DS1、二极管D1、开关管Q1和电阻R15组成。电磁阀DS1电源正极接4.5V电源电压，并和二极管D1一端相连接，电磁阀DS1的负极和二极管D1的另一端相连，并连接开关管Q1的集电极，开关管Q1的发射极接地，开关管Q1基极和电阻R15一端相连接，电阻R15另外一端和单片机U2的7脚连接。
数字体位传感器电路由液态开关S1、液态开关S2、液态开关S3、液态开关S4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和无极性电容C1、无极性电容C2、无极性电容C3、无极性电容C4组成。液态开关S1的一端和电阻R1、R2一端连接，电阻R1另一端接电源+3V电压；电阻R2另一端和无极性电容C1一端相连，并和U2的3脚相连，无极性电容C1的另一端接地。液态开关S2的一端和电阻R3、R4一端连接，电阻R3的另一端接电源+3V电压；电阻R4另一端和无极性电容C2一端相连，并和单片机U2的8脚相连，无极性电容C2的另一端接地。液态开关S3的一端和电阻R5、R6一端连接，电阻R5的另一端接电源+3V电压；电阻R6的另一端和无极性电容C3一端相连，并和单片机U2的9脚相连，无极性电容C3的另一端接地。液态开关S4一端和电阻R7、R8一端连接，电阻R7的另一端接电源+3V电压；电阻R8另一端和无极性电容C4的一端相连，并和单片机U2的2脚相连，无极性电容C4的另一端接地。单片机U2的2、3、8、9脚通过内部寄存器配置为IN状态，当病患体位为仰卧位时内部寄存器读入数据为0000，当病患体位为俯卧位时内部寄存器读入数据为1111，除此之外的读入数值则可任务病患体位为左右侧卧位。
气囊压力检测电路由压力传感器U3、放大器U4和电阻R9、电阻R10、电阻R11组成。压力传感器U3的2脚接电源+3V，压力传感器U3的5脚和电阻R11一端相连，电阻R11的另一端接地；压力传感器U3的1脚和6脚连接，并和放大器U4的2脚连接；压力传感器U3的3脚和放大器U4的3脚连接；压力传感器U3的4脚悬空。放大器U4的1脚和电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端和放大器U4的8脚连接；放大器U4的6脚和电阻R9一端连接，电阻R9另外一端和单片机U2的4连接；放大器U4的7脚接电源+3V；放大器U4的4、5脚接地。单片机U2的4脚通过内部寄存器配置为10位A/D转动器的输入脚，并设定为内部基准电压。压力传感器U3和放大器U4组成压力线性放大电路，并输入到单片机U2的AD输入端，当检测到背部气囊压力达到一定数值时，通过单片机U2的6、7脚控制充放气电路。
稳压电路由稳压芯片U1、极性电容E1和极性电容E2组成。稳压芯片U1的1脚和与极性电容E1和极性电容E2的负极连接并连接电池的负极，稳压芯片U1的2脚和极性电容E1的正极连接，并连接电池的正极；稳压芯片U1的3脚和极性电容E2的正极连接，通过稳压芯片U1为整个电路提供+3V电压。
单片机U2的6、7脚通过内部寄存器配置为OUT状态。当数字体位传感器读入状态为0000时，单片机U2的6、7脚输出高电平，则开始对背部气囊充气，同时关闭电磁阀防治漏气。当气囊气压检测达到一定数值时，单片机U2的6脚输出低电平，停止充气；单片机U2的6脚输出高电平，关闭电磁阀，保持气囊气压。当数字体位传感器读入状态不是0000或1111时，并且气囊气压检测达到一定数值时，单片机U2的6脚输出低电平，打开电磁阀，并对背部气囊放气。
所述电池电量检测电路由电阻R12和R13组成；电阻R12一端和电池正极连接，电阻R12的另一端和电阻R13的一端连接，并连接到单片机U2的5脚，电阻R13的另外一端连接地。单片机U2的3、4、10、11脚均连接JTAG调试接口的接插件Z1，并对应接插件Z1的5、4、3、2脚，接插件Z1的1脚分别连接电阻R14和电源电压，电阻R14的另一端连接单片机U2的10脚。
所述声光报警器电路由发光二极管D3、三极管Q3、三极管Q4、蜂鸣器LS1和电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20组成；发光二极管D3的正极和电源+3V相连，发光二极管D3的负极和电阻R18一端相连，电阻R18另一端和三极管Q3的集电极相连，三极管Q3发射极连接地，三极管Q3基极和电阻R17一端连接，电阻R17另一端和单片机U2的13脚连接。蜂鸣器LS1正极和电源电压相连，蜂鸣器LS1负极和电阻R20一端相连，电阻R20另一端和三极管Q4集电极相连，三极管Q4发射极连接地，三极管Q4基极和电阻R19一端连接，电阻R19另外一端和单片机U2的12脚连接。当电池电量少于3V时，蜂鸣器每秒钟发出一次2.5kHz的报警声音，发光二极管D3开始以1Hz频率的闪烁。
图2为本发明的一个实施例。体位转动仪4通过固定带1绑在病患胸腹前方，背部气囊2固定于病患背部，充气管3连接体位转动仪4和背部气囊2。接通电源，体位转动仪4通过数字体位传感器判断病患体位是否处于仰卧位，如果左右侧卧位则不对背部气囊2充气，如果是仰卧位则开始对背部气囊2充气并同时检测气囊气压。当气囊气压达到设定压力时，自动停止充气，并保持该气囊压力不变，同时通过数字体位传感器检测病患体位，如果病患是仰卧位，则维持背部气囊2压力不变，如果判定病患体位为左右侧卧位则开始放气。
只要是数字体位传感器有体位变化，则本设备自动判定体位，实施充放气，达到智能调节病患体位的目的。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种体位转动仪控制电路，由单片机控制，其特征在于：还包括充气电路、放气电路、数字体位传感器电路、气囊压力检测电路、稳压电路、电池电量检测电路和声光报警电路；所述的充气电路和放气电路分别连接单片机U2的6脚和7脚，数字体位传感器电路分别与单片机U2的2、3、8、9脚相连，气囊压力检测电路与单片机U2的4脚相连，稳压电路连接在电池两极，电池电量检车电路与电池正极连接，另一端连接单片机U2的5脚，声光报警电路分别连接单片机U2的12脚和13脚，单片机U2的1脚和电源电压连接，单片机U2的14脚接地。
2.根据权利要求1所述的一种体位转动仪控制电路，其特征在于：充气电路包括气泵MG1、二极管D2、开关管Q2、电阻R16组成；气泵电源正极接电源电压，并和二极管D2负极相连接，气泵电源负极和二极管D2的正极连接，并与开关管Q2的集电极相连，开关管Q2的发射极接地；开关管Q2的基极和电阻R16一端相连接，电阻R16另外一端和单片机U2的6脚连接。
3.根据权利要求1所述的一种体位转动仪控制电路，其特征在于：放气电路包括电磁阀DS1、二极管D1、开关管Q1、电阻R15组成；电磁阀DS1电源正极接电源电压，并和二极管D1负极连接，电磁阀负极和二极管D1的正极连接，并连接开关管Q1的集电极；开关管Q1的发射极接地；开关管Q1基极和电阻R15一端相连接，电阻R15另外一端和单片机U2的7脚连接。
4.根据权利要求1所述的一种体位转动仪控制电路，其特征在于：数字体位传感器电路由液态开关S1、液态开关S2、液态开关S3、液态开关S4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8；电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成、液态开关S1一端和电阻R1、电阻R2一端连接，电阻R1另一端接电源+3V电压；电阻R2另一端和无极性电容C1一端相连，并和U2的3脚相连，无极性电容C1的另一端接地；液态开关S2一端和电阻R3、电阻R4一端连接，电阻R3另一端接电源电压；电阻R4的另一端和无极性电容C2一端相连，并和单片机U2的8脚相连，无极性电容C2的另外一端接地；液态开关S3一端和电阻R5、电阻R6一端连接，电阻R5另一端接电源电压；电阻R6另一端和无极性电容C3一端相连，并和单片机U2的9脚相连，无极性电容C3的另一端接地；液态开关S4一端和电阻R7、电阻R8一端连接，电阻R7另一端接电源电压；电阻R8另一端和无极性电容C4一端相连，并和单片机U2的2脚相连，无极性电容C4的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种体位转动仪控制电路，其特征在于：气囊压力检测电路由压力传感器U3、放大器U4、电阻R9、电阻R10、电阻R11组成；压力传感器U3的2脚接电源电压，压力传感器U3的5脚和电阻R11一端相连，电阻R11的另一端接地；压力传感器U3的1脚和6脚相连，并和放大器U4的2脚连接；压力传感器U3的3脚和放大器U4的3脚连接；压力传感器U3的4脚悬空；放大器U4的1脚和电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端和放大器U4的8脚连接；放大器U4的6脚和电阻R9一端连接，电阻R9另外一端和单片机U2的4脚连接；放大器U4的7接电源电压；放大器U4的4、5脚接地。
6.根据权利要求1所述的一种体位转动仪控制电路，其特征在于：稳压电路由稳压芯片U1、极性电容E1、极性电容E2组成；稳压芯片U1的1脚和极性电容E1和极性电容E2的负极连接并连接电池的负极，稳压芯片U1的2脚和极性电容E1的正极连接，并连接电池的正极；稳压芯片U1的3脚和极性电容E2的正极连接。
7.根据权利要求1所述的一种体位转动仪控制电路，其特征在于：电池电量检测电路由电阻R12和电阻R13组成；电阻R12一端和电池正极连接，电阻R12的另一端和电阻R13的一端连接，并连接到单片机U2的5脚；电阻R13的另外一端连接地。
8.根据权利要求1所述的一种体位转动仪控制电路，其特征在于：声光报警器电路由发光二极管D3、三极管Q3、三极管Q4、蜂鸣器LS1、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20组成；发光二极管D3的正极和电源电压相连，发光二极管D3的负极和电阻R18一端相连，电阻R18另一端和三极管Q3的集电极相连，三极管Q3发射极连接地，三极管Q3基极和电阻R17一端连接，电阻R17另外一端和单片机U2的13脚连接；蜂鸣器LS1正极和电源电压相连，蜂鸣器LS1负极和电阻R20一端相连，电阻R20另一端和三极管Q4集电极相连，三极管Q4发射极连接地，三极管Q4基极和电阻R19一端连接，电阻R19另外一端和单片机U2的12脚连接。
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