CN201949007U

CN201949007U - 睡眠呼吸监测系统

Info

Publication number: CN201949007U
Application number: CN201120006056XU
Authority: CN
Inventors: 谢启岭; 陈振国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-01-11

Abstract

本实用新型公开一种睡眠呼吸监测系统，包括连有时钟的嵌入式MCU控制系统、声音传感器和电阻传感器，嵌入式MCU控制系统配有PC机，反向放大器采集声音传感器的信号后通过低通滤波器和音频放大电路传输至嵌入式MCU控制系统，电阻传感器的输出信号经过电压跟随器、信号放大器和模拟比较器传输至嵌入式MCU控制系统，嵌入式MCU控制系统连接语音系统。本实用新型具有以下优点：1.动态监控患者睡眠信息，2.数据自动存储，3.监测呼气中止，防止睡眠猝死发生，4.多功能：既可以作为监测设备监测信息，又可以作为阻鼾仪调整患者睡姿，减少打鼾次数。

Description

睡眠呼吸监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种睡眠呼吸状态监测装置。

背景技术

在睡眠的相关疾病中，以呼吸中止症和打鼾最为困扰人们的生活，睡眠呼吸暂停综合症(简称：OSAHS)是一种十分复杂的病理状态，属呼吸调节紊乱。这中病理状态不仅伴有打鼾和日间瞌睡，还由于低通气或呼吸暂停引起反复发作的低氧高碳酸血症，可导致心肺和其他重要生命器官并发症，甚至发生猝死。

目前在记录患者睡眠信息、诊断呼吸暂停综合症方面常采用多项生理参数监测仪，记录心电图、口鼻腔气流、腹部呼吸运动、打鼾次数等情形，这样的监测手段虽然精确，但身上需要佩戴很多仪器，非常不方便患者睡眠，而且必须在特定的医疗机构由专业人士操作才能测量，更何况多项生理监测仪是一项价格很昂贵的仪器，不适用患者居家监测使用，即使发生呼气停止多项生理监测仪也不能唤醒患者，同时不能作为阻鼾仪抑制患者打鼾。

传统检验是否患有呼吸中止症，均需要到医院的睡眠中心做详细的检查，一般通过睡眠呼吸多项生理监测仪来记录一整夜的睡眠周期，呼吸次数、型态、缺氧指数、心电的变化、口鼻腔气流、打鼾次数等情形，在检测时还虚连接脑波、肌电图、心电图、口鼻气流感应器、麦克风、血氧脉衡仪等导连，然后记录睡眠状态信息进行临床分析。而呼吸暂停并非周期性信号，在临床上存在很大的不确定性，并且传统的检测手段不能动态的监控患者的睡眠状况，即使患者在家出现呼吸中止现象，也不能准确的得到提醒；而且传统的检测方法需要许多医疗资源和检测费用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有监测睡眠信息和呼吸暂停症的装置价格昂贵、不能动态监控患者状态、呼吸停止时不能及时作出提醒，提供一种价格低廉、能动态监控患者状态、当呼吸停止时能及时提醒的睡眠呼吸监测系统。

本实用新型的技术方案是以下述方式实现的：一种睡眠呼吸监测系统，包括连有时钟的嵌入式MCU控制系统、声音传感器和电阻传感器，嵌入式MCU控制系统配有PC机，反向放大器采集声音传感器的信号后通过低通滤波器和音频放大电路传输至嵌入式MCU控制系统，电阻传感器的输出信号经过电压跟随器、信号放大器和模拟比较器传输至嵌入式MCU控制系统，嵌入式MCU控制系统连接语音系统。

所述嵌入式MCU控制系统输出端连接LCD显示屏。

所述嵌入式MCU控制系统输入端与键盘相连。

所述嵌入式MCU控制系统输入端设有遥控接口。

所述嵌入式MCU控制系统设有USB接口。

所述嵌入式MCU控制系统通过电机驱动电路控制电机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.动态监控患者睡眠信息：该系统的PC机实时数据通讯，经上位机软件处理计算后，通过网络发送至医疗机构的监控平台有效的进行远程控制监测患者的睡眠状况。

2.数据自动存储：在没有实施远程监控的情况下，睡眠数据经USB接口自动保存至U盘，供医疗机构临床分析使用。

3.监测呼气中止，防止睡眠猝死发生：软件自动对睡眠中的呼吸情况进行监测，一旦发生呼吸暂停，立即发出语音提示唤醒患者，以防止睡眠过程中因呼吸暂停引起猝死的发生。

4.多功能：既可以作为监测设备监测信息，又可以作为阻鼾仪调整患者睡姿，减少打鼾次数。检测睡眠情况时，医疗机构可以动态的观察患者自行在家的睡眠状态，或将患者的睡眠信息存于U盘以用于临床分析使用，监测过程中如发现呼气暂停时，自动语音提醒患者，防止呼吸中止；作为阻鼾仪使用时，自动监测鼾声大小，并将声音信号存于U盘，鼾声达到设定的分贝后，内置于枕头的电机产生3秒的振动，提示患者调整睡姿，消除打鼾现象。因此本产品能够抑制患者打鼾、自动监测患者睡眠信息，减少由呼吸暂停引起死亡的发生。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括连有时钟的嵌入式MCU控制系统、声音传感器和电阻传感器，嵌入式MCU控制系统配有PC机，反向放大器采集声音传感器的信号后通过低通滤波器和音频放大电路传输至嵌入式MCU控制系统，电阻传感器的输出信号经过电压跟随器、信号放大器和模拟比较器传输至嵌入式MCU控制系统，嵌入式MCU控制系统连接USB接口和语音系统。所述低通滤波器是200Hz的低通滤波器。

因鼾声分布频率在200Hz以内，要获取精确的鼾声信号必须利用硬件低通滤波器滤出高频噪声信号，经过正反向放大后进入单片机AD转换为数字信号，才能进行软件分析，计算患者呼吸、鼾声情况。设备具有自动对鼾声识别功能，正常鼾声间距时间介于1.4s-10s之间，当间距介于10s-60s之间时，将视为一次呼吸中止，当呼吸中止和呼吸感测电路测不到信号时，语音系统自动发出语音提示，唤醒患者，防止猝死的发生。

所述嵌入式MCU控制系统输出端连接LCD显示屏。所述嵌入式MCU控制系统连接USB接口。如果该设备未连接PC电脑，则自动将检测的鼾声信号记录至U盘，并通过240128LCD液晶显示处理后的信息(鼾声波形、大小、次数等)，定期将U盘送至医疗机构，以供分析使用。

所述嵌入式MCU控制系统输入端与键盘相连。

所述嵌入式MCU控制系统输入端设有遥控接口。

所述嵌入式MCU控制系统通过电机驱动电路控制电机。加上电机之后本设备可以作为阻鼾仪使用时，能够自动根据设定的灵敏度的大小，使枕头内的电机产生振动，调整患者睡姿，使得呼吸通畅，进而消除鼾声。

本实用新型中单片机固件程序采用uc/OS嵌入式平台编写，在传输至PC机信号的同时，上位机(PC)软件以VB6.0为开发工具实现，将处理的鼾声信号、呼气信号通过lcd显示出仿真曲线图和生理参数数据，或将处理完的信息由网络传至医疗机构，达到动态检测的目的。

本实用新型中各个模块组成如下：

①电源模块：由U13、U114、U15、U16、C20-C33组成，向各个模块电路提供额定电压和电流。

②嵌入式MCU控制系统：由U1、Y1、C18、C19、C17、R25组成，是整个电路的核心，负责所有信号处理、计算、储存及与上位机的通讯工作。

③时钟电路：由U11、Y2、BT2组成，为系统提供时间信息处理。

④语音电路：U5、LS1组成，为系统提供常用的语音信息。

⑤LCD显示屏：由LCD、RW1、C7、R13、R14、R15、Q1组成，显示患者睡眠信息。

⑥红外遥控接口：U17、C34、C35组成，接受遥控器发出的红外信号。

⑦键盘：S1、S2、S3、S4、S5组成，人机操作桥梁，为系统提供指令信号。

⑧电机驱动电路：由R16、R17、R18、Q2、Q3、Q4、D1、D2、U6、MG组成，采用光耦隔离，当鼾声响起时提供振动信号。

⑨PC接口电路：由C13、C14、C15、C16、U12组成，为系统和PC机提供信号传输渠道。

⑩USB接口电路：RJ2、J2、R19、R20、R21、R22、R23、C8、C9、C10、C11、C12、Y3、U7组成，用于存储信息数据。

声音传感器：由L1、R1、C1、MIC组成，接收声音信号。

反向放大器：由R2、R3、R4、U2组成，对声信号反向放大。

200Hz低通滤波器：由C2、C3、C4、R5、R6、R7、U3组成，主要滤出声音200Hz以上的高频成分。

音频放大电路：由C5、C6、R9、R10、R11、R12、U4组成，对低频信号进行二次幅度放大后送至嵌入式系统。

电阻传感器：RW2，为卧式可变电阻，当胸腔的起伏时，拉动电阻阻值产生电压变化。

电压跟随器：R26、R25、C36、U8组成，对电压信号的缓冲。

信号放大器；R24、RW3、U9组成，缓冲信号的正向放大。

模拟比较器：RW4、U10，将放大的信号与电压信号对比后，送入系统进行AD转换。

红外接口电路：U17、C34、C35组成，接收红外遥控发出的信息。

本实用新型的电路原理图如图2所示

主控CPU采用ATMEL公司AVR系列ATMEGA64高档嵌入式微型控制计算机，该芯片是RISC结构，运行速度快，可达到16MIPS，内外部资源丰富，功能强大，高度集成，价格低廉等特点，特别适用于并嵌入到高档自动化、智能化仪器仪表中。

CPU的软件程序是基于Linux操作系统为平台开发的，Linux具有源代码开放、内核小、效率高、移植的方便等特点；开发软件采用avrstudio4.18和winavr20100110，avrstudio4.18是ATMEL公司专门为AVR单片机量身定做的开发平台，它可以内嵌WINAVR软件，共同基于linux平台开发单片机资源；GCC是Linux的唯一开发语言，其优化程度可以说是目前世界上民用软件中做的最好的，被移植到WINDOWS平台上，整合了各个组件后的Windows版GCCAVR就是WinAVR。

U1为系统的大脑，处理信息数据、统一管理各个系统模块，具体外部资源引脚分配为：51脚(PA0口)连接声音处理电路(声音传感器、反向放大器、200Hz低通滤波器、音频放大器)，接收声音信号进行AD转换；50脚、49脚、44脚连接语音电路，用于提取语音信息的提取；48脚连接呼吸检测电路(电阻传感器、电压跟随器、信号放大器、模拟比较器)，对信号进行AD转换；47脚、46脚、45脚与时钟电路U11通讯，对时间数据的处理；35脚-42脚、58脚-61脚控制LCD液晶显示，57脚连接R13、Q1控制液晶背光点亮时间；10脚-17脚、25脚-30脚连接由U7、J1、RJ2、Y3等组成的USB接口电路，与外界USB设备通讯；31脚连接Q2、Q3、Q4、MG、U6等组成的电机驱动电路，控制电机的转速、时间；2脚、3脚连接由U12、COM1、C13-C16组成的PC接口，与上位机通讯，完成数据收发处理；4脚、5脚、7脚、8脚9脚连接S1-S5键盘，处理人机对话模拟信号；6脚连接U17红外遥控接收头，接收红外信息。

本实用新型具有下述功能：

1.动态监控患者睡眠信息：该系统通过RS232模块与PC机实时数据通讯，经上位机软件处理计算后，通过网络发送至医疗机构的监控平台有效的进行远程控制监测患者的睡眠状况。

2.既可以作为监测设备监测信息，又可以作为阻鼾仪调整患者睡姿，减少打鼾次数。

3.数据自动存储：在没有实施远程监控的情况下，睡眠数据自动保存U盘，供医疗机构临床分析使用。

4.监测呼气中止，防止睡眠猝死发生：软件自动对睡眠中的呼吸情况进行监测，一旦发生呼吸暂停，立即发出语音提示唤醒患者，以防止睡眠过程中因呼吸暂停引起猝死的发生。

Claims

1.睡眠呼吸监测系统，包括连有时钟的嵌入式MCU控制系统、声音传感器和电阻传感器，嵌入式MCU控制系统配有PC机，其特征在于：反向放大器采集声音传感器的信号后通过低通滤波器和音频放大电路传输至嵌入式MCU控制系统，电阻传感器的输出信号经过电压跟随器、信号放大器和模拟比较器传输至嵌入式MCU控制系统，嵌入式MCU控制系统连语音系统。

2.根据权利要求1所述的睡眠呼吸监测系统，其特征在于：所述嵌入式MCU控制系统输出端连接LCD显示屏。

3.根据权利要求1所述的睡眠呼吸监测系统，其特征在于：所述嵌入式MCU控制系统输入端与键盘相连。

4.根据权利要求1所述的睡眠呼吸监测系统，其特征在于：所述嵌入式MCU控制系统输入端设有遥控接口。

5.根据权利要求1所述的睡眠呼吸监测系统，其特征在于：所述嵌入式MCU控制系统设有USB接口。

6.根据权利要求1～5之一所述的睡眠呼吸监测系统，其特征在于：所述嵌入式MCU控制系统通过电机驱动电路控制电机。