CN208048724U - 睡眠呼吸暂停监测唤醒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，包括呼吸暂停监测组件、单片机控制电路和振动马达；呼吸暂停监测组件包括弹性带、磁铁、第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件，磁铁沿弹性带长度方向设置，第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件分别设置在磁铁两端且均与磁铁间隔设置；第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件的信号输出端与单片机控制电路电连接；振动马达的控制端与单片机控制电路电连接，振动马达通过支撑体穿戴在能贴附在人体的位置上，具有结构简单、佩戴舒适安全、既能检测呼吸状况又能实时唤醒使用者的优点。

Description

睡眠呼吸暂停监测唤醒装置

技术领域

本实用新型涉及的睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，属于医用电子仪器领域，具体的说是一种用于睡眠呼吸暂停监测与唤醒的控制装置。

背景技术

呼吸是人体重要的生理过程，在现代监护技术中，呼吸频率是重要的检测指标。很多人在睡眠中常发生呼吸暂停，医学上，将呼吸暂停现象或由此引发的一些疾病称为睡眠呼吸暂停综合征。患有睡眠呼吸暂停综合征的人因呼吸暂停会加重心肌缺氧和脑缺氧，导致高血压、中风等并发症，严重影响人们的健康甚至危及生命。因此，监测呼吸暂停患者在睡眠中的呼吸状态，并及时唤醒睡眠呼吸暂停患者，对于减少患者猝死具有重要意义。

呼吸的检测方法有很多种，目前用于呼吸检测的传感器分为接触式和非接触式两种。接触式如应变式呼吸传感器、电容式呼吸传感器等，这类传感器由于存在机械接触，因此敏感元件易损坏，监测的可靠性降低，且存在患者佩戴舒适度低的缺点，甚至影响患者的正常作息。

热敏呼吸传感器虽然具有非接触式测量的特点，但由于热敏元件需要固定在鼻孔附近，通过检测呼吸引起的温度变化获取呼吸信号，在睡眠呼吸监测应用中存在安装不便、影响患者睡眠的缺点。

目前也有采用阵列磁敏开关式霍尔传感器设计的呼吸传感器，实现了非接触式测量，具有无磨损、寿命长和输出数字信号的优点，但因采用的是开关式霍尔元件，存在临界磁场检测阈值问题，存在分辨率较低、灵敏度低的缺点。

基于上述问题，本案申请人提出一种睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，该装置监测呼吸信号的是否缺失而非监测呼吸波形的准确性，传感器灵敏度高，装置佩带舒适且可靠性好。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、佩戴舒适安全、既能检测呼吸状况又能实时提醒使用者的睡眠呼吸暂停监测唤醒装置。

为解决上述技术问题，本实用新型睡眠呼吸暂停监测唤醒装置的结构特点是包括呼吸暂停监测组件、单片机控制电路和振动马达；呼吸暂停监测组件包括弹性带、磁铁、第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件，磁铁沿弹性带长度方向设置，第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件分别设置在磁铁两端且均与磁铁间隔设置；第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件的信号输出端与单片机控制电路电连接；振动马达的控制端与单片机控制电路电连接，振动马达通过支撑体穿戴在能贴附在人体的位置上。

作为优选的技术方案，所述弹性带上连接固定板，固定板的两侧分别间隔设置第一PCB板和第二PCB板，磁铁固定安装在固定板上，第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件分别放置在第一PCB板和第二PCB板上。

作为优选的技术方案，所述单片机控制电路包括单片机、差分放大电路和马达驱动电路；差分放大电路包括依次连接的差分放大器和电压比较器，第一线性霍尔元件和第二线性霍尔元件的信号输出端分别连接到差分放大器的两个输入端，电压比较器的信号输出端连接到单片机上；马达驱动电路包括连接在振动马达电源回路上的驱动三极管，驱动三极管的控制端与单片机的信号输出端连接。

作为优选的技术方案，所述振动马达的两端并联过压保护二极管。

作为优选的技术方案，所述弹性带的两端通过尼龙粘扣连接。

采用上述技术方案后，呼吸暂停监测组件采用线性霍尔元件作为传感器的敏感元件检测呼吸频率，呼吸导致线性霍尔元件与小磁铁的相对运动，引起磁场变化，霍尔元件通过检测磁场变化，输出包含呼吸信息的连续变化的电压信号，信号处理电路对线性霍尔元件输出的电压信号进行开关化处理得到呼吸脉冲信号。信号处理电路由差分放大器和电压比较器构成，调整电压比较器的基准电压，可以调节监测灵敏度。将呼吸脉冲信号输送到单片机控制单元的单片机中，单片机根据监测结果控制呼吸暂停唤醒组件装置，主要功能是根据临床诊断标准检测呼吸暂停，并产生振动唤醒信号。单片机一旦检测出呼吸暂停，控制唤醒电路中的三极管驱动微型振动马达发出一定频率和强度的振动信号，唤醒患者。综上所述，本实用新型具有结构简单、佩戴舒适安全、既能检测呼吸状况又能实时唤醒使用者的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型结构原理示意图；

图2为本实用新型结构示意图；

图3为本实用新型呼吸暂停监测组件电路图；

图4为本实用新型呼吸暂停唤醒组件电路图。

具体实施方式

参照附图1和附图2，睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，包括呼吸暂停监测组件11、单片机控制电路12和振动马达13，将呼吸暂停监测组件11中的弹性带1固定在使用者的胸廓周围，弹性带1的两端通过尼龙粘扣2连接，弹性带1上连接有固定板3，磁铁4固定安装在固定板3上，磁铁4沿弹性带1长度方向设置，固定板3的两侧分别间隔设置第一PCB板5和第二PCB板6，第一线性霍尔元件H1和第二线性霍尔元件H2分别设置在第一PCB板5和第二PCB板6上，第一线性霍尔元件H1感应磁铁4的N极，第二线性霍尔元件H2感应磁铁4的S极，弹性带1绕在检测者的胸廓上，呼吸时能引起弹性带1的伸缩，使线性霍尔元件与磁铁4间的距离随呼吸变化而变化，霍尔元件通过检测磁场变化，输出电压信号，当磁铁4的N磁极作用于第一线性霍尔元件H1时，输出电压增大，当磁铁4的S磁极作用于第二线性霍尔元件H2时，输出电压减小，第一线性霍尔元件H1和第二线性霍尔元件H2的输出具有互补特点，实现了差分输出。

参照附图3，第一线性霍尔元件H1和第二线性霍尔元件H2的信号输出端与单片机控制电路12电连接，单片机控制电路12包括单片机U和差分放大电路和马达驱动电路，差分放大电路包括依次连接的差分放大器U1和电压比较器U2，第一线性霍尔元件H1和第二线性霍尔元件H2的信号输出端分别连接到差分放大器U1的两个输入端，电压比较器的信号输出端连接到单片机U上，差分放大器U1电连接电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4（其中R1=R2，R3=R4）；第一线性霍尔元件H1和第二线性霍尔元件H2的第3引脚接电源，第2个引脚接地，第一线性霍尔元件H1、第二线性霍尔元件H2的第1个引脚为输出引脚，输出引脚分别接到差分放大器U1的“+”、“-”端进行差分放大,放大倍数为（R3/R1）；电阻R5的一端接电源正极，另一端接地，可调端接电压比较器U2的“-”端，构成电压比较器U2的可调的基准电压，将放大后的信号电压输入到电压比较器U2的“+”端，与基准电压相比较，输出呼吸脉冲信号U0，单片机控制电路12实现了对第一线性霍尔元件H1和第二线性霍尔元件H2输出的呼吸信号的开关化处理。另外，调节电压比较器U2的基准电压，可以改变电压比较器U2的电压门限，进行监测灵敏度的调节。

参照附图4，睡眠呼吸暂停监测唤醒装置还包括振动马达13和控制振动马达M1的马达驱动电路，振动马达13具体为微型振动马达M1，微型振动马达13通过弹性带穿戴在能贴附在人体的位置上，马达驱动电路包括连接在振动马达M1的电源回路上的驱动三极管T1，驱动三极管T1的控制端与单片机U的信号输出端连接，单片机U采用STC系列的15F104E型号单片机，该单片机U设有8个引脚，振动马达M1的电源回路中包括连接器J1，J1-1为输出呼吸脉冲信号U0的输入端，电源正端为J1-3，电源负端为J1-2，单片机U引脚上的标号P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5为其I/O口序号，驱动三极管T1为NPN型、用于保护电路的过压保护二极管D1并联在微型振动马达M1的两端，其中差分放大电路中输出呼吸脉冲信号U0，将呼吸脉冲信号U0输送到单片机U的P3.5接口检测；电阻R2、发光二极管D2和电阻R3、发光二极管D3分别构成两路指示电路，单片机U分别经接口P3.2，接口P3.3连接指示电路，当单片机U能够检测到输入信号U0时，发光二极管D2闪亮，当单片机U输出唤醒信号时，发光二极管D3亮；驱动三极管T1和电阻R1构成马达驱动电路，单片机U经P3.0接口连接驱动电路，当单片机U检测到呼吸脉冲宽度大于10s时（根据临床诊断标准设置），则输出唤醒信号，驱动三极管T1工作，当驱动三极管T1工作时，驱动微型振动马达M1发出振动刺激，唤醒使用者。

基于上述原理的睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，其利用霍尔传感器设计的呼吸传感器实现了非接触式测量，具有无磨损、寿命长的优点，而且传感器采用差分式输出，使输出灵敏度提高一倍，提高了可靠性和稳定性。其呼吸暂停唤醒组件采用微型振动马达发出振动刺激人体，结构简单、佩戴舒适、安全性高。

Claims (5)

1.一种睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，其特征是包括呼吸暂停监测组件（11）、单片机控制电路（12）和振动马达（13）；呼吸暂停监测组件（11）包括弹性带（1）、磁铁（4）、第一线性霍尔元件（H1）和第二线性霍尔元件（H2），磁铁（4）沿弹性带长度方向设置，第一线性霍尔元件（H1）和第二线性霍尔元件（H2）分别设置在磁铁（4）两端且均与磁铁（4）间隔设置；第一线性霍尔元件（H1）和第二线性霍尔元件（H2）的信号输出端与单片机控制电路（12）电连接；振动马达（13）的控制端与单片机控制电路（12）电连接，振动马达（13）通过弹性带（1）穿戴在能贴附在人体的位置上。

2.如权利要求1所述的睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，其特征是所述弹性带（1）上连接固定板（3），固定板的两侧分别间隔设置第一PCB板（5）和第二PCB板（6），磁铁（4）固定安装在固定板（3）上，第一线性霍尔元件（H1）和第二线性霍尔元件（H2）分别设置在第一PCB板（5）和第二PCB板（6）上。

3.如权利要求1所述的睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，其特征是所述单片机控制电路（12）包括单片机（U）、差分放大电路和马达驱动电路；差分放大电路包括依次连接的差分放大器（U1）和电压比较器（U2），第一线性霍尔元件（H1）和第二线性霍尔元件（H2）的信号输出端分别连接到差分放大器（U1）的两个输入端，电压比较器（U2）的信号输出端连接到单片机（U）上；马达驱动电路包括连接在振动马达（13）电源回路上的驱动三极管（T1），驱动三极管（T1）的控制端与单片机（U）的信号输出端连接。

4.如权利要求1所述的睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，其特征是所述振动马达（13）的两端并联过压保护二极管（D1）。

5.如权利要求1所述的睡眠呼吸暂停监测唤醒装置，其特征是所述弹性带（1）的两端通过尼龙粘扣（2）连接。