呼吸暫停監測系統的應用

謝春寧

（東北石油大學，黑龍江大慶，163318）

呼吸暫停監測系統的應用

謝春寧

（東北石油大學，黑龍江大慶，163318）

本文研究了一種基于單片機nRF401的呼吸暫停檢測系統，在實現了無線化的條件下，可以對患者有無呼吸暫停及其頻率進行有效的監測。本系統體積小，操作簡易，并且使用了一種高效數據收集技術，使得信號的處理更加方便、快捷、精準。該系統可以在不影響患者正常休息的狀態下實施有效的監測，非常適合大范圍的推廣應用。

監測系統；無線化；呼吸暫停

0 前言

隨著社會的不斷進步，人們對于各類疾病的重視程度也在不斷的提高。呼吸暫停類疾病作為一種能引起高血壓等致人死亡的疾病，也越來越受到患者及醫療工作者們的重視。目前，國內醫療機構對其診斷多為對睡眠過程中呼吸等指標進行監測，但由于現有的設備較為復雜，需要在患者身上使用大量的儀器，不僅影響病患的正常休息，并且對操作人員的要求較高，雖然測量結果精度很高，但實用性較差，不利于推廣應用。針對這一情況，本文設計了一種無線檢測系統，具有價格低廉，操作簡單，精度較高，使用范圍廣泛等特點。

1 系統的設計

本文開發的這一系統采用電路較少的收發芯片nRF401，僅要求使用單片機就可以控制芯片的使用。在此基礎上，使用數字傳感器來提取患者的呼吸信號，之后運用信號發射裝置將信號進行發射，接收裝置接收到信號后，由單片機負責把接收到的信號進行分析，將患者在睡眠過程中是否出現過呼吸暫停，及呼吸暫停的數量反映出來。

2 信號的提取及收發

2.1 信號提取的方法

由于人在呼吸的過程中，鼻子和嘴在向外呼氣是是呼出具有一定溫度的氣體，因此，可以采用溫度感應的方法，即在其附近安置溫度傳感器來監測氣體溫度的變化，從而的到患者的呼吸信號。

2.2 信號的發射

收發芯片的功率能夠變化，最大的工作頻率為18k，最高功率8dBm。運用機器對發射來進行設置，之后將信號進行發射。

2.3 信號接收及處理系統

接收裝置接收到數字信號，把它發送到處理裝置來進行信號的分析，測量呼吸過程中出現停頓的時間，當時間大于10秒鐘的時候開機監測，并且把結果反饋到顯示裝置上，最終得到監測的結果。

2.4 軟件的具體設計

本文開發的這一系統在工作過程中，信號的觀測、傳輸、接收、數據分析等都是使用單片機來進行控制的。

2.4.1 軟件的設計

即使本系統的儀器安裝方法易上手，也需要在安裝時有嚴格的安裝步驟。如果安裝不對，就沒有辦法檢測到準確和完整的信號。因此，在軟件的開發過程中，此問題是一個較為關鍵的問題。舉例來說，如果在使用過程中選擇結束的時候，就需要研究結束這一指令對于整體工作的影響。軟件的具體工作順序為包括恢復程序，寫程度以及讀程序。La及Lb這兩個零件可確定結果的精度。當L1L0="00"時，計算的結果可保留8位，需要的轉化時間最長是83.62.75ms；當L1L0="01"時，計算的結果可保留9位，需要的轉化時間最長是166.7ms；當L1L0="10"時，計算的結果可保留10位，需要的轉化時間最長是366ms；當L1L0="11"時，計算的結果可保留11位，需要的轉化時間最長是694ms；在沒有進行編程的情況下，系統默認的計算結果可以保留11位。

2.4.2 對于單片機程序的編制

基于本系統的信號發射及接收都是以點對點為形式完成的，因此，可以使用單片機把芯片編輯成發生或者接收模式。為了較少系統啟動時的輻射以及信號之間的相互擾亂，所以，在開機的時候輸入腳一定要維持在low的狀態，用于保證合成器可以在穩定的情況下運行。

2.4.3 呼吸信號的分析

把收集到的呼吸信號傳輸至接受裝置，對接受到的溫度的信號分析。在通常的情況下，收集到的患者呼出的氣體的溫度約為35攝氏度，但是假設我們僅僅憑借收集到的溫度值來判定患者有無呼吸暫停的病癥出現，就會受到病患周圍溫度的高低而產生的誤差。假設病患周圍的溫度較高或者是較低，就會發生錯誤判定的結果。因此，本系統采用的方法是監測溫度變化的程度。即使病患周圍的溫度高低會對于監測結果產生誤差，不過因為患者呼出的帶有溫度的氣體而引起的溫度起伏總是可以精確的加以收集分析。運用一定的調整方法，就可以比較成功的消除由于患者周圍溫度的變化而產生的監測誤差。

2.4.4 顯示及記數系統

如果病患口鼻的溫度在10秒或更長的時間里依然無變化的時候，系統就會自動將呼吸暫停次數加一。但是假設有一定程度的暫停情況發生，但是并沒有達到規定的時間，則計時系統就會放棄此次計時，進入主菜單并準備下一次監測。

3 結論

本文主要研究了一種應用于呼吸暫停檢測的軟件及新的信號收集的方式。本系統在實現了實時性信號收集的基礎上，擁有較高的精確程度。將此系統用于實際應用，在對9名患者進行檢測的過程中，效果為88%，只當監測的過程發生極其強烈的干擾時才會發生誤判。因此，此系統作為一種行之有效的監測裝置，可以大范圍的進行推廣，并且可以對呼吸暫定類病癥的發現及治療有很大的幫助。

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謝春寧，黑龍江省哈爾濱賓縣，東北石油大學在讀本科生

The application of apnea monitoring system

Xie Chunning
(Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China)

This paper study a kind of apnea detection system based on single chip nRF401,Under the condition of realized wireless,whether to patients apnea and frequency of effective monitoring.This system is small in size,easy to operate,and use a kind of high efficient data collection technology,the signal processing is more convenient,fast and accurate.The system can without affect patients normal resting state to implement effective monitoring,very suitable for a wide range of application and dissemination.

Monitoring system;wireless;apnea

圖1 系統示意圖