呼吸暂停监测系统的应用

谢春宁

（东北石油大学，黑龙江大庆，163318）

呼吸暂停监测系统的应用

谢春宁

（东北石油大学，黑龙江大庆，163318）

本文研究了一种基于单片机nRF401的呼吸暂停检测系统，在实现了无线化的条件下，可以对患者有无呼吸暂停及其频率进行有效的监测。本系统体积小，操作简易，并且使用了一种高效数据收集技术，使得信号的处理更加方便、快捷、精准。该系统可以在不影响患者正常休息的状态下实施有效的监测，非常适合大范围的推广应用。

监测系统；无线化；呼吸暂停

0 前言

随着社会的不断进步，人们对于各类疾病的重视程度也在不断的提高。呼吸暂停类疾病作为一种能引起高血压等致人死亡的疾病，也越来越受到患者及医疗工作者们的重视。目前，国内医疗机构对其诊断多为对睡眠过程中呼吸等指标进行监测，但由于现有的设备较为复杂，需要在患者身上使用大量的仪器，不仅影响病患的正常休息，并且对操作人员的要求较高，虽然测量结果精度很高，但实用性较差，不利于推广应用。针对这一情况，本文设计了一种无线检测系统，具有价格低廉，操作简单，精度较高，使用范围广泛等特点。

1 系统的设计

本文开发的这一系统采用电路较少的收发芯片nRF401，仅要求使用单片机就可以控制芯片的使用。在此基础上，使用数字传感器来提取患者的呼吸信号，之后运用信号发射装置将信号进行发射，接收装置接收到信号后，由单片机负责把接收到的信号进行分析，将患者在睡眠过程中是否出现过呼吸暂停，及呼吸暂停的数量反映出来。

2 信号的提取及收发

2.1 信号提取的方法

由于人在呼吸的过程中，鼻子和嘴在向外呼气是是呼出具有一定温度的气体，因此，可以采用温度感应的方法，即在其附近安置温度传感器来监测气体温度的变化，从而的到患者的呼吸信号。

2.2 信号的发射

收发芯片的功率能够变化，最大的工作频率为18k，最高功率8dBm。运用机器对发射来进行设置，之后将信号进行发射。

2.3 信号接收及处理系统

接收装置接收到数字信号，把它发送到处理装置来进行信号的分析，测量呼吸过程中出现停顿的时间，当时间大于10秒钟的时候开机监测，并且把结果反馈到显示装置上，最终得到监测的结果。

2.4 软件的具体设计

本文开发的这一系统在工作过程中，信号的观测、传输、接收、数据分析等都是使用单片机来进行控制的。

2.4.1 软件的设计

即使本系统的仪器安装方法易上手，也需要在安装时有严格的安装步骤。如果安装不对，就没有办法检测到准确和完整的信号。因此，在软件的开发过程中，此问题是一个较为关键的问题。举例来说，如果在使用过程中选择结束的时候，就需要研究结束这一指令对于整体工作的影响。软件的具体工作顺序为包括恢复程序，写程度以及读程序。La及Lb这两个零件可确定结果的精度。当L1L0="00"时，计算的结果可保留8位，需要的转化时间最长是83.62.75ms；当L1L0="01"时，计算的结果可保留9位，需要的转化时间最长是166.7ms；当L1L0="10"时，计算的结果可保留10位，需要的转化时间最长是366ms；当L1L0="11"时，计算的结果可保留11位，需要的转化时间最长是694ms；在没有进行编程的情况下，系统默认的计算结果可以保留11位。

2.4.2 对于单片机程序的编制

基于本系统的信号发射及接收都是以点对点为形式完成的，因此，可以使用单片机把芯片编辑成发生或者接收模式。为了较少系统启动时的辐射以及信号之间的相互扰乱，所以，在开机的时候输入脚一定要维持在low的状态，用于保证合成器可以在稳定的情况下运行。

2.4.3 呼吸信号的分析

把收集到的呼吸信号传输至接受装置，对接受到的温度的信号分析。在通常的情况下，收集到的患者呼出的气体的温度约为35摄氏度，但是假设我们仅仅凭借收集到的温度值来判定患者有无呼吸暂停的病症出现，就会受到病患周围温度的高低而产生的误差。假设病患周围的温度较高或者是较低，就会发生错误判定的结果。因此，本系统采用的方法是监测温度变化的程度。即使病患周围的温度高低会对于监测结果产生误差，不过因为患者呼出的带有温度的气体而引起的温度起伏总是可以精确的加以收集分析。运用一定的调整方法，就可以比较成功的消除由于患者周围温度的变化而产生的监测误差。

2.4.4 显示及记数系统

如果病患口鼻的温度在10秒或更长的时间里依然无变化的时候，系统就会自动将呼吸暂停次数加一。但是假设有一定程度的暂停情况发生，但是并没有达到规定的时间，则计时系统就会放弃此次计时，进入主菜单并准备下一次监测。

3 结论

本文主要研究了一种应用于呼吸暂停检测的软件及新的信号收集的方式。本系统在实现了实时性信号收集的基础上，拥有较高的精确程度。将此系统用于实际应用，在对9名患者进行检测的过程中，效果为88%，只当监测的过程发生极其强烈的干扰时才会发生误判。因此，此系统作为一种行之有效的监测装置，可以大范围的进行推广，并且可以对呼吸暂定类病症的发现及治疗有很大的帮助。

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谢春宁，黑龙江省哈尔滨宾县，东北石油大学在读本科生

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

图1 系统示意图