便携式睡眠监测仪的设计
基于MSP430的便携式睡眠监测仪的设计
０ 引 言
Ｚ ＨＡＮ Ｊａ Ｉ ｅ ｌｎ ’ Ｇ ｉｎ ，Ｔ ＡＮ Ｘｕ — ｇ ｏ
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Ｌ —ａ ＩＹｉｙ ｎ
（ ． ｃｏ ｌ ｆ ｉｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｃ ｏ ｇ ｉｇＵ ｉｅｓ ｙ Ｃ ｏ ｇ ｉｇ４ ０ ３ ， ｈｎ ； １ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｏ ｎ ｉ ｅｉ ， ｈ ｎ ｑｎ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎ ｑｎ ００ ０ Ｃ ｉａ Ｂ ｎ ｎ ｔ ２ Ｃ ｏ ｇ ｉｇＥ ｇ ｅｒ ｇＲ ｓａｃ ｅ ｔｒｆｒＭ ｅｉ ｌ ｌｃ ｏ ｉｓ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｃ ｏ ｇ ｉｇ４０ ３ ， ｈｎ ） ． ｈ ｎ ｑｎ ｎ ｉ ｅｉ ｅｅｒｈＣ ｎｅ ｏ ｄｃ ｅｔ ｎｃ ｃｎ ｌ ， ｈ ｎ ｑｎ ０ ００ Ｃ ｉａ ｎ ｎ ａＥ ｒ Ｔ ｇ
（． １ 重庆大学 生物工程学院 ， 重庆 ４０ ３ ０ ００；
２ 重庆市医疗电子技术工程研究中心 ， 庆 ４０３ பைடு நூலகம் ． 重 ０ ００
摘 要 ：睡眠质量对人的健康至关重要 ， 为减小 多导睡 眠图仪监测睡 眠时给患者带来 的生理心理负荷 ， 采
便携式多导睡眠监测仪设备技术规格及配置
深圳市罗湖医院集团设备招标技术需求单位：万元一、项目概述：进口多导便携式睡眠监测仪。
适用于成人呼吸睡眠暂停及紊乱的诊断与治疗。
方便临床便携使用。
二、设备技术规格及配置：1.功能与软件：▲1.1导联数：≥10导；包括:良好数据指示1导、鼾声1导、热敏型口鼻气流1导、压力型口鼻气流1导、胸部呼吸运动（RIP技术）1导、腹部呼吸运动（RIP技术）1导、体位1导、血氧1导、脉搏率1导、病人事件1等参数及各参数的导联分配；1.2 体积小巧，重量轻便，适合于患者在医院任何科室或家庭诊断使用。
1.3 设备具备≥4GB内存；1.4各参数自动分析记录软件；具有所有信号分析记录软件▲1.6具有数据良好指示功能，方便医生在记录完成后未分析的情况下了解数据的良好程度；1.7有全中文记录分析软件；1.8有事件记录的功能；1.9可实现数字化数据采集、存储和回放，可在线实时监测；▲1.10有实时阻抗测定与显示功能；1.11有高质量的血氧监测技术；▲1.12可联机同一品牌的CPAP或BiPAP呼吸机进行压力滴定和在电脑上调压的压力滴定控制软件；并且内够记录8导呼吸机数据，如实时潮气量，压力变化，漏气量、病人气流、最大吸气压、最大吸气流量、补偿气流、呼吸频率等数据。
1.13有病人数据库管理软件，具有病人报告生成、储存、打印功能和自定义报告功能；1.14可将生理数据采用EDF数据格式存储；▲1.15可同时连接热敏型和压力型口鼻气流；1.16具有自动分析睡眠分期/呼吸/觉醒的功能；1.17机器可扩展到21导，（包括脑电≥2导、眼动2导、心电7导、心率1导、下颌肌电1导、任意肌电2导）2. 各通道参数：2.1 口鼻气流采样频率：≥100Hz2.2胸腹运动采样频率：≥100Hz2.3体位：仰卧位、左侧卧位、右侧卧位、俯卧位；2.4血氧：30%-100%2.5 脉率：3-100BPM3.记录时间：最长记录时间≥24小时；配置清单（单套）1、主机1套2、专业指南, (中文) 1套3、便携包1套4、操作说明图谱1个5、卡读卡器和延长线1套6、4 GB SD 卡1套7、固定夹1套8、颈部系索1套9、成人胸腹运动探头包, 1套10、鼻气流管, 成人, 5个/包1套11、口气流热敏探头, 1套12、SpO2 延长线1套13、SpO2 探头1套14、4节AA电池1套15、SD卡读卡器1套。
开源睡眠监测系统的设计与实现
开源睡眠监测系统的设计与实现一、引言近年来随着智能化程度的提高，人们的生活也变得更加便捷和舒适。
然而，一方面是工作压力、学习压力等各种压力层出不穷，另一方面是人们缺乏良好的健康意识和习惯。
这样的情况下，身体健康的问题也就凸显出来。
其中睡眠质量是一个很重要的问题，而睡眠监测系统的用途就是对睡眠的质量进行监测和分析，使人们认识到自己睡眠的状态，调整自己的睡眠和生活习惯。
本文将介绍如何设计和实现一个开源的睡眠监测系统。
二、系统功能分析1.数据采集功能：利用可穿戴设备（例如智能手环）或其他传感器（例如体温传感器、心率传感器等）来采集睡眠相关的数据，例如睡眠开始时间、醒来时间、睡眠深度、呼吸规律等。
2.数据存储功能：将采集到的睡眠相关数据存储到数据库中，以便后续分析和比对。
3.数据处理功能：利用机器学习等算法对睡眠数据进行处理和分析，形成可视化结果和报告，供用户查看和参考。
4.用户管理功能：对用户个人信息和健康状况进行管理，并为用户提供个性化的睡眠监测和分析服务。
5.系统升级和维护功能：在运营期间对系统进行升级和维护，保证系统的稳定性和安全性。
三、系统设计方案1.硬件设计需要使用传感器来采集睡眠相关的数据，因此需要选择可靠且稳定的传感器类型。
常见的睡眠监测传感器主要有以下几种：（1）加速度传感器：通过测量人体运动的振动幅度来判断是否处于睡眠状态，通常需要将传感器固定在头枕或床板上。
（2）EEG（脑电图）传感器：通过测量头部的脑电波来判断人体是否处于睡眠状态，通常需要将传感器贴在头皮上固定。
（3）心率传感器：通过测量心脏跳动的频率来判断人体是否处于睡眠状态，通常需要将传感器固定在身体的某个部位。
2.软件设计在软件设计上，主要涉及到数据存储、数据处理和用户管理等功能。
具体步骤如下：（1）数据采集：通过编写软件程序来读取传感器采集到的数据，将其保存到本地数据库中。
（2）数据处理：使用机器学习等分析算法来处理睡眠数据，并形成可视化的数据报告，以便用户查看和参考。
多参数便携式睡眠呼吸监测仪的设计
多参数便携式睡眠呼吸监测仪的设计使用ARM7的LPC2132微控制器，嵌入μC/OS-II实时操作系统，设计一款低成本、低功耗的多参数人体睡眠呼吸监测仪。
监测仪使用MicroSD卡进行数据记录，锂电池供电，可连续工作至少12小时，能够实现对睡眠呼吸暂停低通气综合征的家庭或社区筛查，为睡眠呼吸暂停早期发现和诊断提供了新的手段。
标签：LPC2132;μC/OS-II;生理信号;MicroSD卡一、引言睡眠作为生命所必须的过程，是健康不可缺少的组成部分，人体每天有三分之一的时间是在睡眠中度过的，睡眠能够消除身体疲劳、恢复精力、增强免疫力、促进生长发育、延缓衰老。
据世界卫生组织调查，全世界有27%的人有睡眠问题。
睡眠不好主要表现为睡眠时打鼾，夜间觉醒，睡眠结构紊乱，白天嗜睡、车祸等危险事故多发，容易引发心脑肺血管并发症乃至多脏器官损害，这严重影响人们的生活质量和寿命[1]。
睡眠质量存在问题的人群中以睡眠呼吸暂停低通气综合征（Sleep apnea syndrome）居多，按病理可将它分为阻塞型、中枢型和混合型[2]。
国际医学界对此类疾病的研究十分重视，多个国家实行以社区医疗为主的治疗方案，并建立睡眠监测中心。
由于监测手段繁琐、费用昂贵，国内外对睡眠呼吸疾病的诊断和治疗还有一定的局限性，仍有很多患者得不到及时治疗。
我们设计了一款多参数便携式的适合社区诊所和家庭使用的睡眠呼吸监测仪，它有助于睡眠呼吸疾病的早期发现和诊断。
二、监测仪的组成部分2.1 总体结构设计本次设计的便携式睡眠呼吸监测仪的目标是供家庭和社区诊所使用。
监测仪的设计主要包括睡眠呼吸信号的采集、调理、数据的记录、LCD显示、锂电池供电等部分。
监测仪的总体设计示意图如图2.1示。
图2.1 监测仪总体设计微控制器选用ARM公司支持实时仿真和嵌入式跟踪的LPC2132，该微控制器封装小，功耗低，可用于小型系统中。
1个8路的10位AD转换器满足多路模拟参数采集的需求，串行SPI通信满足Micro SD卡存储要求，这款MCU适用于本系统[3]。
《可穿戴式睡眠呼吸监测系统设计》范文
《可穿戴式睡眠呼吸监测系统设计》篇一一、引言随着人们生活节奏的加快和健康意识的提高，睡眠质量逐渐成为关注的焦点。
可穿戴式睡眠呼吸监测系统作为一款现代化的健康设备，能够在不影响睡眠状态的情况下实时监测并记录个体的呼吸数据和睡眠情况。
本设计旨在提供一种便捷、准确、可靠的可穿戴式睡眠呼吸监测系统，为改善个体睡眠质量提供技术支持。
二、系统需求分析1. 监测功能：系统应具备实时监测呼吸频率、呼吸深度、血氧饱和度等生理指标的功能。
2. 舒适性：可穿戴设备应具备舒适性，不影响用户的正常睡眠。
3. 准确性：监测数据应准确可靠，为医生提供有效的诊断依据。
4. 便捷性：用户可轻松操作设备，并实时了解自身睡眠及呼吸情况。
三、系统设计原则1. 微型化：为便于穿戴和携带，系统设计需考虑尺寸、重量等参数的微型化。
2. 安全性：保证传感器等硬件的安全性和稳定性，防止电磁干扰。
3. 可穿戴性：系统设计应满足可穿戴设备的普遍需求，如透气性、柔韧性等。
4. 数据安全性：保障数据传输及存储的安全性，防止数据泄露。
四、硬件设计1. 传感器模块：包括呼吸传感器、血氧饱和度传感器等，用于实时监测生理指标。
2. 数据处理模块：对传感器数据进行处理和计算，输出准确可靠的监测结果。
3. 通信模块：负责将监测数据传输至手机或电脑等设备，方便用户查看和分析。
4. 电源模块：为系统提供稳定的电源供应，确保设备长时间稳定运行。
五、软件设计1. 数据采集与处理：软件应能实时采集传感器数据，并进行处理和计算，得出准确的生理指标。
2. 用户界面：设计友好的用户界面，方便用户查看和分析监测数据。
3. 数据存储与传输：软件应支持将监测数据存储至手机或电脑等设备，并支持数据传输至云端，方便医生远程诊断。
4. 数据分析与报警：软件应具备数据分析功能，当发现异常情况时及时报警，提醒用户注意健康问题。
六、系统实现与测试1. 系统实现：根据硬件和软件设计，完成可穿戴式睡眠呼吸监测系统的制作和调试。
智能睡眠监测设备的技术要求
智能睡眠监测设备的技术要求智能睡眠监测设备是一种利用现代技术手段对人体的睡眠状态进行监测和分析的设备。
它可以通过传感器等技术手段对人体的睡眠质量、呼吸、心率等进行实时记录，并通过数据分析提供睡眠建议，帮助人们改善睡眠质量。
本文将从技术要求的角度，探讨智能睡眠监测设备的一些重要技术要求。
首先，智能睡眠监测设备需要具备高精度的数据采集能力。
对于睡眠监测设备来说，准确、可靠的数据是基础。
它需要能够准确地记录用户入睡时间、醒来时间、醒来次数、深浅睡眠时长、心率变化等多个数据指标，并能对这些数据进行实时分析和保存。
其次，智能睡眠监测设备需要有高度的舒适性和佩戴便利性。
由于睡眠监测设备需要佩戴在身体上，所以舒适性和佩戴便利性对用户体验十分重要。
设备应该采用舒适的材质，佩戴过程不应给用户带来不适或者影响入睡。
另外，设备应具有无线连接功能，确保用户在睡眠过程中不受到线缆的干扰。
再次，智能睡眠监测设备需要有数据处理和智能分析的能力。
设备应该内置一套具有较强计算能力和智能算法的处理器，能够根据所采集到的数据进行准确的睡眠分析，并提供相应的睡眠建议。
除了基本的数据处理功能外，设备还应具备自主学习的能力，能够根据用户的使用习惯和反馈来改进和优化分析算法，提高睡眠监测与分析的准确度和个性化程度。
此外，智能睡眠监测设备需要能够与智能手机或其他移动设备进行无线连接，实现数据的上传和远程监控。
用户可以通过手机App或者其他相应软件查看睡眠记录、分析结果和建议，并可以与医生或专业机构进行数据分享，实现更加精准和专业的睡眠咨询。
最后，智能睡眠监测设备需要具备良好的数据保护和隐私保护能力。
睡眠数据是用户个人的隐私，必须保证数据的安全性和保密性。
设备应该具备严密的数据加密和隐私保护机制，确保用户的睡眠数据不被未经授权的第三方非法获取和使用。
总之，智能睡眠监测设备的技术要求应包括高精度数据采集能力、舒适性和佩戴便利性、数据处理和智能分析能力、远程监控和数据分享功能以及数据保护和隐私保护能力。
简单产品设计说明范文
简单产品设计说明范文产品概述本产品是一款名为“智能手环”的智能穿戴设备，主要功能包括计步、心率监测、睡眠监测、消息提醒等。
该产品适用于需要关注健康状况的人群，如运动爱好者、上班族等。
产品特点1. 简洁易用智能手环采用简约的设计风格，操作简单易上手。
用户只需通过手环上的按钮进行操作，即可完成各项功能的切换。
2. 多功能监测智能手环内置多种传感器，能够实时监测用户的运动状态、心率、睡眠质量等数据，并将数据同步到手机APP上，方便用户随时查看自己的健康状况。
3. 智能提醒智能手环可以与手机APP进行连接，当用户收到短信、电话等消息时，手环会震动提醒用户。
此外，手环还可以设置闹钟提醒，帮助用户规律作息。
产品设计1. 外观设计智能手环采用简约的设计风格，主体部分为黑色，配以白色字体和指针，整体呈现出简洁、清晰的视觉效果。
手环表带采用柔软的材质，舒适度较高，用户佩戴起来不易感到不适。
2. 功能设计智能手环的功能设计主要分为三个部分：计步、心率监测、睡眠监测。
2.1 计步智能手环内置计步传感器，能够实时监测用户的步数、距离等数据，并将数据同步到手机APP上。
用户可以通过APP查看自己的运动数据，了解自己的运动状况。
2.2 心率监测智能手环内置心率传感器，能够实时监测用户的心率数据，并将数据同步到手机APP上。
用户可以通过APP查看自己的心率数据，了解自己的身体状况。
2.3 睡眠监测智能手环内置睡眠传感器，能够实时监测用户的睡眠质量，并将数据同步到手机APP上。
用户可以通过APP查看自己的睡眠数据，了解自己的睡眠状况。
3. 用户体验设计智能手环的用户体验设计主要包括以下几个方面：3.1 操作简单智能手环的操作非常简单，用户只需通过手环上的按钮进行操作，即可完成各项功能的切换。
此外，手环还可以通过APP进行设置，方便用户自定义各项功能。
3.2 数据同步智能手环可以与手机APP进行连接，能够实时同步用户的运动、心率、睡眠等数据。
助眠仪策划书3篇
助眠仪策划书3篇篇一助眠仪策划书一、背景与目标随着现代生活节奏的加快和压力的增加，睡眠问题日益普遍。
据调查，全球有超过30%的人存在睡眠障碍，严重影响了人们的生活质量和健康状况。
因此，开发一款有效的助眠仪具有重要的市场需求和社会意义。
本策划书旨在设计一款智能助眠仪，通过提供多种放松和助眠功能，帮助用户改善睡眠质量，提升生活幸福感。
二、产品概述1. 产品名称：[助眠仪的具体名称]2. 产品定位：一款集放松、冥想、音乐治疗等多种功能于一体的智能助眠设备。
3. 目标用户：存在睡眠问题、压力较大的人群，包括上班族、学生、老年人等。
三、市场分析1. 目前市场上已有多种助眠产品，但大多数产品功能单一，效果有限。
我们的助眠仪将以其独特的功能和优势，满足用户对高效、全面的助眠需求。
2. 通过市场调研和分析，我们预计该产品在未来一年内将有较大的市场潜力，可实现较高的销售额和利润。
四、产品特点与功能1. 多种放松模式：提供深呼吸、渐进性肌肉松弛、冥想等放松模式，帮助用户减轻压力，放松身心。
2. 个性化音乐治疗：根据用户的睡眠情况和偏好，提供定制化的音乐治疗方案，促进睡眠。
3. 智能闹钟：通过轻柔的音乐或自然声音唤醒用户，避免突然的闹钟声对用户造成的惊吓。
4. 数据分析与反馈：记录用户的睡眠数据，进行分析和评估，为用户提供个性化的睡眠建议。
5. 便携设计：体积小巧，便于携带，用户可以随时随地使用。
五、营销策略1. 线上推广：利用社交媒体、电商平台等渠道进行宣传和销售。
2. 线下体验：开设实体店或与相关机构合作，提供产品体验活动，增加用户对产品的了解和信任。
3. 口碑营销：通过用户的口碑传播，提高产品的知名度和美誉度。
4. 合作推广：与健康机构、心理咨询师等合作，共同推广产品。
六、财务预算1. 研发成本：[具体金额]2. 生产制造成本：[具体金额]3. 营销费用：[具体金额]4. 管理费用：[具体金额]七、风险评估与应对1. 技术风险：关注技术研发进展，及时解决技术难题。
便携式睡眠血氧监测系统的设计及实现
便携式睡眠血氧监测系统的设计及实现收稿日期：2018-11-15基金项目：重庆大学教改项目（2016Y35，2016Y36，2017Y66），重庆市2017教改重大项目（171003）作者简介：赵晓明（1982-），男，汉族，山西晋中，硕士，实验师，主要研究方向为生物医学仪器设计、医学信息检测与处理。
整夜的血氧监测对于初筛一些慢性疾病具有重要的应用价值，ODI 4定义为在每小时睡眠过程中，血氧饱和度值下降≥4%的次数。
国内外的相关研究指出：ODI 4是SAHS 较好的筛查指标，能够较好地反映SAHS 严重程度，选用适当的ODI 4标准对SAHS 患者具有较高诊断价值[1]，单纯的血氧监测在国内被认为是一种简易的SAHS 初筛诊断方法[2]。
因此，本文旨在设计一套可对血氧进行连续监测、并对SAHS 等疾病进行初筛的便携式睡眠血氧监测系统。
一、系统的整体设计架构便携式睡眠血氧监测系统设计主要由基于单片机便携式睡眠血氧监测软硬件设计和基于PC 机数据可视化分析软件设计构成，系统整体架构图如图1所示。
赵晓明，何伟，廖彦剑，胡宁（重庆大学生物工程学院现代生命科学实验教学中心，重庆400030）摘要：基于无创光学技术血氧检测，针对整夜血氧数据的获取、数据的可视化分析和氧减饱和度指数（O-DI 4）参数的计算，提出了一套包括便携式睡眠血氧监测和数据可视化分析软件的系统解决方案，对系统的各项指标进行测试，满足对睡眠呼吸暂停低通气综合征（SAHS ）等疾病的初筛要求。
关键词：血氧饱和度；数据可视化；氧减饱和度指数中图分类号：G642.423文献标志码：A文章编号：1674-9324（2019）36-0203-02【学法指导】图1系统整体架构图及系统实物系统整体功能指标要求如下所示：（1）睡眠监测数据的读取和储存。
（2）整夜监测数据变化曲线的绘制。
（3）睡眠血氧医学参数的计算，主要包括：最低血氧饱和度（LSpO 2）、平均血氧饱和度（MSpO 2）、血氧饱和度低于90%占有效记录时间的百分比（TS90%）、睡眠过程中每小时血氧饱和度值下降≥4%的次数（ODI 4）。
便携式多功能监护系统设计与实现
便携式多功能监护系统设计与实现便携式无线多参数监护仪具有体积小巧，价格便宜，稳定性高，功耗低等特点，可长时间监测患者生理参数如血压、血氧、心电呼吸和体温。
使病人可以随身携带，24小时监护病人的生理参数，当病人觉得不适或者需要超出医生建议阈值时，并可通过蓝牙协议将储存的生理参数信息以2.4G频带传递至手机，再通过手机发送到医院数据库平台按照参数超出幅度联系值班医生，实现足不出户可实现安全监护。
由北京时代民芯公司开发的MXT89C551为这种多功能便携式无线多参数监护仪的实现提供了硬件平台。
通过对该高速单指令周期MCU的外围电路设计和软件编程，实现了如图1的设计框架结构。
电路设计及工作原理血压采用电机转动对袖带进行加压来阻断动脉血。
通过匀速漏气阀漏气。
当袖带的气压逐渐减小时，动脉血流逐渐增加，脉搏波逐渐增大，当袖带内的压力等于收缩压的时候，开始产生第一声柯式音，当袖带内的压力继续减小时脉搏波的振幅会减小直到消失，产生最后一声柯式音。
将袖带连接的压力传感器MPS2107产生的差分信号通过高通放大滤波器，将脉搏波信号进行放大滤波后，通过AD采样将信号采进系统。
求出脉波信号的包络线，算出峰峰值最大的点对应的气压值，按照多权值示波法原理再进一步计算舒张压和收缩压。
电路结构如图2。
根据包络线的特征，采用最大振幅法，得出血压值。
目前比较一致的医学看法是当袖带压力振荡波的振幅最大时，袖带的压力就是动脉的平均压。
动脉的收缩压对应于包络线的第一个拐点，舒张压对应于包络线的第二个拐点。
收缩压判据的确定：通常采用最大振幅法，即在放气过程中脉搏波幅度包络线的上升阶段，当某一脉冲波的幅度Ai与最大幅度Ax之比≥Ks时，就认为此时对应的袖带压力为收缩压。
舒张压判据的确定：也是用最大振幅法来判定，不过是在脉搏波幅度包络线的下降段，当某一个脉搏波的幅度Ai与Am之比≤Kd时，就认为此时对应的气袖压力为舒张压：Pd=P／Ai=Kd×Am根据上海医用仪表厂多年的研究成果，经验取值勋=0.58，Kd=0.77：血压交直流信号及收缩压和舒张压的对应位置，如图3。
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8
VSS
Q
W/VPP
9
0
1
2
3
4
SPI_MOSI
SPI_UCLK
l 具有电子签名：2018h（符合JEDEC标准）；
l 每扇区支持10000次得擦除/编程操作； l 数据可至少保存20年以上；
M25P128
D_VCC
下位机软硬件设计---------------存储模块
FLASH数据协议(每帧数据长度为82)
下位机软硬件设计---------------电源管理模块
DS3
R24
0
R22
1
0
0
C18 0
u
F
0.1uF
1
0
C19 u
C15
F
0.1uF
C16
A_VCC
D_VCC
下位机软硬件设计---------------下位机软件程序流程图
初始化程序
TimerA控制发光管发光时序； TimerB控制脉搏波幅度的调节
上位机软件设计---------------脉率分析
Wake REM St1 St2 St3 St4 0 1 2 4 5 6 7 时 间 /h (a) 专 家 校 正 睡 眠 分 期 图 (a) Sleep stage with experts correction 3 8 9
睡眠分期 脉率
15 10 5 0 -5
| RRIi RRI | 1.5* Std ( RRI )
RR j 1.3* RRI j1 RRI j 0.7 * RRI j1
• 信号的重采样： 重采样频率1Hz（RRI信号最高频率0.5Hz）
• 去直流处理
上位机软件设计---------------VC++和MATLAB的混合编程
0
1
2
3
4 5 6 时 间 /h (b)脉 率 分 析 (b) Pulse Rate Analysis
7
8
9
整夜睡眠脉率信号分析采用30s为间期，通过逐页平滑、去趋势化和0~0.05Hz滤波得到分析结果。
睡眠时相中脉率变化的规律：W>REM>St1>St2>St3>St4
上位机软件设计---------------心率变异性分析之频域分析
便携式睡眠监测仪的设计
1 2
课题背景
系统总体概述
3
4 5 6
下位机软硬件设计
上位机软件设计
总结与展望
致谢
系统概述---------------光电脉搏波测量原理
系统概述---------------透射光波长选择以及SPO2的定标
氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收光谱曲线
R与SPO2的关系曲线图（660/940nm）
MATLAB编程
Dll
VC++对dll 的调用
MATLAB:
dllname.dll dllname.ctf dllname.h dllname.lib
>>mex –setup
>>mcc -W cpplib:dllname -T link:lib filename.m
VC++: 环境设置 调用dll
SDNN
1 N 2 （RRIi RRI） N i 1
时间 /h (b) 相邻 PP间期差值的均方根 (b) Root-mean-square of successive difference,rMSSD
标准差/ms
20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 N1 2 rMSSD （ RRI RRI ） i1 i N 1 i1
7 6 5 4 3 2 1 0 11 10 9 8 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
1
R25
2
R23
3
K
K
0.1uF
C21
4
3
2
1
MAX1674
U
2
REF
LBO
LBI
F
B
SHDN
G
O
N
L U
D
X
T 4 C14
7
u
F
5
6
7
8
1
R27
0
0
K
C20
2
L
DS4
2
1
u
H
0.1uF
Battery
课题背景---------------------睡眠分期与睡眠质量
睡眠分期： 非快速眼动期(NREM) （75~80%） 睡眠 快速眼动期（REM） （20~25%）
St1 （5~10%） St2 （50%） St3 （约20%） St4
睡眠质量： NREM的St3、St4和REM占整夜睡眠时间 越长，睡眠中觉醒期越短，说明睡眠质量越好。
上位机软件设计---------------心率变异性分析之时域分析
睡眠分期
Wake REM St1 St2 St3 St4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
时间 /h (a) 专家校正睡眠分期图 (a) Sleep stage with experts correction
均方根/ms
20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
便携式睡眠监测仪的设计
1 2
课题背景
系统总体概述
3
4 5 6
下位机软硬件设计
上位机软件设计
总结与展望
致谢
课题背景---------------------什么是“睡眠”？
睡眠： 受到刺激很容易完全恢复的 一种生理状态，或意识相对丧 失、没有自主肌肉活动，并且 是周期性需要的一种生理状态。 特征： 姿势固定、对刺激的反应减 弱和具有可逆性。
上位机实现的功能：
脉搏相关信号的接收、分析和结果的显示
软件界面：由VC++实现。 算法实现：MATLAB与VC++的混合编程
数据实时/ 非实时接收
按既定协 议解码
数据预处理
时频域分析
分析结果 显示
便携式睡眠监测仪的设计
1 2
课题背景
系统总体概述
3
4 5 6
下位机软硬件设计
上位机软件设计
总结与展望
课题背景-----常用监测方式
多 导 睡 眠 图 仪
可用于分析心电、脑电、肌电、眼动、手动、心音、血氧等
课题背景
在只需单纯判断睡眠质量的情况下，是不需要监测 如PSG一样全面的生理信号的 睡眠分期和低通气情况 心率变异性和睡眠分期及睡眠周期存在很好的关联性 （脉搏基频频率与心率之间存在一致变化性） SPO2可反映出睡眠呼吸疾病患者夜间的缺氧状况 手指容积脉搏波
时间 /h (a) 专家校正睡眠分期图 (a) Sleep stage with experts correction
功率/ms 2
5000
VLF：0.0033~0.04Hz TP：0~0.4Hz
7 8 9
0
0
1
2
3
4
5
6
时间 /h (b) 极低频功率 (b) Power of very low frequency,VLF
6 5 4 3 2 1 0
存储格式：
16进制
红外光：
x
x x x x x 1 1
x
x x x x x 1 0
存储路径： \PulseData
文 件 名： 日期+序号，如2010-5-23-7.dat
实时数据格式
上位机软件设计---------------RRI信号预处理
• 异常点的剔除：
RRI值须在正常值范围 RRI值不能发生突变
功率/ms 2
5000 0
LF/HF：LF与HF的平衡比检测手指是否插入 Nhomakorabea否
启用ACLK作为TimerA 的时钟源，以降低功 耗；TimerB关闭
是 启用MCLK（8MHz）作为TimerA的时钟源; 开启TimerB，计时3s（待脉搏波稳定）
光强改变
否
计算脉搏波的幅 度，幅度是否适宜
是 适宜幅度大小的 脉搏波 实时传送
保存数据
非实时传送
便携式睡眠监测仪的设计
• HRV功率谱： 1、高频成分：0.15-0.4Hz，其
2 1.8 1.6
功 率 谱 密 度 (ms 2/Hz)
x 10
5
BT法 (曲 线 不 平 滑 ) AR模 型 法 (曲 线 平 滑 )
典型峰值在0.25Hz左右。
2、低频成分：0.04-0.15Hz，
1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
mclInitalizeApplication() <libraryname>Initalize() <libraryname>Terminate() mclTerminateApplication()
上位机软件设计---------------心率变异性分析
心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)： 逐拍心跳间瞬时心率或RR间期的微小变化
3
D
1
l 最大读取时钟速率：50MHz；
R12
D
U
D
4
U
1
D
U
D
5
U
1
D
U
D
l 快速编程/擦除模式：可选，Vpp=9V；
SPI_CS
1
K
6
U
1
D
U
D
7
U