基于压电薄膜传感器的可穿戴睡眠监测系统

发布时间：2021-10-08 10:22

　　根据调查显示,世界范围内有38%的人有睡眠障碍性疾病。在睡眠障碍性疾病中,以失眠类和睡眠呼吸障碍类最多。其中睡眠呼吸暂停综合症会导致睡眠时呼吸的反复暂停,造成全身多器官多系统损害,使身体缺氧,诱发高血压、冠心病等多种心脑血管疾病,严重影响人体健康。作为监测睡眠呼吸暂停综合症的有效手段,多导睡眠图仪除了费用昂贵,还要求患者在医院中长时间佩戴多种传感器,严重影响使用者的睡眠质量,监测效果不理想。为了取得良好的睡眠监测和睡眠状况诊断效果,同时降低检测仪器的制作和使用成本,越来越多的方法和技术开始应用到睡眠监测仪器的设计中。本研究通过分析睡眠呼吸暂停综合症致病机理和诊断该病症的常用方法后,决定利用聚偏氟乙烯压电薄膜材料设计传感器以获得脉搏、呼吸和鼾声信号来进行睡眠监测;通过对材料特性、结构特性的计算分析,以及有限元仿真验证等手段研制了采集脉搏和鼾声的三角形悬臂梁结构的压电薄膜传感器。以记忆棉材料的枕型结构作为载体,进行生理信号采集,同时设计了信号处理电路,实现了电荷放大、电压放大、信号滤波、电压抬升、数据选择等功能的调理电路。下位机以430单片机为控制核心,进行模数转换并通过蓝牙4.0进行传输... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 睡眠监测的发展历史及研究现状
        1.2.1 发展历史
        1.2.2 研究现状
    1.3 研究内容及论文构架
        1.3.1 研究内容简介
        1.3.2 论文构架
第2章 整体方案设计
    2.1 睡眠呼吸暂停综合症的致病机理与分类
    2.2 睡眠呼吸暂停综合症的诊断方法
    2.3 系统整体方案设计
        2.3.1 呼吸信号检测原理分析
        2.3.2 脉搏信号检测原理分析
        2.3.3 鼾声信号检测原理分析
        2.3.4 整体方案设计
    2.4 本章小结
第3章 基于压电薄膜传感器的睡眠监测枕设计
    3.1 聚偏氟乙烯压电薄膜
    3.2 传感器模块设计
    3.3 传感器信号调理电路设计
        3.3.1 电荷放大电路
        3.3.2 电压放大电路
        3.3.3 滤波电路
        3.3.4 电压抬升电路
    3.4 数据处理和通讯模块设计
        3.4.1 控制系统选择
        3.4.2 蓝牙通讯模块
        3.4.3 下位机程序设计
    3.5 本章小结
第4章 LabVIEW监测显示软件设计
    4.1 人机交互界面显示
    4.2 串口读取数据程序
    4.3 低通滤波程序
    4.4 识别程序
    4.5 本章小结
第5章 实验结果与分析
    5.1 传感器测试
        5.1.1 功能测试
        5.1.2 准确性测试
    5.2 枕型装置使用测试
    5.3 上位机系统测试
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 主要工作内容
    6.2 存在的不足及改进
    6.3 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压电薄膜传感器的穿戴式健康监测体域网系统[J]. 辛毅,郭超,凌振宝,田红英,李想,戴强.  国防科技大学学报. 2016(06)
[2]便携式睡眠呼吸暂停监护系统的设计[J]. 叶福丽,史贵连.  北京生物医学工程. 2015(06)
[3]从“全世界失眠”到“全世界治失眠”[J]. 于靖园.  小康. 2015(07)
[4]肥胖青少年阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者上气道周围软组织MRI分析[J]. 张征骄,袁海波,彭丽萍,李丹,华树成.  吉林大学学报(医学版). 2012(05)
[5]便携式睡眠监测仪发展现状[J]. 王宁宇,张娟.  中国医学文摘(耳鼻咽喉科学). 2010(06)
[6]阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征[J]. 肖毅,钟旭.  中国全科医学. 2006(08)
[7]睡眠医学发展史[J]. 赵忠新.  中国现代神经疾病杂志. 2006(01)
[8]雷达式生命探测仪中人体数量识别技术的研究[J]. 路国华,杨国胜,王健琪,荆西京.  北京生物医学工程. 2005(01)
[9]睡眠监护技术的发展[J]. 叶志前,郑涛,裘利坚.  国外医学.生物医学工程分册. 2003(06)
[10]用扫描压电显微术观察不同掺杂PZT薄膜的铁电畴分布[J]. 舒剑,于艳菊,巴龙.  电子显微学报. 2003(02)



本文编号：3423972