基于壓電薄膜傳感器的可穿戴睡眠監(jiān)測系統(tǒng)
發(fā)布時間:2021-10-08 10:22
根據(jù)調查顯示,世界范圍內有38%的人有睡眠障礙性疾病。在睡眠障礙性疾病中,以失眠類和睡眠呼吸障礙類最多。其中睡眠呼吸暫停綜合癥會導致睡眠時呼吸的反復暫停,造成全身多器官多系統(tǒng)損害,使身體缺氧,誘發(fā)高血壓、冠心病等多種心腦血管疾病,嚴重影響人體健康。作為監(jiān)測睡眠呼吸暫停綜合癥的有效手段,多導睡眠圖儀除了費用昂貴,還要求患者在醫(yī)院中長時間佩戴多種傳感器,嚴重影響使用者的睡眠質量,監(jiān)測效果不理想。為了取得良好的睡眠監(jiān)測和睡眠狀況診斷效果,同時降低檢測儀器的制作和使用成本,越來越多的方法和技術開始應用到睡眠監(jiān)測儀器的設計中。本研究通過分析睡眠呼吸暫停綜合癥致病機理和診斷該病癥的常用方法后,決定利用聚偏氟乙烯壓電薄膜材料設計傳感器以獲得脈搏、呼吸和鼾聲信號來進行睡眠監(jiān)測;通過對材料特性、結構特性的計算分析,以及有限元仿真驗證等手段研制了采集脈搏和鼾聲的三角形懸臂梁結構的壓電薄膜傳感器。以記憶棉材料的枕型結構作為載體,進行生理信號采集,同時設計了信號處理電路,實現(xiàn)了電荷放大、電壓放大、信號濾波、電壓抬升、數(shù)據(jù)選擇等功能的調理電路。下位機以430單片機為控制核心,進行模數(shù)轉換并通過藍牙4.0進行傳輸...
【文章來源】:吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 睡眠監(jiān)測的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
1.2.1 發(fā)展歷史
1.2.2 研究現(xiàn)狀
1.3 研究內容及論文構架
1.3.1 研究內容簡介
1.3.2 論文構架
第2章 整體方案設計
2.1 睡眠呼吸暫停綜合癥的致病機理與分類
2.2 睡眠呼吸暫停綜合癥的診斷方法
2.3 系統(tǒng)整體方案設計
2.3.1 呼吸信號檢測原理分析
2.3.2 脈搏信號檢測原理分析
2.3.3 鼾聲信號檢測原理分析
2.3.4 整體方案設計
2.4 本章小結
第3章 基于壓電薄膜傳感器的睡眠監(jiān)測枕設計
3.1 聚偏氟乙烯壓電薄膜
3.2 傳感器模塊設計
3.3 傳感器信號調理電路設計
3.3.1 電荷放大電路
3.3.2 電壓放大電路
3.3.3 濾波電路
3.3.4 電壓抬升電路
3.4 數(shù)據(jù)處理和通訊模塊設計
3.4.1 控制系統(tǒng)選擇
3.4.2 藍牙通訊模塊
3.4.3 下位機程序設計
3.5 本章小結
第4章 LabVIEW監(jiān)測顯示軟件設計
4.1 人機交互界面顯示
4.2 串口讀取數(shù)據(jù)程序
4.3 低通濾波程序
4.4 識別程序
4.5 本章小結
第5章 實驗結果與分析
5.1 傳感器測試
5.1.1 功能測試
5.1.2 準確性測試
5.2 枕型裝置使用測試
5.3 上位機系統(tǒng)測試
5.4 本章小結
第6章 總結與展望
6.1 主要工作內容
6.2 存在的不足及改進
6.3 展望
參考文獻
作者簡介及科研成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于壓電薄膜傳感器的穿戴式健康監(jiān)測體域網系統(tǒng)[J]. 辛毅,郭超,凌振寶,田紅英,李想,戴強. 國防科技大學學報. 2016(06)
[2]便攜式睡眠呼吸暫停監(jiān)護系統(tǒng)的設計[J]. 葉福麗,史貴連. 北京生物醫(yī)學工程. 2015(06)
[3]從“全世界失眠”到“全世界治失眠”[J]. 于靖園. 小康. 2015(07)
[4]肥胖青少年阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者上氣道周圍軟組織MRI分析[J]. 張征驕,袁海波,彭麗萍,李丹,華樹成. 吉林大學學報(醫(yī)學版). 2012(05)
[5]便攜式睡眠監(jiān)測儀發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 王寧宇,張娟. 中國醫(yī)學文摘(耳鼻咽喉科學). 2010(06)
[6]阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征[J]. 肖毅,鐘旭. 中國全科醫(yī)學. 2006(08)
[7]睡眠醫(yī)學發(fā)展史[J]. 趙忠新. 中國現(xiàn)代神經疾病雜志. 2006(01)
[8]雷達式生命探測儀中人體數(shù)量識別技術的研究[J]. 路國華,楊國勝,王健琪,荊西京. 北京生物醫(yī)學工程. 2005(01)
[9]睡眠監(jiān)護技術的發(fā)展[J]. 葉志前,鄭濤,裘利堅. 國外醫(yī)學.生物醫(yī)學工程分冊. 2003(06)
[10]用掃描壓電顯微術觀察不同摻雜PZT薄膜的鐵電疇分布[J]. 舒劍,于艷菊,巴龍. 電子顯微學報. 2003(02)
本文編號:3423972
【文章來源】:吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 睡眠監(jiān)測的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀
1.2.1 發(fā)展歷史
1.2.2 研究現(xiàn)狀
1.3 研究內容及論文構架
1.3.1 研究內容簡介
1.3.2 論文構架
第2章 整體方案設計
2.1 睡眠呼吸暫停綜合癥的致病機理與分類
2.2 睡眠呼吸暫停綜合癥的診斷方法
2.3 系統(tǒng)整體方案設計
2.3.1 呼吸信號檢測原理分析
2.3.2 脈搏信號檢測原理分析
2.3.3 鼾聲信號檢測原理分析
2.3.4 整體方案設計
2.4 本章小結
第3章 基于壓電薄膜傳感器的睡眠監(jiān)測枕設計
3.1 聚偏氟乙烯壓電薄膜
3.2 傳感器模塊設計
3.3 傳感器信號調理電路設計
3.3.1 電荷放大電路
3.3.2 電壓放大電路
3.3.3 濾波電路
3.3.4 電壓抬升電路
3.4 數(shù)據(jù)處理和通訊模塊設計
3.4.1 控制系統(tǒng)選擇
3.4.2 藍牙通訊模塊
3.4.3 下位機程序設計
3.5 本章小結
第4章 LabVIEW監(jiān)測顯示軟件設計
4.1 人機交互界面顯示
4.2 串口讀取數(shù)據(jù)程序
4.3 低通濾波程序
4.4 識別程序
4.5 本章小結
第5章 實驗結果與分析
5.1 傳感器測試
5.1.1 功能測試
5.1.2 準確性測試
5.2 枕型裝置使用測試
5.3 上位機系統(tǒng)測試
5.4 本章小結
第6章 總結與展望
6.1 主要工作內容
6.2 存在的不足及改進
6.3 展望
參考文獻
作者簡介及科研成果
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于壓電薄膜傳感器的穿戴式健康監(jiān)測體域網系統(tǒng)[J]. 辛毅,郭超,凌振寶,田紅英,李想,戴強. 國防科技大學學報. 2016(06)
[2]便攜式睡眠呼吸暫停監(jiān)護系統(tǒng)的設計[J]. 葉福麗,史貴連. 北京生物醫(yī)學工程. 2015(06)
[3]從“全世界失眠”到“全世界治失眠”[J]. 于靖園. 小康. 2015(07)
[4]肥胖青少年阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者上氣道周圍軟組織MRI分析[J]. 張征驕,袁海波,彭麗萍,李丹,華樹成. 吉林大學學報(醫(yī)學版). 2012(05)
[5]便攜式睡眠監(jiān)測儀發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 王寧宇,張娟. 中國醫(yī)學文摘(耳鼻咽喉科學). 2010(06)
[6]阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征[J]. 肖毅,鐘旭. 中國全科醫(yī)學. 2006(08)
[7]睡眠醫(yī)學發(fā)展史[J]. 趙忠新. 中國現(xiàn)代神經疾病雜志. 2006(01)
[8]雷達式生命探測儀中人體數(shù)量識別技術的研究[J]. 路國華,楊國勝,王健琪,荊西京. 北京生物醫(yī)學工程. 2005(01)
[9]睡眠監(jiān)護技術的發(fā)展[J]. 葉志前,鄭濤,裘利堅. 國外醫(yī)學.生物醫(yī)學工程分冊. 2003(06)
[10]用掃描壓電顯微術觀察不同摻雜PZT薄膜的鐵電疇分布[J]. 舒劍,于艷菊,巴龍. 電子顯微學報. 2003(02)
本文編號:3423972
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