嵌入式睡眠监控报警系统

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1、嵌入式睡眠监控报警系统研究2011-11-1718:41:17来源:21ic关键字:ARM7脉搏波特征量K值心血管疾病在睡眠过程中，人体生理功能会发生一系列变化，如感觉功能减退，呼吸、心律减慢，血压降低，血液中二氧化碳结合力上升，呼吸中枢对二氧化碳敏感性减弱，肺通气量减少等[1-2]。这种变化，正常人能很快适应，而对病人、老年者则具有一定的危害性，因此突发疾病多发生在夜间。在突发疾病中，心血管疾病是人类健康的头号大敌。据世界卫生组织估计，目前全球每年死于心血管疾病的人数占全部疾病死亡人数的三分之一以上，而且这一趋势还在进一步扩大[3]。有数据显示，71%的心脏病发作在家中或工

2、作场所，其中60%～70%的人因失去抢救时间死于医院外[4]。中国人口约占世界人口的22％，而医疗卫生资源却仅占2％，而且大多集中在城市的大医院里，医疗资源十分有限。此外，目前大部分医疗设备价格昂贵、操作复杂、仅限于在医院病房使用。因此，很难实现在人们日常生活、工作的同时对其身体状况进行实时监测[5]。若突发疾病不能及时被发现，就会耽误最佳抢救时间。 嵌入式睡眠监控报警系统就是基于上述原因提出的，它能够在不干扰受监测者正常睡眠的情况下，获取和处理睡眠过程中的脉搏信号。本文以ARM7(LPC2103)为微处理器核心，利用脉搏波特征量K值作为心血管疾病判断检查的一项重要生理指标，

3、为心血管疾病的预防和治疗争取宝贵时间，降低心血管疾病在夜间突发带来的严重危害。1工作原理通过对模型的理论分析以及不同年龄健康人和心血管疾病患者的临床检测对比，证实由心血管生理病理上的变化将会引起脉搏波特征量K值有规律且相当敏感的变化。因此，采用脉搏波特征量K值作为心血管疾病诊断的一项重要生理指标[6-7]。脉搏信号波形特征量K值的定义为：     2系统硬件设计本研究利用脉搏传感器检测人们睡眠状态下的脉搏信号，在嵌入式微处理器的控制下，对突发疾病进行监控报警。 2.1采集处理模块 脉搏信号属于低频微弱信号，频率范围在0.2Hz～45Hz，幅度范围在0～20mV。在脉搏信号的采

4、集过程中，容易受到基线漂移、人体活动、工频干扰等因素的影响。因此，采集到的脉搏信号必须经过信号处理，才能满足后期工作的要求。采集处理模块框图如图1所示。  2系统硬件设计本研究利用脉搏传感器检测人们睡眠状态下的脉搏信号，在嵌入式微处理器的控制下，对突发疾病进行监控报警。 2.1采集处理模块脉搏信号属于低频微弱信号，频率范围在0.2Hz～45Hz，幅度范围在0～20mV。在脉搏信号的采集过程中，容易受到基线漂移、人体活动、工频干扰等因素的影响。因此，采集到的脉搏信号必须经过信号处理，才能满足后期工作的要求。采集处理模块框图如图1所示。（1）信号采集脉搏传感器选择体积小、功耗低、

5、灵敏度高、抗干扰能力强的HKG-07系列，选择舒适、稳固的外形及佩戴方法，设计成小巧贴身的指套型。（2）信号处理信号处理电路包括前置放大电路、基线校正电路、50Hz陷波器、带通滤波器、主放大电路和A/D转换电路。（3）阈值设置根据现有医学研究的结果或者遵从医嘱，针对不同年龄、性别、体质、疾病的监护对象，预先设置因人而异的异常阈值和危急阈值。（4）病情诊断根据实测值以及设定好的阈值，对身体状况进行自动诊断，这是系统的难点。（5）无线发送无线通信模块采用JF24C2.4G，将异常数据和警报信号发送到监控报警模块，消除因导线缠绕身体而干扰睡眠的可能。采用2.4GHz公共频段进行短距

6、离无线通信时，无需申请专用频段，且开放性好，可用资源比较丰富。 2.2监控报警模块监控报警模块框图如图2所示。LPC2103芯片采用LQFP48小封装，功耗低，32条高速GPIO，可以满足对体积、速度、功耗和实时性等方面有严格要求的设计，是系统的控制核心。TC35i是西门子公司推出的GSM无线模块，可快速、安全、可靠地传输数据、语音、短消息和传真。         （1）发送短信将被测者身体异常情况通过短信发送给医生和家人。如发送的短信为“您的亲人心脏病发作”给手机号码为“+8613812345678”。则其AT指令phone=phone(手机号码处理)+“00800”(协议

7、、编码方案和有效期标识)+msg（短信内容处理）=11000D91683118325476F8000800123-E395DE548C24F5C626B61094FD35FEB4C51。（2）储存数据引入Windows系统硬盘分区格式中的FAT32文件系统，将异常的脉搏信号储存到MicroSD卡中，数据可以在Windows操作系统里直接读取。（3）电话报警 家庭地址和病人病情事先录音，自动拨号告知120急救中心。（4）自动开门通过无线控制打开房间门，方便救助者(120急救中心的人员和家人)进入室内。3系