基于nRF401的呼吸暂停无线监测系统

　　0 引言

　　随着科技的发展，人民生活水平的提高，人们对睡眠生理、病理日益重视。经医学研究表明：打鼾的人很有可能患有“呼吸暂停综合症”。呼吸暂停的定义是指呼吸道停止气流达10s以上。如夜间打鼾且伴有间歇性呼吸暂停30次以上，每次暂停时间超过10s以上即可被诊断为“呼吸暂停综合症”。这是一种潜在的致死性疾病。长期患“呼吸暂停综合症”可引起高血压、心律失常甚至导致死亡。国外医学界对此类疾病的研究十分重视，且已取得重大成果。目前医生在诊断睡眠呼吸暂停症时常使用夜间睡眠呼吸多项生理监测仪，记录一整夜的睡眠周期，其中包括呼吸暂停以及呼吸变浅的次数、型态、缺氧指数、次数、心电图的变化、口鼻腔气流、胸腹部呼吸运动、耳垂血氧等信号的记录、打鼾次数等情形。虽然这些仪器测量较准确，但需要在身上配戴多种仪器，也必须在特定的医院中由专业人士操作才能进行测量，非常不方便，并且也容易影响患者的睡眠，所以不适合做长期的监测。并且这样的仪器价格昂贵，患者更不会买来在家庭使用。针对上述缺点，设计了本套无线监测系统，本系统使用简单、基本不影响睡眠、价格低廉;适合在居家睡眠环境下做长期自测和与医生进行医疗远程互动，以达到帮助医生了解患者病情的目的。

　　1 系统设计概述

　　本系统采用433MHz的无线收发芯片。nRF401，外围电路很少，并且不需要对数据进行曼彻斯特编码，只需利用单片机来控制该收发芯片的工作过程。利用数字温度传感器DSl8820进行呼吸信号提取，然后利用由单片机控制的无线收发系统的发射部分将提取出的呼吸信号发射出去;经过接收模块，将接收到的呼吸信号传送到单片机中进行处理，从而将呼吸暂停出现的次数显示出来。原理框图如图1所示。

　　2 呼吸信号提取和无线收发

　　2.1 呼吸信号提取电路的选择

　　首先想到的是采用压力法，但由于口、鼻腔处的压力变化很微弱，并且弱压传感器的灵敏度很高，容易受各种因素的影响，造成误动作，故压力法不宜采用。我们知道人的呼吸是通过鼻子或嘴，所以在鼻子和嘴巴附近可以放置多个温度传感器，通过温度的变化将呼吸信号提取出来，而作为数字温度传感器的DSl8820就能满足此要求。

　　DSl8B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生;多个DSl8820可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DSl8820通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路，其应用电路如图2所示。