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传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies）
2018年第37卷第7期
DOI:10. 13873/J. 10009787(2018)07009603
腕表式睡眠呼吸暂停监测系统设计
盛婷钰"2，方震"，陈贤祥"，赵
区湛
（1.中国科学院电子学研究所，北京100190；2.中国科学院大学，北京100049）
摘要：设计了一种便携的腕表式睡眠呼吸暂停监测系统，避免了住院监测带来的高费用和低舒适度。以STM32为处理核心，通过控制传感器，实时监测用户的呼吸气流、血氧饱和度、心电图和胸腹运动情况，判断是否发生了呼吸暂停，记录并显示整晚呼吸暂停的总次数，同时将所测生理参数通过低功耗蓝牙发送到智能手机或平板应用程序，供医生进一步分析。将系统与标准多导睡眠仪测试结果对比，两者测得的呼吸暂停低通气指数（AHI)相关性和一致性较好。系统简便实用、测量结果可靠，扩大了睡眠呼吸暂停综合征的筛查人群。
关键词：腕表式；睡眠呼吸暂停；血氧饱和度；呼吸暂停低通气指数
中图分类号：TP212
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2018)07-0096-03
Designofwearablesleepapneamonitoringsystem
SHENG Ting-yu'-2, FANG Zhen', CHEN Xian-xiang', ZHAO Zhan'(1. Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)
Abstract: A portable wearable sleep apnea monitoring system is designed to avoid high cost and low comfort in hospital. The micro controller STM32 is used as core, by controlling sensor, monitor user' s respiratory airflow, oxygen saturation,electrocardiogram( ECG) and chest movement in real-time, and estimate whether apnea occurs or not. This system records and displays the total number of apnea times all night, and sends all the physical parameters to application programs on smart phone or tablet PC by Bluetooth with low power eonsumption to doctors for further analysis, Compare the test results of this system with polysomnography, correlation and consistency of apnea hypopnea index( AHI) measured by two systems is good. This system is simple and practical,
patients can get reliable measurement results, It expands the screening scope of sleep apnea syndrome. Keywords: wearable; sleep apnea; blood oxygen saturation; apnea hypopnea index(AHI)
0引言
睡眠呼吸暂停患者长期夜间缺氧，还容易引起脑血管意外、心力衰竭和心肌梗死("]。睡眠呼吸暂停患者发病通常在夜间，不容易发现面错过了早期治疗的时间。目前对睡眠呼吸暂停患者的筛查的方法主要是使疑似患者在医院的睡眠实验室接受整夜的多导睡眠监测，其生成的多导睡眠图（polysomnography）为公认的诊断睡眠呼吸暂停综合征的黄金标准(")。但医院睡眠实验室的床位十分有限，设备基本上来自进口，体积大、外接导连多，并且需要专业人员操作，测试费用非常的高昂。市售的便携式呼吸暂停检测设备大多通过测量血氧饱和度夜间下降次数反推出呼吸暂停的次数，其灵敏度和特异度均较低3)
本文设计了一种便携的腕表式睡眠呼吸暂停监测系统，从临床实际需要出发，系统设置了呼吸气流、血氧饱和收稿日期：2017-05-31
+基金项目：北京市自然科学基金重点研究专题资助项目（Z16003）
度、心电图和胸腹运动情况4种信号的实时检测功能，对采集的信号进行处理，判断用户是否出现了呼吸暂停，记录并显示整晚呼吸暂停的总次数，同时将所测生理参数通过低功耗蓝牙发送至智能手机或平板，供医生进一步分析。
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检测原理
呼吸暂停指呼吸气流幅度低于平常量的10%，持续时
间大于10s。低通气指呼吸气流幅度低于平常量的50%，并伴有3%以上的血氧饱和度下降“。呼吸暂停低通气指数（apnea hypopnea index，AHI）指平均每小时呼吸暂停和低通气的总次数。可见，监测睡眠呼吸暂停必须监测呼吸气流和血氧饱和度。呼吸暂停时，胸腹起伏程度也会降低。另一方面，GuilleminaultC等人发现睡眠呼吸暂停与心率的变化存在关系。在观察400个睡眠呼吸暂停综合征患者的多导睡眠图后发现在呼吸暂停发生的开始出现了心率降