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基于腕动信息睡眠监测仪的研究

2020-11-30阅读(973)

基于腕动信息睡眠监测仪的研究

论文摘要

睡眠问题时刻威胁着人们的健康,尽早发现睡眠问题,将为病人赢得最佳的治疗时间和充分的自我防备。然而睡眠问题的发生具有随机性,难以预测,要发现睡眠问题必须对病人进行长时间的睡眠监测。此外,睡眠是一个容易被干扰的生理过程,对睡眠监测而言,能够在原本居家环境中的睡眠场所进行是最适合的地点,它避免了实验室陌生的入睡环境,以及不舒服的大量电极与信号线干扰。总体上说,非觉察性长时间睡眠监测成为设计上的一个趋势。睡眠研究的主要技术手段可分为脑电检测分析方法和非脑电检测分析方法。非脑电检测分析方法,尤其是活动睡眠监测方法,是目前进行睡眠信息提取研究的主要方向。本文对活动和睡眠的关系以及相关算法进行了探讨和研究,研制了一种低功耗非觉察性腕活动睡眠监测仪。该仪器由腕动记录装置和睡眠分析软件两个独立的部分组成。腕动记录装置主要负责采集和存储腕活动信息,并在需要进行数据分析时,通过红外接口上传数据到计算机上。它主要包括活动信号检测、单片机系统、数据传输和存储模块。论文从便携式、长时间监测角度出发,尽量选取微体积低功耗元器件进行腕动记录装置的设计。睡眠分析软件主要负责接收和分析腕动记录装置传送的腕活动信息,并根据腕活动信息评估睡眠。本文按照软件工程思想、采用统一建模语言（unified modeling language, UML）、面向对象的程序设计技术（oriented object programming, OOP）,具体运用Visual C++.NET研究并设计了睡眠分析软件,为腕活动睡眠评估的实现提供了软件平台的支持。同时利用多线程、绘图、打印等技术实现了串口通信、腕活动图显示、报表打印以及鼠标拖动选取等功能。经过初步的验证,本文所研究的腕活动睡眠监测仪能够正常可靠地工作。期望通过后续的和多导睡眠图仪的对比实验,能够进一步改善活动监测睡眠算法以提高其对睡眠评估的准确度,从而为睡眠研究或失眠的治疗效果评价提供简便的技术手段。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 问题的提出
  • 1.2 睡眠监测的发展和现状
  • 1.3 研究的内容与意义
  • 1.4 研发目标及技术要求
  • 1.5 论文规划
  • 2 医学基础
  • 2.1 睡眠分期和各期特性
  • 2.2 活动监测睡眠的优点
  • 2.3 活动监测睡眠的测量模式和算法
  • 2.4 人体活动量及其检测
  • 2.4.1 人体活动量评估方法及原理
  • 2.4.2 加速度计测量人体活动量的原理
  • 2.4.3 睡眠监测中加速度计的测量部位
  • 2.5 本章小结
  • 3 系统总体设计
  • 3.1 设计策略与技术路线
  • 3.1.1 设计策略
  • 3.1.2 技术路线
  • 3.2 睡眠分析算法和腕动测量模式
  • 3.2.1 睡眠分析算法
  • 3.2.2 腕动测量模式
  • 3.3 总体结构设计
  • 3.4 本章小结
  • 4 腕动记录装置的设计
  • 4.1 人体活动信号的特征
  • 4.2 信号检测电路结构
  • 4.3 信号检测电路
  • 4.3.1 加速度计的基本要求
  • 4.3.2 信号检测电路设计
  • 4.4 单片机系统设计
  • 4.4.1 单片机的选择
  • 4.4.2 单片机系统接口设计
  • 4.4.3 单片机系统软件设计
  • 4.5 电源变换电路设计
  • 4.6 系统抗干扰设计
  • 4.6.1 电路设计的硬件抗干扰
  • 4.6.2 单片机的软件抗干扰设计
  • 4.6.3 电气安全的设计考虑
  • 4.7 系统硬件电路测试
  • 4.7.1 功耗测试
  • 4.7.2 参考电压的测量
  • 4.8 本章小结
  • 5 睡眠分析软件设计
  • 5.1 需求分析与建模
  • 5.1.1 需求分析
  • 5.1.2 模型建立
  • 5.2 总体设计
  • 5.2.1 功能的总体设计
  • 5.2.2 功能模块的定义
  • 5.2.3 总流程的设计
  • 5.3 详细设计
  • 5.3.1 软件开发工具的比较和VC 简介
  • 5.3.2 主要模块及其界面的设计
  • 5.4 软件测试与安装文件的制作
  • 5.4.1 软件测试的目的与方法
  • 5.4.2 软件的测试步骤
  • 5.4.3 安装文件的制作
  • 5.5 本章小结
  • 6 软件设计的关键技术
  • 6.1 串口通信的设计
  • 6.1.1 常用串口开发方式及其比较
  • 6.1.2 Windows 系统的多线程机制
  • 6.1.3 基于多线程的串口通信设计
  • 6.2 绘图机制与实现
  • 6.2.1 Windows 的绘图机制
  • 6.2.2 VC 的设备环境及其常用属性与方法
  • 6.2.3 腕活动图的绘制
  • 6.2.4 鼠标拖动选取功能的实现
  • 6.3 打印机制与实现
  • 6.3.1 MFC 的打印机制
  • 6.3.2 打印功能的实现
  • 6.4 本章小结
  • 7 初步实验
  • 7.1 实验设计
  • 7.2 定标装置的制作
  • 7.3 实验方法与步骤
  • 7.4 实验分析和结论
  • 8 结论和展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 在攻读硕士学位期间发表的学术论文

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