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一種家用式可監測並緩解OSA的智慧枕頭設計

來源 : 中國醫療設備雜誌2021年第6期
update : 2021/09/08
引言
阻塞性睡眠呼吸暫停(Obstructive Sleep Apnea,OSA)是一種多發的睡眠疾病,主要表現為睡眠中的呼吸中斷、打鼾、憋氣,給患者帶來了諸多危害[1-6]。OSA 的慢性反復發作將使得人體的多器官受到損害,急性發作時患者會出現呼吸困難的症狀,甚至導致猝死。

目前的睡眠呼吸暫停監測裝置主要有多導睡眠監測儀,體動儀和其他穿戴式睡眠監測裝置[7-9]。此類設備需要嚴格按照要求佩戴或穿戴,操作過程繁瑣複雜。增加了受檢者的精神和身體負荷,降低了檢測方法的可靠性,並且不能對患者出現的呼吸暫停做出及時有效的緩解或幫助。許多患者由於發生OSA 時得不到及時地調整與幫助,常常導致嚴重的後果。

為此,本文提出了一種家用的非接觸式OSA 智慧監測並緩解症狀的裝置。在保證不干擾使用者睡眠的前提下,對使用者睡眠生理參數進行即時監測。被試者一旦呼吸異常,系統會立即自動撥打緊急求助電話,並且通過對患者的頭部睡姿採取主動干預以緩解症狀。

1 系統需求
1.1 檢測OSA
系統採用生物雷達對患者進行非接觸的呼吸信號檢測,通過藍牙通信的方式將呼吸資料傳輸至APP 端進行處理。設計軟體內置演算法,計算患者特定時間內的呼吸指數,以此來反映睡眠呼吸暫停是否發生。對於長時間呼吸暫停事件,系統會進行自動報警並觸發緩解裝置進行及時處理。同時對呼吸異常事件進行記錄,對患者睡眠狀況進行多方面的分析。

1.2 改善症狀
OSA 的主要發病原因是上呼吸道的狹窄和阻塞[10]。研究表明,睡眠時頭部的偏側可以減小上呼吸道阻力,保證呼吸通暢,避免由呼吸受限或呼吸暫停導致的不良後果 [11]。所以,本裝置在檢測到使用者睡眠呼吸暫停後,通過一側氣囊的充氣使得枕頭與患者頭部形成一定夾角,迫使患者頭部的偏轉,從而達到減輕呼吸障礙、緩解呼吸暫停症狀的目的。

2 系統設計
2.1 系統總體設計
系統主要分為呼吸暫停緩解裝置及手機端APP,通過將緩解裝置嵌入枕頭內部,在不失舒適性的前提下達到緩解呼吸暫停的目的。緩解裝置硬體主要包括生物雷達感測器、HC-06 藍牙模組、STM32 單片機、靜音充氣泵及氣囊。本裝置使用生物雷達非接觸式地採集患者呼吸信號,通過STM32 單片機對信號進行即時A/D 轉換。使用藍牙模組把資料傳輸至手機APP 端進行處理,通過計算患者呼吸指數的方式判斷OSA 事件的發生,當軟體端判斷患者發生OSA 時,系統會向緩解裝置發送充氣指令,觸發硬體端開始工作對患者頭部姿勢進行調整,從而達到緊急處理的目的。系統總體設計框圖如圖1 所示...完整資訊