本發明涉及障礙檢測裝置技術領域，具體為一種睡眠呼吸障礙檢測裝置。

背景技術：

睡眠呼吸障礙是睡覺過程中出現的呼吸障礙，包括睡眠呼吸暫停綜合癥、低通綜合癥、上氣道阻力綜合癥引起的有關的睡眠呼吸障礙等。近幾年來，國內在該領域的研究熱點是阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合癥(OSAHS)、兒童OSAHS患者的治療、OSAHS與心血管疾病的關系等。

近年來隨著綜合國力的增強及人民生活水平的提高，國內引進了大量國外先進的睡眠呼吸障礙信息監護儀，也能生產出高質量醫用型的多功能多參數相關信息監護儀。到目前為止國內已有一些產品的性能能與國外的同類產品相抗衡。而呼吸監測、報警方面的相關儀器在國內集中于大中型醫院，尚未進行大規模的普及。就總體的技術水平方面，我國仍與發達國家有著較為明顯的差距，還不能達到國外產品的性能和規模。且國內自行研制的相關儀器，價格昂貴，在國內目前也沒有專門用于家庭的呼吸障礙信息監測儀。在這方面，國內的市場需求還是比較大。

人的睡眠呼吸途徑有兩個，一個是鼻腔，另一個是口腔。在睡眠呼吸時，口、鼻腔處由于氣流流過而使壓力和溫度發生變化。因此，人體的呼吸狀態可以從檢測壓力和溫度變化得知。如采用壓力法，由于口、鼻腔處的壓力變化很微弱，而弱壓傳感器的靈敏度很高，容易受各種因素的影響，造成誤動作，故壓力法不宜采用。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種睡眠呼吸障礙檢測裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。所述睡眠呼吸障礙檢測裝置具有簡單實用、操作方便、造價低廉和舒適度高的特點。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種睡眠呼吸障礙檢測裝置，包括呼吸信號提取電路、濾波放大電路、平均值提取電路、比較放大電路和單片機，所述呼吸信號提取電路的輸出端接濾波放大電路的輸入端，所述濾波放大電路的輸出端接平均值提取電路的輸入端，所述濾波放大電路的輸出端和平均值提取電路的輸出端分別接比較放大電路的輸入端，所述比較放大電路的輸出端接單片機的輸入端，所述單片機外分別連接接有顯示模塊和存儲模塊；

所述呼吸信號提取電路包括分壓電阻R1和熱敏電阻Rt；

所述熱敏電阻Rt一端通過分壓電阻R1接直流電源輸出端，熱敏電阻Rt的另一端接地，所述分壓電阻R1和熱敏電阻Rt的公共端輸出呼吸模擬信號，且所述公共端為呼吸信號提取電路1的輸出端；

所述濾波放大電路包括濾波電容C1、濾波電容C2、電阻R2、電阻R3和運算放大器U1；

所述濾波電容C1的一端為濾波放大電路的輸入端接呼吸信號提取電路的輸出端，所述濾波電容C1的另一端通過電阻R2接運算放大器U1的反相端，所述電阻R3和濾波電容C2構成并聯低通電路，且所述低通電路的一端接運算放大器U1的反相端，所述低通電路的另一端接運算放大器U1的輸出端，所述運算放大器U1的同相端接地，所述運算放大器U1的輸出端為濾波放大電路的輸出端；

所述平均值提取電路包括峰值檢測電路、谷值檢測電路、電阻R6和電阻R7；

所述峰值檢測電路包括電阻R4、電容C3、運算放大器U2和二極管D1，所述電阻R4的一端為峰值檢測電路的輸入端接濾波放大電路的輸出端，所述電阻R4的另一端接運算放大器U2的同相端，所述運算放大器U2的反相端通過電容C3接地，所述二極管D1的正極接運算放大器U2的偏置輸入端，二極管D1的負極接于電容C3與地之間，所述運算放大器U2的輸出端為峰值檢測電路的輸出端；

所述谷值檢測電路包括電阻R5、電容C4、運算放大器U3和二極管D2，所述電阻R5的一端為峰值檢測電路的輸入端接濾波放大電路的輸出端，所述電阻R5的另一端接運算放大器U3的同相端，所述運算放大器U3的反相端通過電容C4接地，所述二極管D2的正極接于運算放大器U3的反相端與電容C4之間，所述二極管D2的負極接運算放大器U3的偏置輸入端，所述運算放大器U3的輸出端為谷值檢測電路的輸出端；

所述電阻R6的一端與運算放大器U2的輸出端相連，所述電阻R7的一端與運算放大器U3的輸出端相連，所述電阻R6和電阻R7的公共端為平均值提取電路的輸出端，且所述公共端輸出平均值電壓；

所述比較放大電路包括運算放大器U4，所述運算放大器U4的同相端接濾波放大電路的輸出端，所述運算放大器U4的反相端接平均值提取電路的輸出端，所述運算放大器U4的輸出端為比較放大電路的輸出端，且運算放大器U4的輸出端輸出數字信號。

優選的，所述單片機外接有時鐘電路。

優選的，所述顯示模塊為LCD顯示器。

優選的，所述存儲模塊為硬盤或內存。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本睡眠呼吸障礙檢測裝置，在使用時，將熱敏電阻用膠帶粘在鼻腔或口腔的下方，用以檢測口、鼻腔處的溫度變化，通過呼吸信號提取電路進而得到較為準確的呼吸模擬信號，由于提取的呼吸模擬信號較弱，極易受環境溫度及其他各種干擾的影響，采用濾波放大電路對其濾波放大，以隔除直流部分，消除環境溫度及其他各種干擾的影響，經濾波放大的呼吸模擬信號與其平均值進行比較，用于監測呼與吸，具體為：平均值的提取分別是通過峰值檢測電路和谷值檢測電路檢測得到，然后用兩個嚴格匹配的電阻計算出峰谷值的平均值，之后進入比較放大環節，呼吸模擬信號與平均值的交點即是信號的跳變點，經過比較放大電路輸出的是數字信號，數字信號輸入單片機后，開始測試數字信號低電平的時間，具體為：在單片機內部設定好中斷計時程序，若數字信號為低跳變時中斷并開啟計時，數字信號為高電平時結束計時，可得到睡眠呼吸的低電平持續時間，再判斷低電平時間是否大于10s，若是，則表明有睡眠呼吸障礙現象，同時記錄于存儲模塊并在LCD上顯示，若不是，則直接清零并進入循環。

該發明具有簡單實用、操作方便和造價低廉的優點，且被檢測者沒有不舒服的感覺，不影響正常睡眠。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明呼吸信號提取電路的示意圖；

圖3為本發明濾波放大電路的示意圖；

圖4為本發明峰值檢測電路的示意圖；

圖5為本發明谷值檢測電路的示意圖；

圖6為本發明平均值提取電路的示意圖；

圖7為本發明比較放大電路的示意圖；

圖8為本發明輸出數字信號的示意圖；

圖9為本發明時鐘電路的示意圖；

圖10為本發明顯示模塊的電路示意圖。

圖中：1呼吸信號提取電路、2濾波放大電路、3平均值提取電路、31峰值檢測電路、32谷值檢測電路、4比較放大電路、5單片機、6顯示模塊、7存儲模塊。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-10，本發明提供一種技術方案：

本發明實施例中，單片機5選用AT89C52單片機，其具有低電壓、高性能、集成度高和成本低的優點，運算放大器U1、運算放大器U2、運算放大器U3和運算放大器U4均選用CA3130運算放大器，其具有高輸入阻抗功能，顯示模塊6選用LCD1602液晶顯示器，其具有體積小、功耗低、顯示內容豐富、超薄和抗干擾能力強的優點，存儲模塊7選用硬盤(外存儲器)，用于存儲程序和數據。

一種睡眠呼吸障礙檢測裝置，包括呼吸信號提取電路1、濾波放大電路2、平均值提取電路3、比較放大電路4和AT89C52單片機5，且單片機5外接有時鐘電路，呼吸信號提取電路1的輸出端接濾波放大電路2的輸入端，濾波放大電路2的輸出端接平均值提取電路3的輸入端，濾波放大電路2的輸出端和平均值提取電路3的輸出端分別接比較放大電路4的輸入端，比較放大電路4的輸出端接AT89C52單片機的輸入引腳P1.0端，AT89C52單片機外分別連接接有LCD1602液晶顯示器和外存儲器；

呼吸信號提取電路1包括分壓電阻R1和熱敏電阻Rt，用于提取呼吸模擬信號；

熱敏電阻Rt一端通過分壓電阻R1接直流電源輸出端，熱敏電阻Rt的另一端接地，分壓電阻R1和熱敏電阻Rt的公共端輸出呼吸模擬信號且公共端為呼吸信號提取電路1的輸出端；

熱敏電阻Rt在常溫下(25℃)阻值為1KΩ，熱敏電阻Rt為負溫度型，靈敏度為0.1％，當呼吸溫度達8℃時，其阻值變化為△Rt＝1000*0.8％＝8Ω，相應電壓變化為：△V＝Vcc*△Rt/R1+Rt，因熱敏電阻在常溫下一般工作在線性區，這使Rt上電壓變化將準確的隨呼吸狀態的變化而變化，不會出現非線性失真；

濾波放大電路2包括濾波電容C1、濾波電容C2、電阻R2、電阻R3和運算放大器U1，由于提取的呼吸模擬信號較弱，極易受環境溫度及其他各種干擾的影響，采用濾波放大電路2對其濾波放大，以隔除直流部分，消除環境溫度及其他各種干擾的影響；

濾波電容C1的一端為濾波放大電路2的輸入端接呼吸信號提取電路1的輸出端，濾波電容C1的另一端通過電阻R2接運算放大器U1的反相端，電阻R3和濾波電容C2構成并聯低通電路，且低通電路的一端接運算放大器U1的反相端，低通電路的另一端接運算放大器U1的輸出端，運算放大器U1的同相端接地，運算放大器U1的輸出端為濾波放大電路2的輸出端；

熱敏電阻Rt取下呼吸信號，經過R2、C1構成高通隔除直流，同時由C2、R3構成的低通，以實現濾波的目的；

平均值提取電路3包括峰值檢測電路31、谷值檢測電路32、電阻R6和電阻R7，用于提取呼吸模擬信號平均值；

峰值檢測電路31包括電阻R4、電容C3、運算放大器U2和二極管D1，電阻R4的一端為峰值檢測電路31的輸入端接濾波放大電路2的輸出端，電阻R4的另一端接運算放大器U2的同相端，運算放大器U2的反相端通過電容C3接地，二極管D1的正極接運算放大器U2的偏置輸入端，二極管D1的負極接于電容C3與地之間，運算放大器U2的輸出端為峰值檢測電路31的輸出端；

經濾波放大后的呼吸模擬信號接到運算放大器U2同相端，當呼吸模擬信號大于電容C3上的電壓時，運算放大器U2輸出高電平，D1導通，給C3充電，當呼吸模擬信號升至峰值并開始下降時，C3充電至峰值電壓，此時運算放大器U2將輸出低電平，D1截止，C3保存峰值電壓；

谷值檢測電路32包括電阻R5、電容C4、運算放大器U3和二極管D2，電阻R5的一端為峰值檢測電路32的輸入端接濾波放大電路3的輸出端，電阻R5的另一端接運算放大器U3的同相端，運算放大器U3的反相端通過電容C4接地，二極管D2的正極接于運算放大器U3的反相端與電容C4之間，二極管D2的負極接運算放大器U3的偏置輸入端，運算放大器U3的輸出端為谷值檢測電路32的輸出端；

經濾波放大后的呼吸模擬信號接到運算放大器U3同相端，當呼吸模擬信號小于電容C4上的電壓時，運算放大器U3輸出低電平，D2導通，C4通過D2放電，當呼吸模擬信號降至谷值并開始上升時，C4取得谷值電壓，此時運算放大器U3將輸出高電平，D2截止，C4保存谷值電壓；

電阻R6的一端與運算放大器U2的輸出端相連，電阻R7的一端與運算放大器U3的輸出端相連，電阻R6和電阻R7的公共端為平均值提取電路3的輸出端，且公共端輸出平均值電壓；

比較放大電路4包括運算放大器U4，運算放大器U4的同相端接濾波放大電路2的輸出端，運算放大器U4的反相端接平均值提取電路3的輸出端，運算放大器U4的輸出端為比較放大電路4的輸出端，且運算放大器U4的輸出端輸出數字信號；

將提取的平均值加到運算放大器U4的反相端，呼吸模擬信號加到運算放大器U4的同相端，呼吸模擬信號與平均值的交點即是信號的跳變點，經比較放大電路輸出數字信號。

本發明的具體原理為：在使用時，將熱敏電阻用膠帶粘在鼻腔或口腔的下方，用以檢測口、鼻腔處的溫度變化，通過呼吸信號提取電路1進而得到較為準確的呼吸模擬信號，由于提取的呼吸模擬信號較弱，極易受環境溫度及其他各種干擾的影響，采用濾波放大電路2對其濾波放大，以隔除直流部分，消除環境溫度及其他各種干擾的影響，經濾波放大的呼吸模擬信號與其平均值進行比較，用于監測呼與吸，具體為：平均值的提取分別是通過峰值檢測電路31和谷值檢測電路32檢測得到，然后用兩個嚴格匹配的電阻計算出峰谷值的平均值，之后進入比較放大環節，呼吸模擬信號與平均值的交點即是信號的跳變點，經過比較放大電路4輸出的是數字信號，數字信號輸入AT89C52單片機后，開始測試數字信號低電平的時間，具體為：在AT89C52單片機內部設定好中斷計時程序，若數字信號為低跳變時中斷并開啟計時，數字信號為高電平時結束計時，可得到睡眠呼吸的低電平持續時間，再判斷低電平時間是否大于10s，若是，則表明有睡眠呼吸障礙現象，同時記錄于外存儲器并在LCD1602液晶顯示器上顯示，若不是，則直接清零并進入循環。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。