睡眠障礙會嚴重影響人們的日常生活,因此睡眠的早期監(jiān)測對睡眠疾病的預防和診斷有著重要意義。目前,國際公認的睡眠分期“金標準”都是采用以腦電、眼電和肌電信號為分析基礎的多導睡眠儀（PSG）,其存在操作復雜、佩戴不適、設備昂貴等問題。而睡眠數據大多根據睡眠醫(yī)師進行人工分期,其耗時耗力,且受醫(yī)師經驗影響,分期結果一致率極不穩(wěn)定。相較于PSG,非腦電睡眠監(jiān)測設備可以在操作簡潔、舒適度高的情況下得到較好的分期結果。本文自主設計并制作了多導睡眠監(jiān)護儀,可實現睡眠數據的采集與記錄,且用自制設備收集了103晚睡眠實驗中的腦電、眼電、肌電和心電信號數據,并以腦電特征的分期結果作為對照,實現了基于心率變異性（HRV）的自動睡眠分期。論文研究內容如下:1、由于目前市面上缺乏腦電和心電信號同步采集的便攜設備,為滿足實驗需求,本文自主設計并制作了一套便攜式多導睡眠監(jiān)護儀,經實驗證明,該設備可準確無誤的實現3通道腦電、2通道眼電、1通道肌電和1通道心電信號的同步采集與記錄;2、利用自制多導睡眠監(jiān)護儀,設計睡眠實驗,完成21個被試共103晚睡眠實驗數據收集;處理睡眠實驗數據,輔助兩名睡眠醫(yī)師完成基于腦電特征的人工睡眠... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：98 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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電子科技大學碩士學位論文第二章睡眠監(jiān)測系統(tǒng)設計2.1系統(tǒng)方案設計由于目前市面上缺乏心、腦、眼和肌電信號同步采集的便攜設備，為了滿足實驗需求，因此本文自主設計并制作了一款便攜式多導睡眠監(jiān)護儀。本睡眠監(jiān)測系統(tǒng)主要目標為準確、高效地實現睡眠過程中EEG、EOG、EMG、ECG和RESP信號的記錄與存儲。本設計采用整體思路為：系統(tǒng)開機后主控STM32通過SPI協(xié)議與ADS1299進行通信，初始化并配制ADS1299內部信號放大、濾波指令后，ADS1299開始對8通道信號進行同步采樣和AD轉換，并將轉換后的數據通過SPI協(xié)議依次傳輸至STM32，STM32對接收到的數據進行整理打包后，一方面通過SDIO將數據傳輸并保存至TF卡，然后通過PC端對離線存儲數據進行分析處理；另一方面通過串口藍牙將數據傳輸至PC端進行實時信號觀察與記錄，且待信號觀察完畢后，可通過開關將藍牙關閉，以實現降低系統(tǒng)功耗、延長系統(tǒng)時長。整個系統(tǒng)由3.7V/1000mA.h標準鋰電池供電，可正常工作12小時，且設計了獨立充電模塊，可通過microusb接口為系統(tǒng)充電續(xù)航。另外，用于EEG信號采集的電極使用鍍金盤狀電極，EOG、EMG和ECG信號采集使用貼片電極，RESP信號采集使用麥克風駐電極，且系統(tǒng)與電極之間通過標準19線HDMI接口相連，便于實驗時插拔。睡眠監(jiān)測系統(tǒng)框架如圖2-1所示：圖2-1睡眠檢測系統(tǒng)框圖8

第二章睡眠監(jiān)測系統(tǒng)設計2.2硬件設計2.2.1模擬電路設計模擬電路主要完成模擬信號的采集、放大、濾波、AD轉換等，本電路中采用了美國TI公司前幾年新推出的適用于EEG和生物電勢測量的低功耗集成模擬前端ADS1299[24]。ADS1299器件是一款集成超低噪聲、高共模抑制比（CMRR）、高采樣率的24位同步采樣Δ-Σ模數轉換器，且器件還內置有多達8個低噪聲可編程增益放大器（PGA）、內部基準電壓和內部時鐘振蕩器，其中CMRR可高達110dB，輸入參考噪聲在帶寬為70Hz范圍內可低至1μVpp，PGA可通過控制命令設置為1,2,4,6,8,12或24。憑借其出色的性能和高集成度，ADS1299可完全實現EEG等生理信號的采集[25]，且能夠在醫(yī)療儀器系統(tǒng)中大幅縮小系統(tǒng)尺寸、顯著降低系統(tǒng)功耗、明顯節(jié)約系統(tǒng)成本。圖2-2ADS1299采集電路模擬端ADS1299采集電路原理如上圖2-2所示，可實現3通道EEG、2通道EOG、1通道EMG、1通道ECG和1通道RESP信號的采集。ADS1299電路系統(tǒng)主要包含板載時鐘振蕩器、內部參考電壓、偏置電壓放大器、MUX通道選擇、模數轉換陣列、SPI串行通信、電源濾波等電路�？紤]到ADS1299需要模擬電源和數字電源同時供電，本設計采用了獨立的+5V電源為ADS1299模擬部分供電，+3.3V電源為ADS1299數字部分供電。為了減小模擬供電電源與數字供電電源之間的干擾，本設計還在模擬地（AGND）與數字地（DGND）之間串聯了磁珠，同時在PCB布局時對兩種GND進行了優(yōu)化隔離，以使系統(tǒng)性能達到穩(wěn)定。同時，參9

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于隱馬爾可夫模型的心率變異性分析在睡眠分期中的應用[D]. 王愛波.電子科技大學 2019
[2]睡眠分期算法研究[D]. 何垣諦.電子科技大學 2019
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[4]不同年齡睡眠質量對健康相關生命質量影響的差異研究[D]. 索艷風.北京中醫(yī)藥大學 2017
[5]基于多尺度熵的常見心臟疾病特征研究[D]. 萬永利.電子科技大學 2017
[6]基于HRV分析的睡眠分期方法研究[D]. 孫微.天津工業(yè)大學 2016
[7]非腦電睡眠監(jiān)測系統(tǒng)和算法研究[D]. 李杰.浙江大學 2016
[8]基于腦電心電數據融合的睡眠分期[D]. 梁曉花.江蘇大學 2008
[9]基于腕動信息睡眠監(jiān)測儀的研究[D]. 范志祥.重慶大學 2008



本文編號：3550663