體位轉(zhuǎn)動儀控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，由單片機控制，其特征在于：還包括充氣電路、放氣電路、數(shù)字體位傳感器電路、氣囊壓力檢測電路、穩(wěn)壓電路、電池電量檢測電路和聲光報警電路。本發(fā)明克服了在監(jiān)測的過程中患者存在住院監(jiān)測，對睡眠環(huán)境依賴性強、入睡困難、傳感器易于脫落等缺點。我們采用大體積背部充氣氣囊；儀器操作簡單、設(shè)計小巧、攜帶方便、費用低，在不影響患者睡眠質(zhì)量的同時，進(jìn)一步改善患者的睡眠狀況，特別適用于阻塞性睡眠呼吸暫停的患者。
【專利說明】體位轉(zhuǎn)動儀控制電路
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備控制電路，具體涉及一種應(yīng)用于阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥病人 的體位轉(zhuǎn)動儀中的控制電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥（0SAS)是睡眠疾病中的一種具有潛在危險的疾病，是 指在睡眠過程中由于上氣道塌陷阻塞引起的睡眠時呼吸暫停和通氣不足，伴有打鼾、睡眠 結(jié)構(gòu)紊亂、頻發(fā)血氧飽和度降低、白天嗜睡等病癥。研究表明，阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征 和高血壓、肺動脈高壓、心律失常、缺血性心臟病、腦血管意外有關(guān)，是心腦肺血管病的高危 因素。據(jù)衛(wèi)生部門發(fā)布的健康播報，阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的人群發(fā)病率為2% -4%， 65歲以上老年人患病率達(dá)20 % -40 %，而在高血壓患病率甚至高達(dá)50 % -90 %。目前，我國 擁有5000萬左右的睡眠呼吸暫停綜合癥的患者。
[0003] 對于阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的的一般性治療分為：減肥、側(cè)臥位睡眠、持續(xù)氣 道正壓通氣、口腔矯正器治療、手術(shù)治療等幾種。
[0004] 根據(jù)臨床研究得出的結(jié)論："對于阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征與體位之間的關(guān)系， 本研究結(jié)果表明阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者睡眠時的體位可以明顯影響到睡眠呼吸 暫停及缺氧的嚴(yán)重程度，也就是說仰臥位時患者上述癥狀較嚴(yán)重，而側(cè)臥位時癥狀明顯減 輕，表現(xiàn)為AHI指數(shù)較小，睡眠中最低血氧水平較高，睡眠中呼吸暫停及低血氧癥的發(fā)生減 少等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了降低病患的負(fù)擔(dān)，適應(yīng)市場的需求，本發(fā)明提供一種以低功耗單片機為核心， 內(nèi)部采用數(shù)字式體位傳感器的裝置，監(jiān)測人體在睡眠過程中的體位變化，根據(jù)體位的變化， 使患者保持側(cè)臥位。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，由單片機控制，其特征在 于：還包括充氣電路、放氣電路、數(shù)字體位傳感器電路、氣囊壓力檢測電路、穩(wěn)壓電路、電池 電量檢測電路和聲光報警電路；所述的充氣電路和放氣電路分別通連接單片機U2的6腳和 7腳，數(shù)字體位傳感器電路分別與單片機U2的2、3、8、9腳相連，氣囊壓力檢測電路與單片機 U2的4腳相連，穩(wěn)壓電路連接在電池兩極，電池電量檢車電路與電池正極連接，另一端連接 單片機U2的5腳，聲光報警電路分別連接單片機U2的12腳和13腳，單片機U2的1腳和 電源電壓連接，單片機U2的14腳接地。
[0007] 進(jìn)一步，充氣電路包括氣泵MG1、二極管D2、開關(guān)管Q2、電阻R16組成；氣泵電源正 極接電源電壓，并和二極管D2負(fù)極相連接，氣泵電源負(fù)極和二極管D2的正極連接，并與開 關(guān)管Q2的集電極相連，開關(guān)管Q2的發(fā)射極接地；開關(guān)管Q2的基極和電阻R16-端相連接， 電阻R16另外一端和單片機U2的6腳連接。
[0008] 進(jìn)一步，放氣電路包括電磁閥DS1、二極管D1、開關(guān)管Q1、電阻R15組成；電磁閥 DS1電源正極接電源電壓，并和二極管D1負(fù)極連接，電磁閥負(fù)極和二極管D1的正極連接， 并連接開關(guān)管Q1的集電極；開關(guān)管Q1的發(fā)射極接地；開關(guān)管Q1基極和電阻R15 -端相連 接，電阻R15另外一端和單片機U2的7腳連接。
[0009] 進(jìn)一步，數(shù)字體位傳感器電路由液態(tài)開關(guān)S1、液態(tài)開關(guān)S2、液態(tài)開關(guān)S3、液態(tài)開關(guān) S4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8 ;電容C1、電容C2、 電容C3、電容C4組成、液態(tài)開關(guān)S1 -端和電阻R1、電阻R2 -端連接，電阻R1另一端接電 源+3V電壓；電阻R2另一端和無極性電容C1 一端相連，并和U2的3腳相連，無極性電容C1 的另一端接地；液態(tài)開關(guān)S2 -端和電阻R3、電阻R4 -端連接，電阻R3另一端接電源電壓； 電阻R4的另一端和無極性電容C2 -端相連，并和單片機U2的8腳相連，無極性電容C2的 另外一端接地；液態(tài)開關(guān)S3 -端和電阻R5、電阻R6 -端連接，電阻R5另一端接電源電壓； 電阻R6另一端和無極性電容C3 -端相連，并和單片機U2的9腳相連，無極性電容C3的另 一端接地；液態(tài)開關(guān)S4-端和電阻R7、電阻R8 -端連接，電阻R7另一端接電源電壓；電阻 R8另一端和無極性電容C4 一端相連，并和單片機U2的2腳相連，無極性電容C4的另一端 接地。
[0010] 進(jìn)一步，氣囊壓力檢測電路由壓力傳感器U3、放大器U4、電阻R9、電阻R10、電阻 R11組成；壓力傳感器U3的2腳接電源電壓，壓力傳感器U3的5腳和電阻R11 -端相連， 電阻R11的另一端接地；壓力傳感器U3的1腳和6腳相連，并和放大器U4的2腳連接；壓 力傳感器U3的3腳和放大器U4的3腳連接；壓力傳感器U3的4腳懸空；放大器U4的1腳 和電阻R10的一端連接，電阻R10的另一端和放大器U4的8腳連接；放大器U4的6腳和電 阻R9 -端連接，電阻R9另外一端和單片機U2的4腳連接；放大器U4的7接電源電壓；放 大器U4的4、5腳接地。
[0011] 進(jìn)一步，穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓芯片U1、極性電容E1、極性電容E2組成；穩(wěn)壓芯片U1的 1腳和極性電容E1和極性電容E2的負(fù)極連接并連接電池的負(fù)極，穩(wěn)壓芯片U1的2腳和極 性電容E1的正極連接，并連接電池的正極；穩(wěn)壓芯片U1的3腳和極性電容E2的正極連接。
[0012] 進(jìn)一步，電池電量檢測電路由電阻R12和電阻R13組成；電阻R12 -端和電池正極 連接，電阻R12的另一端和電阻R13的一端連接，并連接到單片機U2的5腳；電阻R13的另 外一端連接地。
[0013] 進(jìn)一步，聲光報警器電路由發(fā)光二極管D3、三極管Q3、三極管Q4、蜂鳴器LSI、電阻 R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20組成；發(fā)光二極管D3的正極和電源電壓相連，發(fā)光二極管 D3的負(fù)極和電阻R18 -端相連，電阻R18另一端和三極管Q3的集電極相連，三極管Q3發(fā)射 極連接地，三極管Q3基極和電阻R17 -端連接，電阻R17另外一端和單片機U2的13腳連 接；蜂鳴器LSI正極和電源電壓相連，蜂鳴器LSI負(fù)極和電阻R20 -端相連，電阻R20另一 端和三極管Q4集電極相連，三極管Q4發(fā)射極連接地，三極管Q4基極和電阻R19 -端連接， 電阻R19另外一端和單片機U2的12腳連接。
[0014] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：該裝置克服了在監(jiān)測的過程中患者存在住院監(jiān)測，對 睡眠環(huán)境依賴性強、入睡困難、傳感器易于脫落等缺點。我們采用大體積背部充氣氣囊；儀 器操作簡單、設(shè)計小巧、攜帶方便、費用低，在不影響患者睡眠質(zhì)量的同時，進(jìn)一步改善患者 的睡眠狀況，特別適用于阻塞性睡眠呼吸暫停的患者。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的電路原理圖； 圖2是本發(fā)明一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 如圖1所示，本發(fā)明以低功耗單片機MSP430G2231為核心控制，由充氣電路、放氣電路、 數(shù)字體位傳感器電路、氣囊壓力檢測電路、穩(wěn)壓電路、電池電量檢測電路和聲光報警電路組 成。
[0017] 充氣電路包括氣泵MG1、二極管D2、開關(guān)管Q2和電阻R16組成。氣泵電源正極接 4. 5V電源電壓，并和二極管D2的一端相連接，氣泵電源負(fù)極和二極管D2另外一端連接，并 連接開關(guān)管Q2集電極。開關(guān)管Q2的發(fā)射極接地，開關(guān)管Q2基極和電阻R16 -端相連接， 電阻R16另一端和單片機U2的6腳連接。
[0018] 放氣電路包括電磁閥DS1、二極管D1、開關(guān)管Q1和電阻R15組成。電磁閥DS1電 源正極接4. 5V電源電壓，并和二極管D1 -端相連接，電磁閥DS1的負(fù)極和二極管D1的另 一端相連，并連接開關(guān)管Q1的集電極，開關(guān)管Q1的發(fā)射極接地，開關(guān)管Q1基極和電阻R15 一端相連接，電阻R15另外一端和單片機U2的7腳連接。
[0019] 數(shù)字體位傳感器電路由液態(tài)開關(guān)S1、液態(tài)開關(guān)S2、液態(tài)開關(guān)S3、液態(tài)開關(guān)S4、電 阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8和無極性電容C1、無極 性電容C2、無極性電容C3、無極性電容C4組成。液態(tài)開關(guān)S1的一端和電阻Rl、R2 -端連 接，電阻R1另一端接電源+3V電壓；電阻R2另一端和無極性電容C1 一端相連，并和U2的 3腳相連，無極性電容C1的另一端接地。液態(tài)開關(guān)S2的一端和電阻R3、R4 -端連接，電阻 R3的另一端接電源+3V電壓；電阻R4另一端和無極性電容C2-端相連，并和單片機U2的 8腳相連，無極性電容C2的另一端接地。液態(tài)開關(guān)S3的一端和電阻R5、R6 -端連接，電阻 R5的另一端接電源+3V電壓；電阻R6的另一端和無極性電容C3 -端相連，并和單片機U2 的9腳相連，無極性電容C3的另一端接地。液態(tài)開關(guān)S4 -端和電阻R7、R8 -端連接，電阻 R7的另一端接電源+3V電壓；電阻R8另一端和無極性電容C4的一端相連，并和單片機U2 的2腳相連，無極性電容C4的另一端接地。單片機U2的2、3、8、9腳通過內(nèi)部寄存器配置 為IN狀態(tài)，當(dāng)病患體位為仰臥位時內(nèi)部寄存器讀入數(shù)據(jù)為0000,當(dāng)病患體位為俯臥位時內(nèi) 部寄存器讀入數(shù)據(jù)為1111，除此之外的讀入數(shù)值則可任務(wù)病患體位為左右側(cè)臥位。
[0020] 氣囊壓力檢測電路由壓力傳感器U3、放大器U4和電阻R9、電阻R10、電阻R11組 成。壓力傳感器U3的2腳接電源+3V，壓力傳感器U3的5腳和電阻Rl 1 -端相連，電阻Rl 1 的另一端接地；壓力傳感器U3的1腳和6腳連接，并和放大器U4的2腳連接；壓力傳感器 U3的3腳和放大器U4的3腳連接；壓力傳感器U3的4腳懸空。放大器U4的1腳和電阻 R10的一端連接，電阻R10的另一端和放大器U4的8腳連接；放大器U4的6腳和電阻R9 - 端連接，電阻R9另外一端和單片機U2的4連接；放大器U4的7腳接電源+3V ;放大器U4 的4、5腳接地。單片機U2的4腳通過內(nèi)部寄存器配置為10位A/D轉(zhuǎn)動器的輸入腳，并設(shè) 定為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。壓力傳感器U3和放大器U4組成壓力線性放大電路，并輸入到單片機 U2的AD輸入端，當(dāng)檢測到背部氣囊壓力達(dá)到一定數(shù)值時，通過單片機U2的6、7腳控制充放 氣電路。
[0021] 穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓芯片U1、極性電容El和極性電容E2組成。穩(wěn)壓芯片U1的1腳和 與極性電容E1和極性電容E2的負(fù)極連接并連接電池的負(fù)極，穩(wěn)壓芯片U1的2腳和極性電 容E1的正極連接，并連接電池的正極；穩(wěn)壓芯片U1的3腳和極性電容E2的正極連接，通過 穩(wěn)壓芯片U1為整個電路提供+3V電壓。
[0022] 單片機U2的6、7腳通過內(nèi)部寄存器配置為OUT狀態(tài)。當(dāng)數(shù)字體位傳感器讀入狀 態(tài)為0000時，單片機U2的6、7腳輸出高電平，則開始對背部氣囊充氣，同時關(guān)閉電磁閥防 治漏氣。當(dāng)氣囊氣壓檢測達(dá)到一定數(shù)值時，單片機U2的6腳輸出低電平，停止充氣；單片機 U2的6腳輸出高電平，關(guān)閉電磁閥，保持氣囊氣壓。當(dāng)數(shù)字體位傳感器讀入狀態(tài)不是0000 或1111時，并且氣囊氣壓檢測達(dá)到一定數(shù)值時，單片機U2的6腳輸出低電平，打開電磁閥， 并對背部氣囊放氣。
[0023] 所述電池電量檢測電路由電阻R12和R13組成；電阻R12-端和電池正極連接，電 阻R12的另一端和電阻R13的一端連接，并連接到單片機U2的5腳，電阻R13的另外一端 連接地。單片機U2的3、4、10、11腳均連接JTAG調(diào)試接口的接插件Z1，并對應(yīng)接插件Z1的 5、4、3、2腳，接插件Z1的1腳分別連接電阻R14和電源電壓，電阻R14的另一端連接單片機 U2的10腳。
[0024] 所述聲光報警器電路由發(fā)光二極管D3、三極管Q3、三極管Q4、蜂鳴器LSI和電阻 R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20組成；發(fā)光二極管D3的正極和電源+3V相連，發(fā)光二極管 D3的負(fù)極和電阻R18 -端相連，電阻R18另一端和三極管Q3的集電極相連，三極管Q3發(fā) 射極連接地，三極管Q3基極和電阻R17 -端連接，電阻R17另一端和單片機U2的13腳連 接。蜂鳴器LSI正極和電源電壓相連，蜂鳴器LSI負(fù)極和電阻R20 -端相連，電阻R20另一 端和三極管Q4集電極相連，三極管Q4發(fā)射極連接地，三極管Q4基極和電阻R19 -端連接， 電阻R19另外一端和單片機U2的12腳連接。當(dāng)電池電量少于3V時，蜂鳴器每秒鐘發(fā)出一 次2. 5kHz的報警聲音，發(fā)光二極管D3開始以1Hz頻率的閃爍。
[0025] 圖2為本發(fā)明的一個實施例。體位轉(zhuǎn)動儀4通過固定帶1綁在病患胸腹前方，背 部氣囊2固定于病患背部，充氣管3連接體位轉(zhuǎn)動儀4和背部氣囊2。接通電源，體位轉(zhuǎn) 動儀4通過數(shù)字體位傳感器判斷病患體位是否處于仰臥位，如果左右側(cè)臥位則不對背部氣 囊2充氣，如果是仰臥位則開始對背部氣囊2充氣并同時檢測氣囊氣壓。當(dāng)氣囊氣壓達(dá)到 設(shè)定壓力時，自動停止充氣，并保持該氣囊壓力不變，同時通過數(shù)字體位傳感器檢測病患體 位，如果病患是仰臥位，則維持背部氣囊2壓力不變，如果判定病患體位為左右側(cè)臥位則開 始放氣。
[0026] 只要是數(shù)字體位傳感器有體位變化，則本設(shè)備自動判定體位，實施充放氣，達(dá)到智 能調(diào)節(jié)病患體位的目的。
[0027] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，由單片機控制，其特征在于：還包括充氣電路、放氣電 路、數(shù)字體位傳感器電路、氣囊壓力檢測電路、穩(wěn)壓電路、電池電量檢測電路和聲光報警電 路；所述的充氣電路和放氣電路分別連接單片機U2的6腳和7腳，數(shù)字體位傳感器電路分 別與單片機U2的2、3、8、9腳相連，氣囊壓力檢測電路與單片機U2的4腳相連，穩(wěn)壓電路連 接在電池兩極，電池電量檢車電路與電池正極連接，另一端連接單片機U2的5腳，聲光報警 電路分別連接單片機U2的12腳和13腳，單片機U2的1腳和電源電壓連接，單片機U2的 14腳接地。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，其特征在于：充氣電路包括氣泵 MG1、二極管D2、開關(guān)管Q2、電阻R16組成；氣泵電源正極接電源電壓，并和二極管D2負(fù)極相 連接，氣泵電源負(fù)極和二極管D2的正極連接，并與開關(guān)管Q2的集電極相連，開關(guān)管Q2的發(fā) 射極接地；開關(guān)管Q2的基極和電阻R16 -端相連接，電阻R16另外一端和單片機U2的6腳 連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，其特征在于：放氣電路包括電磁 閥DS1、二極管D1、開關(guān)管Q1、電阻R15組成；電磁閥DS1電源正極接電源電壓，并和二極管 D1負(fù)極連接，電磁閥負(fù)極和二極管D1的正極連接，并連接開關(guān)管Q1的集電極；開關(guān)管Q1的 發(fā)射極接地；開關(guān)管Q1基極和電阻R15 -端相連接，電阻R15另外一端和單片機U2的7腳 連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，其特征在于：數(shù)字體位傳感器電 路由液態(tài)開關(guān)S1、液態(tài)開關(guān)S2、液態(tài)開關(guān)S3、液態(tài)開關(guān)S4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻 R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8 ;電容C1、電容C2、電容C3、電容C4組成、液態(tài)開關(guān)S1 一端和電阻R1、電阻R2-端連接，電阻R1另一端接電源+3V電壓；電阻R2另一端和無極性 電容C1 一端相連，并和U2的3腳相連，無極性電容C1的另一端接地；液態(tài)開關(guān)S2 -端和 電阻R3、電阻R4 -端連接，電阻R3另一端接電源電壓；電阻R4的另一端和無極性電容C2 一端相連，并和單片機U2的8腳相連，無極性電容C2的另外一端接地；液態(tài)開關(guān)S3-端和 電阻R5、電阻R6 -端連接，電阻R5另一端接電源電壓；電阻R6另一端和無極性電容C3 - 端相連，并和單片機U2的9腳相連，無極性電容C3的另一端接地；液態(tài)開關(guān)S4-端和電阻 R7、電阻R8 -端連接，電阻R7另一端接電源電壓；電阻R8另一端和無極性電容C4 一端相 連，并和單片機U2的2腳相連，無極性電容C4的另一端接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，其特征在于：氣囊壓力檢測電路 由壓力傳感器U3、放大器U4、電阻R9、電阻R10、電阻R11組成；壓力傳感器U3的2腳接電 源電壓，壓力傳感器U3的5腳和電阻R11 -端相連，電阻R11的另一端接地；壓力傳感器U3 的1腳和6腳相連，并和放大器U4的2腳連接；壓力傳感器U3的3腳和放大器U4的3腳 連接；壓力傳感器U3的4腳懸空；放大器U4的1腳和電阻R10的一端連接，電阻R10的另 一端和放大器U4的8腳連接；放大器U4的6腳和電阻R9 -端連接，電阻R9另外一端和單 片機U2的4腳連接；放大器U4的7接電源電壓；放大器U4的4、5腳接地。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，其特征在于：穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓芯 片U1、極性電容E1、極性電容E2組成；穩(wěn)壓芯片U1的1腳和極性電容E1和極性電容E2的 負(fù)極連接并連接電池的負(fù)極，穩(wěn)壓芯片U1的2腳和極性電容E1的正極連接，并連接電池的 正極；穩(wěn)壓芯片U1的3腳和極性電容E2的正極連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，其特征在于：電池電量檢測電路 由電阻R12和電阻R13組成；電阻R12 -端和電池正極連接，電阻R12的另一端和電阻R13 的一端連接，并連接到單片機U2的5腳；電阻R13的另外一端連接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體位轉(zhuǎn)動儀控制電路，其特征在于：聲光報警器電路由 發(fā)光二極管D3、三極管Q3、三極管Q4、蜂鳴器LSI、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20組 成；發(fā)光二極管D3的正極和電源電壓相連，發(fā)光二極管D3的負(fù)極和電阻R18 -端相連，電 阻R18另一端和三極管Q3的集電極相連，三極管Q3發(fā)射極連接地，三極管Q3基極和電阻 R17 -端連接，電阻R17另外一端和單片機U2的13腳連接；蜂鳴器LSI正極和電源電壓相 連，蜂鳴器LSI負(fù)極和電阻R20 -端相連，電阻R20另一端和三極管Q4集電極相連，三極管 Q4發(fā)射極連接地，三極管Q4基極和電阻R19 -端連接，電阻R19另外一端和單片機U2的 12腳連接。
【文檔編號】A61F5/56GK104055616SQ201410327168
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】馬利軍, 夏振宏, 鄭偉, 王海播, 張瑞 申請人:河南華南醫(yī)電科技有限公司