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便携式睡眠监护系统的研究

作　者: 高琦
导　师: 郑龙江; 李小俚
学　校: 燕山大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 睡眠 多导睡眠监护系统 脑电信号 近似熵 睡眠分期
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要


睡眠是人的生命中最重要的生理现象之一。随着信息科学技术的不断进步和社会压力的不断增大，睡眠健康的问题也就日益凸显出来，睡眠障碍和因睡眠障碍导致的疾病越来越受到关注。睡眠监护系统主要用于监护人的睡眠状态，获取人在睡眠时的一系列生理参数，并给出睡眠状况评价报告。睡眠监护对于调控人的睡眠质量以及相关疾病的诊断都有着重要意义。近年来，多导睡眠监护系统已经逐渐应用于国内外各大专业的睡眠中心。然而，面对异常庞大的睡眠障碍人群，仅靠睡眠中心无法满足目前对于睡眠相关疾病监测和诊断的需求。另外，对于大部分的无其他严重相关疾病的人群，标准的多导睡眠监护仪并不是最佳选择。因此，研制一种便捷睡眠监护仪就显得非常重要。本文简要介绍了国内外对于睡眠研究的现状，详细阐述了睡眠过程中脑电的规律以及现有的基于脑电的睡眠分析方法并介绍了国际上认可的睡眠分期标准。针对目前临床上采用的睡眠监护仪存在的问题，讨论了一种基于单片机的便携式睡眠监护系统的实现方案。其中主要包括硬件实现、程序设计以及数据处理方法介绍。硬件实现主要包括头皮电极的选取、前端模拟放大电路的设计、系统电源设计、以EFM32G280为核心的主处理器模块的设计、基于CC2530的无线通信电路部分及下位机接收显示部分。程序设计包括数据采集、数据处理及传输等几个功能模块，主要针对低功耗的应用进行了设计。并针对睡眠时记录的脑电数据，讨论和对比了现有的分析方法，最终采取近似熵的算法对数据进行了处理，得出了睡眠分期结果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 睡眠研究现状  10-12
    1.2.2 睡眠监护系统的研究现状  12-14
  1.3 本课题需要解决的问题以及论文结构安排  14-15
    1.3.1 本课题需要解决的问题  14
    1.3.2 论文结构安排  14-15
第2章 睡眠的生理基础  15-26
  2.1 脑电概述及基本规律  15-19
    2.1.1 脑电产生机理  15-16
    2.1.2 脑电图概述  16
    2.1.3 脑电波形分类  16-19
  2.2 睡眠中脑电的结构  19-25
    2.2.1 睡眠的基本状态  19-20
    2.2.2 R&K睡眠分期标准  20-24
    2.2.3 AASM睡眠分期标准  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章 睡眠监护仪器的硬件设计  26-49
  3.1 睡眠监护仪器结构设计  26-27
    3.1.1 系统设计要求  26
    3.1.2 系统结构设计  26-27
  3.2 电极的选型  27-28
  3.3 脑电信号采集前端设计  28-40
    3.3.1 放大及滤波电路  28-32
    3.3.2 ADC部分的设计  32-33
    3.3.3 主处理器的设计  33-37
    3.3.4 系统电源设计  37-38
    3.3.5 输入保护  38-39
    3.3.6 噪声控制  39-40
  3.4 系统无线通讯模块的设计  40-44
    3.4.1 无线通讯模块硬件实现  41-42
    3.4.2 CC2530 应用时序介绍  42-44
  3.5 数据存储和处理模块的设计  44-47
    3.5.1 数据存储和处理模块的硬件设计  44-46
    3.5.2 主程序设计  46-47
  3.6 LCD显示模块的设计  47-48
  3.7 本章小结  48-49
第4章 睡眠分期的方法研究  49-57
  4.1 睡眠分期研究方法简介  49-51
    4.1.1 人工神经网络  50
    4.1.2 小波分析  50
    4.1.3 混沌和分形  50-51
  4.2 近似熵算法  51-53
  4.3 近似熵用于睡眠分期仿真研究  53-56
    4.3.1 实际睡眠数据各期波形  53-54
    4.3.2 近似熵在睡眠分期中的仿真研究  54-56
  4.4 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-64
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  64-65
致谢  65-66
作者简介  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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