睡眠呼吸暂停症是一种很常见的睡眠呼吸疾病，根据研究调查，在美国约有24%的成年男性及9%成年女性或超过200万人口患有此疾病，在中国台湾至少有35万人也有此问题。

　　一般在诊断患者是否罹患睡眠呼吸暂停症是指患者在睡眠中出现呼吸暂停和低通气的总次数超过每小时5次。其中呼吸暂停是指在睡眠中，出现10秒以上的呼吸气流消失，低通气是指呼吸气流并未完全停止，只是减少到原来的20%~50%，同时血氧浓度下降4%以上的呼吸紊乱。目前医生在诊断睡眠呼吸暂停症时常使用夜间睡眠呼吸多项生理监测仪，记录一整夜的睡眠周期，其中包括呼吸暂停以及呼吸变浅的次数、型态、缺氧指数、次数、心电图的变化、口鼻腔气流、胸腹部呼吸运动、耳垂血氧等信号的记录、打鼾次数等情形。使用夜间睡眠呼吸多项生理监测仪虽然精确，但需要在身上配戴多种仪器，也必须在特定的医院中由专业人士操作才能进行测量，非常不方便也容易影响患者的睡眠，所以不适合做长期的监测。因此一般患者除非到了非常严重的地步是不会走进医院进行这项检查。更何况睡眠呼吸多项生理监测仪是一项价格昂贵的仪器，一般患者不会购买在居家中自行测量，所以很难达到普遍性。本系统主要针对这些缺点发展出一套使用简单、察觉性更低、价格低廉及适合在居家睡眠环境下作长期监测的监测系统，达到帮助医师了解病患的病情，并提供医生追踪治疗过程的改善情形。

　　研究方法与系统设计

　　图1为系统方块图。本系统是由(1)生理参数测量计及(2)生理参数分析器所构成。生理参数测量计包含有生理信号感测装置、微控制器。生理参数分析器则是利用蓝牙无线模块接收生理测量计所测量到的生理参数数据，加以分析，并以具亲和力的操作画面显示出来，提供病患睡眠生理变化情形。

图1  无线型睡眠呼吸暂停症监视系统方块图

　　生理参数测量计

　　生理信号感测装置

　　心跳变化使用的感测组件为光传感器，主要利用人体心脏收缩时血管中的血流量及血氧浓度会因此而产生变化。本系统采用光耦合器(CNY70)利用光反射法侦测血管末端血流量的变化。图2为光耦合器CNY70内部架构及动作原理。

图2  光耦合器CNY70内部架构及动作原理

　　音频信号接收器主要是接收睡眠时因呼吸道阻塞所产生的鼾声，本系统采用电容式音频接收器作为信号接收的主要组件，利用接收音波压力改变振动膜的位移量，使振动膜与铝质外壳间的电容CT随着音波强弱改变电容量，再经FET完成阻抗的转换产生RECM，使REXT和RECM的分压改变，得到不同的输出。图3为音频接受器内部架构及动作原理。

图3  音频接受器内部架构及动作原理

　　呼吸传感器的工作原理是利用呼吸时胸腔会产生起伏而拉动卧式可变电阻因而产生电阻值的改变。

　　生理信号感测电路

　　1.心跳感测电路

　　图4为心跳感测电路方块图。心跳变化时，传感器所测量到的信号，包含有直流偏压(DC Offset)、心跳变化的信号、呼吸及肌肉颤动、60Hz及高频的噪声，其中心跳变化的信号为所需的信号，其它信号一律视为噪声，因此分别采用硬件的前置滤波电路及软件两种处理方式，以消除不同的噪声对测量所造成的影响。前置滤波电路主要特点是可以减轻软件程序进行数字信号处理所需的运算量及时间，避免造成信号处理过程中延迟情形。图5为心跳信号之波形。图6为将心跳信号转换成数字信号之波形。图7为心跳感测电路。

图4  心跳感测电路方块图

图6  心跳信号转换后波形                            图5  心跳信号转换前波形图

图7 心跳感测电路

　　2.鼾声感测电路

　　图8为鼾声感测电路方块图。以音频接收器测量到的鼾声信号包含很多噪声及背景杂音的影响，必须利用硬件滤波器去除高频、低频噪声只留下鼾声频带内的信号，Smithson[1995]研究中显示鼾声的频率大约在1~200Hz的声音频带内，其它声音的频率域则较广。首先由音频接收器从量得的信号，信号放大，再经由200Hz低通滤波器滤除其它声音所造成的噪声干扰。图10为将鼾声信号转换成数字信号之波形。图11为鼾声感测电路。

图8  鼾声感测电路方块图

图10  鼾声信号转换后波形                图9  鼾声信号转换前波形

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