基于微型呼吸传感器的高血压治疗系统

　　0　引　言

　　高血压是引起心血管疾病的重要因素,目前,国内外主要的高血压治疗方法为药物治疗。但由于长期昂贵的用药费用,再加上复杂的治疗方案,患者常难 以坚持服用抗压药。此外,服用抗压药也存在着很多副作用,如,抑郁、血管神经性水肿、睡眠功能障碍等。药物治疗所存在的缺点促使国内外的研究人员开始寻求 各种非药物高血压治疗方法。研究表明:改善生活方式(如,适当运动、降低盐的摄入、控制体重等)可以降低高血压[1, 2]。其他的身体放松训练,如,瑜珈、冥想等也表明具有降低血压的效果[3, 4]。但上述所提到的各种非药物治疗方法受患者的行为方式影响较大,不能形成系统科学的治疗方法。

　　近年来,越来越多的研究表明降低高血压患者的呼吸率,使呼吸变得缓慢且有规律可降低血压(blood pressure,BP)[5, 6]。目前,已经有相关的呼吸训练仪器用于引导高血压患者将呼吸率(breath perminute,BPM)降低到10次/min以下,其相关的各项临床试验表明:在使用该仪器8个星期进行每天15min的呼吸训练后BP值显著下降 [7]。但该仪器的功能单一,仅是监测并引导高血压患者的呼吸节律,无法存储训练过程的呼吸数据,不能进行回放和进行相关数据分析与统计,不便于分析呼吸 训练中各参数如呼吸比、呼吸率等变化对降压效果的影响,也不利于研究者分析呼吸训练对血压的调节机制。因此,本文利用生物信息反馈技术、传感器技术和电子 电路原理,设计一种高血压呼吸训练治疗系统,通过该系统能够引导高血压患者进行定量化的慢呼吸训练,设计的目的在于利用该仪器探讨和评估呼吸训练对高血压 的作用机理与疗效。

　　1　系统设计

　　如图1为系统的构成框图。系统主要包括硬件和软件两个部分。硬件部分主要采用LM324集成放大芯片,AT89C51单片机、A/D转换芯片 TLC2543, USB接口芯片PDIUSBD12。采用呼吸传感器拾取呼吸信号,通过对应的放大滤波电路处理后,USB数据采集模块将模拟信号转换成数字信号并传输到计 算机进行处理。软件部分运用生物信息反馈原理,以呼吸信号作为反馈量,利用VC++6. 0设计慢呼吸引导算法,以不同的音乐节奏(听觉信号)和进度条(视觉信号),引导患者以循环的方式不断调整和降低呼吸率。同时,存储训练过程的呼吸信号, 对信号进行分析,了解训练过程中呼吸比的变化趋势,探讨不同的呼吸训练模式对血压的调节机制。

　　1.1　硬件电路设计

　　1. 1. 1　呼吸检测电路

　　本系统的设计,选用了北京颐松科技有限公司生产的YXF—2型压阻式全桥型腹带式微型呼吸传感器拾取呼吸信号,其检测电路如图2所示。