高翔　苗晓丹　苏开明　杨卓青

摘要：针对阻塞性睡眠呼吸暂停综合症（OSAHS）这一常见疾病，本文设计了一种基于薄膜热电偶的睡眠呼吸监测传感器，并通过赛贝克效应和传热学原理分析了呼吸过程中温度以及对流换热系数的变化，为传感器呼吸监测能力的可行性提供了理论依据。本文采用COMSOL进行了有限元仿真，研究了基底厚度、热电偶材料、热电偶厚度以及导线排布方式对传感器的影响，同时对结构进行了优化处理。此后，还分析了在不同通气情况下热电偶热端的温度曲线差异，其结果表明传感器具有判别OSAHS患者的能力。

关键词：OSAHS;呼吸监测;薄膜热电偶;传热学;有限元仿真

【Abstract】Aimingatobstructivesleepapneahypopneasyndrome（OSAHS），thispaperdesignsakindofsleeprespirationmonitoringsensorbasedonthinfilmthermocouple，andanalyzesthechangesoftemperatureandconvectiveheattransfercoefficientintheprocessofrespirationthroughSeebeckeffectandheattransfertheory，whichprovidesatheoreticalbasisforthefeasibilityofthesensor'srespirationmonitoringability.Inthisresearch，thefiniteelementsimulationofCOMSOLisusedtostudytheinfluenceofsubstratethickness，thermocouplematerial，thermocouplethicknessandwirearrangementonthesensor，andoptimizesthestructure.Finally，thetemperaturecurvedifferenceofthermocouple'shotjunctionunderdifferentbreathingconditionsisanalyzed.TheresultsshowthatthesensorhastheabilitytodistinguishOSAHSpatients.

【Keywords】OSAHS;respiratorymonitoring;thinfilmthermocouple;heattransfertheory;finiteelementsimulation

作者简介：高翔（1996-），男，硕士研究生，主要研究方向：微机电系统。

0引言

目前阻塞性睡眠呼吸暂停综合症（OSAHS）被认为是一种严重的具有潜在致死性的睡眠呼吸疾病，容易导致中风和突发性心力衰竭并影响患者的心理健康[1]。临床上一般使用多导睡眠监测仪作为OSAHS的监测手段。

根据美国睡眠医学学会的分级标准，对睡眠呼吸暂停综合症的监测和诊断可以分为4级：1级，标准多导睡眠仪检查;2级，全指标便携式多导睡眠仪检查;3级，改良便携式睡眠呼吸暂停检查;4级，单或双生物指标持续记录[2]。

作为一种传统的睡眠监测设备，多导睡眠监测仪是睡眠监测领域的最为权威的监测手段。目前的应用范围主要覆盖医院和睡眠实验室。多导睡眠监测仪可以记录人体在整个睡眠过程中的各种生理信号，包括心电图（ECG）、脑电图（EEG）、眼电图（EOG）、肌电图（EMG）、呼吸信号、氧饱和度、睡眠姿势等[3]。……