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Untersuchung der Verwendbarkeit des Mikrocontrollers MC68HC11 für die digitale Signalauswertung in einem Gerät für die Behandlung von Schlaf-Apnoe

Berbache, Salim (1994):
Untersuchung der Verwendbarkeit des Mikrocontrollers MC68HC11 für die digitale Signalauswertung in einem Gerät für die Behandlung von Schlaf-Apnoe.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

Die obstruktive Schlaf-Apnoe ist eine Schlafstörung, die auf häufig auftretende Atemstillstände zurückgeführt wird. Ursache des nächtlichen Atemstillstandes ist ein Verschluß der Luftröhre aufgrund zu schwacher Atemwegsmuskulatur. Zur Behandlung dieser Krankheit werden medikamentöse, chirurgische und physikalische Therpie-Methoden angewendet. Zu den physikalischen Methoden zählt die nasale Überdruckbeatmung. Sie beruht auf dem Erzeugen eines konstanten zeitkontinuierlichen Überdrucks in einer auf der Nase des Patienten aufgebrachten Atemmaske. Abhängig vom jeweiligen Patienten wird der Maskenüberdruck so hoch eingestellt, daß ein Atemwegsverschluß nicht mehr auftreten kann. Wünschenswert ist es jedoch, den Maskenüberdruck nur dann zu erhöhen, wenn die Gefahr eines obstruktiven Apnoe-Anfalles droht.

Ein wichtiges Merkmal der obstruktiven Schlaf-Apnoe ist das unmittelbar vor einer Apnoe-Phase auftretende Schnachen. In einer Vorgängerarbeit wurde ein Gerät in Analogtechnik entwickelt, das dieses Merkmal nutzt und durch Überdruck beseitigt.

In dieser Arbeit sollte die Eignung des Mikrocontrollers MC68HC11 für dieses Gerät untersucht werden. Schwerpunkt der Arbeit stellt die digitale Erfassung des mittlerern Maskendrucks sowie daraus die Ermittlung des Schnarchbeginns dar.

Die Signalverarbeitung innerhalb des Mikrocontrollersystems basiert auf dem Prinzip der Abtastratenreduktion. Bei diesem Prinzip erfolgt einerseits die Erfassung des mittleren Maskendrucks sowie die Extraktion der Schnarchinformation aus dem Drucksignal der Sensorik mit einer hohen Abtastfrequenz. Anderseits wird die zur Ansteuerung der Aktorik benötigte Stellgröße mit einer niedrigeren Abtastfrequenz berechnet und ausgegeben. Es ergibt sich dadurch eine Begrenzung des Rechenaufwandes und somit eine Entlastung des Mikrocontrollers für weitere Aufgaben.

Struktur des Gerätekonzepts:

* Patient: ->Nasale Atemmaske

* Sensorik: ->Drucksensor -> Signalaufbereitung

* Controller: ->Druckerfassung -> Schnarchdetektion ->Druckregelung

* Aktorik: ->Drucklufterzeugung -> Druckluftzuführung

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 1994
Creators: Berbache, Salim
Title: Untersuchung der Verwendbarkeit des Mikrocontrollers MC68HC11 für die digitale Signalauswertung in einem Gerät für die Behandlung von Schlaf-Apnoe
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Die obstruktive Schlaf-Apnoe ist eine Schlafstörung, die auf häufig auftretende Atemstillstände zurückgeführt wird. Ursache des nächtlichen Atemstillstandes ist ein Verschluß der Luftröhre aufgrund zu schwacher Atemwegsmuskulatur. Zur Behandlung dieser Krankheit werden medikamentöse, chirurgische und physikalische Therpie-Methoden angewendet. Zu den physikalischen Methoden zählt die nasale Überdruckbeatmung. Sie beruht auf dem Erzeugen eines konstanten zeitkontinuierlichen Überdrucks in einer auf der Nase des Patienten aufgebrachten Atemmaske. Abhängig vom jeweiligen Patienten wird der Maskenüberdruck so hoch eingestellt, daß ein Atemwegsverschluß nicht mehr auftreten kann. Wünschenswert ist es jedoch, den Maskenüberdruck nur dann zu erhöhen, wenn die Gefahr eines obstruktiven Apnoe-Anfalles droht.

Ein wichtiges Merkmal der obstruktiven Schlaf-Apnoe ist das unmittelbar vor einer Apnoe-Phase auftretende Schnachen. In einer Vorgängerarbeit wurde ein Gerät in Analogtechnik entwickelt, das dieses Merkmal nutzt und durch Überdruck beseitigt.

In dieser Arbeit sollte die Eignung des Mikrocontrollers MC68HC11 für dieses Gerät untersucht werden. Schwerpunkt der Arbeit stellt die digitale Erfassung des mittlerern Maskendrucks sowie daraus die Ermittlung des Schnarchbeginns dar.

Die Signalverarbeitung innerhalb des Mikrocontrollersystems basiert auf dem Prinzip der Abtastratenreduktion. Bei diesem Prinzip erfolgt einerseits die Erfassung des mittleren Maskendrucks sowie die Extraktion der Schnarchinformation aus dem Drucksignal der Sensorik mit einer hohen Abtastfrequenz. Anderseits wird die zur Ansteuerung der Aktorik benötigte Stellgröße mit einer niedrigeren Abtastfrequenz berechnet und ausgegeben. Es ergibt sich dadurch eine Begrenzung des Rechenaufwandes und somit eine Entlastung des Mikrocontrollers für weitere Aufgaben.

Struktur des Gerätekonzepts:

* Patient: ->Nasale Atemmaske

* Sensorik: ->Drucksensor -> Signalaufbereitung

* Controller: ->Druckerfassung -> Schnarchdetektion ->Druckregelung

* Aktorik: ->Drucklufterzeugung -> Druckluftzuführung

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Abtastratenreduktion, Filter digital, Regelung digital, Schlafhilfe, Signalverarbeitung digital
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design (dissolved 18.12.2018)
Date Deposited: 05 Oct 2011 11:27
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1204

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 20-06-1994

Ende Datum: 20-09-1994

Querverweis: 17/24 EMKD 1197

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKD 1204
Referees: Cramer, Prof. Dr.- Bernhard
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