對人體的心率和呼吸信號進(jìn)行日常監(jiān)測有助于人體健康生活管理,該文設(shè)計了一種非接觸式生理信號監(jiān)測系統(tǒng)。通過裝有聚偏氟乙烯（PVDF）壓電薄膜傳感器的新型椅子結(jié)構(gòu)感知人體振動產(chǎn)生的微小壓力作用,并將振動信號傳送給上位機(jī)軟件;從振動信號中提取心沖擊信號與呼吸信號,并通過LabVIEW顯示波形變化,可以完成心率和呼吸的實時監(jiān)測。結(jié)果表明,裝置監(jiān)測的心率值與血氧脈搏儀相比,其平均誤差為2.013%,平均呼吸率誤差為4.88%,具有較好的實用性。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

原始振動信號及BCG信號的提取

人體在心臟活動及血液循環(huán)的過程中,因力的作用會使身體產(chǎn)生周期性的振動[4]。心沖擊信號主要包含H、I、G、K、L波,其產(chǎn)生原理圖如圖1所示�；贐CG信號的產(chǎn)生原理,由于心臟有規(guī)律的收縮和舒張及全身血液循環(huán),BCG信號是沿人體脊椎方向產(chǎn)生的微弱振動信號。通過傳感裝置捕捉人體產(chǎn)生的振動信號可以對受試者進(jìn)行實時監(jiān)測。

圖2為該非接觸式BCG信號采集裝置。對于面向家庭人員的日常生理信號監(jiān)測,選用坐姿BCG信號測量方法。設(shè)計了裝有PVDF壓電薄膜傳感器的新型椅子結(jié)構(gòu),在受試者靜坐在椅子上的同時,傳感器就可以捕捉到其身體縱向的BCG信號,操作簡便且不會有任何的不適感。將壓電薄膜傳感器固定為雙面拱型結(jié)構(gòu)。拱結(jié)構(gòu)式是建筑工程中常用的結(jié)構(gòu)之一,拱形結(jié)構(gòu)一端受力會均勻的向四周分散,將整個長條形壓電薄膜傳感器固定成兩個拱形相對連接的雙面拱結(jié)構(gòu),是由于雙面拱結(jié)構(gòu)本身具有一定的彈性且恢復(fù)能力更強(qiáng),在其表面受到應(yīng)變作用時,更大限度的產(chǎn)生形變效果,且相對于平鋪結(jié)構(gòu)受力更均勻[6],可以更好地捕捉此類微小的振動信號,因此提高了壓電薄膜傳感器的靈敏度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于PVDF壓電薄膜的仿生觸覺檢測系統(tǒng)研究[J]. 辛毅,徐洋,朱劍鋒,劉濤,李永超,劉麗雙.  壓電與聲光. 2019(03)
[2]基于PVDF的BCG與脈搏信號采集與特征分析[J]. 王子民,林向萌,劉振丙,席樂樂,伍錫如.  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2018(11)
[3]PVDF壓電薄膜傳感特性研究[J]. 丁貝貝,吳先梅,韓星晨,陳家熠.  壓電與聲光. 2018(02)
[4]基于壓電薄膜傳感器的睡眠監(jiān)測枕研究[J]. 辛毅,徐洋,郭超,孫宏帥,朱劍鋒,劉濤.  壓電與聲光. 2018(02)
[5]脈搏波信號采集與分析方法的研究[J]. 楊建.  電腦與信息技術(shù). 2014(03)

碩士論文
[1]非接觸式健康監(jiān)測系統(tǒng)的信號處理研究與軟件設(shè)計[D]. 李嘉榮.北京郵電大學(xué) 2018



本文編號：3033345