【摘要】：呼吸是一種至關(guān)重要的生理參數(shù),人體生命維持離不開呼吸運(yùn)動(dòng),對(duì)呼吸情況進(jìn)行檢測(cè)能及時(shí)有效獲得人體健康信息,預(yù)防疾病的發(fā)生。本課題采用微波非接觸式方法檢測(cè)人體呼吸信號(hào),較于傳統(tǒng)方式有諸多優(yōu)勢(shì),例如穿透衣服被褥等障礙物,避免電子傳感器件與人體直接接觸,且能遠(yuǎn)距離無(wú)創(chuàng)檢測(cè)呼吸。本課題研制出微波呼吸檢測(cè)前端系統(tǒng)以檢測(cè)人體呼吸;提出經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與凝聚層次聚類算法完成對(duì)人體長(zhǎng)時(shí)間呼吸過程中的異常呼吸狀況的識(shí)別:提出兩種呼吸暫停識(shí)別方法,搭建基于三路微波雷達(dá)通道的睡眠呼吸暫停監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)驗(yàn)證了微波非接觸式檢測(cè)呼吸的可靠性。本課題研制出基于微波雷達(dá)檢測(cè)人體呼吸的前端系統(tǒng),包括放大模塊、供電驅(qū)動(dòng)、報(bào)警模塊、近紅外檢測(cè)模塊。本課題利用傳統(tǒng)商用鼻氣流設(shè)備YH-600B與微波檢測(cè)前端同時(shí)對(duì)人體進(jìn)行呼吸信號(hào)采集,對(duì)比分析驗(yàn)證了微波檢測(cè)呼吸信號(hào)的可靠性。(2)人體呼吸過程中除正常呼吸外,還有各種異常呼吸狀態(tài)。每種呼吸異常狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間頻繁出現(xiàn)都有不同的病理誘因,需要通過識(shí)別判斷人體長(zhǎng)時(shí)間呼吸過程中的呼吸狀況以達(dá)到對(duì)疾病提早診斷。鑒于此,本文提出用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解算法識(shí)別呼吸頻率異常并提取異常狀態(tài)時(shí)間,并比較分析EMD、EEMD、CEEMD識(shí)別結(jié)果;提出凝聚層次聚類算法對(duì)呼吸幅度異常進(jìn)行識(shí)別并提取異常狀態(tài)時(shí)間。在此實(shí)現(xiàn)兩種算法識(shí)別基礎(chǔ)上,完成對(duì)庫(kù)斯莫爾呼吸、淺快呼吸、深慢呼吸、淺慢呼吸識(shí)別并進(jìn)行異常時(shí)間提取。(3)為了識(shí)別判斷睡眠呼吸暫停并解決睡姿體位變化對(duì)判斷呼吸暫停的影響,本文提出短時(shí)過零率法、短時(shí)積分法、K-means聚類三種算法完成對(duì)體動(dòng)信號(hào)識(shí)別,基于睡眠人體兩側(cè)微波通道采集呼吸信號(hào)幅度相異性基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)體位信號(hào)的識(shí)別。在以上研究基礎(chǔ)上,本課題提出了兩種呼吸暫停識(shí)別算法:加窗能量譜法與WA-EMD加能量譜法,并做比較分析。本課題搭建了基于三路微波通道的睡眠呼吸暫停監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過對(duì)10組正常人群睡眠測(cè)試,驗(yàn)證了該系統(tǒng)可以識(shí)別判斷睡眠呼吸暫停。本課題的研究工作實(shí)現(xiàn)了基于微波非接觸式檢測(cè)人體呼吸,識(shí)別了人體長(zhǎng)時(shí)間呼吸過程中的各種異常呼吸狀態(tài),預(yù)防長(zhǎng)時(shí)間呼吸異常對(duì)人體造成的傷害。本課題研究還實(shí)現(xiàn)對(duì)睡眠呼吸暫停的判斷識(shí)別并同時(shí)解決睡姿變化對(duì)呼吸暫停判斷的影響,可對(duì)睡眠呼吸暫停進(jìn)行有效診斷以減少帶給人們危害。
【圖文】：

１）壓力法逡逑人體進(jìn)行呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于呼吸氣流的存在與流動(dòng)，會(huì)使口腔之產(chǎn)生相關(guān)規(guī)律變化，且變化明顯。通常檢測(cè)口鼻處的溫度變化數(shù)據(jù)，因口腔鼻部直接與外界環(huán)境相接觸，易受外界溫濕度影據(jù)分析處理困難，且應(yīng)用環(huán)境較為局限，故常用的方法利用高設(shè)法感受人體呼吸時(shí)口鼻處的壓力變化，從而從檢測(cè)信息中提運(yùn)動(dòng)時(shí)，呼吸氣流通過時(shí)，壓力變化較微弱，故要求高靈敏度常將壓力傳感器放置于口腔上方或鼻腔內(nèi)部，呼吸氣流流過時(shí)實(shí)時(shí)感受呼吸壓力變化，經(jīng)過運(yùn)算放大器處理，增益壓力變化的變化量轉(zhuǎn)化為與呼吸運(yùn)動(dòng)規(guī)律周期一致的電壓信號(hào)，此時(shí)根化得出人體呼吸信息。壓力傳感器長(zhǎng)時(shí)間與人體直接接觸，造不適，待測(cè)者的監(jiān)測(cè)體驗(yàn)不佳，故因檢測(cè)體驗(yàn)不良限制其廣泛吸比較微弱，，很難通過壓力法檢測(cè)到呼吸信號(hào)，容易受到運(yùn)動(dòng)）呼吸聲音檢測(cè)法逡逑

邐測(cè)逡逑—雷達(dá)檢測(cè)呼吸逡逑圖１－３非接觸式呼吸檢測(cè)方法逡逑（１）潤(rùn)流法逡逑當(dāng)２００５年加拿大Ａｌｅｘ邋Ｒｉｃｈｅｒ團(tuán)隊(duì)研制出一種基于電磁感應(yīng)原理的非接觸式逡逑檢測(cè)人體呼吸的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)被測(cè)者睡眠呼吸狀態(tài)檢測(cè)。該設(shè)備將物理電磁線逡逑圈放置于測(cè)量者的床墊下面，避免與人體生物電的干擾，利用物理電磁線圈，逡逑電阻和反相器組成穩(wěn)態(tài)振蕩器。逡逑Ｒ２邋Ｓ邐Ｒ３邋＿逡逑Ｒ１逡逑＇邐邐ｗｖ邐＾１邐１邐逡逑圖１－４雙穩(wěn)態(tài)型振蕩電路圖逡逑由法拉第電磁感應(yīng)定理可知，流經(jīng)電磁線圈的電流是具有特定頻率變化的逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318;TP212

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本文編號(hào)：2636370