基于霍尔传感器微阵列的呼吸频率检测系统设计.pdf

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1、2013年第32卷第5期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)121基于霍尔传感器微阵列的呼吸频率检测系统设计高小强，刘洪英，朱兰，宫兆涛，皮喜田，吴雪莉(1．重庆大学生物工程学院生物流变科学与技术教育部重点实验室。重庆400030；2．重庆市微系统医疗工程技术研究中心。重庆401120)摘要：基于呼吸感应体积描记技术原理，在一条腹带内部嵌入了永磁铁，腹带系在患者腰部，在呼吸过程中，由于体积的变化引起腹带中永磁铁的位置运动，通过霍尔传感器阵列对永磁铁位置进行检测，从而判断呼气和吸气的过程，采

2、用单片机对传感器信号进行分析处理，计算出呼吸频率。经1O名受试者重复实验，并与呼吸检测设备的检测结果进行比较，本系统的平均精确度高于95％，证明了本系统的可靠性。所设计的呼吸频率检测系统可用于睡眠呼吸检测仪、慢呼吸高血压治疗仪等设备。关键词：呼吸感应体积描记；霍尔传感器阵列；永磁铁；呼吸频率中图分类号：R318．6文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)05-0121-03Design0ftrespDiratoryfrequencydOetectilngsystembDasedOnTHTa1l1ISenS0rmi●cro-arr

3、aVGAOXiao—qiang，LIUHong—ying，ZHULan，GONGZhao—tao，PIXi．tian，WUXue—li(1．KeyLaboratoryofBiorheologiealScienceandTechnologyofMinistryofEducation，SchoolofBioengineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China；2．MEMSMedicalEngineeringTechnologyResearchCenterofChongqing，Chongqin

4、g401120，China)Abstract：Arespiration~equencydetectingsystemisproposedbasedonrespiratoryinductiveplethysmographtechnology．Whenthebellybandofthesystemistiedtothewaistofthesubject，theabdomenvolumechangeduringrespirationcancausethepositionmotionofthepermanentmagnetembeddedintheb

5、ellyband，andHallsensorarraycandetectthepositionofthemagnet，andthentheprocessofExpirationandinspirationisdetermined．ThesensorsignalisanalyzedandprocessedbyMCU，andthentherespiratory~equeneyiscalculated．Experimentson10subjectsarerepeated，andtheresultsarecomparedwiththoseofther

6、espirationdetectiohequipment．Resultsindicatethattheaverageaccuracyofthedesignedsystemisabove95％．whichverifiesthereliabilityofthissystem．Thedesignedrespiratoryfrequencydetectingsystemcanbeappliedtosleepingrespiratorydetectinginstrumentsandslow—respirationhypertensiontherapeu

7、ticequipment，andSOon．Keywords：respiratoryinductiveplethysmograph；Hallsensorarray；permanentmagnet；respiratory~equency0引言否患有疾病。呼吸是人体重要的生理过程，而呼吸频率是急性呼吸呼吸的检测方法有很多种，但常用的传感器与检测方功能障碍的敏感指标。在现代监护技术中，呼吸频率检测法包括：应变式传感器检测、温度传感器检测、流量传感器是其重要组成部分。检测、阻抗法检测J、电容式传感器检测等。应变式传感呼吸是人体内外环境之间进行气体交换的

8、必需过程，器检测原理是利用人在呼吸过程中由于呼气和吸气的交替人体通过呼吸系统吸进氧气、呼出二氧化碳，从而维持正常引起食道和胸腹部会产生周期性的形变，通过应变式传感的