基于光栅传感器的穿戴式呼吸监测系统设计.pdf

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1、2015年第34卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)85DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)07-0085-03基于光栅传感器的穿戴式呼吸监测系统设计周子健，黄绍岚，杨其宇，徐维超(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：基于呼吸感应体积描记(RIP)技术原理，将一条穿戴式内部嵌人光栅条的弹性缚带系在患者胸腔或者腹腔，由于呼吸时会产生的体积变化，引起弹性缚带中光栅条的位置变化，通过光栅传感器对光栅条位置变化进行精确检测

2、，可以实现对呼吸过程的监测。采用单片机对传感器信号进行存储传输，利用智能终端计算出呼吸频率和通气量。通过网络实现了对呼吸状态的远程存储、对比、分析及监护。通过9名测试者的实验对比分析，证明了本系统测量精度高、工作性能良好，抗干扰能力强。关键词：呼吸感应体积描记；光栅传感器；呼吸监测；可穿戴中图分类号：TP212．3；TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)07-0085-03Designofwearablerespirationmonitoringsystembasedongrating

3、sensorZHOUZi~ian，HUANGShao-lan，YANGQi—yu，XUWei—chao(SchoolofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：Basedonrespiratoryinductiveplethysmography(RIP)technology，telescopicbeltistiedtochestorabdominalofpatient，thisvolumechangeduri

4、ngrespirationcancausepositionchangeofthegratingembeddedinthetelescopicbelt，andgratingsensorcandetectpreciselypositionchangeofgrating，andthenprocessofrespiratoryisdetectioncanbeachieved．ThesystemusesMCUtostoresignalandtransmit，andthencalculaterespiratoryrateand

5、ventilationusingsmartterminal；throughnetworks，thesystemcanrealizestorage，comparison，analysisandmonitoringofrespirationstatusremotely．Byexperimentalcomparisonandanalysisonninetesters，itisprovedthatthissystemhashighprecision，goodperformance，andstronganti—interfe

6、rence．Keywords：respiratoryinductiveplethysmography(RIP)；gratingsensor；respirationmonitoring；wearable0引言检测方法有：阻抗式传感器检测、温度传感器检测_4j、在临床中，呼吸监测主要用于对心脏衰竭、焦虑障碍和电容式传感器检测[51、霍尔传感器和应变式传感器检睡眠障碍等疾病进行初步检测，但实际上，可靠的呼吸监测测等。阻抗式传感器检测原理是利用人体某部分呼吸方法在家庭和门诊监护中几乎不存在。但在某些情况下，发生变化，从而引

7、起阻抗变化来进行呼吸数据的测量；温度像慢性阻塞性肺疾病，为提高医学上诊断疾病确诊率，需要传感器检测是利用温度传感器采集鼻腔内外的呼吸温度差有长期的人体生理指标检测过程⋯。因此，提供一种非约转换为电量输出的方法；电容式传感器检测原理是利用束、使用方便、操作简单和能够长期实时、动态、连续监护人当人体呼吸时会导致电容值变化，通过对电容值的变化进体生理指标在现代医学监护领域具有重要的实用价值。行检测，反映出呼吸信号的变化；霍尔传感器检测原理呼吸检测方法很多，目前在家庭式和移动式呼吸检测是利用人体呼吸时腹部发生变化，通过对永

8、磁铁位置检测方法中，更多是采用可穿戴式呼吸检测装置，一般是利用有判断呼吸的过程；应变式传感器检测原理是利用人在呼吸弹性的织制带与传感器集成到可穿戴式的服装上。而目前过程中通过应变式传感器检测呼吸时引起的形变，从而检在市面上能够找到可以检测到呼吸信号的传感器，但呼吸测到呼吸信号。其他间接的检测方法包括超声式流量检测装置作为可穿戴式服装的形式最常见的只是实验原型