基于压电薄膜的非接触式人体生理信号监测椅

发布时间：2021-02-14 07:29

　　对人体的心率和呼吸信号进行日常监测有助于人体健康生活管理,该文设计了一种非接触式生理信号监测系统。通过装有聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜传感器的新型椅子结构感知人体振动产生的微小压力作用,并将振动信号传送给上位机软件;从振动信号中提取心冲击信号与呼吸信号,并通过LabVIEW显示波形变化,可以完成心率和呼吸的实时监测。结果表明,装置监测的心率值与血氧脉搏仪相比,其平均误差为2.013%,平均呼吸率误差为4.88%,具有较好的实用性。 

【文章来源】：压电与声光. 2020,42(04)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

原始振动信号及BCG信号的提取

人体在心脏活动及血液循环的过程中,因力的作用会使身体产生周期性的振动[4]。心冲击信号主要包含H、I、G、K、L波,其产生原理图如图1所示。基于BCG信号的产生原理,由于心脏有规律的收缩和舒张及全身血液循环,BCG信号是沿人体脊椎方向产生的微弱振动信号。通过传感装置捕捉人体产生的振动信号可以对受试者进行实时监测。

图2为该非接触式BCG信号采集装置。对于面向家庭人员的日常生理信号监测,选用坐姿BCG信号测量方法。设计了装有PVDF压电薄膜传感器的新型椅子结构,在受试者静坐在椅子上的同时,传感器就可以捕捉到其身体纵向的BCG信号,操作简便且不会有任何的不适感。将压电薄膜传感器固定为双面拱型结构。拱结构式是建筑工程中常用的结构之一,拱形结构一端受力会均匀的向四周分散,将整个长条形压电薄膜传感器固定成两个拱形相对连接的双面拱结构,是由于双面拱结构本身具有一定的弹性且恢复能力更强,在其表面受到应变作用时,更大限度的产生形变效果,且相对于平铺结构受力更均匀[6],可以更好地捕捉此类微小的振动信号,因此提高了压电薄膜传感器的灵敏度。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PVDF压电薄膜的仿生触觉检测系统研究[J]. 辛毅,徐洋,朱剑锋,刘涛,李永超,刘丽双.  压电与声光. 2019(03)
[2]基于PVDF的BCG与脉搏信号采集与特征分析[J]. 王子民,林向萌,刘振丙,席乐乐,伍锡如.  物联网技术. 2018(11)
[3]PVDF压电薄膜传感特性研究[J]. 丁贝贝,吴先梅,韩星晨,陈家熠.  压电与声光. 2018(02)
[4]基于压电薄膜传感器的睡眠监测枕研究[J]. 辛毅,徐洋,郭超,孙宏帅,朱剑锋,刘涛.  压电与声光. 2018(02)
[5]脉搏波信号采集与分析方法的研究[J]. 杨建.  电脑与信息技术. 2014(03)

硕士论文
[1]非接触式健康监测系统的信号处理研究与软件设计[D]. 李嘉荣.北京邮电大学 2018



本文编号：3033345