非接触测量心跳
心率监测原理

心率监测原理心率监测原理心率监测是指通过各种设备、仪器或传感器等手段,对人体心跳情况进行监测和记录。
这一技术在现代医学和健康管理中得到了广泛应用。
心率的监测可以为医生、运动员、健身爱好者等人群提供重要的生理指标,对于合理制定个人健康计划、预防疾病、治疗疾病都有着不可替代的作用。
心率监测原理的基础是心电生理学。
心电生理学研究的是心脏的电生理过程,它是一系列的心脏电生理事件,包括:传导系统的兴奋传导、肌细胞的去极化和复极化、心房和心室收缩等。
通过感应身体表面的电位变化,就可以获得人体心脏的一系列生理参数,如心率、心律、心脏收缩强度、心电图等。
目前,市面上心率监测设备主要分为两类:接触式和非接触式。
接触式的设备通常是心电仪、心电图记录器等,需要患者穿戴电极、电缆等设备。
非接触式的设备包括了心率手环、智能手表、运动耳机等,这些设备通常采用无线传感器或者光学传感器,可以直接监测患者的心情状态,大大方便了用户的使用体验。
其中,最普及的非接触式的心率监测技术是采用光学传感器。
该技术利用差异化的光线穿过皮肤,侦测并纪录心脏跳动时的小幅变化,从而实现心率的监测。
它主要使用了两个波长的LED光源(一般是红色和绿色),这两个波长的LED可以感知患者心脏跳动时的细微的颜色变化(因为心脏跳动时,血液中输入的光线颜色会发生变化),并根据这些颜色变化来确定心率的变化。
总之,心率监测技术的实现基于心电生理学的基础知识,其中,非接触式的心率监测设备通过光学传感器的使用,提高了心率监测的便利性和使用体验。
未来,随着科技的不断发展,这一技术也将得到进一步的完善和推广。
基于PPG的心率和呼吸频率的测量研究_马俊领 - 副本

第37卷第3期2011年5月 光学技术OP T ICA L T ECH N IQ U E Vo l.37No.3M ay2011 文章编号:1002-1582(2011)03-0309-04基于PPG的心率和呼吸频率的测量研究*马俊领,王成,李章俊,赵宏垚(上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093)摘 要:利用光电容积脉搏波描记法(Photo Ple thy smo Gr aphy,PP G)测量人体生理参数具有操作简单、性能稳定和适应性强等优点。
采用反射式光电测量法获得桡动脉PPG信号,对P PG信号做快速傅里叶变换,分析频域实现人体心率和呼吸频率的检测。
实验结果表明利用快速傅里叶变换获得的心率和呼吸频率与监护仪获得的相应数据之间有良好的相关性。
基于快速傅里叶变换的生理参数测量仪可便携、快速、准确的测量心率和呼吸频率,适用于医院或家庭的日常监护。
关键词:生物光学;光电容积脉搏波描记法;快速傅里叶变换;呼吸频率;心率中图分类号:T P274+.2 文献标识码:AStudy of measuring heart rate and respiration rate based on PPGMA Junling,WAN G C hen g,LI Zhan gjun,ZH AO H ongyao(Schoo l of M edical Instrument and F oo d Engineering,U niv ersity ofShanghai fo r Science and T echnolog y,Shang hai200093,China)Abstract:Photo Ple thy smo Gr aphy(P PG)is used to measure the human phy siological parameter s because it is simple, stable and str ong adaptability.T he human hear t rate and respir ation ra te is de tec ted in f requency domain of the PP G sig-na l w hich is co mputed by Fo urier tr ansfo rm.T he P PG sig nal o f the radial ar te ry is obtained based on reflecting photoe lec-tric mo de established.T he cor respo nding date of hear t and respiration r ates obtained by F ast Fo urier tra nsfo rm o f PP G g ood ag ree w ith the results de tected by medica l monito r.T he me tho d of Fast Fo urier tr ansfo rm can realize to measur e hu-man hear t and respira tion ra tes quickly and accurately.A por table device can be made by this method and can be used in hospital or daily life care.Key words:biolog ical o ptics;PP G;FF T;hear t rate;respiration rate0 引 言呼吸频率是急性呼吸功能障碍的敏感指标,也是衡量人心脏功能好坏和气体交换是否正常的重要指标[1]。
基于压电薄膜传感器的睡眠监测仪

TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年7月下 91基于压电薄膜传感器的睡眠监测仪刘炳良沈阳中科奥维科技股份有限公司 辽宁 沈阳 110000摘 要 本设计提出了一款基于压电传感器的非接触睡眠监测仪。
其实现方法为通过高灵敏度的压电薄膜传感器检测人体心脏冲击扫描(BCG)信号,再通过电荷放大器、低通滤波器、电压放大器将信号转换为ADC可识别的模拟信号。
通过算法还原使用者的心率、呼吸率、体动、离床等生理信息,评估使用者的睡眠质量。
配合产品自带App 或合作机构信息平台,将检测结果呈现给使用者。
由于其非接触检测的特点,该仪器不会对使用者的日常生活造成任何影响。
关键词 BCG信号;压电传感器;非接触检测;睡眠监测Sleep Monitor Based on Piezoelectric Thin-Film Sensor Liu Bing-liangChinese Academy of Sciences-ALLWIN Technology Co., Ltd., Shenyang 110000, Liaoning Province, ChinaAbstract This design proposes a non-contact sleep monitor based on piezoelectric sensors. The implementation method is to detect the ballistocardiography (BCG) signal of the human body through a high-sensitivity piezoelectric thin-film sensor, and then convert the signal into an analog signal recognizable by the ADC through a charge amplifier, a low-pass filter, and a voltage amplifier. Through the algorithm, it can restore physiological information of the users such as heart rate, breathing rate, body movement, and ambulation, and evaluate the user’s sleep quality. The test results will be presented to the users on the product’s own app or cooperative institutional information platform. Due to non-contact detection characteristics, this device will have no impact on user’s daily life.Key words BCG signal; piezoelectric sensor; non-contact detection; sleep monitoring引言随着生活水平的提高,人们开始重视自己的健康状况。
基于心冲击信号的心率异常自动检测方法

基于心冲击信号的心率异常自动检测方法蒋芳芳;王旭;于艳波;杨丹【摘要】心冲击信号是一种非直接接触式的记录心肌收缩引起身体相应周期性震动的描记方法,其规律与心率相关.基于此原理,设计并实现了一套坐姿心冲击信号采集系统,同步采集一路单通道心电信号作为基准.针对心冲击信号微弱且易受干扰的特点,应用Duffing混沌振子提取含噪信号的周期性特征,并根据该特征提出了自动检测心率异常的简易相态分类方法.实验结果表明,即使预处理滤波后的心冲击信号中仍含有噪声,也可以通过该方法自动检测出心率异常的受试者.【期刊名称】《东北大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(031)012【总页数】4页(P1685-1688)【关键词】心冲击信号;心电信号;心率异常;混沌振子;自动检测【作者】蒋芳芳;王旭;于艳波;杨丹【作者单位】东北大学,信息科学与工程学院,辽宁沈阳110004;东北大学,信息科学与工程学院,辽宁沈阳110004;东北大学,信息科学与工程学院,辽宁沈阳110004;东北大学,信息科学与工程学院,辽宁沈阳110004【正文语种】中文【中图分类】TP274目前用来监测心脏功能的方法主要有心电信号、心音信号等,这些方法都需要使用电极或传感器直接接触人体,对受试者的活动范围和心理都会造成影响。
为在日常生活中实时监测心脏功能,出现了一种非直接接触式的检测方法:通过测量心脏向外泵血引起与心跳同步的身体震动,反映心率特征,即心冲击图(ballistocardiogram,BCG)。
1961年,Starr和Wood首次提出BCG[1],受当时条件限制,没有得到重视。
随着传感器技术和信号处理技术的发展,BCG以其非接触性又重新受到关注。
1991年,Jansen等设计出用于监视BCG信号的静电荷敏感床垫[2],但是与床同样大小的传感器很占用空间,而日常使用更适合采用坐姿检测。
2006年,Junnila等设计出基于EMFi传感器的无线椅子用于BCG的测量[3],但成本较高,不适合推广。
非接触式睡眠监测系统关键技术研究

01 引言
03 研究方法
目录
02 文献综述 04 参考内容
引言
引言
随着社会的发展和人们生活节奏的加快,睡眠问题越来越受到人们的。非接 触式睡眠监测系统的研究和发展为解决这一问题提供了新的途径。非接触式睡眠 监测系统可以在不干扰睡眠者的情况下,通过监测睡眠者的生理信号,如心率、 呼吸等,
非接触式生理信号采集技术是指通过传感器等装置,无创地获取人体生理信 号的方法。在众多非接触式生理信号采集技术中,光电容积脉搏波描记法(PPG)、 心电图(ECG)、红外线辐射(IR)等是较为常用的方法。PPG是一种利用多普勒效应 测量血管容积变化的方
一、信号采集技术
法,可用来检测脉搏、血氧饱和度等生理参数;ECG是一种用于检测心脏电活 动的常见方法;IR则是一种利用人体局部温度变化来检测生理参数的方法,可以 用来监测呼吸、体温等。
研究方法
号进行包络提取;最后,我们采用机器学习算法对信号进行分类,以区分呼 吸和打鼾声。
参考内容
内容摘要
烟气轮机是大型工业设施中的重要设备,其运行状态直接影响到整个工业流 程的效率。然而,烟气轮机的振动问题常常制约着其性能的发挥,因此对其进行 有效的监测和管理至关重要。本次演示将探讨烟气轮机叶片振动的非接触式在线 监测关键技术。
二、非接触式在线监测技术
3、电磁非接触式监测:利用电磁感应原理,可以检测烟气轮机的磁场变化, 进而推断出设备的振动情况。这种方法具有结构简单、使用方便等优点,但精度 相对较低。
三、在线监测系统的构建与应用
三、在线监测系统的构建与应用
为了实现非接触式在线监测,需要构建一个完整的在线监测系统。该系统应 包括数据采集、数据处理和数据显示三个部分。数据采集部分负责获取烟气轮机 的振动数据,数据处理部分对数据进行滤波、放大等处理,并转化为可识别的振 动信号,
模拟家庭监护的非接触呼吸和心跳信号分离实验研究

2 . E l e c t r o n i c E n g i n e e i r n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ,X i ’ a n 7 1 0 1 0 0 ,C h i n a )
Ab s t r a c t O b j e c t i v e T h i s s t u d y a i me d t o s e p a r a t e t h e b r e a t h i n g a n d h e a  ̄ b e a t s i g n a l e f f e c t i v e l y f r o m t h e b i o l o g i -
中图分类号
S t u dy o n t he e x pe r i me nt f o r S e pa r a t i o n o f t h e Bi o r a da r He a r t b e at a nd Re s pi at r o r y Si ng a l Ba s e d o n Si mu l a t e d Ho u s e ho l d Mo n i t o r i ng Z HANG Hu a ,J I NG J u n y a o ,L I S h e n g ,Z HANG P e n g f e i ,YU Xi a o ,L 0 Ha o ,L U Gu o h u a ,WANG J i a n q i ( 1 . S c h o o l o f B i o m e d i c a l E n g i n e e i r n g ,F o u a h Mi l i t a r y Me d i c a l U n i v e r s i t y ,Xi ’ a n 7 1 0 0 3 2,C h i n a ;
《多通道毫米波雷达生命体征检测》范文

《多通道毫米波雷达生命体征检测》篇一一、引言生命体征检测在医疗、安全以及日常健康管理领域扮演着重要的角色。
传统的生命体征检测方法大多依赖光学、声学等传感器,然而这些方法在特定环境下可能存在局限性。
近年来,多通道毫米波雷达技术在生命体征检测领域展现出巨大的潜力和优势。
本文将详细介绍多通道毫米波雷达生命体征检测的技术原理、应用场景以及未来展望。
二、多通道毫米波雷达技术原理多通道毫米波雷达技术是一种利用毫米波频段的电磁波进行目标探测和定位的技术。
其工作原理是通过发射毫米波信号,接收由目标反射回来的信号,根据信号的延迟、强度和相位等信息,实现对目标的距离、速度、方位等参数的测量。
多通道毫米波雷达通过多个天线和接收器,实现对目标的多维度探测,提高了测量的准确性和稳定性。
在生命体征检测方面,多通道毫米波雷达主要利用人体呼吸、心跳等生理活动引起的微小位移变化,通过测量这些微小位移变化来推算出人体的生命体征信息。
其优点在于不受光线、声音等环境因素的影响,具有较高的抗干扰能力和稳定性。
三、应用场景1. 医疗领域:多通道毫米波雷达生命体征检测技术在医疗领域具有广泛的应用前景。
例如,可以用于病人监护、睡眠监测、手术室监控等场景。
通过连续监测病人的呼吸、心跳等生命体征信息,帮助医生及时掌握病人的身体状况,提高医疗质量和安全性。
2. 安全领域:在安全领域,多通道毫米波雷达生命体征检测技术可以用于安保监控、无人值守区域监测等场景。
通过实时监测目标的心跳和呼吸等生理信息,及时发现异常情况,提高安全防范能力。
3. 日常健康管理:在日常生活中,多通道毫米波雷达生命体征检测技术也可以发挥重要作用。
例如,可以用于运动健身、居家养老等场景。
通过监测个人的生命体征信息,提供科学的健康管理建议,帮助人们保持健康的生活方式。
四、技术优势与挑战多通道毫米波雷达生命体征检测技术具有以下优势:首先,其抗干扰能力强,不受光线、声音等环境因素的影响;其次,测量准确度高,能够实现对人体微小位移变化的精确测量;最后,应用范围广,可以广泛应用于医疗、安全、日常健康管理等多个领域。
有哪些科技手段可以帮助监测身体数据

有哪些科技手段可以帮助监测身体数据在现代社会,科技的快速发展为我们监测身体数据提供了越来越多的便捷手段。
这些手段不仅能够让我们更了解自己的身体状况,还能为医疗保健提供重要的参考依据,帮助我们更好地预防疾病、保持健康。
首先,智能手环和智能手表是常见且实用的身体数据监测设备。
它们通常能够监测心率、睡眠质量、运动步数等基本数据。
以心率监测为例,通过光学传感器,手环或手表可以实时获取心跳频率,并在心率异常时发出提醒。
睡眠监测功能则可以记录睡眠时长、深浅睡眠的比例,甚至能分析睡眠中的翻身次数等细节,让我们对自己的睡眠状况有清晰的了解。
运动步数的统计能帮助我们设定和达成锻炼目标。
血压计也是一种重要的身体数据监测工具。
传统的水银血压计需要一定的操作技巧,而电子血压计则更加方便易用。
一些电子血压计不仅可以测量血压值,还能存储多次测量的数据,方便用户和医生查看血压的变化趋势。
对于高血压患者或者有高血压风险的人群来说,定期使用血压计监测血压是非常必要的。
血糖仪在糖尿病管理中起着关键作用。
对于糖尿病患者,及时准确地了解血糖水平对于调整饮食、运动和药物治疗至关重要。
现在的血糖仪越来越小巧便携,操作也越来越简单。
有些血糖仪甚至可以通过蓝牙与手机连接,将测量数据同步到手机应用中,形成血糖变化的图表和分析,为患者和医生提供更直观的参考。
体脂秤则能让我们更深入地了解身体的组成。
除了测量体重,它还可以计算体脂率、肌肉量、骨量、水分含量等多项指标。
通过这些数据,我们可以评估自己的身体肥胖程度和健康状况,并据此制定更科学的饮食和运动计划。
智能体温计也是家庭必备的健康监测工具之一。
尤其是在疫情期间,快速准确地测量体温变得尤为重要。
一些智能体温计可以实现非接触式测量,减少了交叉感染的风险。
同时,它们还能记录体温变化,方便追踪病情。
运动监测设备,如运动手环和专业的运动手表,除了基本的运动数据记录外,还具备更高级的功能,如GPS 定位、运动轨迹记录、海拔高度测量等。
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非接触测量心跳
1 引言
心率是临床检测生命参数的重要指标,现行的方法主要采用接触式检测技术,
生物医学信号的接触式检测是指利用电极或传感器直接或间接地接触人体,达到
检测医学信息的目的,它可分为对人体固有信息的检测(如血压、心率测量等)和
借助外能量的信息检测(如X射线、B超检测等),检测过程中对人体有一定的约束。
非接触式检测是指借助于外来能量(探测媒介),不接触人体,而且隔一定的
距离,隔一定的介质,通过检测人体生理活动所引起的各种微动,进而获取各类
生理信息。
非接触式生命检测技术,按照采用的媒质可以分为:红外检测技术、激光检
测技术、微波检测技术和声波检测技术。
微波检测技术也即雷达式非接触生命检测技术,是以电磁波为媒质,采用雷
达检测人体生理活动所引起的身体颤动,从而获得重要的生命参数的一种非接触
式生命参数探测方法。电磁波照射人体时,会反射包含人体一些生理特征的信息,
利用人体微动与回波幅度和相位之间的关系,可以从人体表面微动引起的回波信
号变化中提取出重要的人体生命参数。
本文介绍采用微波作为探测媒介,以心跳作为研究信号,对雷达回波信号中
的人体生命参数进行检测。检测原理为:雷达发射的电磁波穿透介质照射到人体
时,产生反射信号,该信号是反映人体生理特征的调制信号,雷达天线接收到回
波信号后,经混频后就可以得到输出信号。再通过实验测试和基带数字信号处理,
得到人体心跳等生命特征信号。
由于心跳所引起的人体微动及其微弱,因此,研究的系统必须具有很高的微
动检测灵敏度,同时还必须有强的抗“动目标”干扰能力,而这两者是一对矛盾,
必须很好解决。
2 心跳测量仪器的设计
非接触心跳检测系统硬件组成单元框图。
工作原理:
设振荡器产生的信号为:
s(t)=Acosω0t
式中ω0为发射角频率,为振幅。
该信号经定向偶合器,一路通过环行器由天线发射出去,另一路去混频器。
当发射信号碰到人体等目标,将产生散射,天线接受到散射信号,并通过环行器
送入混频器。从人体散射的回波信号频率已被人体表面的微动所频移,设目标散
射的回波信号为:
sr(t)=KAcos(ω0t+ωdt+φ)
式中K为系数,ωd为多普勒角频移。根据多普勒效应,ωd=2Vω0/C,其中V
为目标的相对径向运动速度,C为光速,φ为相对于发射信号的初相。
s(t)、sr(t)二路信号经混频解调后产生低频信号:
sd(t)=Bcosφz+Ccos(ωdt+φ)
式中第一项为固定目标的杂波成分(直流分量),第二项为与呼吸、心跳直接
相关的多普勒频移成分,是检测所需的有用信息,该信号经放大、预处理,通过
滤波器在频域上将呼吸、心跳信号分开,然后经A/D转换,送到PC机进行处理、
显示。
由于心跳活动所引起的人体微动非常弱,所以探测信号频率越高,检测微动
的灵敏度越高,但过高的频率,其穿透介质能力下降,且增加硬件难度。在考虑
灵敏度和医学安全性方面的因素下,选用电磁波为探测媒介,选毫米波频段、低
功率(毫瓦级)线性连续波(CW)为探测信号。
信息的提取是通过人体散射信号的频率、相位微小变化来获取的,这就要求
毫米波振荡器具有很高的稳定性和低噪声。
环行器主要完成收发隔离的作用,它一方面将振荡器送来的发射信号送到天
线上,另一方面将天线接受到的目标散射信号送至混频器。为了实现高质量的相
关混频,防止和减少发射源的噪声进入接收混频器,必须有良好的收发隔离,一
般要求环行器的隔离度达20dB以上。
天线是发送、接受信号的重要器件,除要求有较高的增益外,还要求其波束
宽度窄,低副瓣,以减少非需目标的散射,降低杂波,利于后续处理。
混频器是实现相关检测的重要器件,其混频质量的高低,直接影响到是否能
检测到呼吸、心跳,在CW检测中,进行的是“零拍”混频,其工作带宽较容易满
足,但低频噪声大,为此本系统选用平衡混频方式,其变频损耗较低。
预处理的目的是提高混频后的低频信号的信噪比,以利于A/D转换和后处理,
它包括低噪声放大、窄带滤波等。
仪器的主处理模块
主处理模块主要是将各个模块进行协调和进行数据交互。主处理模块首先完
成初始化工作,初始化后进入循环处理,在循环过程中主要处理获得采集的模拟
数据和数字量数据,并将得到的数据发送到上位机。整个程序基于中断服务程序。
主程序流程图
实时采集数据
采集到数据后,首先删除明显的异常数据,由计算机软件通过设置阈值来自
动完成。针对心跳的节律性,可近似认为其为准周期信号,对其进行相关处理,
其自相关函数也具有周期性,而噪声和短时随机干扰在一定程度上被抑制。
波形显示采用的是实时滚动显示方式,为观察者提供了一个近似模拟显示的
效果,使人机界面更生动直观。
在非接触检测中,不可避免地会混入噪声和各种干扰信号,这在很大程度上
影响了人体心跳等微弱生命信号的检测,这里采用一种基于自适应滤波和相关检
测相结合的方法,根据心跳信号具有窄带准周期的特点,直接从原始输入信号出
发进行自适应滤波,从而达到降低噪声目的。
一些研究表明:
(1)运用该系统,可较高质量的检测出被测目标的呼吸和心动信号;
(2)FFT算法可较清楚地估计出心动、呼吸的谱峰位置,计算后心率、呼吸率的指
标与实测相吻合;
(3)自适应滤波能有效的抑制噪声;
(4)实验对象分别所着各季节、各质地服装对检测结果无影响;实验对象在各种姿
势下,从多角度进行探测实验,照射角度对检测信号幅度有一定影响,但不影响
检测效果;
(5)探测信号功率小于1mW,就可满足检测要求,因此对人体无害。
3 小结
运用雷达式非接触检测心跳,实现了一定距离、一定厚度媒质、无接触地检
测到人体的心动信号,这样可以在待测对象无任何反应的条件下测得心跳参数。
非接触检测的优点是:
①不需要任何电极或传感器接触人体,实现无创性检测人体生命体征;
②可以在一定距离范围内对人体的生理信号(呼吸和心动)动态检测;
③人可以穿着衣服以不同的姿势接受检测;
④可以穿过单层砖墙检测到人体的呼吸和心动信号。
而这样的检测方法也有一定的缺点:
①方法不太成熟,还需要进一步的探索和研究;
②对人体进行测量时,要求人体不能动,否则呼吸和心动信号安全被动信号淹没;
③整套检测系统需要进一步的改善,逐步实现小型化和便携化。
参考文献
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