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穿戴式生理参数测量

作者:Flora0217时间:2012-07-25

穿戴式的测量系统必然要求传感器体积小并且能抗运动噪声,经过反复比较,BVP信号的测量选用了颐松科技的MB-5B光电式指端运动型脉搏波传感器,其频率响应在35Hz以下,输出可达到(1~3.5Vpp)。RSP信号采用的传感器为颐松科技的YXF-2压阻全桥式胸腹部呼吸波形传感器,满幅度输出为90mV/300g/5V。SKT信号采用的是集成温度传感器AD590,该传感器输出为1μA/K,对应0℃时输出273μA电流。ECG和SC信号都是采用了普通的电极配合专门的电路进行采集。

关键生理参数信号调理电路设计

.BVP测量

BVP信号反映了脉搏的血液压力。BVP信号比较微弱,正常成年人脉搏信号的频率为0.01~40Hz范围内,其中99%的能量分布在0.01~10Hz之间。本系统中,传感器被固定在指端,其输出在通过通带频率为50mHz~10Hz的一阶带通滤波

器后,信号中的工频和运动、接触噪声能够有效地被滤除。

2.ECG测量

ECG信号是人体心脏搏动时,心肌细胞产生的动作电位综合而成的,它反映人体心脏随时间的变化情况。一般典型的心电信号是mV级信号,其频带范围在0.05~100Hz,其中ECG频谱能量90%以上集中在0.25~35Hz。其中QRS波群能量集中在3~40Hz,而P和T波能量主要处于0.5~10Hz。设计首先用仪表放大器和OP97构成ECG检测电路,通过外接的三个导联采集到带有很强噪声的ECG信号,信号通过一个增益为200的带通滤波器后即能得到可用的信号。

.RSP测量

RSP信号反映了呼吸频率和呼吸深度,其频率范围为0~0.35Hz,正常成年人呼吸频率是16~20次/min。传感器被固定在人体胸腹部的背心处,能够感受到胸腔收缩的拉力变化,其输出正比于呼吸的深度。调理电路首先将差分输出的呼吸信号放大25.6倍,再通过一个截止频率为8Hz的低通滤波器,能有效地去除工频干扰和高频肌电干扰。


.SKT测量

SKT信号反映了人体指温的变化。指温变化1℃时,电流在10k电阻上的压降为0.01V,后级的差分放大器会将该电压放大10倍得到一个0.1V的电压变化量。


.SC测量

SC是皮肤传导性,即皮肤电阻的指示。皮肤内血管的舒张和收缩以及汗腺分泌等变化,能引起皮肤电阻的变化。将原有的桥式电路加以改进,通过将人体电阻串联在一个电桥中从而得到较高的灵敏度,再在后级接上一个仪表放大器以有效提高电路的共模抑制能力。



关键词: 传感器 测量系统

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