基于光電容積脈搏波的可穿戴式呼吸率監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究.pdf

1、呼吸率是表征呼吸功能的的一個重要參數(shù)，能夠提供與人體健康狀況相關(guān)的重要信息。持續(xù)、準(zhǔn)確的呼吸率監(jiān)測有助于預(yù)防和識別肺部、呼吸道等部位的病變。臨床上主要通過直接測量口部或鼻部的氣流，或者利用胸廓和腹部的運動檢測，來實現(xiàn)對呼吸率的監(jiān)測，這些檢測方式都具有一定的強迫性，并且設(shè)置繁瑣，不適于日常生活中使用。利用光電容積脈搏波方法進行呼吸率提取，具有操作簡單、無創(chuàng)傷、適用性強等特點。因此實驗室擬開發(fā)一種可穿戴式運動健康檢測設(shè)備，試圖通過3波長光電

2、傳感裝置采集人體PPG信號，進而提取蘊含的血氧和呼吸率等生理信息。
　　本文圍繞設(shè)備的設(shè)計需求，進行了兩方面的研究：
　　為了研究從利用綠光為光源的PPG信號中提取呼吸率信息的可行性根據(jù)人體呼吸和光電容積波的作用規(guī)律，設(shè)計了以515nm綠光為光源的反射式脈搏信號檢測系統(tǒng)，并與熱敏電阻采集的參考呼吸信號進行對比測試實驗，獲得呼吸過慢、呼吸過速、自然呼吸3中呼吸狀態(tài)下的脈搏信號和同步的參開呼吸信號，利用脈搏差分時間間隔算法提取呼

3、吸率信息，通過統(tǒng)計學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行對比分析。
　　結(jié)果表明，所設(shè)計脈搏呼吸頻率提取系統(tǒng)可以完成3種狀態(tài)下呼吸頻率提取，且與參考呼吸頻率具有良好的一致性。
　　為了研究在較小的光源-檢測器間距下，紅光和紅外光在固定光學(xué)參數(shù)的生物組織模擬液中的穿透深度變化情況，以便為檢測探頭的設(shè)計提供參考，搭建了一套用于測量660nm紅光和940nm紅外光在均一生物組織模型中穿透深度的檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)在較小的光源-檢測器間距范圍內(nèi)，定量地測量兩種