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基于无束缚生理信号检测的睡眠监测系统设计

天津工业大学学报 2024年

作者：郭翠娟习玮徐伟天津工业大学电子与信息工程学院

为了实现基于无束缚生理信号检测的睡眠监测，针对现有检测方法多为有束缚的不足，基于BCG能量信号进行J波检测并使用时域幅度二值化算法，设计了基于非接触式心冲击与呼吸信号检测的睡眠监测系统。首先根据心冲击信号（BCG）频率低、... 详细信息

为了实现基于无束缚生理信号检测的睡眠监测，针对现有检测方法多为有束缚的不足，基于BCG能量信号进行J波检测并使用时域幅度二值化算法，设计了基于非接触式心冲击与呼吸信号检测的睡眠监测系统。首先根据心冲击信号（BCG）频率低、沿脊柱方向强度大的特点，选取高灵敏度的压电传感器实现体动信号采集；其次对原始压电传感器信号进行去噪、放大，并根据BCG和呼吸信号的特征频率范围使用数字带通滤波提取J波能量信号和呼吸信号，再计算单位时间J波与呼吸波波峰数，推算出心率值和呼吸率值；最后通过睡眠分期算法进行数据分析，实现睡眠质量评估。根据对100名受试者进行的对比试验结果表明：本系统心率和呼吸率检测准确度分别高达95.6%和96.0%，验证了基于无束缚生理信号检测的可行性。

关键词：无束缚监测心冲击压电传感器滤波算法睡眠分期算法

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基于人体生理信号的睡眠监测系统研究

物联网技术 2024年第4期14卷 23-25页

作者：薛美静王富强黄博仪杨晨赵梦阳西安明德理工学院陕西西安710124

随着社会的发展,睡眠质量对人体的影响不可忽视。为了满足大多数睡眠质量追求者的需求,本文设计了一种非接触式睡眠监测系统。通过传感器对人体的生理信号进行采集,并使用滤波的方式提取出人体睡眠时的心率和呼吸率。随后采用睡眠分期... 详细信息

随着社会的发展,睡眠质量对人体的影响不可忽视。为了满足大多数睡眠质量追求者的需求,本文设计了一种非接触式睡眠监测系统。通过传感器对人体的生理信号进行采集,并使用滤波的方式提取出人体睡眠时的心率和呼吸率。随后采用睡眠分期算法对提取的信号进行分析,得到睡眠质量评价结果。与其他接触式睡眠监测产品相比,可发现本产品误差不高于15%,准确率较高,具有较好的实用性。

关键词：睡眠质量睡眠监测系统传感器生理信号物联网技术睡眠分期算法

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便携式睡眠脑电监测系统的研制

生物医学工程学杂志 2015年第3期32卷 548-552,557页

作者：李慧叶大田彭诚清华大学生物医学工程系北京100084 清华大学深圳研究生院深圳518055

越来越多的人受到睡眠质量欠佳的困扰,因此搭建一套简便、有效的睡眠脑电监测系统是十分必要的。它能够记录整晚睡眠脑电信息,进行自动睡眠分期,并且得到睡眠质量评分。系统采用单导联(三个电极)的简便方式进行采集,电极安放在前额叶,... 详细信息

越来越多的人受到睡眠质量欠佳的困扰,因此搭建一套简便、有效的睡眠脑电监测系统是十分必要的。它能够记录整晚睡眠脑电信息,进行自动睡眠分期,并且得到睡眠质量评分。系统采用单导联(三个电极)的简便方式进行采集,电极安放在前额叶,以防睡眠时脱落。分别采用了盘状电极和一次性心电图电极来采集睡眠脑电,以便为电极选择提供参考。振幅整合脑电图算法和样本熵算法被用于睡眠脑电处理中,结果显示两套算法都能进行自动睡眠分期与评价。本系统能够用于整晚睡眠监测和定量评价。

关键词：睡眠脑电采集系统电极睡眠分期算法

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基于心率和腕动信号的睡眠监测系统

电信快报（网络与通信） 2017年第8期 36-38页

作者：刘绵诗南京邮电大学通信与信息系统学院江苏省南京市210003

设计一种基于心率和腕动信号的睡眠监测系统,通过传感器采集睡眠过程中的心率和腕动信号,利用串口通信将信号传输到上位机,上位机软件通过睡眠分期算法对采集的信号进行处理分析,达到客观评价睡眠质量的目的。该设计为客观评估睡眠质量... 详细信息

设计一种基于心率和腕动信号的睡眠监测系统,通过传感器采集睡眠过程中的心率和腕动信号,利用串口通信将信号传输到上位机,上位机软件通过睡眠分期算法对采集的信号进行处理分析,达到客观评价睡眠质量的目的。该设计为客观评估睡眠质量提供了实现方案,帮助人们了解自己的睡眠状况。

关键词：睡眠质量传感器心率腕动信号睡眠分期算法

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一种睡眠质量监测智能床垫的开发

一种睡眠质量监测智能床垫的开发

基于PVDF传感器的无感心冲击与呼吸监测系统设计

2023智能制造与机械动力学学术大会

作者：袁先启蒋永翔白雪儒天津职业技术师范大学机械工程学院机器人及智能装备研究院

睡眠质量监测能有效的预防心血管病、糖尿病、精神病等各种疾病。因此,睡眠质量已成为人类判断身体健康的重要指标。方法为了开发一种睡眠质量监测的智能床垫。首先,本文通过床垫上的传感器和安置摄像头的方式,实时监测并采集睡眠过程... 详细信息

睡眠质量监测能有效的预防心血管病、糖尿病、精神病等各种疾病。因此,睡眠质量已成为人类判断身体健康的重要指标。方法为了开发一种睡眠质量监测的智能床垫。首先,本文通过床垫上的传感器和安置摄像头的方式,实时监测并采集睡眠过程中的体动、翻身、呼吸等人体生理信号;其次,利用LabVIEW软件库中的小波对得到的初始信息进行降噪处理;最后提取准确性高的特征信号,再通过睡眠质量算法对睡眠进行分期。因此,该智能床垫可通过睡眠质量监测对睡眠质量有效评价,预防各种睡眠疾病。

关键词：睡眠质量监测 LabVIEW 人体生理信号睡眠分期算法

来源： cnki会议评论

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基于PVDF传感器的无感心冲击与呼吸监测系统设计

作者：习玮天津工业大学

学位级别：硕士

随着“互联网+”时代的到来,依托云计算技术和移动通信技术,人们进入了全面量化健康生活的新时代。然而传统的监测手段,如心电图、彩色多普勒超声心动图、磁心电图等成熟应用于临床的技术设备在使用过程中对患者有很大的束缚性,健康手... 详细信息

随着“互联网+”时代的到来,依托云计算技术和移动通信技术,人们进入了全面量化健康生活的新时代。然而传统的监测手段,如心电图、彩色多普勒超声心动图、磁心电图等成熟应用于临床的技术设备在使用过程中对患者有很大的束缚性,健康手镯、智能枕头等新兴健康监测设备,虽然便捷性符合需求,但其检测准确度均只达到运动监测要求不适宜临床使用。因此,本文设计了一种基于无束缚生理信号检测的睡眠监测系统,完成了系统结构设计、心率与呼吸率算法设计、睡眠分期算法设计以及系统测试,并通过系统测量准确度、相关性与一致性评估弥补了当前暂无单独通过BCG信号作为测定依据临床实例的空白。首先分析监测环境和使用者的需求,找到脊柱平行方向为探测BCG信号的最佳方向,通过理论受力分析来探索心脏冲击图信号的生理基础和力学特性。采用多组PVDF薄膜压电传感器组成阵列布局的方法充分覆盖脊椎受力面,扩展了传感器的有效检测范围并提高了检测灵敏度,通过去噪、放大、模数转换数字化采集实现靠坐、平躺和双向侧卧位的BCG与呼吸信号提取。其次,将原始信号的宽频滤波结果与理论BCG信号的幅频曲线进行对比,找到最佳滤波频段,并开发了一种通过时域幅度二值化对BCG J波能量信号和呼吸信号的峰值信息进行识别,利用J-J间期与呼吸波波峰间期判断单一心动周期和呼吸周期的始末状态实现心率和呼吸率计算的新方法;以及利用体动心率在不同睡眠时相呈现明显差异特性的睡眠分期算法,有效评估睡眠时段内机体所处状态,并根据状态时相差异所占时长比例进行睡眠质量评估。最后,设计对比实验,使用本文设计系统与标准检测装置——MKB0805系统进行准确度验证和相关性一致性评估。最终的分析结果显示,本文系统与PPG系统在心率结果呈现强相关性,心率计算误差率低于4.4%,呼吸率计算误差率低于4.0%,满足心电监护仪YY1079-2008标准对心率精度的要求;Bland-Altman分析结果证明了生理信号监测系统的心率计算结果与MKB0805系统测量结果具有较好的一致性。

关键词：无束缚监测心冲击图信号心率与呼吸率检测时域幅度二值化睡眠分期算法