基于无束缚生理信号检测的睡眠监测系统设计

摘要

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，基于心冲击图（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。对100名受试者进行对比试验，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%以上，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

基金资助

中国博士后科学基金面上基金（2019M661013）; 天津市科技计划项目（20YDTPJC01090,22YDTPJC00090）