一文读懂非接触式生命体征传感技术

2021-02-25

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摘要医学上生命体征是指用来判断病人的病情轻重和危急程度的指征。主要有心率、脉搏、血压、呼吸、疼痛、血氧、瞳孔和角膜反射的改变等等。

　　作者简介

　　汤国玉：从事光纤生命体征传感技术研究与产品研发8年之久，目前研究兴趣：1光纤BCG传感器、2光纤数据手套、3睡眠监测。累计发表18篇SCI论文，申请和授权45篇发明专利。主持研发产品有光纤数据手套、光纤监测床垫、光纤BCG传感模组，曾获第五届深圳宝安创新创业大赛行业赛二等奖、安徽省2020创新创业大赛一等奖，相关研究获《深圳特区报》报道。兼任英国物理学会MST期刊审稿人、深圳市增强现实技术应用协会专家委员会委员。

　　联系方式：邮箱13756267167 163.com、电话微信13756267167

　　什么是生命体征？

　　医学上生命体征是指用来判断病人的病情轻重和危急程度的指征。主要有心率、脉搏、血压、呼吸、疼痛、血氧、瞳孔和角膜反射的改变等等。

　　近年来生命体征监测概念逐渐深入到非医学领域，例如消费、健康、运动、家居、养老等领域，涌现了不少生命体征监测产品，例如运动手环、智能手表、睡眠监测带、监测枕等。

　　生命体征传感能做什么？

　　1、睡眠记录

　　记录、分析睡眠过程中的生命体征、睡眠质量，实现睡眠数据化

　　2、危险预警

　　对睡眠中的呼吸异常、呼吸暂停、坠床、打鼾、心脏病突发等危险情况进行数据采集及报警。
　　检测有无遗留生命体
　　长期记录并对比使用者睡眠过程中的生命体征，用于提前发现身体异常

　　3、日常保健

　　以坐垫、床垫等形式检测使用者着座or卧床的时间、姿态和生命体征，给出提醒及建议

　　4、适用人群

　　成人：打鼾、呼吸暂停、睡眠记录等
　　婴幼儿：坠床、呛奶窒息、褥压住口鼻窒息
　　卧床病人：防褥疮、久卧提醒
　　老人：独居看护、养老机构集中看护
　　心脏病人：夜间心脏病突发
　　久坐者：久坐提醒、改善坐姿提醒
　　睡眠数据关注者：睡眠数据

　　5、适用场景

　　集中看护：养老院、月子中心、幼儿园
　　智能家居：枕头、床垫、座椅、坐垫
　　婴儿用品：婴儿床、婴儿床垫、睡袋等
　　汽车座椅坐垫：检测驻车时车内遗留生命体
　　医院监护：智能病床、睡眠监测、非接触监测
　　执法机构：监狱、看守所监测看压人员生命体征
　　与各类助眠产品结合，形成助眠-睡眠记录闭环

　　生命体征传感技术有哪些？

　　目前的生命体征传感技术主要分为两类：皮肤接触式、非皮肤接触式

　　1、皮肤接触式

　　主要有PPG、ECG、EEG。PPG即光电容积脉搏波描记法，利用光的反射原理检测心跳导致的毛细血管收缩和扩张，主要用在手环手表和指尖血氧仪中;ECG即心电图、EEG即脑电图，两者主要用在心电图机、脑电图机、生命体征监护仪等医疗设备中。

　　2、非皮肤接触式

　　主要有BCG、毫米波雷达。

　　BCG即心冲击图，是一项新兴技术，主要用在座椅、床垫、枕头等载体内，监测人体生命活动所产生的微弱压力，进而计算出呼吸率、心率、在位离位、睡眠质量、疲劳程度等生命体征。

　　毫米波雷达即利用雷达波照射人体，检测呼吸心跳产生的人体表面形变，目前已应用在汽车领域，检测后排座椅遗留生命体及汽车防盗，毫米波雷达的辐射超标问题需要解决。

　　非皮肤接触式的优势

　　PPG手环、ECG等皮肤接触式生命体征传感技术，需要穿戴捆绑、贴紧皮肤，给人以束缚、不舒服的感觉，接触部位皮肤不透气、易出现汗渍红肿。在进行睡眠监测时，穿戴捆绑的使用方式会改变使用者的睡眠习惯，加重焦虑和不安，难以真实反应睡眠状况。

　　BCG主要用在枕头、床垫内部，无感监测、无需穿戴捆绑、不直接接触皮肤、不改变睡眠习惯、无束缚。毫米波雷达因辐射问题，难以在家庭睡眠监测领域应用。

　　BCG传感技术介绍

　　心冲击信号英文全称Ballistocardiogram，简称BCG，最早于1877年被提出，本质是心脏搏动和动脉血流动导致的人体表面对外压力的微弱变化，是心脏的力学特征。目前BCG信号采集方式主要分为：立姿采集、坐姿采集、卧姿采集、穿戴式采集。BCG信号与ECG信号、PPG信号具有良好的对应关系。