传感技术学报2024,Vol.37Issue(1) :156-162.DOI:10.3969/j.issn.1004-1699.2024.01.022

非接触式生命体征检测装置的设计

Design of a Non-Contact Vital Sign Detection Device

庄超活 陈军波 陈心浩
传感技术学报2024,Vol.37Issue(1) :156-162.DOI:10.3969/j.issn.1004-1699.2024.01.022

非接触式生命体征检测装置的设计

Design of a Non-Contact Vital Sign Detection Device

庄超活 1陈军波 2陈心浩1
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作者信息

  • 1. 中南民族大学生物医学工程学院,认知科学国家民委重点实验室,湖北 武汉 430074
  • 2. 中南民族大学生物医学工程学院,认知科学国家民委重点实验室,湖北 武汉 430074;医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室,湖北 武汉 430074
  • 折叠

摘要

为解决临床医学、急救或居家养老等应用场景中无法直接使用传统穿戴式监测仪器实时监测人体生命体征的问题,设计了一种基于多普勒雷达的非接触式生命体征检测装置,该装置通过STM32F429IGT6 控制器从多普勒雷达检测的信号中实时提取人体呼吸和心跳信号.其硬件主要由微控制器、多普勒雷达传感器信号放大电路、滤波器、电平抬升电路等部分组成,系统通过IIR带通滤波实现呼吸和心跳信号分离与提取,使用FFT对分离的呼吸和心跳信号进行实时频谱分析,计算并显示呼吸和心跳次数.实验测试结果表明,该装置能有效实时检测人体的呼吸和心跳次数,实现 2m范围内的非接触式人体生命体征检测,心跳次数最大均值误差为 9.14%,呼吸次数最大均值误差为 4.7%.

Abstract

In order to solve the problem of not being able to direct use traditional wearable monitoring instruments to monitor human vital signs in real time in clinical medicine,emergency or home care applications,a non-contact vital sign detection device based on Doppler radar is designed,which extracts human respiratory and heartbeat signals from the signals detected by Doppler radar in real time through the STM32F429IGT6 controller.The hardware mainly consists of microcontroller,Doppler radar sensor signal amplification circuit,filte-ring circuit,level boosting circuit,etc.The system achieves the separation and extraction of respiration and heartbeat signals through IIR bandpass filtering,and uses FFT to perform real-time spectrum analysis on the separated respiration and heartbeat signals to calculate and display the respiration and heartbeat counts.The test results show that the device can effectively detect the human breathing and heartbeat counts in real time,and realize the non-contact human vital sign detection within 2 meters,with the maximum mean error of 9.14%for the heartbeat count and 4.7%for the breathing count.

关键词

生命体征检测/非接触/多普勒雷达/信号分离

Key words

vital signs detection/non-contact/doppler radar sensor/signal separation

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基金项目

国家自然科学基金项目(81601586)

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CZY23032)

出版年

2024
传感技术学报
东南大学 中国微米纳米技术学会

传感技术学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.276
ISSN:1004-1699
参考文献量2
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