基于光电容积脉搏波的无创血压连续测量研究进展

在临床诊断过程中,血压能够反映患者血液流动、身体体征变化等生理信息,是诊断组织器官健康状态的重要参考数据。由于传统血压测量方法存在有创、间断等局限性,利用光电容积脉搏波描记法(photo plethysmo graphy, PPG)实现血压的无创连续检测成为当前血压测量的热门研究领域。为此,首先简要介绍了PPG的理论背景与技术原理;其次阐述了利用PPG进行血压预测的具体流程,包括公开数据集、评估标准、预处理方法、特征提取与模型建立,并就不同方法的优缺点进行了对比分析;最后,总结了基于PPG实现无创血压连续测量的挑战与未来研究方向,为今后的研究提供参考。

基于面部生理信号的人脸活体检测

针对现有人脸活体检测算法生理特征鲁棒性差的问题,提出一种新的基于面部生理信号的人脸活体检测算法。首先,利用远程光体积变化描记术从面部图像中提取由心脏跳动引起的面部生理信号;之后,对原始的面部信号使用带通滤波进行去噪,再进行快速傅里叶变换将信号转换至频域,提取新的频谱特征;最后,采用机器学习模型实现二分类,区分真实人脸和虚假人脸。结果表明,在Replay-Attack数据库上,应对打印、屏显两种欺诈攻击类型,最佳准确率达到99.15%。该算法在屏显攻击场景下展现出优越的性能,为进一步深化人脸反欺诈算法的研究奠定了坚实基础。

基于光电容积脉搏波描记法的柔性血压传感器标定方法研究

基于光电容积脉搏波描记法(Photo Plethysmo Graphy,PPG)的柔性传感器可进行心率(Heart Rate,HR)和血压(Blood Pressure,BP)检测,但是对其检测结果的标定报道甚少.据此,本文提出一种基于模拟血液循环的反射式PPG心率检测和血压标定系统.以蠕动泵来产生脉动流,通过调节其转速的大小来控制模拟血液输送的频率和压力,从而引起弹性乳胶管内模拟血液体积的变化,而改变反射光的信号周期与强度,贴近于人体脉搏测量过程的实际场景.该系统心率检测误差均值为0.27778,95%一致性界限为(-2.59562,3.15117),所测收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)的拟合优度分别为0.97185和0.98111.经标定后的柔性PPG传感器对4名志愿者检测的SBP和DBP的平均偏差(Mean Deviation,MD)±标准差(Standard Deviation,SD)均值分别为(1.21±2.16)mmHg和(0.76±2.02)mmHg,均符合且远小于美国医疗仪器促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)所制定的衡量血压计精度的标准指标(5±8)mmHg.结果表明,该系统能够准确高效地标定柔性PPG传感器,为实现便携式可穿戴设备的精准血压检测提供标定基础.

基于光电容积脉搏波信号的脉息比估算方法研究

为探讨基于光电容积脉搏波(Photo Plethysmo Graphy,PPG)信号的脉息比(Pulse-Respiration Ratio,PRR)估算方法,文章利用数字信号处理技术和算法提取呼吸信号并检测脉率和呼吸速率;对于脉息比估算,提出了多种方法计算平均脉息比和动态脉息比。实验结果表明,脉息比呈现出明显的动态变化,揭示了其与生理状态之间的密切相关性。同时,对不同算法的脉息比方法进行了综合评估,重点考虑了计算精度、效率和适用性等方面。研究可为脉息比检测方法提供有价值的参考,有助于提高生理参数监测的准确性和实用性。

智慧医疗中光电容积脉搏波信号的去噪声处理

光电容积脉搏波(Photo Plethysmo Graphy,PPG)是幅值为毫伏级的非侵入性生理监测信号,在人体心率监测、血氧饱和度测量等领域广泛应用,但其在采集过程中会受到各种噪声影响,故PPG信号的降噪处理是高精确提取生理信息的关键。市面上的可穿戴式装备要求滤波过程简单、运行速度快,因此采用平滑滤波算法中的五点三次平滑算法,并与传统的无限脉冲响应(Infinite Impulse Response,IIR)数字滤波器算法进行比较,最终实现降噪处理的优化。

绿光收发一体式集成光电子芯片的脉搏检测传感器

光学体积描记(PPG,photo plethysmo graphy)因其设计简单、成本低、信号周期能有效反应心脏节律等特点被广泛应用于检测心率及脉搏活动。基于多量子阱(MQW,multiple quantum well)二极管发光谱与探测谱存在重叠区的物理现象,采用兼容工艺在一块氮化镓芯片上实现光发射和接收器件的集成,研制收发一体式集成光电子芯片及脉搏传感器。实验结果表明,该氮化镓集成光电子芯片能够有效地接收经过心脏脉冲调制过的反射光。结合电路处理,能够根据还原的PPG信号计算出测试者的心率及脉搏跳变频率,以此起到检测和警示的作用。

BN-303光刻胶前烘工艺对MEMS三维结构的影响

利用传统紫外光曝光方式,通过扫描电镜观察了刻蚀后样品的表面形貌,定性地讨论前烘工艺对MEMS三维结构的影响。得到优化的工艺为:在对氧化后的硅片进行标准清洗,烘箱温度200℃活化表面30 min。涂胶旋转速度600 r/min,旋转15 s,曝光时间为17 s的条件下,最佳前烘温度为80℃,时间为30 min。研究结果为微器件的制造提供了一些可靠的工艺参数。

固/液界面前沿液流流场和动量界面层

首次在带有对流驱动器的水平Bridgman强制性晶体生长装置上,采用定速摄影对透明模型合金(SCN-Ace.)液体对流的流场及流动型式进行了精确测量,并对动量界面层厚度进行了计算.结果表明:经驱动器施加的对流具有古艾特(Couette)层流特性;所测得的S/L界面前沿的流速分布均在动量界面层内.此区域内的强制对汉将对枝晶间距及形成麦穗晶有重要影响.

基于血氧模拟前端AFE4490的无创血氧测量模块设计

该文从便携式监护设备的角度出发,选择血氧模拟前端AFE4490进行无创血氧测量模块的设计,用来采集人体脉搏波信号并进行波峰(谷)值点检测进而利用无创血氧测量原理计算出血氧饱和度(SPO2)。设计的无创血氧测量模块具有体积小、功耗低等特点,且实验结果表明血氧饱和度值测量准确。

一种利用手指图像测量人体心率的方法

在智能手机上,仅利用手机摄像头采集手指颜色的变化图像,实现人体心率的测量.采用图像频谱分割法对采集的手指图像进行滤波,结合3种像素包含的信息及包含的信息的差异性,利用3种像素功率密度谱加权计算出光电容积脉搏波.通过相隔点检测波峰法检测光电容积脉搏波信号,测出人体心率.将测量结果与标准仪器测量结果进行对比,平均误差为1.82%,与真实值的相关系数大于90%,证明了从手指图像测量出人体心率参数的可靠性.将该测量方法应用到手机上,能极大地方便慢性病人对自己健康状态的监控.

基于人脸视频的光电容积脉搏波信号获取与处理

光电容积脉搏波(PPG)中包含着人体重要的生理信息,它的监测可以有效地对心血管疾病进行早期预防和预后诊断。为了方便、准确地获得人体的PPG信号,本文通过手机摄像头拍摄一段人脸视频,根据每帧图像中像素灰度值的变化得到血液容积变化的时序曲线;然后,利用经验模态分解法(EMD)将它分解为一系列不同频率成分的本征模函数(IMF);最后通过频域分析,将处于脉搏波频率范围的IMF进行信号重构,就得到了消除低频基线漂移和高频噪声的PPG信号。该结果与现有医疗仪器同步测得的PPG数据相关系数在0.85以上,这种方法适用范围广,特别是对远程医疗中基于PPG的人体生理信息的获得具有重要意义。

基于低功耗蓝牙的脉搏波监测仪设计

为实时无线监测人体心率,提出了一套基于低功耗蓝牙技术的无线心率计设计方案。该心率计主要由主控芯片CC2541芯片通过IIC接口连接传感器Max30100,控制采集并读取人体腕部脉搏波数据;CC2541作为一款支持低功耗蓝牙协议的单片机芯片,能将脉搏波数据传送至蓝牙主机设备。提出了一种改进的R波检测方法,该方法通过加入对心率基频及其谐频的分析,有效减少R波误判。多次实测表明,该心率计可稳定实现心率测量与无线传输,具有功耗低、精度高、快速测量、实时监测等特点。

非接触式胎儿心率检测

胎儿心率检测是围产期常规检测,是评估孕妇和胎儿健康的主要生理指标.相对现有的接触式胎心检测技术,本文提出一种更为便捷,成本低廉的非接触式胎儿心率提取算法.首先基于欧拉视频颜色放大技术,对视频中颜色信号放大.其次,利用光电容积脉搏波描记法提取血液容积脉冲信号,并对母体噪声进行分离,计算功率谱密度提取.将采集到的胎心率,与医院专用胎心设备检测的结果进行定量分析,数据表明可以达到96%的准确度.

基于IPPG的心电监护仪实时心率测量系统研究

为更好地应对心电监护仪在实时心率测量中效果不佳和数据提取能力不足的问题,提出一种基于光电容积脉搏图技术的新型心电监护仪系统;该系统利用光电容积脉搏图技术对心电监护仪的数据进行高效处理,并采用改进的小波变换方法对数据进行降噪处理;经试验测试,系统在数据降噪处理后,心电波形的变化幅度显著降低,整体变化范围较降噪前低0.4 mV;得到的心率数据更接近原始心率变化图像,最大变化仅为2 bpm;研究方法的信噪比达到16.057 8,均方根误差仅为0.019 5,相比平均滤波器方法降低了0.022 9;该系统在人体心率实时测量方面具有更优的数据处理性能,能够有效提高心率测量的准确性和实时性,为心率实时监测技术的发展提供了重要的参考和应用价值。

基于人脸视频测量脉搏方法的初步研究

介绍一种基于光电容积脉搏波描记法(PPG)和独立成分分析(ICA)模型,通过分析一段人脸视频实现非接触式测量脉搏的新方法。该方法可以在正常环境下,通过摄像头获取一段人脸面部的彩色视频,对人脸区域进行RGB通道分离和ICA处理后,找到与人体脉搏波最为接近的一组分量作为测量结果。本文首先介绍PPG和ICA的基本原理,然后介绍基于两者视频脉搏的测量过程,最后给出实验结果和对比数据。

动脉脉搏波传播速度的测量和计算方法

目的动脉脉搏波的波形形态及特征值能全面揭示心血管系统的生理状况,该研究旨在设计用于动脉脉搏波采集及心血管参数计算的软件。方法基于MSP430控制器的心血管参数硬件采集系统,在上位机PC中读取数据,将数据转化成波形显示出来,并进行信号处理,得到需要的特征点。结果该软件实现了ECG和PPG信号的实时采集和显示、ECG信号特征点的检测,并用最小二乘法对PPG信号进行拟合,并找到其特征点,求出PWV和HR。结论通过对10位受试者进行数据采集与分析,说明该研究具有较良好的可靠性、准确性和可重复性。同时也初步证明PWV值与人体其他生理参数(主要是性别、年龄、身高、体重、心率、血压)是存在密切关系的。

一种血液容积脉搏波测量仪及其辅助针灸应用

脉诊与针刺关系密切,脉诊信息与针刺研究密切相关,贯穿诊断、治疗整个过程。但目前尚缺乏可重复、可量化的脉诊信息实时检测手段,影响了脉诊在针刺研究中的应用。容积脉搏波采集技术具有采集方便、价格低、无创、易普及等优点。本文以中医诊断理论为指导,探讨指尖容积脉搏波的原理和特点,研究其与寸口脉诊的关系,并研发一种新型指尖血液容积脉搏波测量仪,探索容积脉搏波信号获取与测量方法,并提出该测量仪与针刺研究的关系,可为针刺研究提供基础工具及数据分析支持。

高效液相色谱法测定植物油中的V_(K1)

目的:建立高效液相色谱法测定植物油中VK1含量的方法。方法:采用Agilent ZORBAX Rx-SIL正向色谱柱,以80%正己烷-20%异丙醇为流动相,流速为0.5mL/min,PDA检测波长250nm。结果:VK1浓度在0.5～30μg/mL范围内,峰面积与含量具有良好的线性关系(r=0.9998);方法的精密度良好,相对标准偏差为1.2%,加标回收率为91.8%。结论:样品前处理操作简单、分离效果好、保留时间缩短。可作为植物油中VK1含量的一种快速检测方法。