通过电容与超声传感器的非接触式生物信号采集

心率与呼吸率等人 vital signs 的非接触式检测将提升患者舒适度，并实现对新生儿或卧床患者的长期监测。为此，可靠且安全的测量技术必不可少。本工作的目标是开发并比较共享同一硬件平台的新型超声与电容测量装置。所实现并比较的两种测量技术均基于检测毫米级胸廓微小振动，该振动源于呼吸与心跳活动引起的胸部几何变化。在考察物理测量条件并仿真电容传感器后，提出了一种针对问题的测量装置。表征表明，该系统经超声传感器可检测低于 2 {\mu}m 的距离变化，经电容传感器可检测低于 800 {\mu}m 的距离变化。首批受试者测量显示，在理想条件下且仅采用所提超声方案时可检测心脏活动。而电容传感器在受试者身着衣物并覆有毯子时仍能可靠监测呼吸。所选超声方案对反射面微小变化敏感，因此不确定性高。相比之下，电容呼吸检测非常可靠。可以设想，电容传感器电路的改进也将 enabling 心脏活动的检测。所提超声方案呈现了该技术的当前问题。与之相反，电容传感这一非寻常方案在生命体征采集方面展现出高潜力。