基于脈搏波的呼吸頻率計算方法

黃益平，陳真誠，梁永波，朱健銘

1.桂林電子科技大學電子工程與自動化學院，廣西桂林541004；2.桂林電子科技大學生命與環境科學學院，廣西桂林541004

前言

隨著霧霾對人體的危害逐年增加，每年感染呼吸類疾病的人數也跟著上升。根據《中國心血管病報告2017》概要，城市和農村的常住人口因呼吸類疾病所導致的死亡人數占總死亡人數比率都較高，分別為11.08%和12.06%［1］。呼吸系統的好壞能夠直接反映出人體身體功能的好壞，呼吸速率的快慢也能夠反映出人是否患有呼吸類疾病。由于人體是一個大循環系統，呼吸過快或者過慢都能夠在一定程度上表明身體其他機能出現問題，研究表明有很多疾病會在一定程度上導致呼吸紊亂，如高血壓常常伴隨著呼吸困難［2］。另外，呼吸頻率跟心率變異性也存在一定關系，可見呼吸頻率檢測在現代臨床醫學的重要性，隨著可穿戴便攜式醫療設備的普及，家庭式呼吸頻率監護設備的需求也越來越增大。

目前上呼吸頻率主流的測量方法有壓力傳感器法、溫度傳感器測量法、阻抗法、心電信息法等［3］。壓力傳感器法通過傳感器測量呼吸時的呼吸管道與胸腹部周期性變化，進而轉化成電信號，得到呼吸信號，再測量出呼吸頻率。此方法缺點在于微弱信號難以檢測且同樣易受干擾。溫度傳感器測量法是基于熱敏電阻的溫度特性實現的，將熱敏電阻放置于人體呼吸處，當人體周期性呼吸時熱敏電阻會隨著呼吸周期性的變化而變化，再通過放大器將信號放大得到呼吸頻率，但此方法會接觸人體臉部皮膚，且會造成人體的不舒適感，并不適合長時間監測。……