一种基于石英晶体微天平倍频相移信号的呼吸频率监测系统

文档摘要：对人体呼吸频率实时连续的监测具有重要的医学诊断价值,本研究以基频10MHz压电石英晶体为呼吸监测传感元件,采用直接数字频率合成器(DDS)合成频率源在5倍频下激励压电石英体,实时连续测定呼吸气流下的压电石英晶体相移变化信号.由于高倍频下压电石英体对表面水分子吸附聚集过程具有高灵敏的质量响应,因此石英体表面不需厚膜修饰,直接采用金属电极(银电极)的石英体,成功实现了对呼吸频率的连续监测.与传统的频移法相比,该方法信号采样速度快,可低至0.05s/点,无论对慢呼吸还是急促呼吸都可以实现准确监测.石英晶体微天平相移呼吸检测系统不仅能够满足连续呼吸监测的要求,还可以为人体呼吸监测提供呼吸频率、呼吸强弱,呼吸紊乱度等呼吸特征信息.

Abstract：Real-timecontinuousmonitoringofhumanrespiratoryratehassignificantmedicaldiagnosticvalue,apiezoelectricquartzcrystalwithafundamentalfrequencyof10MHzisusedasasensingelementforrespiratorymonitoring,inwhichthedirectdigitalfrequencysyn-thesizer(DDS)syntheticfrequencysourceisappliedtoexcitethepiezoelectricquartzat5thharmonicfrequencyandthephaseshiftofthepiezoelectricquartzcrystaliscontinuouslymeasuredunderrespiratoryairflowinrealtime.Duetothesensitivemassresponseofthepiezo-electricquartztotheadsorptionandaggregationofwatermoleculesonthesurfaceofthecrystalathighfrequencies,thecontinuousmonito-ringofrespiratoryfrequencyissuccessfullyachievedbydirectusingaquartzcrystalwithametalelectrode(silverelectrode)withouttheneedforthickfilmmodificationonthequartzsurface.Comparedtothetraditionalfrequencyshiftmethod,theproposedmethodhasafastsignalsamplingrateofdownto0.05s/point,allowingforaccuratemonitoringofbothslowandrapidbreathingprocesses.TheQCMphaseshiftrespirationdetectionsystemnotonlymeetstherequirementsforcontinuousrespirationmonitoringbutalsoprovidesinformationonre-spiratorycharacteristicssuchasrespiratoryrate,respiratorystrength,andrespiratorydisturbanceforhumanrespiratorymonitoring.

作者：邓如悦   司士辉   陈金华   王桢昌   贾胜彬   张汶铮 Author：DENGRuyue   SIShihui   CHENJinhua   WANGZhenchang   JIAShengbin   ZHANGWenzheng
作者单位：中南大学化学化工学院,湖南长沙410083湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室,湖南长沙410082
刊名：传感技术学报 ISTICPKU
Journal：ChineseJournalofSensorsandActuators
年，卷(期)：2024, 37(6)
分类号：TP212R446.9
关键词：石英晶体微天平  传感器  呼吸监测  相位响应  
Keywords：Quartzcrystalmicrobalance(QCM)  Sensors  Breathmonitoring  Phaseresponse  
机标分类号：TN957.51TP277TM711
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：一种基于石英晶体微天平倍频相移信号的呼吸频率监测系统[
期刊论文]  传感技术学报--2024, 37(6)邓如悦  司士辉  陈金华  王桢昌  贾胜彬  张汶铮对人体呼吸频率实时连续的监测具有重要的医学诊断价值,本研究以基频10MHz压电石英晶体为呼吸监测传感元件,采用直接数字频率合成器(DDS)合成频率源在5倍频下激励压电石英体,实时连续测定呼吸气流下的压电石英晶体相...参考文献和引证文献
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2024-10-4 02:15 上传 一种基于石英晶体微天平倍频相移信号的呼吸频率监测系统.pdf

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