[發明專利]一種基于胸阻抗的運動肺功能測量系統

有效

• 申請號: 202011047933.8
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112022123B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 馬藝馨;葛浩;張明珠;劉恩康
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

1.一種基于胸阻抗的運動肺功能測量系統，其特征在于，包括微型控制器、無線通信模塊、胸阻抗測量模塊和專用電極陣列，所述胸阻抗測量模塊分別連接專用電極陣列和微型控制器，所述微型控制器與無線通信模塊連接，

所述胸阻抗測量模塊包括多路轉換開關、人體阻抗測量芯片、自校正電路和外圍電路，所述人體阻抗測量芯片分別連接多路轉換開關、自校正電路、外圍電路和微型控制器，所述多路轉換開關與專用電極陣列連接，所述人體阻抗測量芯片采用AFE4300芯片；

所述專用電極陣列包括四對復合電極；

該基于胸阻抗的運動肺功能測量系統的具體測量過程包括以下步驟：

1）利用自校正電路對AFE4300芯片進行校準，獲得測量到電壓數據與被測阻抗之間的擬合關系；

2）AFE4300芯片產生50 kHz激勵電流，幅值為0.3500 mA，通過多路轉換開關依次選通貼附于被測對象胸腔表面四對復合電極中的一對中的電流電極對對人體胸腔施加上述激勵電流，然后通過復合電極中的電壓電極對測量響應電壓，根據步驟1）得到的電壓/阻抗擬合關系，獲得胸阻抗數據；

3）對胸阻抗數據進行基于巴特沃斯濾波器的帶通濾波，提取心率信號，用于運動過程中心率監測，心率可以用于運動強度的評估，防止運動過度；

4）對胸阻抗信號進行小波濾波和平滑處理，并用多項式擬合法去除基線漂移；

5）對所得信號幅值及斜率變化進行閾值判斷，提取人體運動信號，基于幅值變化的閾值和斜率，從步驟4）所得信號中獲得閾值小于設定值的、表征運動產生的胸阻抗變化的小幅脈沖信號，作為所述人體運動信號；

6）將步驟4）與步驟5）所得的信號相減，并做平滑處理，得到呼吸信號；

7）對呼吸信號進行特征分析，得到局部肺通氣信息和肺活量信息，評估肺功能。

2.根據權利要求1所述的基于胸阻抗的運動肺功能測量系統，其特征在于，所述步驟4）和步驟6）中的平滑處理基于五點三次平滑濾波方法實現。

3.根據權利要求1所述的基于胸阻抗的運動肺功能測量系統，其特征在于，基于所述呼吸信號獲得局部肺通氣信息和肺活量信息具體為：

以所述呼吸信號作為準確胸阻抗信號，根據阻抗-肺通氣量擬合公式，計算局部肺通氣量和肺活量。

4.根據權利要求1所述的基于胸阻抗的運動肺功能測量系統，其特征在于，所述無線通信模塊采用藍牙通信模塊。