大家都知道,在醫院里,那些躺在病床上的病人,配備了一些醫療設備,如心率,脈搏,血壓等數據可以清楚的顯示出來。這些數字是非常重要的,因為它們是醫生判斷病情好壞的重要依據。現今,工程師們提出了一種新型無接觸方法,可以同時監測幾個人的心率、血壓和呼吸。
當使用時,一個小的RFID標簽放在身體附近,比如襯衫口袋或袖口,這就是系統需要的全部,以便讀取這些生命體征。除了讓病人更舒適之外,這項技術還可以使醫院和護理機構更容易、更快、更便宜地監測居民的健康狀況。
連續監測生命體征是一件煩人的事。它需要將電極粘在皮膚上、纏繞在電線上、或者緊繃的袖口,靜止不動。像腕帶、軟無線補丁和臨時紋身等可穿戴式傳感器可以收集這些信息,但這些信息對于老年人、嬰兒或有醫療條件的人來說可能不是一個好的選擇。
顯然,這種無創監測方法是“溫和”的,所以病人不再需要處理電線,電極和其他東西。電子和計算機工程教授,許曉楠研究生Edwin Kan開發的RFID標簽采用了近場相干傳感技術,可將患者的外部和內部運動直接轉換為射頻信號。在被RFID閱讀器接收后,信號被傳送到計算機進行數據分析。
所以Kan和他的研究生Xiaonan Hui設計了一種依靠近場耦合的方法。 近場是正好在RFID天線周圍的電磁場的區域,距離高達一個波長或35厘米。該系統需要一個小天線和RFID標簽放置在胸部和手腕附近; 他們可以遠離身體10厘米。 RFID閱讀器放置在兩米遠的地方。
通過多項測試,這項新技術已經達到了監測生命體征所需的性能水平。據了解,將來有可能建立一個低成本的系統,同時監測醫院使用的多個人的生命體征。
天線使用近場耦合將來自RFID閱讀器的部分電磁能量引導到身體組織中,并將其一部分反射回接收器。 接收器讀取反射信號的幅度和相位。 相位對天線和接收器之間的距離敏感。 所以像脈搏和呼吸這樣的外部運動使標簽上下移動,改變了相位。 同時,心跳會改變天線反射回探測器的幅度。 通過測量心跳和脈搏之間的微小時滯,系統也測量血壓。
巧妙的添加允許系統一次監控多個標簽。 研究人員在RFID標簽芯片中整合了一個碼分多址(CDMA)模塊。 CDMA是允許多個信號在同一個信道上混合并傳輸的無線通信協議。 在這種情況下,每個RFID標簽發送一個唯一代碼的信號,允許讀者檢測數十個標簽。 工程師的模擬顯示,他們可以檢測到多達200個標簽,一個系統可以監控一個房間里幾十個人的生命跡象。
Kan說,以前的基于RFID的生命體征監測系統不可能實現這種多路復用,因為它們的信噪比較低。但近場天線耦合產生足夠干凈的信號。
研究人員在他們的“自然電子”論文中展示了一個微小的RFID芯片和一個可以刺繡成織物的天線的例子。這些組件堅固耐用,可以承受洗滌,因此可以直接安裝在衣服和床單上。
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原文標題:研究人員開發非接觸式檢測 測量人體生命體征
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