medigraphic.com

2016, Número 2

Siguiente >>

Rev Mex Ing Biomed 2016; 37 (2)


Respiratory Rate Detection by a Time-BasedMeasurement System

Sifuentes E; Cota-Ruiz J; González-Landaeta R

Idioma: Ingles.
Referencias bibliográficas: 20
Paginas: 91-99
Archivo PDF: 0. Kb.


RESUMEN

Este trabajo propone un sistema que convierte una señal modulada en tiempo, proveniente de un sensor resistivo,en una señal digital con el fin de estimar la frecuencia respiratoria de un sujeto. Para detectar la respiración se utilizóel método basado en un termistor nasal, el cual detecta los cambios de temperatura cerca de las fosas nasales. En estetrabajo, el termistor, montado en un puente de Wheatstone, forma un circuito RCque se conecta directamente a unmicrocontrolador, sin necesidad de usar ningún circuito analógico, ni conversor analógico-digital. Así, cada vez queel sujeto respire, provoca un cambio fraccional de resistencia x( ΔR/R0) en el termistor, y esto produce una señalmodulada en tiempo que se digitaliza directamente con el microcontrolador. Se hicieron medidas en 23 voluntarios,obteniendo cambios dex ›0.01. Se obtuvo una resolución en temperatura de 0.2◦C y un tiempo de respuestade 0.8 s, limitado principalmente por las propiedades del termistor utilizado. Estas características demostraron sersuficientes para obtener una forma de onda de la respiración bien definida, de la cual es sencillo estimar la frecuenciarespiratoria mediante un sistema compacto, de bajo costo y bajo consumo de energía. A diferencia de los circuitosde interfaz basado en la amplitud de tensión o corriente, con este tipo de interfaz se evita el autocalentamiento delsensor, ya que el termistor no requiere ningún voltaje o corriente de polarización.


REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

  1. Schäfer A., et al., “Estimation ofbreathing rate from respiratory sinusarrhythmia: comparison of variousmethods,”Ann. of Biomed. Eng., vol.36, no 3, pp. 476-485, Jan. 2008.

  2. Karlen W., et al., “Multiparameterrespiratory rate estimation from thephotoplethysmogram,”IEEE Trans. onBiomed. Eng., vol. 60, no 7, pp. 1946-1953, Feb. 2013.

  3. Chan A. M., et al., “Ambulatoryrespiratory rate detection using ECG and triaxial accelerometer,” in35thConf. of the IEEE Eng. in Med. andBiol. Soc., Osaka, 2013, pp. 4058-4061.

  4. Carskadon M. A., et al., “Respirationduring sleep in children,”WesternJournal of Medicine, vol. 128, pp. 477-481, Jun. 1978.

  5. American Thoracic Socienty “Standardsand indications for cardiopulmonarysleep studies in children,”Am. J Respir.Crit. Care Med., vol. 153, no. 2, pp. 866-878, Feb. 1996.

  6. Dinç A. E., et al, “Reliability of SleepStrip as a screening test in obstructivesleep apnea patients,”Eur. Arch. ofOtorhinolaryngol., vol. 271, no. 10, pp.1-6, Oct. 2014.

  7. Tan H. L., et al., “OvernightPolysomnography versus RespiratoryPolygraphy in the Diagnosis of PediatricObstructive Sleep Apnea,”Sleep, Vol.37, no. 2, pp. 255-260, Feb. 2014.

  8. Pallàs-Areny R., Webster J. G.,“Sensors and Signal Conditioning 2ndEdition”, John Wiley & Sons, NewYork, 2001, pp. 94-109.

  9. Cuadras A., Casas O., “Determinationof heart rate using a high-resolutiontemperature measurement,”IEEESensors J., Vol. 6, no. 3, pp. 836-843,Jun. 2006 .

  10. Sifuentes E., et al., “Direct interfacecircuit to linearise resistive sensorbridges,”Sensors and Actuators A, vol.147, no. 1, pp. 210-215, Sep. 2008.

  11. Jordana J., Pallàs-Areny R., “Asimple, efficient interface circuit forpiezoresistive pressure sensors,”Sensorsand Actuators A, vol 127, no. 1, pp. 69-73, Feb. 2006.

  12. Sifuentes E., et al., “Wireless magneticsensor node for vehicle detection withoptical wake-up,”IEEE Sensors J., vol.11, no. 8, pp. 1669-1676, Jan. 2011.

  13. Brown B. H., et al., “Medical Physicsand Biomedical Engineering,” Instituteof Physics, Madison, 2001, pp. 548-577.

  14. Toba E., et al., “Non-InvasiveMeasurement System for HumanRespiratory Condition and BodyTemperature,” inIEEE Int. Conf. onMFI, Las Vegas NV, 1994, pp. 770-783.

  15. Storck K., et al., “Heat TransferEvaluation of the Nasal ThermistorTechnique,”IEEE Trans. On Biomed.Eng., vol. 43, no. 12, pp. 1187-1191, Dec.1996.

  16. Farre R., et al., “Accuracy ofthermistors and thermocouples asflow-measuring devices for detectinghypopnoeas,”Eur. Respir. J., vol. 11,no.1, pp. 179-182, Jan. 1998.

  17. Sifuentes E., et al., “Improved directinterface circuit for resistive full-andhalf-bridge sensors,” inIEEE, 4th Int.Conf. on Electrical and ElectronicsEngineering, ICEEE 2007, Mexico,2007, pp. 197-200.

  18. Reverter F., “The art of directlyinterfacing sensors to microcontrollers,”Low Power Electronics and ApplicationsJ., vol 2, no. 4, pp 265-281, 2012.

  19. Reverter F., “Direct interface circuitsfor sensors”, in: S. Nihtianov and A.Luque, “Smart Sensors and MEMS:Intelligent Devices and Microsystemsfor Industrial Applications”, WoodheadPublishing, Chap 2, pp 27-62, 2014.

  20. 20.LDT1-028K Shielded Piezo Sensors,Measurement Specialties, Hampton,VA, 2009, pp. 1-3




2020     |     www.medigraphic.com