压阻心肺传感器系统在汽车安全带中的应用

压阻心肺传感器系统在汽车安全带中的应用

由于人类的呼吸衰退和心脏衰竭可能会在不知情的情况下发生且难以预料，而车辆安全带的设计主要是确保车辆发生事故时乘员的安全，因此研究开发了能够测量人体呼吸和心脏信号的原型安全带。一般安全带所采用的材料是用无纺材料，这种安全带是基于压阻效应（由于呼吸过程中身体胸腔/腹区的扩张，会对传感器上施加一定的压力）和心脏信号传感器中浅析心脏冲击扫描技术（BCG）的原理来工作的。该种汽车安全带与传感器集成。汽车安全带是由织机用高性能窄幅织物材料编织而成的，而压阻传感器是在后期处理的过程中被集成到安全带中的。在安全带编织的后处理过程中，根据安全带编织纹路并利用导电纱建立导电通路，为传感器获取信息提供电信号。在目前的情况下，构造由无纺压阻材料制成的传感器，而用银针织物制成电极以获得由于机械压缩产生的传感器电信号。试验中，银编织电极的厚度一个重要的因素，增加传感器材料的厚度能够吸收心脏冲击扫描信号中的微弱机械压缩信号。基于保护人体腹部和胸部的汽车安全带整合这些传感器，以最好地获得呼吸和心脏速率信号。

在这项研究中，开发了定性描述压阻材料的理论模型，以预测压力出现时压电电阻材料中电阻的相对变化。另外，需要进一步提高传感器的灵敏度并利用先进的滤波器弥补传感器灵敏度的不足，以获得心脏速率。

刊名：Sensors（英）

刊期：2015年第15期

作者：Syed Talha Ali Hamdani et al

编译：赵唤