基于单天线生物传感（SABioS）方法的生命体征监测系统集成

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：Integration of Vital Signs Monitoring System Based on Single Antenna Bio-Sensing (SABioS) Method

便携式呼吸心电监测系统通过单天线生物传感技术实现非侵入式连续监测，呼吸率与心率误差均低于0.3%，长期稳定性及多体位适应性验证通过，SNR提升达24.2dB。

　　

摘要：

在重症监护环境中，准确的呼吸监测至关重要，因为异常的呼吸情况可能预示着病情的迅速恶化，需要立即进行干预。现有的非侵入式监测方法在舒适性、可靠性和便携性方面存在权衡，这限制了它们的临床应用范围。单天线生物传感技术（SABioS）通过使用单个可穿戴天线捕捉局部介电变化，实现了对呼吸和心脏活动的舒适且非侵入性的监测。本文介绍了一种基于915 MHz频率运行的紧凑型定制PCB的SABioS实现方案，该方案结合了柔性正弦偶极子天线传感器和专用采集软件，证明了便携式、低功耗、连续监测的可行性。该系统经过与同步的医用级参考设备的对比测试，首次验证了SABioS在检测呼吸和心脏活动方面的准确性：呼吸频率的测量偏差（MoD ± LoA）为0.005 ± 0.217 bpm，心率的测量偏差（MoD ± LoA）为0.0096 ± 0.322 bpm。此外，实验还证实了该系统在长期监测中的稳定运行性能以及在不同佩戴方式和身体姿势下的强大适应性，包括用于睡眠监测的卧姿场景，其信噪比（SNR）提高了多达13.7 dB。与早期的SABioS概念验证方案相比，集成系统实现了显著更高的信噪比和测量精度，信噪比提升了24.2 dB，凸显了其在实际医疗应用中持续监测生命体征的潜力。