[發明專利]一種基于生物雷達的非接觸式睡眠質量監測方法

有效

• 申請號: 201711337558.9
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108065916B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 金添;胡錫坤;李浩然;錢榮君;趙帝值;戴永鵬;杜浩
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 魏國先;李宇

1.一種基于生物雷達的非接觸式睡眠質量監測方法，其特征在于包括下列步驟：

第一步，利用脈沖超寬帶雷達發射電磁波照射人體，接收機接收人體胸腔區域的雷達回波，并對接收的雷達回波進行預處理，以去除靜止目標回波和背景雜波，提取目標回波；

第二步，對目標回波進行微動特征分析：目標回波信號的幅值強弱變化反映人體胸腔區域的起伏位移變化，目標回波信號的突變反映睡眠過程中的隨機晃動，通過對目標回波信號進行分析，采用基于加速度的微動特征判定方法提取目標回波中的趨勢變化以及隨機突變，當目標回波加速度平穩維持在第一加速度閥值以下，判定為正常呼吸；當目標回波加速度短時間內突然增大，超過第二加速度閥值，則判定為身體晃動；當加速度先逐漸減小并持續超過10秒，或者突然接近0并持續超過10秒，則判定為呼吸停止與呼吸不足；

第三步，提取睡眠參數值：正常呼吸狀態下從目標回波中提取出直流分量和呼吸分量RR，計算出呼吸變異性值RRV；呼吸停止與呼吸不足狀態下利用加速度峰值變化趨勢判定區分呼吸停止以及呼吸不足兩種模式，并記錄呼吸停止次數NumAp或呼吸不足次數NumHy；身體晃動狀態下，在加速度的基礎上，計算晃動時長以及晃動程度，晃動程度以晃動產生的加速度最大值表示；

第四步，計算睡眠指標，分析人體的睡眠質量程度：正常呼吸狀態和呼吸停止與呼吸不足狀態時，呼吸變異性值RRV大于56％，則為清醒期；如果呼吸變異性值RRV處于52％-56％之間，則為快速眼動期REM；如果呼吸變異性值RRV低于52％，則為非快速眼動期；身體晃動狀態時，晃動時長T_m10秒，處于清醒期，當晃動時長T_m10秒，則處于睡眠期，晃動程度A_max高于設定閾值，則為快速眼動期REM期，若晃動程度A_max低于該設定閾值，則為NREM期。

2.根據權利要求1所述的一種基于生物雷達的非接觸式睡眠質量監測方法，其特征在于，所述對接收的雷達回波進行預處理的方法為：

(a)利用平均背景相消的方法濾除接收的雷達回波中的靜止目標回波和背景雜波，得到雜波抑制后的慢時間-距離像；

(b)慢時間-距離像中在一定時間窗內距離維能量最大處即為目標所處位置，提取該時間窗內的一維慢時間信號，即為目標回波。

3.根據權利要求1所述的一種基于生物雷達的非接觸式睡眠質量監測方法，其特征在于，所述利用加速度峰值變化趨勢判定區分呼吸停止與呼吸不足兩種模式的方法是：加速度峰值突然降低了90％以上，且持續時間超過10秒，則為呼吸停止模式；如果加速度峰值突然降低了30％以上，且持續時間超過10秒，則為呼吸不足模式。

4.根據權利要求1所述的一種基于生物雷達的非接觸式睡眠質量監測方法，其特征在于，所述正常呼吸狀態下從目標回波中提取出直流分量和呼吸分量RR的方法是采用快速傅里葉變換譜分析。

5.根據權利要求1所述的一種基于生物雷達的非接觸式睡眠質量監測方法，其特征在于，所述生物雷達的發射功率對人體無害，且處于國家安全標準范圍內。

6.根據權利要求1所述的一種基于生物雷達的非接觸式睡眠質量監測方法，其特征在于，所述生物雷達放置在人體呼吸特征的有效探測范圍內。