[發(fā)明專利]一種基于生物雷達(dá)的非接觸式睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711337558.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN108065916B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金添;胡錫坤;李浩然;錢榮君;趙帝值;戴永鵬;杜浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 魏國先;李宇

本發(fā)明公開了一種基于生物雷達(dá)的非接觸式睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，其先對(duì)接收的人體胸腔區(qū)域雷達(dá)回波進(jìn)行預(yù)處理，去除靜止環(huán)境雜波，提取目標(biāo)回波；然后，對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行微動(dòng)特征分析，用以區(qū)分正常呼吸、病態(tài)呼吸以及身體晃動(dòng)三種狀態(tài)。正常呼吸狀態(tài)下從目標(biāo)回波中提取出直流分量和呼吸分量；病態(tài)呼吸狀態(tài)下采用趨勢(shì)判定方法區(qū)分呼吸停止以及呼吸不足兩種模式，并記錄病態(tài)呼吸頻次；身體晃動(dòng)狀態(tài)下提取出晃動(dòng)時(shí)長和晃動(dòng)強(qiáng)度；最后計(jì)算睡眠指標(biāo)，分析人體的睡眠質(zhì)量健康程度。本發(fā)明基于生物雷達(dá)技術(shù)以非接觸的方式對(duì)人體睡眠信號(hào)進(jìn)行采集，盡量保持了用戶的自然睡眠狀態(tài)，通過雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)提取出有生理意義的睡眠狀態(tài)信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程和雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于生物雷達(dá)的人體睡眠監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

生物雷達(dá)是近年來國外學(xué)者提出的一種新概念雷達(dá)，特指探測(cè)生命體的雷達(dá)，其融合雷達(dá)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)于一體，可以不需要任何電極或傳感器接觸生命體，可以隔著衣服、被褥、紗布等物體非接觸、遠(yuǎn)距離、無約束地檢測(cè)人體的呼吸信息，在臨床應(yīng)用特別是軍事醫(yī)學(xué)上有特殊意義，可以實(shí)現(xiàn)一些特殊應(yīng)用場合，如對(duì)大面積創(chuàng)傷、燒傷、惡性傳染病患者等不宜采用與皮膚接觸的傳感器或電極的患者進(jìn)行監(jiān)護(hù)。現(xiàn)有生物雷達(dá)主要通過對(duì)生命體的呼吸和心跳信號(hào)的檢測(cè)，用于災(zāi)害救援(地震、塌方傷員的探尋)、反恐斗爭(隔墻監(jiān)控罪犯、解救人質(zhì))等場合，在醫(yī)療家庭監(jiān)護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用較少，尤其是對(duì)睡眠過程的監(jiān)測(cè)。

改善睡眠的第一步就是睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)。醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為多導(dǎo)睡眠儀是人體睡眠監(jiān)測(cè)的主要工具和標(biāo)準(zhǔn)。由于其成本高，侵入性、時(shí)間消耗較長及床上環(huán)境的干擾，導(dǎo)致這種睡眠監(jiān)測(cè)方法不能為大眾廣泛使用。現(xiàn)今人們生活節(jié)奏加快，生活方式改變，睡眠問題愈發(fā)被人們所重視，利用一種價(jià)格低廉、家用化的睡眠監(jiān)測(cè)手段提前進(jìn)行睡眠問題的診斷也成為了當(dāng)前研究熱點(diǎn)，其市場需求性也越來越高。為了增加睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)的普遍性，許多可用在家庭中的睡眠監(jiān)測(cè)新方法己經(jīng)被研發(fā)出來，包括利用紅外傳感器，腦電圖電極發(fā)帶，可戴在手腕上的手環(huán)等。近年來，這些監(jiān)測(cè)儀器的成本己經(jīng)大幅減少，使它們可用于日常消費(fèi)。然而，使用方法繁瑣、給測(cè)試者帶來心理壓力、測(cè)量指標(biāo)少等問題也隨之而來。

利用生物雷達(dá)傳感器，通過對(duì)人體睡眠過程中的各項(xiàng)生理指標(biāo)以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)非接觸的、非侵入的、無約束的監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有生物雷達(dá)對(duì)這一領(lǐng)域的研究側(cè)重于單步驟的信號(hào)處理技術(shù)和算法，較少地融合生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域睡眠評(píng)估方法和指標(biāo)的計(jì)算，缺少總體的可行性實(shí)施方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有生物雷達(dá)在睡眠監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用缺失和已有睡眠監(jiān)測(cè)設(shè)備的舒適性不足，提供一種基于生物雷達(dá)的非接觸式睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于生物雷達(dá)的非接觸式睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，其包括下列步驟：

第一步，生物雷達(dá)發(fā)射電磁波照射人體，接收機(jī)接收人體胸腔區(qū)域的雷達(dá)回波，首選去除接收的雷達(dá)回波中靜止目標(biāo)回波和背景雜波后，提取目標(biāo)回波；

第二步，對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行微動(dòng)特征分析，用以區(qū)分正常呼吸、病態(tài)呼吸以及身體晃動(dòng)三種狀態(tài)；

第三步，提取睡眠參數(shù)值：正常呼吸狀態(tài)下從目標(biāo)回波中提取出直流分量和呼吸分量RR，計(jì)算出呼吸變異性值RRV(Respiratory Rate Variability)；病態(tài)呼吸狀態(tài)下利用加速度峰值變化趨勢(shì)判定區(qū)分呼吸停止以及呼吸不足兩種模式，并記錄呼吸停止次數(shù)NumAp或呼吸不足次數(shù)NumHy；身體晃動(dòng)狀態(tài)下，在加速度的基礎(chǔ)上，計(jì)算晃動(dòng)時(shí)長以及晃動(dòng)程度，晃動(dòng)程度以晃動(dòng)產(chǎn)生的加速度最大值表示；