[發明專利]一種基于相位比較的非接觸式生命體征檢測方法

有效

• 申請號: 202110465481.3
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113425270B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王超;姚帥偉;肖媛元;耿溶璘;申林;白凱茜;牛蒞文;曹仰杰
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/113
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 黃紅梅

本發明提出了一種基于相位比較的非接觸式生命體征檢測方法，包括：信號源發射兩路同幅度同相位同頻率的正弦信號，其中一路信號通過收發天線發射至胸腔后回波至幅度相位比較模塊，另一路信號直接輸入至幅度相位比較模塊；幅度相位比較模塊比較兩路信號的相位差和幅度差，將相位差的變化和幅度差的變化變換為兩路電壓的變化并輸出；通過數學模型得到兩路電壓的變化頻率和變化幅度與呼吸/心跳的頻率和強度的關系，并輸出檢測的呼吸/心跳。

技術領域

本發明屬于非接觸式生命體征監測領域，尤其涉及一種基于相位比較的非接觸式生命體征檢測方法。

背景技術

人體生命體征檢測廣泛應用于疫情防控，災后搜救，智能家居，車輛安全等領域。

傳統的接觸式傳感器在工程中存在組網復雜、安裝不便、成本高等突出問題，在生物傳感領域中可穿戴式傳感技術由于受限于穿戴操作，實際使用亦受到較大限制。另一方面，視覺感知技術對光線比較敏感，難以實現高精度的微動監測，且在動態監測中存在天然缺陷；激光探測技術常需要掃描實現全場感知，且對使用環境和操作方法具有嚴格要求。

目前的生命體征檢測多以呼吸心跳的檢測為主。通過本發明提出的方法可以實現對患者進行心率及呼吸頻率等體征數據的非接觸式監測，為智慧醫療提供良好支撐，具有重要的應用前景。使用接觸式的檢測方法會顯著增加感染的風險，同時也可能會對被測量者的身體產生二次傷害或引發不適。

在災后搜救領域大多數情況下無法使用接觸式的生命體征檢測方法實現對生命體征的遠程捕捉。以至于對搜救行動的展開造成了極大的不便。由于電磁波有一定的穿透性，可以在一定范圍內實現遠程生命體征探尋，為搜救工作的展開提供便利。

智能家居領域，隨著全球人口老齡化的不斷加劇，現代醫療和健康保障體系面臨著巨大的挑戰，據統計，到2050年，世界上65歲以上的人口將突破15億，在缺乏子女照料的情況下，獨居老人的日常生活管理以及身體健康等問題已十分凸顯。在大健康與智能家居領域，非接觸式的智能傳感為解決老齡化及醫療資源緊缺等提供了新的途徑，目前來看接觸式設備對使用者而言存在一定的安全隱患以及佩戴舒適度問題。而傳統的非接觸式生命體征檢測方法又往往成本高昂且設備體積相對較大，難以實現小型化和輕量化。

因此，急需提供一種體積小，可穿透，低功耗，抗干擾能力強的非接觸式生命體征檢測方法，以用于對傳染性疾病的病人、重癥患者、獨居老人、嬰幼兒等實現生命體征的實時監測。

發明內容

為了解決上述問題，有必要提供一種基于相位比較的非接觸式生命體征檢測方法。

本發明提供了一種基于相位比較的非接觸式生命體征檢測方法，包括以下步驟：

信號源發射兩路同幅度同相位同頻率的正弦信號，其中一路信號通過收發天線發射至胸腔后回波至幅度相位比較模塊，另一路信號直接輸入至幅度相位比較模塊；

幅度相位比較模塊比較兩路信號的相位差和幅度差，將相位差的變化和幅度差的變化變換為兩路電壓的變化并輸出；

通過數學模型得到兩路電壓的變化頻率和變化幅度與呼吸/心跳的頻率和強度的關系，并輸出檢測的呼吸/心跳。

基于上述，幅度相位比較模塊將相位差的變化和幅度差的變化變換為兩路電壓的變化并輸出的方法為：

幅度相位比較模塊接收信號源發出的信號作為比較基準，以及接收胸腔反射的信號作為包含信息的輸入信號；

比較兩個信號的相位差和幅度差；

將相位差和幅度差分別轉換為電壓進行輸出。

基于上述，還包括：分析回波信號和信號源輸入信號的幅度差所對應的電壓變化，調節回波信號和信號源輸入信號的放大和衰減。