[發(fā)明專利]一種基于不可聽聲音調(diào)頻連續(xù)波的呼吸監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110918251.8
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113616188B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: 王林;韓亞麗;荊楠;王思楊;常卓
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;A61B8/00
• 代理公司: 沈陽一諾君科知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 21266
• 代理人: 王建男

本發(fā)明公開了一種基于不可聽聲音調(diào)頻連續(xù)波的呼吸監(jiān)測方法，包括：在人體監(jiān)測范圍內(nèi)發(fā)射經(jīng)調(diào)制的發(fā)射信號，使得發(fā)射信號能夠通過胸腔反射；接收經(jīng)過反射后的接收信號，并且對接收信號和發(fā)射進行預處理，得到消除噪音后的接收信號和發(fā)射信號；將預處理后的接收信號與發(fā)射信號進行混合處理，得到差頻信號；對差頻信號進行信號處理，從差頻信號的變化中提取呼吸信號，進行人體呼吸監(jiān)測。基于不可聽聲音調(diào)頻連續(xù)波和基于慢特征分析的非監(jiān)督的呼吸速率計算的呼吸監(jiān)測方法。該方法無需額外硬件配置，僅僅利用智能手機內(nèi)置的揚聲器和麥克風，使用人耳感知不到的高頻聲音信號，利用聲音信號回波完成人體呼吸監(jiān)測，對不同的室內(nèi)環(huán)境都具有健壯性。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及醫(yī)療設備技術(shù)領域，尤其涉及一種基于不可聽聲音調(diào)頻連續(xù)波的呼吸監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

隨著移動終端設備的應用和普及，移動通信產(chǎn)業(yè)將進入真正的移動信息時代。移動終端不僅具有通信能力，而且已經(jīng)變成一個綜合信息處理平臺，越來越智能化。智能手機就是移動終端的一種。它相當于一臺微型的計算機，集成了中央處理器、內(nèi)存以及固化存儲介質(zhì)、輸入設備和輸出設備。這些輸入輸出設備其中包含了各種傳感器和一些功能性的硬件設備，智能手機內(nèi)置的傳感器可以接收到很多外界的信息并完成對這些信息的處理，以提取出更多有用的信息，以此進行更加智能的交互。在本文中就利用智能手機中的揚聲器發(fā)射調(diào)制的聲音信號并通過麥克風接收回聲信號，因為人體的呼吸會引起胸腔的起伏，而這種運動會影響發(fā)射信號，改變信號的傳播路徑，我們通過對接收到的回聲信號分析處理，通過分析傳播路徑的改變與呼吸模型的對應關系，最終提取呼吸信號，完成對人類呼吸的感知。

利用智能終端設備感知呼吸，首先要了解呼吸的機制。機體在新陳代謝過程中，需要不斷地從外界吸取氧氣排出二氧化碳，這種機體和環(huán)境間的氣體交換稱呼吸。呼吸可以告知人體的健康狀況，是人體最重要的生命體征之一。疾病、毒物或藥物的影響，可使呼吸的頻率、節(jié)律和深淺發(fā)生變化。成年人呼吸每分鐘超過24次，稱為呼吸增快或氣促；每分鐘呼吸次數(shù)低于10次，稱為呼吸減慢。例如心源性呼吸頻率異常、風濕性心臟瓣膜病(二尖瓣狹窄及關閉不全、主動脈瓣狹窄以關閉不全等)、高血壓、心臟病、氣管炎等一系列疾病都會引起呼吸頻率異常，影響到人們的生活，甚至是威脅生命。所以呼吸頻率至關重要，可以作為反映人體健康狀況和安全問題的一種標志。我們可以通過呼吸速率，判斷受試者的身體是否處于健康的狀態(tài)，是否受到疾病的威脅。而老年人作為這些疾病的高發(fā)病人群，更加需要家人的照顧。尤其是獨居老人，在睡覺期間發(fā)病，倘若不能被即時發(fā)現(xiàn)和救治，將會產(chǎn)生無法挽回的結(jié)果。所以本文研究的主要內(nèi)容聚焦于使用智能手機在室內(nèi)實現(xiàn)呼吸監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于不可聽聲音調(diào)頻連續(xù)波的呼吸監(jiān)測方法。

為達到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于不可聽聲音調(diào)頻連續(xù)波的呼吸監(jiān)測方法，包括：

1)、在人體監(jiān)測范圍內(nèi)發(fā)射經(jīng)調(diào)制的發(fā)射信號，使得發(fā)射信號能夠通過胸腔反射；

2)、接收經(jīng)過反射后的接收信號，并且對接收信號和發(fā)射進行預處理，得到消除噪音后的接收信號和發(fā)射信號；

3)、將預處理后的接收信號與發(fā)射信號進行混合處理，得到差頻信號；

4)、對差頻信號進行信號處理，從差頻信號的變化中提取呼吸信號，進行人體呼吸監(jiān)測。

所述發(fā)射信號為18kHZ-20kHZ的高頻chirp信號。

所述步驟2)對對接收信號和發(fā)射進行預處理，得到消除噪音后的接收信號和發(fā)射信號，具體包括：

2.1、對所述接收信號進行短時傅里葉變換，得到接收信號的時頻序列；

2.2、遍歷整個時頻序列，直至找到序列中第一個頻率不等于0的點，記為錨點；

2.3、遍歷結(jié)束，得到預處理后的接收信號；