通过无线电反射的生命体征监测制造技术

技术编号:15337951 阅读:170 留言:0更新日期:2017-05-16 22:50
一种用于监测一个或多个受试者的周期运动的方法使用来自受试者的信号反射。该方法包括从发射天线发射发射信号并在一个或多个接收天线处接收接收信号。接收到的信号包括发射信号的多个反射的组合,其中至少一些反射与受试者相关联。处理包括这些反射的接收信号以确定周期运动的基频的估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过无线电反射的生命体征监测相关申请的交叉引用本申请要求2014年4月28日提交的名称为“MULTI-PERSONMOTIONTRACKINGVIABODYRADIOREFLECTIONS(通过身体无线电反射的多人运动追踪)”的第61/985,066号美国临时申请以及2015年2月17日提交的名称为“VITALSIGNSMONITORINGVIARADIOREFLECTIONS(通过无线电反射的生命体征监测)”的第62/117,087号美国临时申请的优先权。本申请涉及于2013年10月9日提交的名称为“MOTIONTRACKINGVIABODYRADIOREFLECTIONS(通过身体无线电反射的运动追踪)”的第61/888,662号美国临时申请、2014年2月24日提交的名称为“MULTI-PERSONMOTIONTRACKINGVIABODYRADIOREFLECTIONS(通过身体无线电反射的多人运动追踪)”的第61/943,957号美国临时申请以及2014年10月9日提交的名称为“MOTIONTRACKINGVIABODYRADIOREFLECTIONS(通过身体无线电反射的运动追踪)”的第14/510,263号美国专利技术申请,但未要求上述申请的优先权。这些申请通过引用合并于此。关于联邦赞助研究的声明本专利技术得到了由NationalScienceFoundation(国家科学基金会)授予的第CNS-1117194号政府支持。政府对本专利技术具有一定的权利。
技术介绍
本专利技术涉及监测生命体征,并且更具体地涉及通过无线电反射监测呼吸和/或心率。监测受试者的生命体征(例如,人的心率和呼吸速率)而不需要与受试者身体接触的监测设备是研究的热点。用于非接触生命体征监测的当代方法可以分为两个方面:基于视觉的技术和无线技术。对于基于视觉的技术,图像处理的进步已经允许研究人员放大视频馈送中的视觉模式(例如,由于血流引起的颜色变化),以检测呼吸和心率。这种基于视频的技术存在缺陷,因为它们需要受试者面对摄像头,并且当受试者转过身不面对摄像头或者在摄像头的视野之外时不能正常工作。对于无线技术,无线传输系统和信号处理的进步已经使得研究人员能够通过分析从受试者反射的无线信号的特征来监测生命体征。无线生命体征监测技术的一些示例利用多普勒雷达、WiFi或超宽带雷达。使用无线信号监测生命体征的一个挑战在于环境中的任何运动影响信号。由于呼吸和心跳是微小运动,因此,它们可以容易地被来自环境中的任何其它运动源干扰掩蔽。此外,多个用户的存在(即使这些用户静止)阻碍系统正确地操作,因为无线信号受到其生命体征的组合的影响,使得系统难以区分每个个体的生命体征。常规方法通过确保在环境中只有一个运动源(即被监测个体的生命体征)来解决这个问题。因此,过去方法的实验设置通常需要单个人静止躺在设备附近。
技术实现思路
本文所描述的方法包括用于分辨环境中的不同运动源的机制。为此,这些方法基于可以识别设备与不同移动对象之间的距离的现有技术的无线定位技术。这些方法必须使用这些方法来基于距离对输入信号进行区分,而不是估计实际位置。通过这样做,这些方法可以区分从不同身体和身体部位反射的信号。然后,这些方法独立地分析不同信号的运动,以估计一个或多个个体的呼吸和心率。在一些实施例中,使用在通过引用合并于此的申请中描述的方法来消除来自静态对象(例如,墙壁和家具)的反射,并且基于它们相对于设备的位置(即,基于从发射天线到接收天线的反射路径的距离)将来自移动对象的反射分类到仓中(例如,表示TOF范围的FFT样本)。不同于或附加于跟踪从不同距离反射的功率,以跟踪与呼吸和心跳相关联的细微运动,一个或多个实施例使用既捕获反射功率又捕获信号相位的无线信号模型。在一些实施例中,使用例如使用基于相位的处理确定的周期信号的谐波结构来确定生命信号,例如心率和/或呼吸速率。在一方面,一般来说,一种用于利用来自受试者的信号反射来监测一个或多个受试者的一个或多个周期运动的方法,所述方法包括:从发射天线发射包括发射信号模式的重复的发射信号;在一个或多个接收天线处,接收包括所述发射信号的多个反射的组合的接收信号,所述发射信号的多个反射中的至少一些反射与一个或多个受试者相关联;处理接收到的信号以形成来自一个或多个受试者的发射信号的反射的时间连续模式;处理所述反射的时间连续模式以形成一个或多个相位信号,包括对于所述多个反射的子集的每个反射,形成表示所述发射信号在接收到的信号中的反射的相位角随时间的变化的相位信号;以及处理所述一个或多个相位信号的子集的每个相位信号,以确定所述一个或多个周期运动中的每个周期运动的基频的估计。各方面可以包括以下特征中的一个或多个。处理接收到的信号以形成来自一个或多个受试者的发射信号的反射的时间连续模式可以包括形成多个反射的子集,所述形成多个反射的子集包括根据反射距离去除多个反射中的至少一些无关的反射。形成多个反射的子集可以包括,对于发射信号的多个反射中的每个反射,确定反射是否为静态多径反射,如果反射是静态多径反射,则从多个反射的子集排除该反射,并且如果反射不是静态多径反射,则将该反射包括在多个反射的子集中。确定反射是否是静态多径反射可以包括使用时间差分方法。所述方法可以包括:确定一个或多个相位信号的子集,包括处理一个或多个相位信号中的每一个以确定相位信号的周期性的测量,并且如果相位信号的周期性的测量超过预定阈值,则将该相位信号包括在一个或多个相位信号的子集中。确定一个或多个周期运动中的每个周期运动的基频的估计可以包括,对于一个或多个周期运动中的每个周期运动,确定周期运动的基频的初步估计,以及基于初步估计和相位信号的回归来确定周期运动的基频的估计。一个或多个周期运动可以包括与受试者的一个或多个生命体征相关联的周期运动。一个或多个周期运动可以包括与受试者的心跳相关联的周期运动。一个或多个周期运动可以包括与受试者呼吸相关联的周期运动。一个或多个周期运动可以包括与受试者的干扰运动相关联的周期运动。一个或多个周期运动可以包括与受试者呼吸相关联的周期运动,并且还包括与受试者的心跳相关联的周期运动。处理一个或多个相位信号的子集中的每个相位信号以确定一个或多个周期运动中的每个周期运动的基频的估计可以包括:识别在相位信号的频域表示中的多个谱峰,所述多个谱峰中的至少一些位于所述基频的估计的谐振频率处,以及从所识别的一个或多个谱峰中确定所述基频的估计。从所识别的一个或多个谱峰中确定所述基频的估计可以包括处理所述一个或多个谱峰以确定周期运动的多个候选基频。处理所述一个或多个谱峰以确定周期运动的多个候选基频可以包括,对于每个谱峰,确定与所述谱峰相关联的频率的一个或多个因子,所述一个或多个因子在周期运动的基频的预期频率范围内,并且将所确定的一个或多个因子包括在周期运动的多个候选基频中。所述方法可以包括:处理多个候选基频以确定周期运动的基频的初步估计。所述方法可以包括:基于基频的初步估计和相位信号的回归确定基频的估计。所述方法可以包括:对相位信号进行过滤以形成相位信号的过滤版本,将保持在基频的初步估计处的频率分量和与基频的初步估计相邻的频率分量包括在相位信号的过滤版本中,并且从相位信号的过滤版本中基本上排本文档来自技高网
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通过无线电反射的生命体征监测

【技术保护点】
一种用于利用来自受试者的信号反射来监测一个或多个受试者的一个或多个周期运动的方法,所述方法包括:从发射天线发射重复的发射信号,所述重复的发射信号包括发射信号模式;在一个或多个接收天线处接收接收信号,所述接收信号包括所述发射信号的多个反射的组合,所述发射信号的多个反射中的至少一些反射与一个或多个受试者相关联;处理所述接收信号以形成来自一个或多个受试者的发射信号的反射的时间连续模式,包括形成多个反射的子集,所述形成多个反射的子集包括根据反射距离去除多个反射中的至少一些无关的反射;处理所述反射的时间连续模式以形成一个或多个相位信号,包括对于所述多个反射的子集的每个反射形成相位信号,所述相位信号表示在接收到的信号中,所述发射信号的反射的相位角随时间的变化;以及处理所述一个或多个相位信号的子集的每个相位信号,以确定所述一个或多个周期运动中的每个周期运动的基频的估计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.28 US 61/985,066;2015.02.17 US 62/117,0871.一种用于利用来自受试者的信号反射来监测一个或多个受试者的一个或多个周期运动的方法,所述方法包括:从发射天线发射重复的发射信号,所述重复的发射信号包括发射信号模式;在一个或多个接收天线处接收接收信号,所述接收信号包括所述发射信号的多个反射的组合,所述发射信号的多个反射中的至少一些反射与一个或多个受试者相关联;处理所述接收信号以形成来自一个或多个受试者的发射信号的反射的时间连续模式,包括形成多个反射的子集,所述形成多个反射的子集包括根据反射距离去除多个反射中的至少一些无关的反射;处理所述反射的时间连续模式以形成一个或多个相位信号,包括对于所述多个反射的子集的每个反射形成相位信号,所述相位信号表示在接收到的信号中,所述发射信号的反射的相位角随时间的变化;以及处理所述一个或多个相位信号的子集的每个相位信号,以确定所述一个或多个周期运动中的每个周期运动的基频的估计。2.根据权利要求1所述的方法,其中形成多个反射的子集包括:对于发射信号的多个反射中的每个反射,确定反射是否为静态多径反射,如果反射是静态多径反射,则从多个反射的子集排除该反射,并且如果反射不是静态多径反射,则将该反射包括在多个反射的子集中。3.根据权利要求2所述的方法,其中确定所述反射是否是静态多径反射包括:使用时间差分方法。4.根据权利要求1所述的方法,还包括:确定一个或多个相位信号的子集,包括处理一个或多个相位信号中的每一个以确定相位信号的周期性的测量,并且如果相位信号的周期性的测量超过预定阈值,则将该信号包括在一个或多个相位信号的子集中。5.根据权利要求1所述的方法,其中确定一个或多个周期运动中的每个周期运动的基频的估计包括:对于一个或多个周期运动中的每个周期运动,确定周期运动的基频的初步估计,以及基于初步估计和相位信号的回归确定周期运动的基频的估计。6.根据权利要求1所述的方法,其中一个或多个周期运动包括与受试者的一个或多个生命体征相关联的周期运动。7.根据权利要求1所述的方法,其中一个或多个周期运动包括与受试者的心跳相关联的周期运动。8.根据权利要求1所述的方法,其中一个或多个周期运动包括与受试者呼吸相关联的周期运动。9.根据权利要求1所述的方法,其中一个或多个周期运动包括与受试者的干扰运动相关联的周期运动。10.根据权利要求1所述的方法,其中一个或多个周期运动包括与受试者呼吸相关联的周期运动,并且还包括与受试者的心跳相关联的周期运动。11.根据权利要求1所述的方法,其中处理一个或多个相位信号的子集中的每个相位信号以确定一个或多个周期运动中的每个周期运动的基频的估计包括:识别在相位信号的频域表示中的多个谱峰,所述多个谱峰中的至少一些位于所述基频的估计的谐振频率处,以及从所识别的一个或多个谱峰中确定所述基频的估计。12.根据权利要求11所述的方法,其中从所识别的一个或多个谱峰中确定所述基频的估计包括:处理所述一个或多个谱峰以确定周期运动的多个候选基频。13.根据权利要求12所述的方法,其中处理所述一个或多个谱峰以确定周期运动的多个候选基频包括:对于每个谱峰,确定与所述谱峰相关联的频率的一个或多个因子,所述一个或多个因子在周期运动的基频的预期频率范围内;并且将所确定的一个或多个因子包括在周期运动的多个候选基频中。14.根据权利要求12所述的方法,还包括:处理多个候选基频以确定周期运动的基频的初步估计。15.根据权利要求14所述的方法,还包括:基于基频的初步估计和相位信号的回归确定基频的估计。16.根据权利要求15所述的方法,还包括:对相位信号进行过滤以形成相位信号的过滤版本,包括将在基频的初步估计处的频率分量和与基频的初步估计相邻的频率分...

【专利技术属性】
技术研发人员:法德尔·阿迪布扎卡里·爱德华·卡贝莱克迪纳·卡塔比
申请(专利权)人:麻省理工学院
类型:发明
国别省市:美国,US

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