识别受试者的运动的系统和方法技术方案

本申请公开了识别一个或多个受试者医学病症的系统和方法。在一个实施例中，向受试者发送声音，并且将受试者反射的声音的至少一部分作为回波数据获取。所获取的回波数据用于产生其中检测到多个峰值的运动波形。多个峰值中的至少一部分可以指示受试者的活动。基于例如在运动波形中检测到的峰值之间的持续时间和/或幅度变化，可以识别受试者的一种或多种医学病症。

System and method for identifying movement of subjects

The present disclosure discloses systems and methods for identifying medical symptoms of one or more subjects. In one embodiment, a sound is sent to the subject, and at least a portion of the sound reflected by the subject is received as echo data. The acquired echo data is used to generate a motion waveform in which multiple peaks are detected. At least a portion of a plurality of peaks may indicate the activity of the subject. Based on the duration and / or amplitude variations between the peaks detected in the motion waveform, for example, one or more medical pathologies of the subject can be identified.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】识别受试者的运动的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2014年12月8日提交的未决美国临时申请第62/089,130号以及于2015年4月24日提交的美国临时申请第62/152,519号的权益。前述申请均通过整体引用并入本文。
本申请主要涉及识别受试者身体的一部分运动以及相关联的方法和系统。特别地，若干个实施例涉及跟踪受试者身体的运动以用于识别睡眠呼吸暂停的方法，尽管这些实施例或者类似的实施例也可以在识别慢性阻塞性肺病(COPD)、监测婴儿呼吸和/或检测受试者的其它活动中使用。
技术介绍
睡眠呼吸暂停是在睡眠期间呼吸中断时发生的常见医学病症。据估计，每20名美国成年人就有近1名受到睡眠呼吸暂停的影响，睡眠呼吸暂停与注意力缺陷/多动症、高血压、糖尿病、心脏病发作、中风和机动车辆事故增加有关。睡眠呼吸暂停通常在开展多导睡眠描记法测试的专门睡眠诊所进行诊断。在多导睡眠描记法测试中，经过培训的技术人员在受试者一整晚的睡眠期间在受试者身上附接并监测传感器。然而，多导睡眠描记法测试可能非常昂贵、耗时且耗费人力，而且由于等待名单太长，受试者可能不得不等待数周来接受多导睡眠描记法测试。另选地，使用便携式记录系统可以在受试者的家中进行家庭睡眠呼吸暂停测试(HSAT)，这通常在一整晚的睡眠期间进行。在HSAT期间，受试者通常仍需佩戴多个连接到便携式记录系统的测量仪器。这种家庭测试也可能存在问题。例如，一个或多个测量仪器附接不当就可能会影响家庭睡眠测试的准确性。附图说明图1是根据本技术的实施例配置的位于人类受试者旁边的设备的示意图。图2是根据本技术的实施例配置的系统的框图。图3是根据本技术的实施例配置的过程的流程图。图4A是描绘了根据本技术的实施例获取的运动波形的曲线图。图4B是描绘了根据本技术的实施例的在运动波形中检测到的峰值的曲线图。图5A是描绘了现有技术中获取数据的方法的曲线图。图5B是描绘了根据本技术的实施例的获取数据的方法的曲线图。图6是根据本技术的实施例配置的过程的流程图。图7是根据本技术的实施例配置的过程的流程图。图8A至图8C是示出了根据本技术的实施例的呼吸暂停和呼吸不足事件的示例的曲线图。具体实施方式本申请主要涉及识别受试者身体的一部分的运动以及相关联的方法和系统。在本技术的一个实施例中，例如，一种识别受试者中睡眠呼吸暂停事件的方法包括使用第一换能器(例如，扬声器)向受试者发送声能，并且使用第二换能器(例如，麦克风)从受试者接收对应于所发送的声能的回波。使用与回波相对应的电信号产生波形，并且可以在该波形中检测到多个峰值。波形中的单个峰值可以具有指示受试者的呼吸运动的对应幅度。可以针对波形中的连续单个峰值之间的一段时间超出预定阈值时间的每次出现，输出睡眠呼吸暂停事件的指示。在一些方面，发送声能包括从第一换能器发射多个音频啁啾，其在预定持续时间(例如，大约5ms和大约15ms之间，大约10.75ms)内从第一频率(例如，大约18kHz)线性扫频到更高的第二频率(例如，大约20kHz或更高)。在本技术的另一个实施例中，一种操作电子设备以监测接近该电子设备的受试者的活动的方法包括从可操作地耦合到电子设备的扬声器向受试者发射多个音频扫频信号。单个音频扫频信号在预定持续时间(例如，大约5ms和大约15ms之间，大约10.75ms)内从小于20kHz(例如，大约18kHz)的第一频率线性扫频到更高的第二频率(例如，大约20kHz或更高)。该方法进一步包括在可操作地耦合到电子设备的麦克风处获取音频数据。音频数据可以包括对应于由受试者向麦克风反向散射的单个音频扫频信号的回波信号。处理所获取的音频数据以生成运动波形。在运动波形中检测到的一个或多个峰值指示受试者的活动。该方法还包括基于所检测到的峰值中的一个或多个，输出对受试者的活动(例如，受试者胸部或腹部运动)的指示。在一些方面，例如，多个音频扫频信号的至少一部分包括调频连续波声音信号。在一些方面，该方法还包括计算在持续了单个音频扫频信号的预定持续时间(例如，10.75ms)的预定倍数(例如，10倍)的时间段内计算回波信号的多个频域表示。在一些方面，该方法可以包括确定在单个频域表示中相对于第一频率的频移。在本技术的又一个实施例中，一种包括计算机可用程序代码的计算机程序产品可执行地进行用于输出受试者的睡眠呼吸暂停事件的指示的操作。该操作包括将多个啁啾信号发送到可操作地耦合到移动设备的第一换能器(例如，扬声器)。单个啁啾信号在预定持续时间(例如，5ms、10ms、20ms、30ms)内从小于20kHz(例如，10kHz、16kHz、18kHz)的第一频率线性扫频到更高的第二频率(例如，19kHz、20kHz、22kHz、30kHz)。该操作进一步包括从可操作地耦合到移动设备的第二换能器(例如，麦克风)获取回波数据。回波数据包括对应于由受试者朝向第二换能器反射的单个啁啾信号的数据。该操作还包括解调所获取的回波数据以获得指示受试者的呼吸运动的运动信号，以及检测运动信号中的一个或多个幅度峰值。该操作进一步包括如果运动信号中的连续单个幅度峰值之间的一段时间超出预定阈值时间，输出睡眠呼吸暂停事件指示。在一些方面，该操作可以进一步包括针对预定次数的发送/获取周期重复进行发送和获取。在一些方面，解调所获取的回波数据可以包括在预定次数的发送/获取周期内进行单一傅里叶变换。以下更详细地描述了本申请的这些和其它方面。在下面的描述中以及在图1-8C中阐述了某些细节，以提供对本申请的各个实施例的透彻理解。为避免不必要地模糊对各个实施例描述，在下面的公开内容中并未阐述描述了通常与运动跟踪和/或识别有关的公知系统和方法的其它细节。在附图中，相同的附图标记表示相同或者至少大体相似的元件。为了便于讨论任何特定的元件，任何附图标记的一个或多个最高位是指首先引入该元件的附图。例如，首先参照图1引入元件110并对其进行讨论。附图中所示的许多细节、尺寸、角度和其它特征仅仅是对所公开技术的特定实施例进行说明。因此，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，其它实施例可以具有其它细节、尺寸、角度和特征。另外，本领域普通技术人员将理解，可以在没有下文描述的数个细节的情况下实践本专利技术的进一步的实施例。用于检测受试者运动的设备和方法图1是根据本申请的实施例配置的设备110的示意图。设备110定位于躺在床104上的人类受试者101附近，使得受试者的腹部102和胸部103距离设备110大致距离D(例如，1m)。第一换能器115(例如，扬声器)被配置成发射包括声音105的声能(例如，大约20Hz和20kHz之间或更高的声音)。第二换能器116(例如，麦克风)被配置成接收包括从受试者的身体102接收的反射声音106的声能。通信链路113(例如，天线)以将设备110可通信地耦合到通信网络(例如，互联网、蜂窝电信网络、WiFi网络)。用户界面118被配置成从受试者101和/或另一个用户接收输入，并且进一步被配置成向受试者101和/或另一个用户提供视觉输出。在图1所示的实施例中，用户界面118包括触摸屏显示器。在一些实施例中，用户界面118可以包括例如一个或多个键盘、触摸板、触摸屏、轨迹球、鼠标和/或附加的用户界面设备或系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作电子设备以识别受试者的睡眠呼吸暂停事件的方法，所述方法包括：使用所述电子设备上的第一换能器向所述受试者发送声能，其中，所述换能器被配置成在包括小于20kHz的频率的频率范围内产生声能；使用所述电子设备上的第二换能器从所述受试者接收对应于所发送的声能的回波，其中，所述第二换能器被配置成产生对应于所接收的回波的电信号；使用所述电信号产生波形；检测所述波形中的多个峰值，其中，单个峰值具有对应的幅度，并且进一步地，其中，单个峰值指示所述受试者的呼吸运动；以及针对所述波形中的连续单个峰值之间的一段时间超出预定阈值时间的每次出现，输出睡眠呼吸暂停事件的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.08 US 62/089,130;2015.04.24 US 62/152,5191.一种操作电子设备以识别受试者的睡眠呼吸暂停事件的方法，所述方法包括：使用所述电子设备上的第一换能器向所述受试者发送声能，其中，所述换能器被配置成在包括小于20kHz的频率的频率范围内产生声能；使用所述电子设备上的第二换能器从所述受试者接收对应于所发送的声能的回波，其中，所述第二换能器被配置成产生对应于所接收的回波的电信号；使用所述电信号产生波形；检测所述波形中的多个峰值，其中，单个峰值具有对应的幅度，并且进一步地，其中，单个峰值指示所述受试者的呼吸运动；以及针对所述波形中的连续单个峰值之间的一段时间超出预定阈值时间的每次出现，输出睡眠呼吸暂停事件的指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述声能包括：从所述第一换能器发射多个音频啁啾，并且其中，单个音频啁啾在预定持续时间内从第一频率线性扫频到更高的第二频率。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一频率为大约18kHz，并且所述第二频率为20kHz或者更高。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个音频啁啾的至少一部分包括从所述第一换能器发送的调频连续波声音信号。5.根据权利要求2所述的方法，其中，产生所述波形包括：在比所述单个啁啾的所述预定持续时间更长的一段时间内，对对应于所接收的回波的所述电信号进行傅里叶变换。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述一段时间近似于所述单个啁啾的所述预定持续时间的10倍或者更长。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括针对多个发送/接收周期重复进行所述发送和接收，其中，产生所述波形进一步包括：为所述多个发送/接收周期中的每一个确定所发送的声能和对应的接收的回波之间的多个频移。8.根据权利要求1所述的方法，其中，产生所述波形包括：滤除具有小于大约18kHz的频率的信号。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：针对每次出现所述波形中的单个峰值具有小于或等于预定阈值幅度的幅度时，输出睡眠呼吸暂停事件的指示。10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：针对每次出现所述波形中的连续单个峰值的幅度增加50％或更高，输出睡眠呼吸暂停事件的指示。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括输出所述受试者的呼吸暂停-呼吸不足指数，其中，输出所述受试者的呼吸暂停-呼吸不足指数包括确定在所述受试者的睡眠周期期间的睡眠呼吸暂停事件的总数和所述受试者的所述睡眠周期的时长的比率。12.根据权利要求1所述的方法，其中，发送声能包括：发送具有大于所述第一换能器和所述第二换能器之间的距离的一半的波长的声能。13.一种操作电子设备以监测接近所述电子设备的受试者的活动的方法，所述方法包括：从可操作地耦合到所述电子设备的扬声器向所述受试者发射多个音频扫频信号，其中，单个音频扫频信号在预定持续时间内从...

【专利技术属性】
技术研发人员：什亚纳斯·格拉科塔，让杰拉什米·莱达古玛，纳瑟尼尔·F·沃森，
申请(专利权)人：华盛顿大学，
类型：发明
国别省市：美国,US