【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于睡眠监测领域，具体涉及一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法
技术介绍
1、近年来，随着社会经济的发展，人们的物质生活质量不断提高，但因工作压力的增长以及身体锻炼的缺乏，由突发性疾病导致的身体健康事故日益增多。此外，过大的精神压力也严重影响了人们的睡眠质量，导致睡眠质量不佳的问题愈发普遍。据国际精神卫生和神经学基金会的调查结果显示，我国成年人睡眠障碍者达38.2％，30％-48％的老年人患有失眠症。同时，睡眠质量不佳也可能导致人体多种疾病的发生，例如糖尿病、心脏病和高血压等。因此，日常的体征检测和睡眠质量监测在睡眠问题发现、维护人体健康方面具有重要意义。
2、人体生命体征主要有心跳、呼吸、体温、血压等信息参数，其中呼吸和心跳与人的健康状况有很大的关联性，是衡量人体生命体征是否正常的重要参考指标。据《中国统计年鉴》统计，心脏病和呼吸系统疾病已经成为近十年内我国居民因疾病死亡的主要疾病。同时，呼吸和心跳的相关体征参数及其变化情况也是进行睡眠分期，进而实现睡眠质量评估的重要依据。当前，相关的检测方式可以分为接触式和非接触式两类。较为普及的检测设备大多基于接触式技术，如多导生理检测仪、心电图(eeg)、电子血压计、血氧仪、穿戴式心率计等，通过电极等接触式传感器采集人体的生理电信号实现体征检测和睡眠监测。虽然这些接触式检测技术的精度较高，但在日常生活和一些特殊应用场景中存在不足。大多数接触检测设备不仅存在体积大、价格昂贵等缺点，在舒适性和便捷性上也存在不足。此外，对于一些特殊患者，如烧伤、患有可通过接触传播的传染病、精
3、非接触式生命体征技术可以在不接触受试者的情况下检测生命体征信号，弥补了上述接触式检测的不足。非接触式检测方法涉及的仪器有可见光摄像头、红外摄像头和雷达。可见光摄像头及红外摄像头都是通过脸部来检测呼吸及心率，但是可见光摄像头也会因光线强度、遮挡物以及人体摆动造成误差,红外摄像头也会因室温、遮挡物以及人体摆动造成误差，且在实施时也会容易受到个人隐私泄露等因素的影响而难以普及，因此需要提出一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的，是为了解决
技术介绍
中的问题，提供一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，包括以下步骤：
4、s1,数据采集，通过放置于被测对象身侧、斜上、正上方等位置的毫米波雷达，进行采集雷达信号；
5、s2,特征提取，对采集的雷达信号进行相关处理，完成对被测对象的呼吸、心跳、肢体动作等特征信息的提取收集；
6、s3,睡眠分期分析，基于相关特征信息实现对清醒、浅睡眠、深度睡眠和快速眼动睡眠四个睡眠阶段的识别；
7、s4,睡眠质量分析，之后对睡眠质量的分析判断。
8、本专利技术提出的体征检测和睡眠监测系统基于毫米波雷达进行信息传感，能够通过放置于被测对象身侧、斜上、正上方等位置的毫米波雷达，对采集的雷达信号进行相关处理，完成对被测对象的呼吸、心跳、肢体动作等特征信息的提取收集，之后基于准确的体征数据建立高效的睡眠分期和睡眠质量评估模型，实现对清醒、浅睡眠、深度睡眠和快速眼动睡眠四个睡眠阶段的识别和对睡眠质量的分析判断和评估。采用雷达检测人体的生命体征信息，具有可穿透衣物、不受光照、温度影响、保护隐私等优势，相较现有的接触式检测技术，无需接触人体，使用安全，数据准确，也加强了舒适性和便捷性。
9、其中，毫米波雷达由于波长短，天线尺寸小易于集成等优越特性受到广泛的欢迎。基于毫米波雷达的体征检测和睡眠质量监测是利用雷达信号检测人体相关体征情况，并以此为依据对目标的睡眠状态进行分期，最后根据体征状况和不同睡眠阶段的分布情况对人体的睡眠质量进行评估分析。其在医疗检测、家庭健康监护、智能驾驶、探测救援等多方面都有很大应用性，具有广阔的发展前景。
10、睡眠分期分析中采用睡眠特征参数和睡眠分期算法，多导睡眠图将夜间睡眠分为清醒、快速眼动睡眠、浅睡眠和深度睡眠，快速眼动睡眠为rem，浅睡眠为nrem1和nrem2，深度睡眠为nrem3，呼吸、心跳和体动等体征指标在各睡眠阶段内有不同表现，为准确划分睡眠阶段、评估睡眠质量，研究对各睡眠特征进行定量分析和参数计算，分析和计算方法分别如下：
11、(1)呼吸次数(respiration per minute，rpm)：
12、rpm为每分钟的呼吸次数，由于睡眠检测中普遍采用30s或更短的时间窗口，这个参数通常由呼吸率转换而来；
13、(2)呼吸次数方差(variance of rpm)：
14、呼吸是一种生理信号，在不同的睡眠阶段会发生显着变化，在nrem阶段，呼吸模式在幅度和频率上都是有平稳、规律的，然而，在rem阶段呼吸变得不平稳，可以观察到幅度和频率的突然变化，因此，rpm的方差是在频域中区分nrem阶段与rem和唤醒阶段的合适特征，rpm的方差定义如下：
15、
16、其中，rk为第k分钟的rpm，n为信号窗口长度；
17、(3)呼吸的幅差累加(amplitude difference accumulation，ada)：
18、睡眠处于非快速眼动期，呼吸信号幅度比快速眼动期平稳、频率比快速眼动期慢，在深度睡眠期没有体动现象，呼吸信号的幅度处于一个平稳的状态，因而检测呼吸信号相邻峰值之间的差值很有意义，将每分钟呼吸信号相邻的峰值的差值取绝对值相加，可以有效判定是否处于深度睡眠当中，每分钟的ada定义如下：
19、
20、其中，pik表示第k分钟的第i个峰值点，n为第k分钟的总峰值点；
21、(4)快速眼动rem参数：
22、众所周知，在rem阶段，呼吸变得更频繁且更不规律，因此定义了rem参数，作为判断rem睡眠阶段以及睡眠平稳度的指标之一，具体定义如下：
23、
24、其中，pkformer表示第k分钟前30秒的呼吸频率，pklatter表示第k分钟后30秒的呼吸频率；
25、(5)心跳次数(heartbeat per minute，hpm)：
26、hpm是另一个重要的生物物理信号，它会在睡眠期间发生变化，在rem阶段，心跳通常会变得更快且节律性降低，相比之下，睡眠越深，hpm就越低，由于睡眠检测中普遍采用30s或更短的时间窗口，这个参数通常由心率转换而来；(6)心跳次数方差(variance ofhpm)：
27、如前所述，心跳变得不规则，在rem阶段可以观察到幅度和频率的突然变化，hpm的方差是区分nrem阶段与频域中的rem和唤醒阶段的合适特征，hpm的方差定义如下：
28、
29、其中，hk为第k分钟的hpm，n为信号窗口长度；
30、(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，睡眠分期分析中采用睡眠特征参数和睡眠分期算法，多导睡眠图将夜间睡眠分为清醒、快速眼动睡眠、浅睡眠和深度睡眠，快速眼动睡眠为REM，浅睡眠为NREM1和NREM2，深度睡眠为NREM3，呼吸、心跳和体动等体征指标在各睡眠阶段内有不同表现，为准确划分睡眠阶段、评估睡眠质量，研究对各睡眠特征进行定量分析和参数计算，分析和计算方法分别如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，参考匹兹堡睡眠质量指数的评估规则，基于所得的体征和睡眠数据建立了睡眠质量评估模型，对睡眠质量进行分析判断。
4.根据权利要求3所述的一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，睡眠质量评估模型选用的主、客观评价指标包含以下二十种：入睡时间、实际睡眠时长、深睡期占比、浅睡期占比、快速眼动期占比、清醒次数、体动次数、平均呼吸率、平均心率、最大/最小呼吸率、最大/最小心率、平均呼吸率方差、平均心率方差、平均呼吸幅差累
5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，本方法实验过程中，采用固定设备(1)对检测人进行固定。
6.根据权利要求5所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，所述固定设备(1)包括有床体(11)，所述床体(11)上设有固定机构(12)，所述固定机构(12)包括有母扣(121)、子扣(122)、绑带(123)、绑带调节机构(13)，所述母扣(121)固定在床体(11)上，所述绑带(123)的一端与子扣(122)固定连接，另一端与绑带调节机构(13)连接，所述绑带调节机构(13)固定在床体(11)上。
7.根据权利要求6所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，所述绑带调节结构(13)包括有上盖(131)和下盖(132)，所述下盖(132)内成型有安装腔(133)，所述安装腔(133)的中部固定连接有绕线轴(134)，所述绕线轴(134)上缠绕有弹簧片(135)，所述弹簧片(135)的末端固定连接有所述绑带(123)。
8.根据权利要求7所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，所述绕线轴(134)远离所述下盖(132)的部分固定有防止弹簧片脱落的压板(69)。
9.根据权利要求7所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，所述上盖(131)和下盖(132)形成壳体(136)，所述壳体(136)开设有出线孔(137)，所述壳体(136)位于所述出线孔(137)的位置处安装有按压锁紧机构(2)，所述按压锁紧机构(2)包括有与所述壳体(63)的上壁固定连接的安装座(21)，所述安装座(21)的上表面至所述壳体(136)的内壁开设有导通孔，所述导通孔内插套有滑动轴(22)，所述滑动轴(22)延伸至出线孔(137)内，所述滑动轴(22)位于所述出线孔(137)内的一端固定连接有按压块(23)，所述滑动轴(22)位于所述安装座(21)的一端固定连接有轴承(24)，所述轴承(24)的外圈底部与所述滑动轴(22)固定连接，所述轴承(24)的内壁固定连接有旋转块(25)，所述旋转块(25)相对的侧壁固定连接有限位块(26)，所述安装座(21)相对的内壁上开设有L型的限位槽(27)。
10.根据权利要求9所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，所述按压块(23)的底部呈向上拱起的弧形状，所述按压块(23)的底部固定连接有橡胶垫(231)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，睡眠分期分析中采用睡眠特征参数和睡眠分期算法，多导睡眠图将夜间睡眠分为清醒、快速眼动睡眠、浅睡眠和深度睡眠，快速眼动睡眠为rem，浅睡眠为nrem1和nrem2，深度睡眠为nrem3，呼吸、心跳和体动等体征指标在各睡眠阶段内有不同表现，为准确划分睡眠阶段、评估睡眠质量，研究对各睡眠特征进行定量分析和参数计算，分析和计算方法分别如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，参考匹兹堡睡眠质量指数的评估规则，基于所得的体征和睡眠数据建立了睡眠质量评估模型，对睡眠质量进行分析判断。
4.根据权利要求3所述的一种基于毫米波雷达的睡眠监测方法，其特征在于，睡眠质量评估模型选用的主、客观评价指标包含以下二十种：入睡时间、实际睡眠时长、深睡期占比、浅睡期占比、快速眼动期占比、清醒次数、体动次数、平均呼吸率、平均心率、最大/最小呼吸率、最大/最小心率、平均呼吸率方差、平均心率方差、平均呼吸幅差累加、平均心跳幅差累加、是否存在呼吸异常、是否存在心率异常、是否采用催眠药物、是否做噩梦、醒后精神状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，本方法实验过程中，采用固定设备(1)对检测人进行固定。
6.根据权利要求5所述的一种基于毫米波雷达的体征检测方法，其特征在于，所述固定设备(1)包括有床体(11)，所述床体(11)上设有固定机构(12)，所述固定机构(12)包括有母扣(121)、子扣(122)、绑带(123)、绑带调节机构(13)，所述母扣(121)固定在床体(11)上，所述绑带(123)的一端与子扣(122)固定连接，另一端与绑带调节机...
【专利技术属性】
技术研发人员：巫彤宁，方彦雯，唐高鹏，卫敏，廖钟财，
申请(专利权)人：和也健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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