[发明专利]非接触式实时生理信号监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学行业生理信号检测领域，尤其涉及一种非接触式实时生理信号监测系统。

背景技术

实时监测人体生理参数在很多场合有重要意义，如临床上了解病人的呼吸心率随时间的变化规律，老年人的家庭健康监护场合，特殊人群的生理状况监护等。为了使实时监测能够更方便的进行，对受监测对象产生尽可能小的影响，目前，生理信号采集系统的体积和功耗大幅减小，便携性和可穿戴性增强，并出现非接触式的生理信号监测方式。

非接触生理信号监测中，用于生理信号采集传感器或探头本身不与人体接触，而是用电磁波，红外线，超声等方式间接的获取人体生理参数，传感器与信号处理设备间用有线连接或者使用无线通信。非接触式的生理信号监测方式更有益于受监测对象，使监测对象使用方便，不受监测仪器束缚，活动自由，无需主动介入监测，同时这种监测方式适应更多的监测场合，包括灾害救援、隔墙监控、传染性疾病临床监护等特殊场合。因此，非接触式实时生理参数监测具有较高的研究价值。

目前，非接触式生理参数监测手段主要有激光探测、红外探测、声波探测、生物雷达探测技术。其中应用生物雷达的探测技术不易受到环境影响，穿透障碍物的能力更强，具更广泛的应用空间。应用生物雷达的非接触式生理信号监测原理可简述为：生物雷达发送电磁波，并接收回波信号，通过监测回波信号的某些特征，如频率、相位、形状等，得到所探测对象的种类、数量、姿态、方位、生理参数等信息。

在现阶段，非接触式生理信号监测方式仍存在一些问题有待研究解决：

1、为在一定距离和空间范围内监测目标，需要较大辐射功率，监测装置的工作效率低。当使用生物雷达监测人体生理参数时，需要使足够大强度的电磁波辐射到人体，以使得反射后衰减的电磁波仍然能够被检出，而为了在一定距离和空间范围内起作用，往往需要大功率的辐射源，辐照较大面积的空间范围(全向的辐射或半空间辐射等)，这样不利于节省功耗，会增加电磁污染，有可能使监测目标受到不必要的强辐射。另外，为了使辐照面积包含更大的空间，需要使用全向天线或大体积天线，这不利于天线的集成；

2、使用生理信号采集传感器或探头难以区分监测目标和障碍物、准确定位监测目标，因此会引入较多噪声，使得算法处理困难，算法实时性较差，难以应用到实际生活中来。由于雷达采集信号的过程不是只针对监测目标的，而是同时采集较大空间范围的信号，或者扫描一段距离空间内的信号，所以雷达采集的信号受环境的影响很大，尤其是雷达的接收会受到其他物体反射带来的干扰。为了克服这类干扰很多人研究更先进的算法和电路结构，如采用多个生物雷达放置在不同位置共同作用等，但目前来看这些措施或者增加系统的复杂度和开销，使得算法的实时处理更加困难，或者在提高生理参数分析识别精度方面表现不明显。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种非接触式实时生理信号监测装置，以提高探测的灵敏度，降低噪声。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式实时生理信号监测系统。该系统包括：云台、目标捕捉装置、跟踪控制单元、生物雷达及数据采集和处理单元；其中，目标捕捉装置，用于捕捉目标，得到目标的位置信息；跟踪控制单元，用于根据目标的位置信息，控制云台转动和/或俯仰，维持位于云台上方的生物雷达的天线对准目标；生物雷达，用于产生并发射探测信号，接收目标反射的带有人体生理信息的回波信号；数据采集和处理单元，用于从生物雷达的回波信号中进行采样，并从采样取得的信号中分析提取出探测目标的生理信息。

优选地，本发明非接触式实时生理信号监测系统还包括：距离测量装置及功率调整单元，其中，跟踪控制单元，还用于维持位于云台上方的距离测量装置对准目标。距离测量装置，用于测量生物雷达与监测目标之间的距离；功率调整单元，用于根据生物雷达与监测目标之间的距离，调整生物雷达的信号发射功率。优选地，数据采集和处理单元，还用于结合生物雷达与监测目标之间的距离，从采样取得的信号中分析提取出探测目标的生理信息。

(三)有益效果

从上述技术方案可知，本发明非接触式实时生理信号监测装置具有下列有益效果：

1、目标捕捉与跟踪单元可以保证生理信号传感器的天线随时指向目标，因此生理信号传感器的天线可以使用高指向性的天线，指向性高的天线有助于在同样辐射强度时探测到更远的目标，因此，本发明装置有利于扩大探测目标的空间范围，同时所需辐射功率低；