[发明专利]基于无线链路信息的呼吸监测方法

说明书

技术领域

本发明属于健康监测、病人及老人监护、无线通信与无线网络领域，涉及一种基于无线链路信息的非接触式呼吸监测方法。

背景技术

呼吸频率监测在人们日常生活中具有非常重要的应用价值。众多重症患者生命垂危时的一个显著特征为呼吸频率发生较大波动，因此，医院需要对重症病人进行呼吸监测，从而有效监测突发事件的发生。阻塞性睡眠呼吸暂停综合征是一种发病率较高、危害较大的常见慢性疾病，利用监护设备可靠地监测病人的呼吸频率，对该病的临床防治具有非常重要的意义。婴儿因翻身造成呼吸困难是致使婴儿生命危险的一个重要因素，因此，家庭有必要对婴儿的呼吸进行监测，从而更好地了解婴儿的睡眠状态。呼吸监测在医疗及健康监测领域具有广泛的应用前景。

目前现有的呼吸监测技术均基于二氧化碳气体监测技术，该方案安装吸管到被监护人的鼻孔，利用人体呼吸时二氧化碳气体的变化来监测人体的呼吸频率。相关工作，如，P.Sebel,M.Stoddart,等人的“Respiration:The Breath of Life”,Torstar Books,1985；欧琼等“便携式睡眠监测与多导睡眠监测两种方法的应用比较”,国外医学，呼吸系统分册,2005，第25卷，P562-P565页。该类技术监测结果较准确，但是，需要安装呼吸导管到人的鼻子，安装不方便，且婴儿很难使用。

近年来，随着无线技术的发展，低成本的无线节点已得到越来越广泛的应用。由于电波的固有特性，电波穿过人体时会被遮蔽，从而使接收信号强度发生变化。当人体的体积发生变化时，被遮蔽的无线链路会发生变化，从而造成链路信号强度发生变化。人的呼吸引起人体体积的周期性变化，进而引起穿过人体的无线链路信号强度的周期性变化；因此，可以利用无线链路信号强度的周期变化特征估计出链路变化的周期规律，实现呼吸频率的估计。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，发明一种基于无线链路信息的非接触式呼吸状态监测方法，利用各无线节点之间的无线测量信号作为输入信息，通过估计无线链路信号强度周期性变化规律实现对人呼吸频率进行估计的技术。为利用穿过人体的多条无线链路信号感知人体的呼吸频率信息，实现对病人及婴儿睡眠状态的非接触式监测。

本发明的技术方案是一种基于无线链路信息的呼吸监测方法，其特征是，该监测方法利用N个布置在床四周的无线扫描节点形成的多条无线链路，通过监测人体呼吸对多条无线链路信号强度的周期性影响，估算出无线链路信号强度的变化周期，进而估算出人体的呼吸频率；呼吸监测方法的具体步骤是：

1）将N个无线扫描节点J1-JN布置在床的四周，放置高度高于床，以便无线信号从人体穿过；多个无线扫描节点负责轮流扫描各无线节点对、并将测量到的各无线链路信号强度信息发送至无线汇聚节点1；无线扫描节点的无线通信工作频率、功率能调节，电池及外电源供电，宽带全向天线，距离地面调节高度为0.3m至1.5m；

2）无线汇聚节点1收集所有无线链路测量信息，并发送至通用PC机2；通用PC机2上运行的呼吸频率估计算法，基于链路测量信息对呼吸频率进行判断；无线汇聚节点1的无线通信工作频率能调节，电池及外电源供电，宽带全向天线，具有与通用PC进行数据传输的USB接口或者通用串行接口，距离地面调节高度0.3m至1.5m；

3）利用无线链路信号强度的周期变化特征估计出链路变化的周期规律，实现呼吸频率的估算；呼吸频率估计算法：算法以无线链路接收信号强度信息作为输入信息，估算出信号强度变化周期，输出估计的呼吸频率；假设当前时刻各无线扫描节点共形成L条无线链路，各链路的信号强度变化为每条链路共采集了N个信号强度数据，当前时刻的人体呼吸频率F可采用下式估计：