[发明专利]一种基于生物雷达的非接触式睡眠质量监测方法

说明书

本发明公开了一种基于生物雷达的非接触式睡眠质量监测方法，其先对接收的人体胸腔区域雷达回波进行预处理，去除静止环境杂波，提取目标回波；然后，对目标回波进行微动特征分析，用以区分正常呼吸、病态呼吸以及身体晃动三种状态。正常呼吸状态下从目标回波中提取出直流分量和呼吸分量；病态呼吸状态下采用趋势判定方法区分呼吸停止以及呼吸不足两种模式，并记录病态呼吸频次；身体晃动状态下提取出晃动时长和晃动强度；最后计算睡眠指标，分析人体的睡眠质量健康程度。本发明基于生物雷达技术以非接触的方式对人体睡眠信号进行采集，尽量保持了用户的自然睡眠状态，通过雷达信号处理技术提取出有生理意义的睡眠状态信息。

技术领域

本发明涉及生物医学工程和雷达信号处理领域，具体涉及一种基于生物雷达的人体睡眠监测方法。

背景技术

生物雷达是近年来国外学者提出的一种新概念雷达，特指探测生命体的雷达，其融合雷达技术、生物医学工程技术于一体，可以不需要任何电极或传感器接触生命体，可以隔着衣服、被褥、纱布等物体非接触、远距离、无约束地检测人体的呼吸信息，在临床应用特别是军事医学上有特殊意义，可以实现一些特殊应用场合，如对大面积创伤、烧伤、恶性传染病患者等不宜采用与皮肤接触的传感器或电极的患者进行监护。现有生物雷达主要通过对生命体的呼吸和心跳信号的检测，用于灾害救援(地震、塌方伤员的探寻)、反恐斗争(隔墙监控罪犯、解救人质)等场合，在医疗家庭监护领域应用较少，尤其是对睡眠过程的监测。

改善睡眠的第一步就是睡眠质量监测。医学界普遍认为多导睡眠仪是人体睡眠监测的主要工具和标准。由于其成本高，侵入性、时间消耗较长及床上环境的干扰，导致这种睡眠监测方法不能为大众广泛使用。现今人们生活节奏加快，生活方式改变，睡眠问题愈发被人们所重视，利用一种价格低廉、家用化的睡眠监测手段提前进行睡眠问题的诊断也成为了当前研究热点，其市场需求性也越来越高。为了增加睡眠质量监测的普遍性，许多可用在家庭中的睡眠监测新方法己经被研发出来，包括利用红外传感器，脑电图电极发带，可戴在手腕上的手环等。近年来，这些监测仪器的成本己经大幅减少，使它们可用于日常消费。然而，使用方法繁琐、给测试者带来心理压力、测量指标少等问题也随之而来。

利用生物雷达传感器，通过对人体睡眠过程中的各项生理指标以及运动状态进行检测，可以实现非接触的、非侵入的、无约束的监测。现有生物雷达对这一领域的研究侧重于单步骤的信号处理技术和算法，较少地融合生物医学领域睡眠评估方法和指标的计算，缺少总体的可行性实施方案。

发明内容

本发明主要针对现有生物雷达在睡眠监测领域的应用缺失和已有睡眠监测设备的舒适性不足，提供一种基于生物雷达的非接触式睡眠质量监测方案。

本发明采用的技术方案是：一种基于生物雷达的非接触式睡眠质量监测方法，其包括下列步骤：

第一步，生物雷达发射电磁波照射人体，接收机接收人体胸腔区域的雷达回波，首选去除接收的雷达回波中静止目标回波和背景杂波后，提取目标回波；

第二步，对目标回波进行微动特征分析，用以区分正常呼吸、病态呼吸以及身体晃动三种状态；

第三步，提取睡眠参数值：正常呼吸状态下从目标回波中提取出直流分量和呼吸分量RR，计算出呼吸变异性值RRV(Respiratory Rate Variability)；病态呼吸状态下利用加速度峰值变化趋势判定区分呼吸停止以及呼吸不足两种模式，并记录呼吸停止次数NumAp或呼吸不足次数NumHy；身体晃动状态下，在加速度的基础上，计算晃动时长以及晃动程度，晃动程度以晃动产生的加速度最大值表示；