CN113729675A - 一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法、装置及*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法、装置及***，所述方法包括：通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。通过无接触式方式探测人体是否呼吸暂停，预防窒息；具备实时预警功能，效率明显提高；同时能够给自动检测判断人是否存在，避免发生误报；发现呼吸暂停速度更快，一般3秒左右就能发现呼吸暂停。
Description
技术领域
本发明实施例涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法、装置及***。
背景技术
睡眠呼吸暂停综合征是一种成人较为常见的睡眠障碍疾患，引起此类疾病的主要原因为上呼吸道阻塞，它具有较多的并发症如：高血压、心律失常、心脑血管疾病及呼吸衰竭等疾病，此类疾病会造成患者睡眠缺陷，工作效率降低，记忆力及反应能力削减，从而导致意外事故发生率上升。呼吸暂停疾病严重危害人体健康，因此针对呼吸暂停进行检测与远程监护方案是极其必要的。对于老人和婴儿来说，因为行动不便，更容易发生窒息情况而不能及时预警知道，因此养老机构及婴儿月子养护中心以及家庭里面，对老年人及婴儿的呼吸情况更为关切。一旦有呼吸暂停现象，需要及时介入。
当前医院会有一些可穿戴设备，比如睡眠仪以及呼吸机等检测仪器对检测对象，比如病人的呼吸信号进行采集与分析。此类方案需要较为昂贵的设备成本及人力消耗，并且接触式的呼吸信号采集对病人产生很大的约束反应，影响病人睡眠质量从而降低测试的准确性。手机等智能设备的检测因为非专业设备，外界干扰和算法不精确也非常容易造成误判。
现有技术中有基于胸部运动信号进行睡眠呼吸暂停检测，通过FMCW技术调制出18-20kHz的不可听见声波，同样距离的对人运动分辨率比60GHz等雷达差，造成实际运行的分辨率差。通过加大FFT窗口采样处理周期，从而提高峰值(频率)计算的准确度，但是实时性很弱，不能实时反应当时的呼吸状态，同时减慢了检测到窒息(暂停呼吸)的速度。另外，现有条件下，如果非静止或者非正对胸腔条件下，会有很大的干扰，即存在胸部运动信号聚集不正确或错误的情况；方法主要用于在静止条件下，胸腔正面直对检测呼吸暂停症及浅呼吸的检测分析。还有通过呼吸信号采集部分借助雷达反射信号对检测对象，比如躺卧在病床上的病人或被检测病患得呼吸信号进行实时非接触式地采集并进行无线传输，但该方法没有用到回波的相位计算及差值及后续运算判断，另外因为有静态物体(如墙面，椅子等)的回波反射，ADC采样之后的值并不精确，甚至范围内无人(范围外有人)，也能检测到呼吸信号，即信号可能有误。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法、装置及***，以解决现有的睡眠呼吸暂停检测方法存在的设备及人力成本高、准确性低容易出现误报、检测到窒息(暂停呼吸)的速度慢的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提出了一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，所述方法包括：
通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；
根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；
将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。
进一步地，根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，具体包括：
对ADC采样数据进行傅里叶转换处理得到一系列的复数数据；
若连续多帧数据中有一定帧数的幅值A均大于第一预设阈值，则判断为有人，其中
当前帧为第n帧，上一帧为第m帧，第n帧数据复数形式为an+bni，第m帧数据复数形式为am+bmi；
根据雷达反射波计算人距离雷达的距离、速度、角度，判断人是否离开雷达设定的范围。
进一步地，分析判断是否发生呼吸暂停，具体还包括：
对连续采样获取的多帧数据进行幅值比较，取幅值较大值对应的复数进行反正切运算得到当前帧的相位；
将当前帧的相位减去上一帧的相位得到相位差，并滤除噪声得到相位差值B1；
对所述相位差值B1进行低通滤波得到相位差值C1；
若继续采样获得的连续n帧的相位差值B1、B2、……、Bn均低于第二预设阈值，且相位差值C1、C2、……、Cn低于第三预设阈值，则判断发生呼吸暂停。
进一步地，所述方法还包括：
针对不同类型人群进行屏住呼吸验证训练，获取与不同类型人群匹配的第二预设阈值和第三预设阈值。
进一步地，所述不同类型人群根据年龄层划分为小孩、成人、老人。
根据本发明实施例的第二方面，提出了一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置，所述装置包括：
雷达传感射频模块，用于通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；
处理模块，用于根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；
传输模块，用于将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。
根据本发明实施例的第三方面，提出了一种无接触式睡眠呼吸暂停检测***，其特征在于，所述***包括如上所述的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置以及与所述检测装置连接的管理端。
根据本发明实施例的第四方面，提出了一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置执行如上任一项所述的无接触式睡眠呼吸暂停检测方法。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提出的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法、装置及***，所述方法包括：通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。通过无接触式方式探测人体是否呼吸暂停，预防窒息；具备实时预警功能，效率明显提高；同时能够给自动检测判断人是否存在，避免发生误报；发现呼吸暂停速度更快，一般3秒左右就能发现呼吸暂停。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例1提供的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例2提供的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测***的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提出了一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，所述方法包括：
S100、通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；
S200、根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；
S300、将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。
进一步地，根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，具体包括：
对ADC采样数据进行傅里叶转换处理得到一系列的复数数据；
若连续多帧数据中有一定帧数的幅值A均大于第一预设阈值，则判断为有人，其中
当前帧为第n帧，上一帧为第m帧，第n帧数据复数形式为an+bni，第m帧数据复数形式为am+bmi；
根据雷达反射波计算人距离雷达的距离、速度、角度，判断人是否离开雷达设定的范围。
具体的，比如在雷达设定的0.1米到5米的检测范围内，会得到很多复数值，保留当前帧和上一帧的两个复数值的集合，计算得到多帧的幅值A哪个值最大，就说明人可能在哪里。示例性的，如果连续100帧里有80帧数据大于200(或其他设定的某一个阈值)或者有50帧数据大于300(或其他设定的某一个阈值)，且在雷达的距离在范围内，即判断为有人；进一步地，若连续100帧里有80帧数据大于200(或其他设定的某一个阈值)，则判断为人体有微动；若连续100帧里有50帧数据大于300(或其他设定的某一个阈值)，则判断人体有较大的动作。每帧时间可以设定，比如一帧为50毫秒。此外，此处设定的阈值也和实际天线设计的性能存在比例关系，性能越好，反射波越好，因此设定的阈值需要部分训练调整。
进一步地，分析判断是否发生呼吸暂停，具体还包括：
对连续采样获取的多帧数据进行幅值比较，取幅值较大值对应的复数进行反正切运算得到当前帧的相位；
将当前帧的相位减去上一帧的相位得到相位差，并滤除噪声得到相位差值B1；
对所述相位差值B1进行低通滤波得到相位差值C1；
若继续采样获得的连续n帧的相位差值B1、B2、……、Bn均低于第二预设阈值，且相位差值C1、C2、……、Cn低于第三预设阈值，则判断发生呼吸暂停。
具体的，通过连续多帧数据的幅值较大值可以判断出有人的存在，即可对该点进行继续连续采样，并通过计算连续多帧的相位差判断人是否存在呼吸暂停的情况。滤波可采用IIR滤波处理方式。具体操作示例，正常人的的典型呼吸频率为每分钟12-20次左右，儿童为20-30次左右，可设定滤波器对应的呼吸为每分钟3次到36次，即每秒频率为0.05-0.6Hz，以尽可能的过滤出真实值所有范围。
示例性的，若连续40帧的B1、B2、……、B40均小于0.3，连续40帧的C1、C2、……、C40均小于0.05，且人未离开检测区域，则判断发生呼吸暂停(短时窒息)。
进一步地，由于人体正常呼吸因为胸腔会有来回运动，此时无论人人体是否有大的动作，当连续多帧数据中累计有一定帧数(占比不低于95％)的相位差值B以及相位差值C均小于相应的预设阈值，则判断为呼吸暂停。示例性的，如果连续80帧里有累计76帧(累计帧数占比95％左右)的B值以及累计76帧的C值均小于相应阈值，则判断为呼吸暂停。
进一步地，所述方法还包括：针对不同类型人群进行屏住呼吸验证训练，获取与不同类型人群匹配的第二预设阈值和第三预设阈值。
进一步地，所述不同类型人群根据年龄层划分为小孩、成人、老人。不同的人群使用不同的观察训练后的阈值，判断结果会更快速精确。另外，通过阈值等参数的修改，该方法还可以在家中大型宠物身上进行应用。
当检测到发生呼吸暂停时，立即在管理端上进行告警显示，并控制检测端进行声光告警。
本实施例提出的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。通过无接触式方式探测人体是否呼吸暂停，预防窒息；具备实时预警功能，效率明显提高；同时能够给自动检测判断人是否存在，避免发生误报。
实施例2
与上述实施例1相对应的，本实施例提出了一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置，所述装置包括：
雷达传感射频模块，用于通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；
处理模块，用于根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；
传输模块，用于将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。
本发明实施例提供的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置中各部件所执行的功能均已在上述实施例1中做了详细介绍，因此这里不做过多赘述。
实施例3
与上述实施例2相对应的，本发明实施例的第三方面，提出了一种无接触式睡眠呼吸暂停检测***，如图2所示，所述***包括如上所述的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置以及与所述检测装置连接的管理端。
实施例4
与上述实施例相对应的，本实施例提出了一种计算机存储介质，计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，一个或多个程序指令用于被一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置执行如实施例1的方法。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，其特征在于，所述方法包括：
通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；
根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；
将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。
2.根据权利要求1所述的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，其特征在于，根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，具体包括：
对ADC采样数据进行傅里叶转换处理得到一系列的复数数据；
若连续多帧数据中有一定帧数的幅值A均大于第一预设阈值，则判断为有人，其中
当前帧为第n帧，上一帧为第m帧，第n帧数据复数形式为an+bni，第m帧数据复数形式为am+bmi；
根据雷达反射波计算人距离雷达的距离、速度、角度，判断人是否离开雷达设定的范围。
3.根据权利要求2所述的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，其特征在于，分析判断是否发生呼吸暂停，具体还包括：
对连续采样获取的多帧数据进行幅值比较，取幅值较大值对应的复数进行反正切运算得到当前帧的相位；
将当前帧的相位减去上一帧的相位得到相位差，并滤除噪声得到相位差值B1；
对所述相位差值B1进行低通滤波得到相位差值C1；
若继续采样获得的连续n帧的相位差值B1、B2、……、Bn均低于第二预设阈值，且相位差值C1、C2、……、Cn低于第三预设阈值，则判断发生呼吸暂停。
4.根据权利要求3所述的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对不同类型人群进行屏住呼吸验证训练，获取与不同类型人群匹配的第二预设阈值和第三预设阈值。
5.根据权利要求4所述的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法，其特征在于，所述不同类型人群根据年龄层划分为小孩、成人、老人。
6.一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置，其特征在于，所述装置包括：
雷达传感射频模块，用于通过雷达波在雷达设定范围内按照预设采样间隔进行连续采样；
处理模块，用于根据采集到的信号首先分析判断检测范围内是否有人，若有人且并未离开雷达设定范围，则进一步分析判断是否发生呼吸暂停；
传输模块，用于将检测结果通过有线或无线方式发送至管理端，以便所述管理端对检测结果进行解析并显示状态，当检测到有呼吸暂停时则进行告警，并控制检测端同样进行告警显示。
7.一种无接触式睡眠呼吸暂停检测***，其特征在于，所述***包括如权利要求6所述的一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置以及与所述检测装置连接的管理端。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被一种无接触式睡眠呼吸暂停检测装置执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111139482.5A Pending CN113729675A (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种无接触式睡眠呼吸暂停检测方法、装置及*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113729675A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08235356A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Meidensha Corp | 画像データの芯線化処理方法 |
| WO2011143631A2 (en) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | Kai Medical, Inc. | Systems and methods for non-contact multiparameter vital signs monitoring, apnea therapy, sway cancellation, patient identification, and subject monitoring sensors |
| CN105147828A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-12-16 | 王璐 | 一种治疗鼾症的中药及其制备方法 |
| CN111990968A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-27 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | 一种信号监测方法、设备、存储介质及*** |
| CN112584753A (zh) * | 2018-08-09 | 2021-03-30 | 柯惠有限合伙公司 | 基于视频的患者监测***以及用于检测和监测呼吸的相关方法 |
| CN112890769A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-04 | 中国人民解放军空军军医大学 | 非接触式呼吸暂停检测方法和*** |
| CN113397520A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-17 | 北京清雷科技有限公司 | 室内对象的信息检测方法及装置、存储介质和处理器 |
-
2021
- 2021-09-26 CN CN202111139482.5A patent/CN113729675A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08235356A (ja) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Meidensha Corp | 画像データの芯線化処理方法 |
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Non-Patent Citations (3)
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|---|
| KATZ, RICHARD A. ET AL: "Apparatus and method for identifying sleep apnea", 《OFFICIAL GAZETTE OF THE UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE PATENTS》, 26 October 2006 (2006-10-26) * |
| 缪冬玉: "基于连续波雷达的呼吸模式分类技术研究", 《硕士电子期刊》, 15 January 2019 (2019-01-15) * |
| 郭云出;马洋洋;卓雁文;朱明明;李钊;雷涛;张自启;路国华;: "一种适用于床旁非接触监测睡眠呼吸暂停的报警装置", 中国医疗设备, no. 07, 10 July 2020 (2020-07-10) * |
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