CN106037644A - 非接触式人体生命参数测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式人体生命参数测量系统和方法，所述系统包括承载装置、太赫兹雷达装置和处理装置；所述承载装置，用于承载所述太赫兹雷达装置；所述太赫兹雷达装置，用于向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据；所述处理装置，用于对所述原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据。本发明的技术方案通过太赫兹雷达装置，向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据，经处理装置对所述原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据，由于太赫兹连续波信号对人体无损害，从而能够在保证人体生命参数的测量精度的同时又不损害人体健康。

Description

非接触式人体生命参数测量系统和方法

技术领域

本发明涉及医疗检测技术领域，特别涉及一种非接触式人体生命参数测量系统和方法。

背景技术

生命参数(例如，脉搏、血压、呼吸频率、血氧饱和度、脉搏波的变化和血糖测定)的确定在日常生活中得到越来越广泛的传播并且不仅用于医疗目的。以前，这些参数仅用于所谓的患者曲线，例如，用在医院或竞技体育中。其用于在治疗之前和治疗之后对患者进行监控，以分别对患者的健康状况进行精确地建档和记录该健康状况的任何改善或恶化。

在医疗领域，对人体生命参数的测量更为重要。现有技术中对脉搏、血压、呼吸频率和血氧饱和度等生命参数的测量大多采用心电图、呼吸带等接触式测量方法，这种方法测量出的数据较为准确，但是在对一些特殊的患者，例如，大面积烧伤病人、婴儿等的临床监扩，则不适用。为满足特殊患者的需求，现有技术也提供了非接触式生命参数测量方法。现有技术中的非接触式生命参数测量方法主要采用超声波、微波和X射线检测方法，虽然这种非接触式的检测方法能够检测出人体的生命参数，但也存在以下不足：一、现有技术的非接触式测量手段对人体健康存在不同程度的潜在危害，例如，超声波可使人体细胞微波高频振动、发热或受损，微波电磁辐射可干扰人体内微弱电磁场，对器官和组织造成辐射和破坏，X射线的高能电磁波与人体作用产生电离辐射，导致破坏人体内的物质平衡；二、现在技术的非接触式测量手段的测量精度无法满足实际应用需求，例如，超声波、微波因其电磁频段低而导致测量精度低，X射线虽测量精度高，但探测距离过近。可见，现有技术中缺乏一种在保证测量精度的前提下不伤害人体健康的非接触式生命参数测量方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够在保证测量精度的同时又不损害人体健康的非接触式人体生命参数测量系统和方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种非接触式人体生命参数测量系统，包括承载装置、太赫兹雷达装置和处理装置；

所述承载装置，用于承载所述太赫兹雷达装置；

所述太赫兹雷达装置，用于向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据；

所述处理装置，用于对所述原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据。

作为优选，所述承载装置包括云台，以调整所承载的太赫兹雷达装置的角度。

作为优选，所述太赫兹雷达装置包括固态太赫兹连续波源、宽带天线、外差式接收机和数据记录器；

所述固态太赫兹连续波源，用于生成频段为330GHz至350GHz的太赫兹连续波信号和耦合本振信号；

所述宽带天线，用于发射所述固态太赫兹连续波源所生成的太赫兹连续波信号，以及接收经人体散射的回波；

所述外差式接收机，用于将所述固态太赫兹连续波源所生成的耦合本振信号作为混频信号，对所述人体散射的回波进行变频混频和中频滤波、放大，并输出中频信号；

所述数据记录器，用于对所述中频信号进行数据采集和记录，以形成原始回波数据。

作为优选，所述宽带天线包括发射天线和接收天线；

所述发射天线，用于发射所述固态太赫兹连续波源所生成的太赫兹连续波信号；

所述接收天线，用于接收人体散射的回波。

作为优选，所述处理装置包括数据传输装置和计算机控制系统；

所述数据传输装置，用于向所述承载装置发送控制信号，以及接收所述太赫兹雷达装置发送的所述原始回波数据；

所述计算机控制系统，用于采用时频分析方法处理所述原始回波数据，形成所述人体生命参数数据，并验证所述人体生命参数数据是否超过预设参考值。

作为优选，所述控制信号包括运动控制信号、测量控制信号、非正常生命参数报警信号。

作为优选，所述时频分析方法包括短时傅里叶变换法、Wigner-Ville分布时频分析法和小波分析法中的至少一种。

作为优选，所述系统还包括终端；

所述终端，用于当所述人体生命参数数据超过预设参考值时，发出预警信号。

本发明还提供一种非接触式人体生命参数测量方法，包括：

根据第一预设参数向承载装置发送运动控制信号，以调整太赫兹雷达装置的角度；

根据第二预设参数向所述太赫兹雷达装置发送测量控制信号；

接收所述太赫兹雷达装置发送的原始回波数据；

采用时频分析方法处理所述原始回波数据，形成所述人体生命参数数据，并验证所述人体生命参数数据是否超过预设参考值

作为优选，并验证所述人体生命参数数据是否超过预设参考值之后，所述方法还包括：

若所述人体生命参数数据超过预设参考值，则向终端发送报警信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的技术方案通过太赫兹雷达装置，向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据，经处理装置对所述原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据，由于太赫兹连续波信号对人体无损害，从而能够在保证人体生命参数的测量精度的同时又不损害人体健康。

附图说明

图1为本发明的非接触式人体生命参数测量系统的其中一个实施例的示意图；

图2为本发明的非接触式人体生命参数测量系统的其中一个实施例的示意图；

图3为本发明的非接触式人体生命参数测量系统的太赫兹雷达系统的示意图；

图4为本发明的非接触式人体生命参数测量方法的其中一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

太赫兹波(Terahertz，THz)是指频率在0.1至10THz范围内的电磁波。太赫兹波就一种波段介于红外和微波波段的、新型的电磁辐射，其具有如下优点：1，与X射线相比，太赫兹波光子能量极低，因此太赫兹波无电离辐射，对人体健康没有损害；2，穿透能力较强，可穿透纸、布料等绝大多数的非极性材料；3，因当前大多数的通信、广播频率均不在太赫兹波段，因此太赫兹波的设备受到的干扰较少；4，与微波相比，太赫兹波波长小，测量精度较高。因此，利用太赫兹波作为作为发射波来对人体进行非接触测量人体生命参数检测，可满足高精度以及对人体健康无损害的要求。本发明提供实施例如下：

图1为本发明的非接触式人体生命参数测量系统非接触式人体生命参数测量系统的其中一个实施例的示意图，如图1所示，本实施例的非接触式人体生命参数测量系统，具体可以包括承载装置10、太赫兹雷达装置20和处理装置30。

承载装置10，用于承载太赫兹雷达装置20；

太赫兹雷达装置20，用于向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据；

处理装置30，用于对原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据。具体地，承载装置10用于承载太赫兹雷达装置20，例如承载装置10可以是底座或云台等装置，当太赫兹雷达装置20设置于底座上时，在安装时就需要调整好太赫兹雷达装置20的位置和角度，以便于发射的太赫兹连续波信号能够到达人体；太赫兹连续波信号经过人体散射后，信号发生衰减，太赫兹雷达装置20接收回波，并进一步处理形成原始回波数据，处理装置30，对原始回波数据进行处理，例如，进行数据处理和参数反演等处理，形成供医护人员可以直观读取的人体生命参数据。

本实施例的技术方案通过太赫兹雷达装置20，向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据，经处理装置30对原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据，由于太赫兹连续波信号对人体无损害，从而能够在保证人体生命参数的测量精度的同时又不损害人体健康。

图2为本发明的非接触式人体生命参数测量系统的其中一个实施例的示意图，本实施例的非接触式人体生命参数测量系统在上述实施例一的基础上，进一步更加详细地介绍本发明的技术方案。如图2所示，本实施例的非接触式人体生命参数测量系统，具体可以包括：

本实施例的承载装置10采用云台101。在具体实施时，云台101包括水平旋转轴和俯仰旋转轴，用于接收处理装置30发送的运动控制信号，根据运动控制信号进行水平和/或俯仰旋转，以调整所承载的太赫兹雷达装置20的角度。

具体地，本实施例所采用的云台101为高精度云台101，能够在运动控制信号的触发下进行水平和俯仰旋转，其水平旋转范围为-180°至180°，俯仰旋转范围为-90°至0°，水平和俯仰旋转运动的定位精度均为0.01°。由于医院里多数是可移动的床位，患者所处的方位会随时变换，以及可能存在多位患者，当需要向这些患者发射太赫兹连续波信号时，就需要采用本实施例的云台101，对太赫兹雷达装置20进行方位和角度的调整，本实施例的云台101精度较高，完全可以满足临床医疗检测的需要。

如图3所示，太赫兹雷达装置20包括固态太赫兹连续波源201、宽带天线202、外差式接收机203和数据记录器204。

固态太赫兹连续波源201生成频段为330GHz至350GHz的太赫兹连续波信号和耦合本振信号，其中的太赫兹连续波信号由宽带天线202向人体发送，耦合本振信号发送至外差式接收机203；宽带天线202同时还接收天接收经人体散射的回波；外差式接收机203将固态太赫兹连续波源201所生成的耦合本振信号作为混频信号，对人体散射的回波进行变频混频和中频滤波、放大，并输出中频信号，数据记录器204对中频信号进行数据采集和记录，以形成原始回波数据，并输出。

具体地，本实施例的太赫兹雷达装置20的宽带天线202包括发射天线和接收天线。其中发射天线，用于发射固态太赫兹连续波源201所生成的太赫兹连续波信号；接收天线，用于接收人体散射的回波。发射天线和接收天线所接收的频段范围均为330GHz至350GHz。

继续结合图2，处理装置30包括数据传输装置301和计算机控制系统302。

数据传输装置301，用于向承载装置10发送控制信号，以及接收太赫兹雷达装置20发送的原始回波数据；计算机控制系统30，用于采用时频分析方法处理原始回波数据，形成人体生命参数数据，并验证人体生命参数数据是否超过预设参考值。

具体地，本实施例的处理装置30中，可采用无线和有线的网络传输方式，对于无线的数据传输方式，数据传输装置301可以包括无线路由器和无线网卡，对于有线的数据传输方式，数据传输装置301可以采用有线路由器、网卡和网线等装置。数据传输的方式和装置可采用现有技术中的传输方式和装置，在此不再赘述。

具体地，计算机控制系统302可以产生控制信号，如运动控制信号、测量控制信号、非正常生命参数报警信号等。测量控制信号又可以包括开始测量控制信号和结束测量控制信号，从而控制非接触式人体生命参数测量系统的测量过程，对太赫兹雷达装置20发送的原始回波数据采用时频分析方法进行处理，以生成人体生命参数。这里时频分析方法包括短时傅里叶变换法、Wigner-Ville分布时频分析法和小波分析法中的至少一种。

进一步地，本实施例的非接触式人体生命参数测量系统还包括当人体生命参数数据超过预设参考值时，发出预警信号的终端40。

具体地，本实施例的终端40采用医护人员专用的便携式手持终端40，当计算机控制系统30生成人体生命参数后，并当人体生命参数数据超过预设参考值时，发出预警信号，以提示医护人员患者的人体生命参数超过预设参考值，可能存在异常。

本实施例的技术方案通过太赫兹雷达装置20，向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据，经处理装置30对原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据，由于太赫兹连续波信号对人体无损害，从而能够在保证人体生命参数的测量精度的同时又不损害人体健康，而且当人体生命参数超过预设参考值时，还可以向终端40发送报警信号，以使终端40发出预警信号以提示医护人员人体生命参数存在异常。

图4为本发明的非接触式人体生命参数测量方法的实施例一的流程图，如图3所示，本实施例的非接触式人体生命参数测量方法，具体可以包括如下步骤：

S401，根据第一预设参数向承载装置发送运动控制信号，以调整太赫兹雷达装置的角度。

本实施例的执行主体是计算机控制系统，主要是计算机控制系统。计算机控制系统可以产生各种控制信号，如运动控制信号。运动控制信号主要是针对云台的，以便于通过云台调整太赫兹雷达装置20的角度。为便于调整云台，需要预先在计算机控制系统中进行设置第一预设参数，例如，水平方向60°，竖直方向45°。

S402，根据第二预设参数向太赫兹雷达装置发送测量控制信号。

具体地，根据第二预设参数主要是针对太赫兹雷达装置进行的设置，例如，发射频率、所要采集的血压等。测量控制信号主要包括开始测量控制信号和结束测量控制信号。需要说明的是，医护人员在采用本实施例的非接触式人体生命参数测量方法对患者进行测量时，可以根据需要，随时改变第一预设参数和第二预设参数。

S403，接收太赫兹雷达装置发送的原始回波数据。

具体地，太赫兹雷达装置发射太赫兹连续波信号，经过人体散射后，信号发生衰减，太赫兹雷达装置根据接收的回波信号，进行处理，生成原始回波数据，并将原始回波数据发送至计算机控制系统，以便于计算机控制系统进行进一步地分析和处理。

S404，采用时频分析方法处理原始回波数据，形成人体生命参数数据，并验证人体生命参数数据是否超过预设参考值。

具体地，时频分析方法包括短时傅里叶变换法、Wigner-Ville分布时频分析法和小波分析法中的至少一种。也就是说，可以采用上述方法中的一种，或者两种以上的组合，以进一步确保最终得出数据的准确性。

S405，若人体生命参数数据超过预设参考值，则向终端发送报警信号。

具体地，计算机控制系统还需要对人体生命参数进行验证，将所测量的人体生命参数与预设参考值进行比对，也可以与患者之前的人体生命参数进行比对，以确定患者的身体变化情况。如果超出预设参考值，则认为患者的人体生命参数存在异常，此时向终端发送报警信号，以提示医护人员存在异常，避免患者存在危险。终端可以是医疗专用的便携式手持终端，也可以是手机等其他能够实现本发明目的终端。

本实施例的技术方案通过太赫兹雷达装置20，向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据，经处理装置对所述原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据，由于太赫兹连续波信号对人体无损害，从而能够在保证人体生命参数的测量精度的同时又不损害人体健康。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，包括承载装置、太赫兹雷达装置和处理装置；

所述承载装置，用于承载所述太赫兹雷达装置；

所述太赫兹雷达装置，用于向人体发射太赫兹连续波信号，并接收经人体散射的回波，以形成原始回波数据；

所述处理装置，用于对所述原始回波数据进行处理，形成人体生命参数数据。

2.根据权利要求1所述的非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，所述承载装置包括云台，以调整所承载的太赫兹雷达装置的角度。

3.根据权利要求1所述的非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，所述太赫兹雷达装置包括固态太赫兹连续波源、宽带天线、外差式接收机和数据记录器；

所述固态太赫兹连续波源，用于生成频段为330GHz至350GHz的太赫兹连续波信号和耦合本振信号；

所述宽带天线，用于发射所述固态太赫兹连续波源所生成的太赫兹连续波信号，以及接收经人体散射的回波；

所述外差式接收机，用于将所述固态太赫兹连续波源所生成的耦合本振信号作为混频信号，对所述人体散射的回波进行变频混频和中频滤波、放大，并输出中频信号；

所述数据记录器，用于对所述中频信号进行数据采集和记录，以形成原始回波数据。

4.根据权利要求3所述的非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，所述宽带天线包括发射天线和接收天线；

所述发射天线，用于发射所述固态太赫兹连续波源所生成的太赫兹连续波信号；

所述接收天线，用于接收人体散射的回波。

5.根据权利要求1所述的非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，所述处理装置包括数据传输装置和计算机控制系统；

所述数据传输装置，用于向所述承载装置发送控制信号，以及接收所述太赫兹雷达装置发送的所述原始回波数据；

所述计算机控制系统，用于采用时频分析方法处理所述原始回波数据，形成所述人体生命参数数据，并验证所述人体生命参数数据是否超过预设参考值。

6.根据权利要求5所述的非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，所述控制信号包括运动控制信号、测量控制信号、非正常生命参数报警信号。

7.根据权利要求5所述的非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，所述时频分析方法包括短时傅里叶变换法、Wigner-Ville分布时频分析法和小波分析法中的至少一种。

8.根据权利要求1至7任一项所述的非接触式人体生命参数测量系统，其特征在于，所述系统还包括终端；

所述终端，用于当所述人体生命参数数据超过预设参考值时，发出预警信号。

9.一种非接触式人体生命参数测量方法，其特征在于，包括：

根据第一预设参数向承载装置发送运动控制信号，以调整太赫兹雷达装置的角度；

根据第二预设参数向所述太赫兹雷达装置发送测量控制信号；

接收所述太赫兹雷达装置发送的原始回波数据；

采用时频分析方法处理所述原始回波数据，形成所述人体生命参数数据，并验证所述人体生命参数数据是否超过预设参考值

10.根据权利要求9所述的非接触式人体生命参数测量方法，其特征在于，并验证所述人体生命参数数据是否超过预设参考值之后，所述方法还包括：

若所述人体生命参数数据超过预设参考值，则向终端发送报警信号。