CN112654288B - 用于生理参数检测的亚thz和thz系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于远程地检测受验者的生理参数的方法和便携式非侵入式亚THz和THz(THz)雷达系统，其包括：一个或更多个发送装置，其用于向受验者预定义组织发送THz信号；一个或更多个接收装置，其用于接收受验者的THz信号，该THz信号是来自受验者组织的THz信号的反射，从而接收至少一个生理参数变化；以及微处理器装置，其耦合到发射机装置和/或接收装置并被配置成与发射机装置和/或接收装置通信，用于接收和处理反射信号。微处理器包括执行下列操作的指令：预处理和折叠反射信号；对折叠信号的选定部分进行滤波和抽取并去除折叠段；将经抽取的信号分解成子分量信号；识别和去除由于随机运动而造成的子分量信号；从剩余的子分量信号找出准周期信号信息，从而基于准周期信号信息分量来确定受验者的至少一个生理参数。

Description

用于生理参数检测的亚THZ和THZ系统及其方法
发明领域
本发明涉及亚THz和THz雷达系统和方法。更特别地，本发明涉及用于生理参数检测的亚THz和THz雷达系统和方法。
发明背景
随着从汽车到家用和工业器具的计算设备的激增，用户越来越多地想要无缝和直观的方式以检测各种参数。由这个需要产生的检测手段针对这些计算设备激增。
这些常规检测设备是昂贵的，在一些情况下是大而重的，需要接触，对运动或摩擦敏感，并且未能提供用户想要的非接触无缝和有效检测。
因此，对于具有与对健康特征和参数检测的各种应用和要求有关的高检测效率的便携式设备和系统，仍然存在长期感到未满足的需要。
发明概述
本发明的目的是公开一种远程地检测在空间中的至少一个受验者的至少一个生理参数的方法，其包括下列步骤：
提供用于远程地检测受验者的生理参数的便携式非侵入式亚THz和THz雷达系统，其包括：
一个或更多个发送装置，其用于向受验者组织发送亚THz和THz(THz)信号；
一个或更多个接收装置，其用于接收受验者的THz信号，该THz信号是来自受验者组织的THz信号的反射；以及
微处理器装置，其与发射装置和/或接收装置通信，用于接收和处理反射信号；
由微处理器装置预处理和折叠(fold)反射信号；
对折叠信号的选定部分进行滤波和抽取并去除折叠段；
将经抽取的信号分解成子分量信号；
识别和去除由于随机运动而造成的子分量信号；
从剩余的子分量信号找出准周期信号信息，从而基于准周期信号信息分量来确定受验者的至少一个生理参数。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中另外包括生成一个或更多个生理参数分布的步骤，所述生理参数分布以平均心率与时间的关系、心跳到心跳间隔、平均心率的变化、心跳间隔的变化、心率变化的时间或频谱变化、呼吸间隔、呼吸率的变化和/或呼吸幅度为特征。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中另外包括通过用户需求、系统离线/在线激活或预定义指令来实时地收集生理参数。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中另外包括向用户发送从由自动警报、电子设备的激活指令、电子消息、标志及其组合组成的组中选择的输出。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中另外包括将生理参数信息与基于云的系统相关联。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中还包括：
(a)存储生理参数信号信息；
(b)与所存储的受验者信号信息相比较地解释实时地接收的信号；
(c)指示选自由疲劳、睡眠、压力、焦虑、生理危机、舒适度及其组合组成的组的受验者健康状态；以及
(d)输出与健康状态相关联的警报、电子消息、标志或电子电路或设备的激活指令。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中从由心率、心率间隔、心率变异性、呼吸率、呼吸率变异性、呼吸幅度、呼吸幅度变异性、血压、体温、体液、声带、眼球运动、身体运动、运动状态及其组合组成的组中选择生理参数。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中另外包括用于与受验者、用户、医疗中心、护理人员、电子设备、一个或更多个车辆及其任何组合通信的无线通信装置。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中生理参数是通过用户需求、系统离线/在线激活或预定义指令实时地可收集的。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中还包括用于根据至少一个识别数据来识别和排列受验者的接收到的生理参数信号的受验者分类，该至少一个识别数据选自由受验者的年龄、性别、种族、生理状况、精神状况、健康状况、医疗健康史及其组合组成的组。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中另外包括在预定义位置上同时监测和/或识别多个受验者。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的方法，其中另外包括经由至少一个传感器(例如摄像机或任何热像摄像机)来提供感测数据融合。
本发明的另一个目的是公开一种用于远程地检测受验者的生理参数的便携式非侵入式亚THz和THz(THz)雷达系统，其包括：
一个或更多个发送装置，其用于向受验者预定义组织发送THz信号；
一个或更多个接收装置，其用于接收受验者的THz信号，该THz信号是来自受验者组织的THz信号的反射，从而接收至少一个生理参数变化；以及
微处理器装置，其耦合到发射机装置和/或接收装置并被配置成与发射机装置和/或接收装置通信，用于接收和处理反射信号；
其中微处理器包括执行下列操作的指令：
预处理和折叠反射信号；
对折叠信号的选定部分进行滤波和抽取并去除折叠段；
将经抽取的信号分解成子分量信号；
识别和去除由于随机运动而造成的子分量信号；
从剩余的子分量信号找出准周期信号信息，从而基于准周期信号信息分量来确定受验者的至少一个生理参数。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中接收装置包括至少一个天线接收机。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中发送装置包括至少一个天线发射机。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中该系统被放置在从由智能手表、麦克风、头盔、头戴式耳机或任何头戴式显示器、衣服物品、衣服、手镯或任何手腕设备、项链、戒指、眼镜、护目镜、贴片、电子设备和任何其他平台组成的组中选择的壳体中。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中另外包括用于感测数据融合的至少一个附加传感器源。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中生理参数是通过用户需求、系统离线/在线激活或预定义指令实时地可收集的。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中微处理器装置被配置成将信号数据的非预定义运动流隔离成基本分量以提取预定义生理参数的信号。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中另外包括向用户发送选自由自动警报、电子消息、标志、电子设备的激活指令及其组合组成的组的输出。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中微处理器被配置成将生理参数信息与基于云的系统相关联。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中微处理器装置被配置成处理信号以提供受验者的呼吸分布模式和/或心率分布模式。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中从由心率、心率间隔、心率变异性、呼吸率、呼吸率变异性、呼吸幅度、呼吸幅度变异性、血压、体温、体液、声带、眼球运动、身体运动、运动状态及其组合组成的组中选择生理参数。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中另外包括用于与受验者、用户、医疗中心、电子设备、一个或更多个车辆、护理人员及其任何组合通信的无线通信装置。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中生理参数是通过用户需求、系统离线/在线激活或预定义指令实时地可收集的。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中还包括用于根据至少一个识别数据来识别受验者的接收到的生理参数信号的受验者分类，该至少一个识别数据选自由受验者的年龄、性别、种族、生理状况、精神状况、健康状况、医疗健康史及其组合组成的组。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中另外包括在预定义位置上同时监测和/或识别多个受验者。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中另外包括关于受验者健康状态的指示，受验者健康状态选自由疲劳、睡眠、压力、焦虑、生理危机、舒适度及其组合组成的组。
本发明的另一个目的是公开如在上述内容中的任一项中提到的系统，其中另外包括输出与健康状态相关联的警报、电子消息、标志或电子电路或设备的激活指令。
本发明的一个目的是公开一种用于远程地检测受验者的生理参数的便携式可穿戴设备，其包括：
用于远程地检测受验者的生理参数的亚THz和THz(THz)雷达系统，其包括：
一个或更多个发送装置，其用于向受验者预定义组织发送THz信号；
一个或更多个接收装置，其用于接收受验者的THz信号，该THz信号是来自受验者组织的THz信号的反射，从而接收至少一个生理参数变化；以及
微处理器装置，其耦合到发射机装置和/或接收装置并被配置成与发射机装置和/或接收装置通信，用于接收和处理反射信号；
其中微处理器包括执行下列操作的指令：
预处理和折叠反射信号；
对折叠信号的选定部分进行滤波和抽取并去除折叠段；
将经抽取的信号分解成子分量信号；
识别和去除由于随机运动而造成的子分量信号；
从剩余的子分量信号找出准周期信号信息，从而基于准周期信号信息分量来确定受验者的至少一个生理参数。
附图简述
为了更好地理解本发明和它在实践中的实现，现在将参考附图仅通过非限制性示例描述多个实施例，其中：
图1呈现了根据本公开的示例性实施例的亚THz和THz雷达系统的模式的示例；
图2呈现了根据本公开的示例性实施例的亚THz和THz雷达系统的模式的示例；
图3呈现了根据本公开的示例性实施例的亚THz和THz雷达系统的模式的示例；
图4呈现了根据本公开的示例性实施例同时测量的BCG和ECG数据集的曲线图；
图5呈现了根据本公开的示例性实施例的检测受验者的生理参数的方法的流程图；
图6示出了根据本公开的示例性实施例的心跳和呼吸率数据集轨迹的比较的曲线图；
图7呈现了根据本公开的示例性实施例的基于云的系统通信的示意图；
图8呈现了根据本公开的示例性实施例的在车辆中的受验者被测心率与时间的关系曲线图；
图9呈现了根据本公开的示例性实施例的在车辆中的受验者被测心率与时间的关系曲线图；
图10呈现了根据本公开的示例性实施例的在车辆中的受验者被测呼吸率与时间的关系曲线图；
图11呈现了根据本公开的示例性实施例的在车辆中的受验者被测心率与时间的关系曲线图；
图12呈现了根据本公开的示例性实施例的在车辆中的受验者被测心率与时间的关系曲线图；
图13呈现了根据本公开的示例性实施例的在车辆中的受验者被测心率与时间的关系曲线图；以及
图14呈现了根据本公开的示例性实施例的在车辆中的受验者被测心率与时间的关系曲线图。
本发明的详细描述
与本发明的所有章节一起提供了下面的描述，以便使本领域中的任何技术人员能够利用本发明并阐述由发明人设想的实现本发明的最佳模式。然而，各种修改对于本领域中的技术人员仍然是明显的，因为本发明的一般原理被特别定义以提供用于使用电路装置进行生理参数的亚THz和THz检测的系统和方法。
本发明提供了使用亚THz和THz射频电磁场来远程地监测受验者生理参数和/或健康状况的设备、系统和方法。
本发明还提供了一种包括基于亚THz和THz的雷达系统的系统，该雷达系统被配置成实时地检测和监测至少一个受验者(例如成人、婴儿、幼儿、婴孩、儿童、老年受验者、居住者和/或动物)的至少一个生理参数。该检测可以在距离、空间、环境、姿势、手势、位置、方向或/和任何位置内。预定义空间可以是车辆、自主车辆、公共和私人运输工具、医疗和/或保健机构、家庭环境、工作环境、公开地和秘密地可进入的领地/企业以及任何其他规定位置。
现在参考图1，其呈现了基于Tx-Rx FMCW或CW亚THz和THz的雷达系统作为远程便携式非接触检测系统。该系统包括：用于向受验者身体或组织发送亚THz和THz信号的一个或更多个发送装置以及用于接收受验者的亚THz和THz信号的一个或更多个接收装置。接收到的亚THz和THz信号是来自受验者的亚THz和THz信号的反射，从而包含关于与受验者相关的至少一个生理参数的信息。
如图1所示，THz雷达系统可以包括与集成天线耦合的至少一个发射机(Tx)110和至少一个接收机120。FMCW雷达发送具有周期性频率调制的信号。为了获得准确的频率和频率调制，所发送的信号可以由频率合成器130产生。接收到的信号被转换到中频(IF)域以获得同相和正交相位(IQ)信号140。根据应用，IF可以是非零(超外差接收机(superheterodyne receiver))或零(直接转换接收机)。
在本发明的其他实施例中，该系统可以包括外差接收机，使得到基带的滤波转换和解调可以在模拟IF中或者在数字域的采样和A/D转换之后被执行。该系统还可以包括频率控制和任何数据处理装置150。
在本发明的其他实施例中，可以控制雷达系统，并且可以经由应用接口160获得接收到的数据。
在本发明的其他实施例中，雷达系统可以以单片微波集成电路(MMIC)芯片为特征，其中包括振荡器和混频器的有源电路与在半导体衬底上的至少一个天线或多个天线单片地形成。此外，可以用封装(例如树脂封装)来密封MMIC。此外，可以至少部分地单片地形成系统天线、有源电路和/或封装。
在另一个实施例中，当使用多个发射和接收天线(即，MIMO)来利用多径传播时，可以使用用于增加无线电链路的容量的方法。
在本发明的另一个实施例中，可以在封装上形成介电透镜以获得期望的波束宽度。此外，可以使用任何已知的模内技术来整体地形成透镜和封装。
在本发明的其他实施例中，该系统还可以包括集成的基于PLL的分数频率合成器。在电路芯片上的频率合成器可以包括分数分频器、用于修改分数分频器的除数的调制器和被配置成生成用于扫描频率合成器的频率的斜波的斜波发生器。频率合成器还可以包括被配置成控制斜波发生器的接口电路。
在其他实施例中，PLL装置被配置成提供准确的Tx频率控制。PLL可以与外部VCO一起操作，并为FMCW雷达产生频率调制波形。
术语“兆赫”或“THz”在本文指兆赫和亚兆赫辐射——也被称为亚毫米和毫米波辐射、兆赫波、超极高频(THF)或THz——由在从0.03至3兆赫(THz；1THz＝1012Hz)的ITU指定的频带内的电磁波组成。在兆赫频带中的辐射的波长相应地范围从10mm至0.1mm(或100μm)。
术语“生理参数”在本文指任何生理指标、生命体征、心脏或肺度量、医疗条件、健康指标或健康特征例如心率(HR)、呼吸率(RR)、心率变异性(HRV)、呼吸幅度(RA)、呼吸幅度变异性、呼吸率变异性(RRV)、心冲击描记图(BCG)、BCG幅度变异性、脉搏波速度(PWV)、血压(即，MAP、收缩的和舒张的)、血管阻力、体温、脉压变异性、每搏输出量和变异性、体液(例如汗、唾液和/或眼泪)、来源于声带振动的身体运动、眼球运动、由于说话而造成的身体或皮肤运动、运动分类例如讲话或唱歌、语音声的变化、微皮肤运动和身体运动(例如癫痫发作、震颤、发抖、颤抖和/或振动)。
在本发明的其他实施例中，可以从接收到的和/或所记录的信号处理生命体征，例如HR、RR、HRV、RA、RRV和BCG。信号数据的相关空间(即振幅)和时间(即时间相关)特征的分析使在呼吸和心率相关信号分量之间的时间和/或频谱分离成为可能。
术语“微处理器”或“微处理器装置”在本文指在单个集成电路(IC)或几个集成电路上合并中央处理单元(CPU)的功能的至少一个计算机处理器。微处理器被配置成接收输入并提供相关输出。微处理器还被配置成执行分析、计算、数据处理、自动推理、存储和/或处理接收到的亚THz和THz信号，并检测至少一个生理参数。
微处理器还可以基于接收到的信号信息和/或所存储的信息来检测、比较和提供指示受验者的健康状况的变化的接收到的信号的解释。在示例性实施例中，该变化可以是当接收到的信号信息不在正常限制内或不符合一个或更多个预定义的医学限制时可以被检测到的生理变化、精神变化、情绪变化、对外部或内部刺激的生理反应、过程或事件或异常变化。例如，可以基于接收到的信号信息来检测与受验者(例如用户或被监测的受验者)相关的异常状况，例如高血糖症、多汗症、心动过速、心力衰竭、神经障碍、出血和/或其他生物、化学和/或生理机能障碍，例如麻痹症的突然发作。
在本发明的另一个实施例中，包括处理装置的系统被配置成在受验者的任何身体运动、振动、旋转、任何运动情形期间或在由于相对运动的缺乏而造成的静止中检测受验者生理参数。处理装置被配置成通过分量分析来源分离(source separating)检测到信号的混合物，并且还从信号的混合物恢复和提取期望的和预选的分量信号。
现在参考图2和3，其将雷达系统的模式呈现为单频全双工，其可以是具有集成天线和模拟中频(IF)或基带输出的连续波(CW)或频率调制连续波(FMCW)雷达系统收发机。该系统可以包括用于设置、控制、A/D转换基于云的处理的MCU和任何数据处理装置。
该系统还可以包括产生Tx输出频率fTX和Rx本振频率fLO两者的频率合成器。发送路径由一个或更多个功率放大器290组成，并且可以具有一个或更多个Tx天线220、320。接收机可以具有一个或更多个接收机(Rx)天线210、310。接收机可以是外差接收机(即零差接收机或超外差接收机)。当接收机是超外差接收机时，fLO从fTX移动了恒定的fIF。具有fIF的第二下变频用于获得基带信号。正交IF和基带结构提供镜频抑制(image suppression)。I和Q基带信号260、350都是在输出端上可得到的。
在本发明的其他实施例中，该系统可以被配置为相控阵列雷达系统，因此，多个天线的计算机控制阵列创建可以电子地被引导到在不同方向上的点的无线电波的波束。此外，相控阵列可以被配置为在大约2×2到大约16×16设计模式(例如，8×8、4×8、4×4或4×6的阵列)的范围内的天线阵列的雷达。
在本发明的其他实施例中，该系统还可以被配置为相控阵列雷达，使得当多于一个波束同时以足够的角分辨率被形成并还朝着一个或更多个待测量的受验者被引导时，波束点尺寸在空间上被充分分离。这还可以使测量和确定受验者的生理参数(例如由从受验者上的相邻区域的接收到的信号同时收集的信息导出的脉搏波速度(PWV))成为可能。
在本发明的另一个实施例中，雷达系统可以以接收路径为特征，该接收路径包括降低多径衰落的概率的四个开关可选择的Rx天线230、外部开关控制240，增益控制和/或接收信号强度指示(RSSI)输出250、340。
在本发明的另一个实施例中，可以通过利用从至少两个点对点同步雷达系统收集的信息来测量受验者的PWV，点对点同步雷达系统的波束指向受验者的在空间上分离的区域。
在本发明的另一个实施例中，多个发射机和接收机天线的使用可以适合于促进信号的产生，信号可以显示到达角或空间相位的差异以从多个反射信号识别至少一个受验者。
在本发明的另一个实施例中，多个发射机和接收机天线的使用可以适合于促进测量环境的范围、方位和反射率图的形成。这包括基于亚THz或THz的图像形成的促进。
接收机可以由具有正交IF信号路径的超外差(双转换)接收机组成。晶体振荡器270用于移动RF振荡器频率280以获得RF下变频混频器的第一本地信号。它还为IF下变频混频器提供第二本地信号。为了尽可能多地将接收链保持在线性区域中，RF级(LNA)和IF级的增益都是数字地可选择的。接收机也可以由有或没有正交解调的直接外差转换接收机组成。在该图示中，mm波系统可以是在亚THz和THz波范围处操作的片上系统(SoC)。
在本发明的其他实施例中，雷达系统可以包括在约60至约500GHz且更特别地约77GHz至160GHz的范围处操作的硅收发机。片上天线阵列提供高效的辐射和接收。该系统消耗低功率，并为各种应用提供增强的性能，这些应用利用这样的信息来包括范围、范围变化率和到目标的方位，包括范围和范围变化率的粗略和精密标度变化以及目标反射强度。
在本发明的其他实施例中，该系统还包括与发射机装置和/或接收机装置通信的微处理器装置，其用于接收所发送的信号并处理反射的亚THz和THz信号。微处理器装置被配置成分析接收到的信号以确定范围、范围变化率和到目标的方位，包括范围、范围变化率的粗略、精密标度变化和目标反射强度。微处理器还可以提供被检测的受验者的生命体征信息，例如心跳间隔、瞬时心率、时间平均心率、心率变异性、呼吸间隔、时间平均呼吸率、呼吸率变异性和呼吸幅度。还可以处理信号以抑制在系统和被观察的目标之间的随机相对运动的影响，允许在存在相对运动的情况下的生命体征信息的准确确定。
在本发明的另一个实施例中，从生理参数或生命体征信息导出，微处理器装置还可以提供指示受验者健康状态(例如疲劳状态、睡眠状态、情绪、精神、身体(即死的或活的)或/和生理状态(即压力、焦虑、生理危机和受验者舒适度))的数据解释的短期输出。
在本发明的另一个实施例中，该系统还可以基于所存储的系统信息或/和输出随着时间的过去来提供长期数据分析，以便检测生理参数和身体功能的变化和趋势，并用于进一步的医学诊断。
在本发明的另一个实施例中，该系统还可以输出与健康状态相关联的输出，该健康状态选自由警报、指示标志、电子设备的激活指令、电子消息或其任何组合组成的组。该输出可以被发送到系统用户、医生、用户的电子医疗记录、支持中心、紧急医疗服务、医疗设施或/和自主车辆控制中心。警报可以是光源、噪声模式、小和高频振荡，以向用户警告和指示测量参数的任何变化、电子消息平台。这还可以提供状态变化、识别出的增加的风险、识别出的变化、需要用户或他的医生或由用户授权被警告的任何其他组织或人的注意的趋势的指示。
在本发明的其他实施例中，该系统还可以包括处理单元，该处理单元提供受验者分类机制的指令，用于根据存储在系统中的至少一个识别(ID)数据来识别、分类和/或排列受验者和接收到的生理参数信号。ID数据选自由受验者的年龄、性别、种族、精神状况、生理状况、健康状况、病史、受验者评估数据、尺寸、身高、体重、形状、所存储的健康概况及其组合组成的组。
在本发明的其他实施例中，该处理还可以包括在同一空间或环境中在多个受验者之间或在预定义组之间(即，根据年龄的范围、健康状况等)比较受验者的基线特征的指令。因此，系统可以提供与受验者的特征或状态的在预定义空间内的差异或变化相关的输出。
处理单元还可以与选自由生理数据、身体数据、医疗中心、健康维护组织、病历、受验者的病史及其组合组成的组的数据同步。
在本发明的其他实施例中，处理单元还可以与人操纵的控制中心通信，人操纵的控制中心还可以向系统发送用于控制受验者的环境或车辆系统的指令。处理单元还被配置成收集和/或存储接收到的信号信息。所记录的信息可以被发送到任何显示设备或电子设备以允许受验者、系统用户或/和护理人员观察该信息，并为进一步的进展、诊断和治疗提供反馈。
根据本发明，处理单元还可以生成指令，该指令经由电子设备来传送到至少一个用户，该电子设备从由电子控制单元(ECU)、服务器、移动设备(例如智能手机、手持设备、可穿戴设备)及其任何组合组成的组中选择。
在本发明的其他实施例中，该系统还可以包括附加传感器，该附加传感器与处理装置通信，因此通过整合感测数据或从不同源导出的数据来产生传感器融合，以便导致更准确和完整的信息并且还增加置信度，或者与用于数据解释和决策的处理单元通信。传感器融合可以是直接融合、间接融合或直接和间接的输出的组合。感测数据可以从各种传感器类型、摄像机或任何热像摄像机(即红外摄像机、热成像摄像机或红外热像)导出。因此，该系统可以基于感测数据融合以识别和区分开在预定义空间中的几个受验者，并提供至少一个受验者的电磁图像。
在本发明的其他实施例中，本发明的雷达系统可以是基于CMOS的系统、基于SiGe的系统或基于其他半导体技术。基于CMOS的系统被配置为通过电子电路接收、发送和分析检测到的波束，并识别受验者的至少一个生理参数和相关变化。
在本发明的其他实施例中，系统可以位于任何期望的位置处，并且同时通过利用对检测到的每个唯一地区分的受验者的不同范围、角方位和/或角高度信息来在空间上解析、区分和确定由多个受验者产生的生理参数。此外，这可以基于对检测到的每个唯一地区分的受验者的不同范围、角方位和/或角高度信息的差异来促进多个受验者的识别。
在本发明的其他实施例中，该系统提供非电离辐射，并且对于各种应用使用起来是安全的。因此，该系统可用于汽车工业、测试方法、保健应用和设施、老年人或/和婴儿监测应用和安全应用。附加应用可以包括生物统计测量、语音识别、被覆盖的物体的非破坏性测试。
在本发明的另一个实施例中，在本公开中的微振动可以包括纳米振动，即在纳米和微米标度上的振动过程。
在本发明的其他实施例中，该系统还可以被配置成通过测量接收到的反射信号并计算被观察的组织的反射率来检测在从1Hz到10GHz的频率范围的各种哺乳动物组织和生物流体的介电性质。
在本发明的其他实施例中，该系统还可以包括信噪比(SNR)或基于信息的内容装置，用于从选自由环境噪声、语音、声音、运动及其任何组合组成的组中的预定义信号减少和/或去除噪声，从而能够获得低噪声信号。
在本发明的其他实施例中，该系统可以是在车辆、受验者家庭或/和医疗机构/设施内的小型化系统，其还被定位、放置、内装、安装、耦合、附着、嵌入或集成在各种设备、物品、表面、任何壳体、任何物体的位置或部分、期望的环境或电子电路或设备中，例如在车辆(例如汽车座椅、车门、车内娱乐(ICE)系统、车辆的控制系统、座椅安全带、仪表板、车辆座舱盖、内部照明孔、中央控制台或车辆内的任何其他区域、平台、电路或接口)内，例如在受验者的家庭或医疗设施(例如位于房屋或医疗设施中的任何家具、组件、物体、物品、区域、平台、电子设备、电路或接口)内。
在本发明的另一个实施例中，该系统还可以包括通信网络，该通信网络包括有线介质或无线介质，用户或电子设备可以通过该有线介质或无线介质与一个或更多个服务器和与一个或更多个医疗服务提供者相关联的外部通信介质进行通信。通信网络的示例可以包括但不限于互联网、云网络、局域网(LAN)、电话线(POTS)、城域网(MAN)、无线局域网(WLAN)和/或蜂窝网络，例如长期演进(LTE)3G和/或4G网络。根据各种无线通信协议，在网络环境中的各种设备可以可操作地来连接到通信网络。这种无线通信协议、通信标准和技术的示例可以包括但不限于传输控制协议和互联网协议(TCP/IP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)、长期演进(LTE)、文件传输协议(FTP)、增强型数据GSM环境(EDGE)、互联网语音协议(VoIP)、用于电子邮件、即时消息和/或短消息服务(SMS)的协议和/或蜂窝通信协议。
在本发明的另一个实施例中，通信网络还可以对应于车辆间通信。因此，该系统可以放置在第一车辆中用于检测与第一受验者相关联的受验者的生理参数，并且还与第二车辆控制系统通信。
系统处理器还可以提供指示受验者健康状态(例如疲劳状态、睡眠状态、情绪、精神、身体或/和生理状态(即压力、焦虑、生理危机和受验者舒适度))的生理参数数据解释的短期输出，并且还与提供从受验者的健康状态导出的激活指令的第二车辆通信。
例如，如果在车辆中的受验者的健康状态指示是疲劳，系统可以报告“疲劳”，并且车辆控制系统可以在有或没有对受验者的警告的情况下去激活“自动驾驶仪”操作，或者可选地，它将由于驾驶员疲劳而不允许“自动驾驶仪”操作的投入。
另一个示例性实施例可以是，如果在车辆中的受验者的健康状态指示是在睡眠状态中(即，进入睡眠或深度睡眠)，系统可以报告“睡眠”并且车辆控制系统可以去激活交还(hand-back)控制操作。可选地，系统可以提供指令来以安全的方式使车辆不起作用和/或经由车辆控制系统(即光、音频、空调或任何触觉反馈)向受验者发送清醒警报。此外，如果车辆控制系统报告故障并且受验者正在“睡觉”，控制系统可以引导车辆停在道路的旁边，而不是将控制交还给无机能的受验者。
另一个示例性实施例可以是当受验者的健康状况指示是在医疗紧急状态中时，系统报告“紧急”，并且可以与紧急服务通信，以安全的方式使车辆不起作用和/或指示车辆控制系统将车辆引导至预选的医疗设施或停在道路的旁边并等待紧急服务。
另一个示例性实施例可以是，如果在自主车辆中的受验者的健康状态指示是在睡眠状态中(即，进入睡眠或深度睡眠)，系统报告“安全睡眠”，并且车辆控制系统启用车辆舒适状态(即，降低在驾驶员座舱中的噪声、窗户透明度、音频音量等)。
在本发明的另一个实施例中，通信网络可以包括但不限于专用短程通信(DSRC)网络、蓝牙、Wi-Fi、车辆自组织网络(VANET)、智能车辆自组织网络(InVANET)、基于互联网的移动自组织网络(IMANET)、移动自组织网络(MANET)、无线传感器网络(WSN)、无线网状网络(WMN)、无线局域网(WLAN)和/或蜂窝网络，例如长期演进(LTE)3G和/或4G网络。
现在参考图4，其示出了使用本发明的THz系统和常规ECG技术同时测量的弹道心动图(BCG)和心电图(ECG)数据集的曲线图。
在本公开的一些实施例中，雷达系统包括无线电平台、雷达天线、信号处理单元、发送装置、处理装置、系统介质和系统管理器。
在本公开的一些实施例中，系统被配置成以远程和实时的方式监测人的心跳和/或呼吸率。系统的性能可以通过比较由本发明的系统同时测量的生命信号、弹道心动图(BCG)和真实ECG来证明。
现在参考图5，其呈现了远程地检测在空间的距离内的至少一个受验者的至少一个生理参数的方法的流程图，该方法包括下列步骤：提供用于远程地检测受验者的生理参数的便携式非侵入式亚THz和THz雷达系统(500)，该雷达系统包括：一个或更多个发送装置，其用于向受验者预定义组织发送亚THz和THz信号；一个或更多个接收装置，其用于接收受验者的THz信号，该THz信号是来自受验者组织的THz信号的反射，从而接收至少一个生理参数变化；以及微处理器，其与发送装置和/或接收装置通信，用于接收所发送的信号并处理所反射的THz信号。
该方法还包括通过分析接收到的信号来处理接收到的信号的步骤。因此，所提取的信号可以被处理和分析以确定受验者生理参数，例如受验者的精确呼吸率和/或心率。
在本发明的另一个实施例中，接收到的信号可以被预处理(510)、处理、计算、分析和/或解释。接收到的信号的预处理(510)的步骤包括滤波，即折叠或镜像信号，抽取折叠信号的选定部分并去除折叠段。这还实现适当的带通滤波和去除数据的折叠部分(520)。
该方法还包括通过找出准周期信号信息进行运动噪声抑制；该步骤可以抑制相对于准周期生命体征数据的随机噪声的影响(530)。
该方法还包括通过智能决策树而促进和/或操纵的分量选择以保留从先前步骤生成的相关分量，并允许基于剩余的频谱内容及其谐波行为和分组来确定基本生命体征分量(540)。
该方法还可以包括从剩余的子分量信号中选择和利用基本生理信号分量及其相应的谐波的步骤。
该方法还包括生理参数计算和跟踪。跟踪可以通过使用粒子滤波跟踪器或其任何修改来完成，且甚至被限制到一维。
现在参考图6，其呈现了由本发明的THz系统和ECG或手指脉搏血氧计传感器(FDA认证)检测的心率和呼吸率数据集的比较的时间序列曲线图。
如图6所示，获得的结果，其中上部曲线图表示呼吸率结果，而下部曲线图表示心率结果。本发明系统和ECG或手指脉搏血氧计技术(FDA认证)的公差分析显示不超过5％的差异。这展示了本发明的系统准确地监测人体的生命体征的能力。
现在参考图7，其示出了本发明的基于云的系统。如所示，基于云的系统720可以与多个源(例如本发明的THz雷达系统710、医疗中心/保健中心740、另一OEM车辆730、基于云的控制中心750、基于OEM云的系统/中心760或任何其他数据源系统和设施)通信。
在其他实施例中，该系统还可以包括与任何电子电路或设备通信的服务器，该电子电路或设备与用户、医疗护理中心、预定用户、护理人员、紧急服务和/或服务控制单元相关联。通信可以经由无线通信装置。接收信息存储在处理单元中或/和基于云的系统中。
现在参考图8，其呈现了受验者的被测心率(bpm)与时间(秒)的关系曲线图。该曲线图还呈现在车辆中进行的STFT计算的HR，并且还比较SPO2地面实测HR数据。
如可以观察到的，使用本发明雷达系统的心率测量提供了与SPO2传感器测量结果(FDA认证)类似的结果。
现在参考图9，其呈现了受验者的被测HRI(毫秒)与时间(秒)的关系曲线图。使用SDNN从基于时域BCG的HRI数据计算的HRV是27.9毫秒，并且还与具有26.6毫秒的计算出的SDNN HRV值的普通ECG传感器比较，SDNN HRV值在测量系统之间小于5％差异。
现在参考图10，其呈现了受验者被测呼吸率(bpm)与时间(秒)的关系。呼吸率数据在车辆中进行，并从本发明的系统被处理，并与普通呼吸传感器比较。
现在参考图11，其呈现了心率(bpm)与时间(分钟)的关系曲线图，用于在车辆中进行的测量。使用本发明的系统来检测和处理数据。使用安装在汽车座椅的靠背上的本发明的系统来进行测量，在汽车座椅上，被测受验者缓慢地增加随机身体运动，且同时他的HR升高。此外，对标准处理(STFT)以及对运动补偿算法(MC算法)的HR预测都被示出，并与地面实测传感器数据(SPO2，FDA认证)比较。
现在参考图12，其呈现了在车辆中的心率(bpm)与时间(分钟)测量的关系曲线图。使用本发明的系统来检测和处理数据。
所述测量在公路驾驶期间作为驾驶员的生命体征的道路测试监测而被进行。本发明系统的标准处理(STFT)以及运动补偿算法(MC算法)的HR结果都被示出，并与如由普通ECG确定的HR比较。
现在参考图13，其呈现了来自车辆内安装件的心率(bpm)与时间(秒)的关系曲线图。使用本发明的系统来检测和处理数据。心率结果还与普通ECG比较，示出相似的心率检测结果。
现在参考图14，其呈现了参与名义运动(nominal motion)同时否则位于在实验室环境内定位的汽车座椅中的受验者的被测心率(bpm)与时间(sec)的关系曲线图。运动由轻微的航向转弯、手和手臂运动组成，使得标准处理未能准确地预测受验者的HR。使用本发明的系统来检测和处理数据。
被测试的受验者如下被指导：
(a)0-120秒，受验者不讲话。
(b)120-240秒，受验者讲话，这引起附加的随机身体运动和HR的增加。
(c)240秒直到最后，受验者不再讲话，且HR返回到正常。这些结果进一步说明，不希望有的信号数据由系统从所提取的信号进一步分离或隔离，并因而在测量的持续时间期间成功地跟踪期望的心率输出信号数据。

Claims (16)

1.一种远程地检测至少一个受验者的至少一个生理参数的方法，包括下列步骤：
提供用于远程地检测受验者的生理参数的便携式非侵入式亚THz和THz雷达系统，其包括：
一个或更多个发射机，其被配置成在0.03至3THz的频率范围下将发送信号发送至所述受验者的组织；
一个或更多个接收机，其被配置成接收来自所述组织的所述发送的信号的反射作为反射信号；以及
微处理器装置，其被配置成与所述发射机和所述接收机中的至少一个通信，并被配置为通过以下项接收和处理所述反射信号：
通过折叠所述反射信号进行预处理；
对折叠信号的选定部分进行滤波和抽取并去除折叠信号的折叠段；
将经抽取的信号分解成子分量信号；
识别和去除由于所述受验者的随机运动而造成的子分量信号；
在剩余的子分量信号内找出准周期信号成分；以及
从所述剩余的子分量信号中选择并利用基本生理信号分量和相应的谐波，以基于剩余的频谱内容及其谐波行为和分组来确定所述受验者的至少一个生理参数。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于至少一个确定的生理参数生成用于所述受验者的一个或更多个生理参数分布，所述一个或更多个生理参数分布选自由以下项组成的组：平均心率与时间的关系、心跳到心跳间隔、平均心率的变化、心跳间隔的变化、心率变化的时间变化、心率变化的频谱变化、呼吸间隔、呼吸率的变化和/或呼吸幅度。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
(a)存储生理参数信号信息；
(b)与所存储的信号信息相比较地解释实时地接收的信号；
(c)指示选自由疲劳、睡眠、压力、焦虑、生理危机、舒适度及其组合组成的组的受验者健康状态；以及
(d)输出与所述健康状态相关联的警报、电子消息、标志或电子电路或设备的激活指令。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述受验者的至少一个生理参数包括确定选自由以下项组成的组中的所述受验者的至少一个生理参数：心率、心率间隔、心率变异性、呼吸率、呼吸率变异性、呼吸幅度、呼吸幅度变异性、血压、体温、体液、声带、眼球运动、身体运动、运动状态、每搏输出量及其组合组成的组中选择所述生理参数。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括用于根据至少一个识别数据来识别和排列至少一个确定的生理参数，该至少一个识别数据选自由以下项组成的组：所述受验者的年龄、所述受验者的性别、所述受验者的种族、所述受验者的生理状况、所述受验者的精神状况、所述受验者的健康状况、所述受验者的医疗健康史及其组合组成的组。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述便携式非侵入式亚THz和THz雷达系统在预定义位置上同时监测一个或更多个另外的受验者。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括经由至少一个传感器来提供感测数据融合。
8.一种用于远程地检测受验者的生理参数的便携式非侵入式亚THz和THz雷达系统，包括：
一个或更多个发射机，其被配置成在0.03至3THz的频率范围下将发送信号发送至所述受验者的组织；
一个或更多个接收机，其被配置成接收来自所述组织的所述发送信号的反射作为反射信号；以及
微处理器，其被配置成与所述发射机和/或所述接收机通信，并且其特征在于，所述微处理器被配置成通过以下项接收和处理所述反射信号：
通过折叠所述反射信号进行预处理；
对折叠信号的选定部分进行滤波和抽取并去除所述折叠信号的折叠段；
将经抽取的信号分解成子分量信号；
识别和去除由于所述受验者的随机运动而造成的子分量信号；
在剩余的子分量信号内找出准周期信号分量，以及
从所述剩余的子分量信号中选择并利用基本生理信号分量和相应的谐波，以基于剩余的频谱内容及其谐波行为和分组来确定所述受验者的至少一个生理参数。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述系统被配置成容纳在选自由以下项组成的组的壳体中：智能手表、麦克风、头盔、头戴式耳机、头戴式显示器、衣服物品、衣服、手镯、手腕设备、项链、戒指、眼镜、护目镜、贴片和电子设备。
10.根据权利要求8所述的系统，还包括用于提供感测数据融合的至少一个传感器。
11.根据权利要求8所述的系统，其中所述微处理器被配置成将信号数据的非预定义运动流隔离成基本分量以提取指示生理参数的信号。
12.根据权利要求8所述的系统，其中所述微处理器被配置成基于所确定的生理参数提供所述受验者的分布模式，所述分布模式选自由呼吸分布模式和心率分布模式组成的组。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述微处理器被配置成确定至少一个生理参数，所述至少一个生理参数选自由心率、心率间隔、心率变异性、呼吸率、呼吸率变异性、呼吸幅度、呼吸幅度变异性、血压、体温、体液、声带、眼球运动、身体运动、运动状态、每搏输出量及其组合组成的组。
14.根据权利要求8所述的系统，其中所述微处理器被配置成根据至少一个识别数据将受验者分类应用于所述受验者的接收到的生理参数信号，该至少一个识别数据选自由所述受验者的年龄、所述受验者的性别、所述受验者的种族、所述受验者的生理状况、所述受验者的精神状况、所述受验者的健康状况、所述受验者的医疗健康史及其组合组成的组。
15.根据权利要求8所述的系统，其中所述雷达系统被配置成在预定义位置上同时监测一个或更多个另外的受验者。
16.根据权利要求8所述的系统，其中所述微处理器被配置成生成关于所述受验者的健康状态的指示，所述受验者的健康状态选自由疲劳、睡眠、压力、焦虑、生理危机、舒适度及其组合组成的组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3888537A1 (de) * 2020-03-31 2021-10-06 FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zur kontaktlosen messung zumindest eines vitalparameters einer person
IL274078A (en) * 2020-04-20 2021-10-31 Elta Systems Ltd System for remote measurement of vital signs
KR102331922B1 (ko) * 2020-09-18 2021-12-01 재단법인 김해의생명산업진흥원 의료용 필름의 가교 상태 모니터링 장치
FR3125405A1 (fr) * 2021-07-21 2023-01-27 Valeo Systemes Thermiques Système d’aide pour fournir une information de diagnostic
AU2022374130A1 (en) * 2021-10-21 2024-03-14 Neteera Technologies Ltd Cardiac signal based biometric identification
DE102022115032A1 (de) 2022-06-15 2023-12-21 Altavo Gmbh Kopfhörerteil mit sensorik zur charakterisierung des vokaltrakts einer person
CN117530691B (zh) * 2024-01-09 2024-04-09 南通大学 基于室分网络的抑郁倾向检测系统、方法及相关设备

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101198277A (zh) * 2005-02-22 2008-06-11 海尔思-斯玛特有限公司 用于生理学和心理生理学监控的方法和系统及其应用
CA2747057A1 (en) * 2008-12-16 2010-07-08 Bodymedia, Inc. Method and apparatus for determining heart rate variability using wavelet transformation
WO2013040511A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Kai Medical, Inc. Systems and methods for apnea therapy
CN105962914A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 北京千安哲信息技术有限公司 基于盲源分离的呼吸与心跳信号的分离方法及装置
CN105997083A (zh) * 2016-04-27 2016-10-12 深圳市前海万象智慧科技有限公司 一种人体呼吸的检测装置及其检测方法
CN106037644A (zh) * 2016-05-20 2016-10-26 北京千安哲信息技术有限公司 非接触式人体生命参数测量系统和方法
CN106175723A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 中国人民解放军第三军医大学第附属医院 一种基于fmcw宽带雷达的多生命监护系统
CN106805940A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 由国峰 一种连续波生物雷达体征检测装置
CN107144840A (zh) * 2017-05-03 2017-09-08 中国人民解放军国防科学技术大学 基于太赫兹雷达的人体生命信号高精度测量方法
WO2018006121A1 (en) * 2016-07-07 2018-01-11 Resmed Limited Diagnosis and monitoring of cardio-respiratory disorders
CN107731859A (zh) * 2016-07-28 2018-02-23 纳特拉技术公司 兆赫互补金属氧化物半导体传感器
WO2018050913A1 (en) * 2016-09-19 2018-03-22 Resmed Sensor Technologies Limited Apparatus, system, and method for detecting physiological movement from audio and multimodal signals
CN108078555A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 南京理工大学 一种基于卡尔曼滤波和目标跟踪的生命体征远程监测装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19626556C2 (de) * 1996-07-02 1998-05-20 Joao R Dr Ing Moreira Verfahren zum Bestimmen einer absoluten Phase zwischen zwei interferometrischen, mittels Radar mit synthetischer Apertur (SAR) erzeugten Aufnahmen
JP3500024B2 (ja) 1997-01-07 2004-02-23 三菱重工業株式会社 自動運転システムにおける車両制御方法
US7811234B2 (en) 2002-08-01 2010-10-12 California Institute Of Technology Remote-sensing method and device
AU2003262625A1 (en) 2002-08-01 2004-02-23 California Institute Of Technology Remote-sensing method and device
CN101437442B (zh) 2006-03-06 2011-11-16 森赛奥泰克公司 超宽带监视系统和天线
US20080039718A1 (en) * 2006-08-12 2008-02-14 Philometron Platform for detection of tissue structure change
WO2009009722A2 (en) 2007-07-12 2009-01-15 University Of Florida Research Foundation, Inc. Random body movement cancellation for non-contact vital sign detection
WO2009076298A1 (en) * 2007-12-07 2009-06-18 University Of Florida Research Foundation Inc. Complex signal demodulation and angular demodulation for non-contact vital sign detection
US20100152600A1 (en) * 2008-04-03 2010-06-17 Kai Sensors, Inc. Non-contact physiologic motion sensors and methods for use
US9164168B2 (en) 2009-03-20 2015-10-20 Wright State University Systems for detecting movement of a target
US20110021928A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 The Boards Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and system of determining cardio-respiratory parameters
WO2013082620A1 (en) 2011-12-01 2013-06-06 University Of Florida Research Foundation, Inc. Wavelength division sensing rf vibrometer for accurate measurement of complex vibrations
US9713434B2 (en) 2012-02-11 2017-07-25 Sensifree Ltd. Microwave contactless heart rate sensor
EP2827766B1 (en) 2012-03-19 2019-09-18 Advanced Telesensors Inc. System and method for facilitating reflectometric detection of physiologic activity
US10143377B2 (en) * 2012-05-02 2018-12-04 Augusta University Research Institute, Inc. Single channel imaging measurement of dynamic changes in heart or respiration rate
US9247887B2 (en) * 2012-09-11 2016-02-02 Covidien Lp Methods and systems for determining physiological information based on low and high frequency components
RU2533683C2 (ru) 2012-09-21 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "НаноПульс" (ООО "НаноПульс") Устройство дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организма
US9532735B2 (en) 2013-10-23 2017-01-03 King Abdullah University Of Science And Technology Apparatus and method for wireless monitoring using ultra-wideband frequencies
US20150181840A1 (en) 2013-12-31 2015-07-02 i4c Innovations Inc. Ultra-Wideband Radar System for Animals
US10401477B2 (en) 2014-02-25 2019-09-03 University Of Florida Research Foundation, Inc. Method and apparatus for doppler radar signal recovery of target displacement
US9057785B1 (en) 2014-05-29 2015-06-16 Robert W. Lee Radar operation with increased doppler capability
US9924880B2 (en) * 2015-02-11 2018-03-27 Samsung Electronics Co., Ltd. RF doppler bio-signal sensor for continuous heart rate variability and blood pressure monitoring
JP6940414B2 (ja) 2015-04-20 2021-09-29 レスメッド センサー テクノロジーズ リミテッド 特性信号から人間の検出及び識別
US20160338599A1 (en) 2015-05-22 2016-11-24 Google, Inc. Synchronizing Cardiovascular Sensors for Cardiovascular Monitoring
US9520051B1 (en) 2015-06-29 2016-12-13 Echocare Technologies Ltd. System and method for implementing personal emergency response system based on UWB interferometer
US9568595B2 (en) 2015-06-29 2017-02-14 Echocare Technologies Ltd. Ultra-wide band antenna arrays and related methods in personal emergency response systems
US20170119318A1 (en) 2015-10-28 2017-05-04 Blumio, Inc. System and method for biometric measurements
US20180256082A1 (en) 2017-03-12 2018-09-13 Neteera Technologies Ltd. Method and device for non-contact sensing of vital signs and diagnostic signals by electromagnetic waves in the sub terahertz band
KR102350493B1 (ko) * 2017-05-19 2022-01-14 삼성전자주식회사 수면과 관련된 정보를 결정하기 위한 전자 장치 및 방법

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101198277A (zh) * 2005-02-22 2008-06-11 海尔思-斯玛特有限公司 用于生理学和心理生理学监控的方法和系统及其应用
CA2747057A1 (en) * 2008-12-16 2010-07-08 Bodymedia, Inc. Method and apparatus for determining heart rate variability using wavelet transformation
WO2013040511A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Kai Medical, Inc. Systems and methods for apnea therapy
CN106805940A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 由国峰 一种连续波生物雷达体征检测装置
CN105997083A (zh) * 2016-04-27 2016-10-12 深圳市前海万象智慧科技有限公司 一种人体呼吸的检测装置及其检测方法
CN106037644A (zh) * 2016-05-20 2016-10-26 北京千安哲信息技术有限公司 非接触式人体生命参数测量系统和方法
CN105962914A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 北京千安哲信息技术有限公司 基于盲源分离的呼吸与心跳信号的分离方法及装置
CN106175723A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 中国人民解放军第三军医大学第附属医院 一种基于fmcw宽带雷达的多生命监护系统
WO2018006121A1 (en) * 2016-07-07 2018-01-11 Resmed Limited Diagnosis and monitoring of cardio-respiratory disorders
CN107731859A (zh) * 2016-07-28 2018-02-23 纳特拉技术公司 兆赫互补金属氧化物半导体传感器
WO2018050913A1 (en) * 2016-09-19 2018-03-22 Resmed Sensor Technologies Limited Apparatus, system, and method for detecting physiological movement from audio and multimodal signals
CN108078555A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 南京理工大学 一种基于卡尔曼滤波和目标跟踪的生命体征远程监测装置
CN107144840A (zh) * 2017-05-03 2017-09-08 中国人民解放军国防科学技术大学 基于太赫兹雷达的人体生命信号高精度测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
太赫兹雷达目标微动特征提取研究进展;杨琪;邓彬;王宏强;秦玉亮;;雷达学报(第01期);26-49 *

Also Published As

Publication number Publication date
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