JP7362480B2 - コヒーレント信号分散を用いた心臓および肺の監視 - Google Patents
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Description
国外または国内の優先権主張が本出願とともに提出される出願データシートで識別されるあらゆるすべての出願は、米国特許法施行規則1.57の下で参照によって本明細書に組み込まれる。本出願は、2015年11月9日に出願され、「COHERENT SIGNAL ANALYZER」という題名の米国特許出願第14/936,536号の一部継続出願である。本出願は、2017年2月3日に出願され、「HEART AND LUNG MONITORING WITH COHERENT SIGNAL DISPERSION」という題名の米国仮特許出願第62/454,437号への優先権を主張する。これらの出願の各々は、その全体がここで参照によって本明細書に組み込まれる。
(たとえば、図1、図2、図3A、図4A、および/または図5Aに示されるような)本明細書に記載されるシステムの実施形態は、生理検知デバイスとして使用することができる。これは、たとえば、患者の心臓および/または肺の活動に関連する生理的特性を検出できる生理検知デバイス800を示す図8に図示される。人間の患者が図示されているが、本明細書に記載されるシステムおよび方法は、動物の被験体を含む、他の被験体で使用することもできる。生理検知デバイスは、送信器810および受信器820を含むことができる。送信器810は、本明細書に記載される、関連する送信アンテナを有する他の送信器のいずれかのようであってよい。同様に、受信器820は、本明細書に記載される、関連する受信アンテナを有する他の受信器のいずれかのようであってよい。生理検知デバイス800は、PMDおよび/またはCSD波形を得るため、本明細書に記載される他のシステムと同様に機能することができる。
120 受信器
130 目標物
132 目標物
200 システム
210 送信器
220 受信器
230 目標物
300 システム
310 送信器
320 受信器
330 目標物
400 システム
410 送信器
420 受信器
500 システム
502a アップコンバータ
502b アップコンバータ
504a 波形発生器
504b 波形発生器
506a 信号線
506b 信号線
508 局部発振器
510 送信器
520 受信器
522a ダウンコンバータ
522b ダウンコンバータ
522c ダウンコンバータ
522d ダウンコンバータ
524a アナログデジタル変換器
524b アナログデジタル変換器
524c アナログデジタル変換器
524d アナログデジタル変換器
526a 信号線
526b 信号線
526c 信号線
526d 信号線
528 局部発振器
530 目標物
540 メモリ
550 プロセッサ
700 ポアンカレ球
710 コヒーレント信号分散曲線
720 コヒーレント信号分散曲線
730 コヒーレント信号分散曲線
800 生理検知デバイス
810 送信器
820 受信器
Claims (27)
- 被験体の生理的特性を検知するための方法であって、
前記被験体の身体の一部の近傍に、複数の受信器アンテナ及び少なくとも1つの送信器アンテナを含む少なくとも3つのアンテナを設けるステップであって、前記アンテナの少なくとも1つが、1対の直交偏波アンテナを含む、少なくとも3つのアンテナを設けるステップと、
少なくとも1つの見通し線(LOS)信号及び複数のマルチパス信号を、前記複数の受信器アンテナ及び前記少なくとも1つの送信器アンテナにおいて、コヒーレントに得るステップであって、前記マルチパス信号の伝達が、前記被験体の身体の前記一部による反射、回折または散乱のうちの1つまたは複数を伴い、前記コヒーレントに得ることが、同期クロック及び複数のチャネルの局部発振器を、前記少なくとも1つの送信器アンテナ及び前記複数の受信器アンテナの両方において使用することを含む、コヒーレントに得るステップと、
第1の受信器信号および第1の送信器信号、または
空間的に分離した受信器アンテナから得られる第1および第2の受信器信号、または
異なる送信器信号に起因する第1および第2の受信器信号、または
複数の受信器アンテナの直交偏波部から得られる第1および第2の受信器信号、または
複数の受信器アンテナに関連するビームもしくは複数の送信器アンテナに関連するビーム、または
2つ以上の送信器信号の組合せを含む組合せ送信器信号もしくは2つ以上の受信器信号の組合せを含む組合せ受信器信号
を含む、少なくとも第1の信号対を形成するステップと、
前記第1の信号対の中の各信号を周波数領域に変換することによって、前記各信号について、複数の周波数成分の振幅および位相情報を決定するステップと、
前記第1の信号対の中の前記信号の、それぞれの周波数成分位相およびそれぞれの周波数成分振幅を比較することによって、前記第1の信号対について、偏波情報を決定するステップと
を含み、
前記受信器アンテナが、他の受信器アンテナから、前記送信器信号の周波数の0.5波長だけ分離され、
前記被験体の前記生理的特性が、心拍数または肺呼吸数の活動に関連する、方法。 - 前記偏波情報を使用して、前記被験体の前記生理的特性を分析するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記被験体の前記生理的特性を分析するステップが、所与の時における前記偏波情報の特性を識別するステップ、または前記偏波情報の時間変動する変化を識別するステップを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記被験体の身体の前記一部が胸部を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記被験体の身体の前記一部が手足を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記被験体の身体の異なる部分から心臓の反応に起因するタイミング反応差を識別してパルス遅延情報を得るために、時間変動する偏波情報の相関関係を計算するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記偏波情報に基づいて、前記被験体が人間であるかどうかを決定するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1および第2の受信器信号が共通の送信器信号に起因するか、または異なる送信器信号に起因するかにかかわらず、前記第1および第2の受信器信号をコヒーレントに受信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1および第2の受信器信号をコヒーレントに受信するステップが、共通の局部発振器を使用して、前記第1および第2の受信器信号を周波数ダウンコンバートするステップを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第1および第2の受信器信号をコヒーレントに受信するステップが、前記第1および第2の受信器信号の同期デジタルサンプリングを実施するステップを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第1および第2の受信器信号が、第1および第2の送信器信号にそれぞれ起因し、前記第1の送信器信号と第2の送信器信号が、時間、周波数、符号、ビーム、または偏波で分離可能である、請求項1に記載の方法。
- 分離可能な前記第1の送信器信号と前記第2の送信器信号がコヒーレントに合成される、請求項11に記載の方法。
- 分離可能な前記第1の送信器信号と前記第2の送信器信号が時間的に重複する、請求項11に記載の方法。
- 分離可能な前記第1の送信器信号と前記第2の送信器信号が共通の送信器アンテナの直交偏波部を使用して送信される、請求項11に記載の方法。
- 分離可能な前記第1の送信器信号と前記第2の送信器信号が、空間的に分離した前記送信器アンテナを使用して送信される、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の信号対が前記第1の受信器信号および前記第1の送信器信号を含み、前記第1の受信器信号が第2の送信器信号に起因する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の信号対の中の前記信号の、それぞれの周波数成分の位相またはそれぞれの周波数成分の振幅を比較することが、ジョーンズベクトルまたはストークスパラメータを計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの受信器信号および前記少なくとも1つの送信器信号が無線周波数(RF)信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 被験体の生理的特性を監視するためのシステムであって、
複数の受信器アンテナ及び少なくとも1つの送信器アンテナを含む少なくとも3つのアンテナであって、前記アンテナの少なくとも1つが、1対の直交偏波アンテナを含む、少なくとも3つのアンテナと、
プロセッサであって、
少なくとも1つの見通し線(LOS)信号及び複数のマルチパス信号を、前記複数の受信器アンテナ及び前記少なくとも1つの送信器アンテナにおいて、コヒーレントに得ることであって、前記マルチパス信号の伝達が、前記被験体の身体の一部による反射、回折または散乱のうちの1つまたは複数を伴い、前記コヒーレントに得ることが、同期クロック及び複数のチャネルの局部発振器を、前記少なくとも1つの送信器アンテナ及び前記複数の受信器アンテナの両方において使用することを含む、コヒーレントに得ることと、
第1の受信器信号および第1の送信器信号、または空間的に分離した受信器アンテナから得られる第1および第2の受信器信号、または異なる送信器信号に起因する第1および第2の受信器信号、または複数の受信器アンテナの直交偏波部から得られる第1および第2の受信器信号、または複数の受信器アンテナに関連するコヒーレントビーム信号もしくは複数の送信器アンテナに関連するコヒーレントビーム信号、または2つ以上の送信器信号の組合せを含む組合せ送信器信号もしくは2つ以上の受信器信号の組合せを含む組合せ受信器信号を含む、少なくとも第1の信号対を形成することと、
前記第1の信号対の中の各信号を周波数領域に変換することによって、前記各信号について、複数の周波数成分の振幅および位相情報を決定することと、
前記第1の信号対の中の前記信号の、それぞれの周波数成分位相およびそれぞれの周波数成分振幅をそれぞれ比較することによって、前記第1の信号対について、偏波情報を決定することと、を行う
ように構成されたプロセッサと
を備え、
前記受信器アンテナが、他の受信器アンテナから、前記送信器信号の周波数の0.5波長だけ分離され、
前記被験体の前記生理的特性が、心拍数または肺呼吸数の活動に関連する、システム。 - モノスタティックである、請求項19に記載のシステム。
- バイスタティックである、請求項19に記載のシステム。
- 前記プロセッサが、前記偏波情報を使用して、前記被験体の前記生理的特性を分析するようにさらに構成される、請求項19に記載のシステム。
- 前記プロセッサが、所与の時における前記偏波情報から形成される曲線の特性を識別すること、または前記偏波情報の時間変動する変化を識別することによって、前記被験体の前記生理的特性を分析するようにさらに構成される、請求項19に記載のシステム。
- 前記送信器アンテナと前記受信器アンテナのうちの少なくとも1つがベッドまたは椅子に組み込まれる、請求項19に記載のシステム。
- 前記第1の受信器信号と第2の受信器信号をコヒーレントに受信する受信器回路構成をさらに備える、請求項19に記載のシステム。
- 前記受信器回路構成が、前記第1および第2の受信器信号を周波数ダウンコンバートするための共通局部発振器、ならびに前記第1および第2の受信器信号の同期デジタルサンプリングを実施するための1つまたは複数のアナログデジタル変換器を備える、請求項25に記載のシステム。
- 第1の送信器信号と第2の送信器信号をコヒーレントに合成するための送信器回路構成をさらに備える、請求項19に記載のシステム。
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