呼吸、心率等生理指标是人体的基本生命特征信息,可直接反映人体的健康状况,此外生命特征参数的异常往往能引发医学上的突发紧急事件,因此对于这些生命特征信息的实时检测有非常重要的实用价值。同时,近年来随着全球人口老龄化严重,慢性病普见以及突发的疫情,对生命体征的监测需求日渐强烈。而目前生命特征信息主要依靠贴附于人体的接触式传感器、电极进行测量,这些方法都需要传感器直接或间接地接触人体,接触式测量制约了其应用范围,同时存在使用者依从性问题,当使用者不愿意佩戴或者忘记佩戴传感设备时,这些系统无法进行监测。与上述传感设备相比,无线信号能够在用户毫无察觉的情况下进行监测,无需佩戴任何传感器。基于无线信号的医疗健康监测系统对用户的正常生活不造成影响,且能够解决用户依从性问题。研究表明,无线技术能够持续地监测用户的健康状况,这使其能够在发生晕厥、心脏骤停等紧急情况时及时示警,降低死亡或致残的风险,从而减轻社会医疗负担。
相对于WiFi、音频设备、视频设备等无线设备,毫米波雷达的特性使得其更适用于医疗健康监测领域。首先,毫米波雷达是通过对连续波进行频率调制,根据发射信号和回波信号的频率差、相位差来获取目标信息的一种雷达体制。毫米波雷达能够将获取的雷达信号划分为多个角度、距离尺度,相较于WiFi, CW雷达捕获的信息具有更多的细节,这对于医疗健康监测系统有着重要意义。毫米波固态器件技术的高速发展,毫米波雷达能够兼具调频连续波与毫米波集成技术的优势,这进一步缩小了毫米波雷达的体积,同时降低了基于该雷达的医疗健康监测系统的成本。呼吸、心跳引起的身体表面局部振动的幅度分别约 5 mm, 200~500 μm,毫米级的波长有利于监测小幅度的振动,从而准确地监测生理体征。
同时,在毫米波波段存在大量未使用的频段,使得基于毫米波雷达的医疗健康监测系统能够抵抗来自其他频段的干扰。绝大多数商用雷达与医疗设备专用频段无共享频段,因此不会对已有的医疗设备,尤其是植入式医疗设备造成干扰。随着5G技术的发展与广泛应用,数据的传输速率与处理速率得到了革命性的提升,这为毫米波雷达的数据传输与实时处理提供了保障。综上所述,毫米波雷达在医疗健康监测领域(临床监测、日常健康状况监测等)有着广泛的应用前景。
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