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CN118078222A - 用于脉搏波测量的设备、方法、介质和程序产品 - Google Patents

用于脉搏波测量的设备、方法、介质和程序产品 Download PDF

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CN118078222A
CN118078222A CN202211493683.XA CN202211493683A CN118078222A CN 118078222 A CN118078222 A CN 118078222A CN 202211493683 A CN202211493683 A CN 202211493683A CN 118078222 A CN118078222 A CN 118078222A
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China
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pulse wave
location
wave signal
determining
signals
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Application number
CN202211493683.XA
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肖霄
殷潜
赵咏豪
余展
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Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本公开的实施例提供了用于脉搏波测量的设备、方法、介质和程序产品，涉及医疗领域。所提供的设备包括多个接收天线，被配置为获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，其中多个回波信号处于相同的时间周期。设备还包括处理器，被配置为基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果，其中第一部位和第二部位是一组身体部位中的不同部位。利用本公开的实施例的单个设备，能够确定用户不同身体部位处相同的时间周期内的脉搏波测量结果。

Description

用于脉搏波测量的设备、方法、介质和程序产品
技术领域
本公开的实施例主要涉及医疗领域。更具体地，本公开的实施例涉及用于脉搏波测量的设备、方法、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。
背景技术
脉搏波是指由心脏的搏动(振动)沿动脉血管和血流向外周传播而形成的波。心脏的每一次跳动都会产生一束沿主动脉及动脉树传播的脉搏波。在一个心跳周期内脉搏波从主动脉瓣到达外周血管的测量点的传播时间差可以称为脉搏波传导时间，也称为脉传时间(pulse transmit time,PTT)。目前，已经提出了利用脉搏波测量结果来分析生理健康状况的方案。例如，可以利用脉传时间，尤其是主动脉的脉传时间来评估心血管的健康程度，例如心脏功能、动脉血管状况、血压等。因此，需要能够获得准确的脉搏波测量结果的方案以更好地分析生理健康状况。
发明内容
本公开的实施例提供了一种用于脉搏波测量的方案。
在本公开的第一方面，提供了用于脉搏波测量的设备。该设备包括多个接收天线，其被配置为获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，其中多个回波信号处于相同的时间周期。设备还包括处理器，其被配置为基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果，其中第一部位和第二部位是一组身体部位中的不同部位。以此方式，根据本公开的实施例的单个设备能够确定用户不同身体部位处相同的时间周期内的脉搏波测量结果。
在第一方面的一些实施例中，该组身体部位包括颈部、腹部和胸部中的至少两项。这样，利用本公开的实施例的单个设备能够确定的脉搏波测量结果可以包括颈部的脉搏波信号、胸腹部主动脉的脉传时间等。
在第一方面的一些实施例中，基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果包括：基于对多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束，每个波束具有相应的方向；确定与多个波束对应的多个脉搏波信号；以及在多个脉搏波信号中确定对应于第一部位的第一脉搏波信号和对应于第二部位的第二脉搏波信号。以此方式，可以利用单个设备确定与两个身体部位分别对应的脉搏波信号，并且两个脉搏波信号处于相同的时间周期。
在第一方面的一些实施例中，基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果还包括：基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间。以此方式，利用单个设备可以基于共时的两个脉搏波信号准确地确定脉搏波在两个身体部位之间的传导时间。
在第一方面的一些实施例中，基于对多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束包括：基于一组权重对多个回波信号进行加权相加，确定与一组权重对应的一个波束。以此方式，可以确定具有不同方向的多个波束，从而增加能够进行脉搏波测量的范围。
在第一方面的一些实施例中，确定与多个波束对应的多个脉搏波信号包括：基于多个波束中的每个波束，确定用户的皮肤响应于脉搏波的微动轨迹，以作为与波束对应的脉搏波信号。以此方式，可以利用电磁波来采集用户的脉搏波信号。
在第一方面的一些实施例中，在多个脉搏波信号中确定对应于第一部位的第一脉搏波信号和对应于第二部位的第二脉搏波信号包括：在多个脉搏波信号中确定满足第一条件的第一脉搏波信号，第一条件与第一部位的呼吸特征和心跳特征中的至少一项相关联；以及基于第一脉搏波信号，在多个脉搏波信号中确定第二脉搏波信号。以此方式，可以高效地采集到与特定身体部位对应的脉搏波信号。
在第一方面的一些实施例中，基于第一脉搏波信号，在多个脉搏波信号中确定第二脉搏波信号包括：基于与第一脉搏波信号对应的第一波束的方向和第一部位的位置，确定与第二部位对应的波束方向的范围，范围内的波束方向与第一波束的方向之间的夹角大于预定角度值；以及在与范围内的波束对应的一组脉搏波信号中确定满足第二条件的第二脉搏波信号，第二条件与脉搏波信号强度相关联。以此方式，可以提高确定与特定的第二部位对应的脉搏波信号的效率。
在第一方面的一些实施例中，基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间包括：基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之间的匹配滤波，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间。以此方式，可以快速和准确地确定脉搏波传导时间。
在第一方面的一些实施例中，设备包括毫米波雷达传感器，并且多个接收天线被包括在毫米波雷达传感器中。利用毫米波雷达传感器，可以提高脉搏波测量结果的准确性。
在第一方面的一些实施例中，获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号包括：在用户的身体的测量部位处获取多个回波信号，测量部位不同于第一部位和第二部位。以此方式，可以在单一的测量部位处确定身体的不同部位处的脉搏波测量结果。
在第一方面的一些实施例中，所述设备是被佩戴在测量部位处的穿戴式设备，或者是在测量部位的附近操作的手持式设备。以此方式，可以提供用户友好的、无感的脉搏波测量方案。
在本公开的第二方面，提供了用于脉搏波测量的方法。该方法包括获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，其中多个回波信号处于相同的时间周期。方法还包括基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果，其中第一部位和第二部位是一组身体部位中的不同部位。以此方式，根据本公开的实施例的方法能够高效地确定用户不同身体部位处相同的时间周期内的脉搏波测量结果。
在第二方面的一些实施例中，该组身体部位包括颈部、腹部和胸部中的至少两项。这样，利用本公开的实施例的方法能够确定的脉搏波测量结果可以包括颈部的脉搏波信号、胸腹部主动脉的脉传时间等。
在第二方面的一些实施例中，基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果包括：基于对多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束，每个波束具有相应的方向；确定与多个波束对应的多个脉搏波信号；以及在多个脉搏波信号中确定对应于第一部位的第一脉搏波信号和对应于第二部位的第二脉搏波信号。以此方式，可以基于一个时间周期内的回波信号确定与两个身体部位分别对应的两个脉搏波信号，并且两个脉搏波信号处于相同的时间周期。
在第二方面的一些实施例中，基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果还包括：基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间。以此方式，可以基于共时的两个脉搏波信号准确地确定脉搏波在两个身体部位之间的传导时间。
在第二方面的一些实施例中，基于对多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束包括：基于一组权重对多个回波信号进行加权相加，确定与一组权重对应的一个波束。以此方式，可以确定具有不同方向的多个波束，从而增加能够进行脉搏波测量的范围。
在第二方面的一些实施例中，确定与多个波束对应的多个脉搏波信号包括：基于多个波束中的每个波束，确定用户的皮肤响应于脉搏波的微动轨迹，以作为与波束对应的脉搏波信号。以此方式，可以利用电磁波来采集用户的脉搏波信号。
在第二方面的一些实施例中，在多个脉搏波信号中确定对应于第一部位的第一脉搏波信号和对应于第二部位的第二脉搏波信号包括：在多个脉搏波信号中确定满足第一条件的第一脉搏波信号，第一条件与第一部位的呼吸特征和心跳特征中的至少一项相关联；以及基于第一脉搏波信号，在多个脉搏波信号中确定第二脉搏波信号。以此方式，可以高效地采集到与特定身体部位对应的脉搏波信号。
在第二方面的一些实施例中，基于第一脉搏波信号，在多个脉搏波信号中确定第二脉搏波信号包括：基于与第一脉搏波信号对应的第一波束的方向和第一部位的位置，确定与第二部位对应的波束方向的范围，范围内的波束方向与第一波束的方向之间的夹角大于预定角度值；以及在与范围内的波束对应的一组脉搏波信号中确定满足第二条件的第二脉搏波信号，第二条件与脉搏波信号强度相关联。以此方式，可以提高确定与特定的第二部位对应的脉搏波信号的效率。
在第二方面的一些实施例中，基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间包括：基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之间的匹配滤波，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间。以此方式，可以快速和准确地确定脉搏波传导时间。
在第二方面的一些实施例中，该方法可以由包括毫米波雷达传感器的设备执行，并且毫米波雷达传感器包括多个接收天线，以用于获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号。利用毫米波雷达传感器，可以提高脉搏波测量结果的准确性。
在第二方面的一些实施例中，获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号包括：在用户的身体的测量部位处获取多个回波信号，测量部位不同于第一部位和第二部位。以此方式，可以在单一的测量部位处确定身体的不同部位处的脉搏波测量结果。
在第二方面的一些实施例中，该方法可以由被佩戴在测量部位处的穿戴式设备执行，或者由在测量部位的附近操作的手持式设备执行。以此方式，可以提供用户友好的、无感的脉搏波测量方案。
在本公开的第三方面，提供了用于脉搏波测量的装置。装置包括获取单元，被配置为获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，其中多个回波信号处于相同的时间周期。装置还包括确定单元，被配置为基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果，其中第一部位和第二部位是一组身体部位中的不同部位。
在本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中计算机程序被处理器执行实现第二方面所提供的方法。
在本公开的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机可执行指令，当指令在被处理器执行时实现第二方面的方法的部分或全部步骤。
可以理解地，上述提供的第三方面的装置、第四方面的计算机存储介质或者第五方面的计算机程序产品用于执行第二方面所提供的方法中的至少一部分。因此，关于第二方面的解释或者说明同样适用于第三方面、第四方面和第五方面。此外，第三方面、第四方面和第五方面所能达到的有益效果可参考对应方法中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素，其中：
图1示出了本公开的多个实施例能够在其中实现的示例环境的示意图；
图2示出了根据本公开的一些实施例的用于脉搏波测量的方法的流程图；
图3示出了根据本公开的一些实施例的确定多个波束的过程的示意图；
图4示出了根据本公开的一些实施例的所确定的脉搏波信号的示意图；
图5示出了根据本公开的一些实施例的确定脉搏波信号的过程的示意图；
图6示出了根据本公开的一些实施例的用于脉搏波测量的装置的示意性框图；以及
图7示出了能够实施本公开的多个实施例的计算设备的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如上文所简要提及的，脉搏波测量结果可以用来评估生理健康状况。例如，脉传时间，尤其是主动脉的脉传时间可以用来评估心血管的健康程度。目前，已经提出了一些用于脉搏波测量的方案。例如，可以利用压力传感器来通过心脏射血引起的皮肤微动采集用户的脉搏波信号。又例如，可以利用光学传感器来通过心脏射血引起的光穿透深度的变化来采集脉搏波信号。通过分析采集到的脉搏波信号，例如与标准脉搏波信号进行比较，可以评估用户的生理健康状况。
特别地，可以利用两个分别置于身体对应部位处的共时传感器来同时测量脉搏波。基于测量到的共时的两个脉搏波信号，可以确定脉传时间并且利用脉传时间来评估用户的生理健康状况。例如，可以利用平面压力波测定法来测量颈动脉和股动脉之间的脉传时间。然而，这种测定法需要先进的设备和训练有素的操作人员，即使在普通的诊所中也难以实施。
目前，还提出了一些商用化消费者级的脉搏波测量设备。这些设备可以例如以腕带的形式被佩戴在用户的肢端(例如手腕、手臂)处以方便地进行脉搏波测量。设备可以包括被布置在不同位置处的多个传感器或单向传感器阵列以测量不同位置处的脉搏波信号。设备还可以基于不同位置处采集到的脉搏波信号确定脉传时间。
然而，在一方面，由于人体不同位置之间的脉传时间通常在毫秒至分秒量级，因此当多个传感器被布置得相距较远时，可能需要复杂的线缆或其他设备来在时间上同步多个传感器以用于准确地测量脉传时间。这样可能使得设备的成本和功耗增加。此外，部署多个传感器以及线缆可能降低用户体验。
在另一方面，常见的被佩戴在肢端的传感器可能难以获得例如胸部、腹部等部位的脉搏波测量结果，因此难以确定医学上更有价值的胸腹部主动脉的脉传时间。
为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题，本公开的各种实施例提供了一种用于脉搏波测量的方案。根据在此描述的各种实施例，提供了一种用于脉搏波测量的设备。该设备包括多个接收天线，被配置为获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，其中多个回波信号处于相同的时间周期。设备还包括处理器，被配置为基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果，其中第一部位和第二部位是一组身体部位中的不同部位。以此方式，根据本公开的实施例的单个设备能够确定用户不同身体部位处相同时间周期内的脉搏波测量结果。以下参考附图来描述本公开的各种示例实施例。
图1示出了本公开的多个实施例能够在其中实现的示例环境100的示意图。图1示出了根据本公开的实施例的用于测量用户101的脉搏波的设备110。如图1所示，设备110可以被配置为在用户101的身体的测量部位(例如，手腕)处操作，以确定与用户101的颈动脉和腹动脉分别对应的波束1和波束2。设备110还可以基于波束1和波束2分别确定颈动脉和腹动脉处的脉搏波测量结果。在一些实施例中，脉搏波测量结果可以包括脉搏波信号。备选地或附加地，脉搏波测量结果可以包括基于脉搏波信号确定的信息，例如脉传时间、脉搏波速度等。
应理解，上述环境100仅是示例性的而不构成对本公开的范围的限制。取决于实际应用，设备110可以是接触式或非接触式设备。设备110可以是被佩戴在其他测量部位的腕带式设备或臂带式设备。设备110可以被佩戴在用户的颈部、腰部、手臂、手腕、腿部、膝部、腕部等。设备110也可以是其他形式的设备，例如手持式设备或固定式设备。可以通过将设备110放置在人体附近或贴近身体的测量部位来获得脉搏波测量结果。设备110可以用于确定用户101的胸部、腿部等多个部位处的脉搏波测量结果。
在一些实施例中，用户101可以手动唤醒设备110执行脉搏波测量功能。备选地或附加地，设备110可以被设置为周期性地执行脉搏波测量功能。备选地或附加地，设备110可以响应于确定用户101处于特定姿态而被唤醒以执行脉搏波测量功能。
图2示出了根据本公开的一些实施例的测量脉搏波的过程200的示意图。过程200可以由设备110中的合适的模块实现。下文将参考图1来描述图2中所示的测量脉搏波的过程200。
如图2所示，在框210，获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，其中多个回波信号处于相同的时间周期。参考图1，可以由设备110中的多个接收天线接收多个回波信号。应理解，设备110还包括一个或多个发射天线，以用于向用户101发射电磁波。所发射的电磁波受到由脉搏波引起的用户101的皮肤的微动的干扰，作为回波被反射到多个接收天线。由于多个接收天线具有相应的排布位置，每个接收天线可以获取相应方向上的回波信号，并且多个回波信号处于相同的时间周期，也即多个回波信号是共时的。这样，多个接收天线所获取的多个回波信号能够反映用户101的不同身体部位处同一时间周期内的脉搏波信息。
在一些实施例中，设备110可以在用户101的身体的测量部位处获取多个回波信号。测量部位的示例可以包括手腕、手臂、腿部等。设备110可以被佩戴在用户101的测量部位处以执行脉搏波测量功能。备选地或附加地，设备110可以在测量部位的附近操作，以执行脉搏波测量功能。在执行脉搏波测量功能时，设备110可以启动(多个)发射天线和多个接收天线，以记录一个时间周期的回波信号。该时间周期至少持续一个完整的心跳周期，以用于基于回波信号确定同一个心跳周期内的脉搏波的多个测量结果。
在一些实施例中，设备110可以包括毫米波雷达传感器，并且该多个接收天线被包括在毫米波雷达传感器中。由于毫米波雷达传感器的波长较短，因此可以确定更准确的脉搏波测量结果。备选地，设备110可以包括其他类型的电磁波传感器，以用于获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号。
在框220，基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果，其中第一部位和第二部位是一组身体部位中的不同部位。可以由设备110中的处理器来基于多个回波信号确定测量结果。在一些实施例中，一组身体部位包括颈部、腹部和胸部中的至少两项。在一些示例中，第一部位和第二部位可以分别是胸部和腹部，并且测量结果可以包括胸腹主动脉的脉传时间。在另一些示例中，该组身体部位还可以包括腿部，并且测量结果可以包括股动脉的脉传时间。在一些实施例中，该组身体部位还可以包括其他感兴趣的身体部位。在一些实施例中，测量部位可以不同于第一部位和第二部位。例如，测量部位可以是腕部，而第一部位和第二部位可以分别是胸部和腹部。
在一些实施例中，设备110可以基于对多个回波信号的数字波束赋形来确定多个波束，并且每个波束具有相应的方向。数字波束赋形(也称为数字波束形成，digital beamforming,DBF)是指在数字域中使用数字信号处理技术来加权天线幅相，从而形成指定方向的波束的方法。利用数字波束赋形，可以基于多个回波信号形成具有不同方向的多个波束，并且每个波束与一组对应的权重相关联。换言之，通过基于一组权重来对多个回波信号进行加权，可以确定具有特定方向的一个波束。
图3示出了根据本公开的一些实施例的确定多个波束的过程300的示意图。如图3所示，设备110中的多个接收天线，例如接收天线310-1、接收天线310-2、接收天线310-M(统称为接收天线310)可以接收对应的多个回波信号(被标记为x1,x2,…,xM)。基于对多个回波信号的数字波束赋形，设备110可以确定具有不同方向的多个波束，例如波束350-1、350-2、350-3(统称为波束350)。在一些实施例中，对多个回波信号进行数字波束赋形包括基于一组权重对多个回波信号进行加权相加，从而确定与该组权重对应的一个波束。以此方式，可以确定具有不同方向的多个波束。
如图3所示，可以基于第一组权重(w11,w12,…,w1M)对多个回波信号(x1,x2,…,xM)进行加权，以确定第一方向的波束350-1。可以基于第二组权重(w21,w22,…,w2M)对多个回波信号(x1,x2,…,xM)进行加权，以确定第二方向的波束350-2。可以基于第三组权重(w31,w32,…,w3M)对多个回波信号(x1,x2,…,xM)进行加权，以确定第三方向的波束350-3。如图3所示，还可以利用带通滤波器(bandwidth pass filter,BPF)、低噪声放大器(low noiseamplifier,LNA)、本机振荡器(local oscillator,LO)、模数转换器(analog to digitalconverter,AD)等信号处理器来处理多个回波信号，以更好地进行数字波束赋形。
以此方式，多个接收天线310可以获取相同的时间周期内的多个回波信号，并且设备110可以基于相同时间周期内的回波信号形成具有不同方向的多个波束350。通过利用数字波束赋形，可以高效地形成多个波束，从而得到能够进行脉搏波测量的较大范围。此外，由于多个回波信号处于相同的时间周期，所形成的多个波束350是完全共时的。
在一些实施例中，设备110可以包括多个发射天线，并且多个发射天线和多个接收天线可以构成多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)阵列。在这种情况下，可以类似地确定完全共时并且具有不同方向的多个波束，具体细节在此不再赘述。
继续参考图2，基于所确定的多个波束，设备110中的处理器还确定与多个波束对应的多个脉搏波信号。由于多个波束中的每个波束由电磁场在空间上的叠加而形成，每个波束可以提供特定方向的脉搏波信息而不涉及采集不同方向的脉搏波信号时的信号串扰。因此，基于多个波束可以准确地确定对应的脉搏波信号。
如上所述，回波信号受到由脉搏波引起的皮肤的微动的干扰，因此通过对回波信号进行数字波束赋形而得到的多个波束也反映用户101的脉搏波信息。在一些实施例中，可以基于每个波束确定用户101的皮肤响应于脉搏波的微动轨迹，并且将该微动轨迹作为与该波束对应的脉搏波信号。在一些实施例中，可以利用微动算法来确定皮肤的微动轨迹。应理解，其他合适的算法也可以用于基于波束来确定脉搏波信号。下文给出了微动算法的一个非限制性示例。
所发射的电磁波T(t)如下式(1)所示，其中fc表示电磁波的频率，表示发射时的初始相位，应理解，该相位由发射机的信号生成和射频部分共同造成：
所发射的电磁波遭遇具有微动x(t)的目标所产生的回波R(t)如下式(2)所示：
其中
其中Δf表示目标的多普勒频移，表示接收器射频部分造成的相位变化，d0表示目标到雷达天线之间的距离，应理解，此距离远大于x(t)，θ0表示目标反射时由其反射特性造成的相位变化，θ表示不与微动相关的相位变化，λ表示电磁波的波长。
如上式所示，相位部分Φ(t)包含了目标的微动信息。当目标以x(t)周期性振动时，其回波相位在时域上显示为具有一定周期性的信号。例如，当目标为人体的身体部位时，回波信号可以体现由脉搏波引起的身体部位处的皮肤的微动。因此，可以利用微动算法来基于所形成的波束(即公式2中的R(t))来确定对应的脉搏波信号。
图4示出了根据本公开的一些实施例的所确定的脉搏波信号的示意图400。图4示出了腹主动脉的脉搏波信号的波形曲线图441以及颈动脉和桡动脉的脉搏波信号的波形曲线图442。曲线图441的横轴为时间，纵轴为脉搏波信号的归一化幅度。曲线图442示出了颈动脉的脉搏波信号和桡动脉的脉搏波信号。曲线图442的横轴为采样样点的编号，纵轴为脉搏波信号的归一化强度。如曲线图442所示，颈动脉的脉搏波信号的幅度总体上大于桡动脉的脉搏波信号的幅度。
基于所确定的多个脉搏波信号，设备110可以在多个脉搏波信号中确定与第一部位对应的第一脉搏波信号和与第二部位对应的第二脉搏波信号。这样，可以在所确定的多个脉搏波信号中进一步确定对应于特定身体部位的脉搏波信号，以用于提供更有意义的测量结果。
在一些实施例中，设备110可以在多个脉搏波信号中确定满足第一条件的第一脉搏波信号，第一脉搏波信号对应于用户101的身体的第一部位。第一条件与第一部位的心跳特征和呼吸特征中的至少一项相关联。换言之，可以在多个脉搏波信号中标识满足与第一部位相关联的第一条件的脉搏波信号，以作为与第一部位对应的第一脉搏波信号。
例如，在第一部位为胸部的情况下，第一条件可以是脉搏波信号的心跳强度高于阈值并且脉搏波信号的呼吸强度高于阈值。又例如，在第一部位为腹部的情况下，第一条件可以是脉搏波信号的呼吸强度高于阈值并且心跳强度低于阈值。又例如，在第一部位为颈部的情况下，第一条件可以是脉搏波信号的呼吸强度低于阈值并且心跳强度低于阈值。应理解，以上各阈值可以是相同或不同的。可以通过将时域的脉搏波信号转换为频域的脉搏波信号来分析脉搏波信号的呼吸强度和心跳强度。
附加地，可以首先基于多个脉搏波信号的强度来在多个脉搏波信号中确定候选脉搏波信号，候选脉搏波信号可以是具有较高强度的一组脉搏波信号。通过分析候选脉搏波信号是否满足第一条件，可以在候选脉搏波信号中确定满足第一条件的、与第一部位对应的第一脉搏波信号。
在一些实施例中，可以基于所确定的与第一部位对应的第一脉搏波信号来在多个脉搏波信号中确定与第二部位对应的第二脉搏波信号。可以基于与第一脉搏波信号对应的第一波束的方向和第一部位的位置，确定与第二部位对应的波束方向的范围，该范围内的波束方向与第一波束的方向之间的夹角大于预定角度值。
例如，在第一部位为胸部的情况下，可以将与第一波束的方向之间的夹角大于预定角度值的方向的范围确定为与第二部位对应的波束方向的范围。预定角度值可以是任何合适的值，例如20°、25°、30°、35°等。附加地，在第二部位为颈部的情况下，可以将与第一波束的方向的夹角大于预定角度值并且朝向人体头部的方向的范围确定为与第二部位对应的波束方向的范围。类似地，在第二部位为腹部的情况下，可以将与第一波束的方向的夹角大于预定角度值并且朝向人体脚部的方向的范围确定为与第二部位对应的波束方向的范围。
基于所确定的范围，可以在与范围内的波束对应的一组脉搏波信号中确定满足第二条件的第二脉搏波信号，第二条件与脉搏波信号强度相关联。换言之，可以在与范围内的波束对应的一组脉搏波信号中选择满足第二条件的脉搏波信号，以作为与第二部位对应的第二脉搏波信号。第二条件可以是脉搏波信号的强度高于阈值。备选地或附加地，第二条件可以是脉搏波信号的强度在该组脉搏波信号中最大。以此方式，由于仅在特定范围内标识第二脉搏波信号，可以提高确定与第二部位对应的第二脉搏波信号的效率。
图5示出了根据本公开的一些实施例的确定脉搏波信号的过程500的示意图。过程500可以由设备110中的处理器实现。如图5所示，在框501，处理器可以从多个接收天线接收多个回波信号。在框510，处理器可以对多个回波信号进行数字波束赋形，以确定具有相应的方向的多个波束。在一些实施例中，处理器可以数字扫描多个波束，以确定具有最大强度的脉搏波信号。具体地，在数字扫描的过程中，可以针对每组权重来得到相应的一个波束。通过对该波束进行微动解算，可以获得对应的脉搏波信号。通过对多个回波信号应用各组权重，可以确定具有最大强度的脉搏波信号。然后，可以对照与第一部位关联的第一条件来判断该脉搏波信号是否对应于第一部位。如果确定该脉搏波信号不满足第一条件，可以再次进行上述步骤(例如，数字波束赋形以确定多个波束，和/或确定具有较大强度的脉搏波信号)，以最终确定满足第一条件并且具有较大强度的脉搏波信号，以作为与第一部位对应的脉搏波信号。
例如，如图5所示，可以基于数字波束赋形在框521处确定波束1。可以在框522处利用微动解算来确定与波束1对应的脉搏波信号523。响应于确定脉搏波信号523具有高于阈值的强度，和/或在与多个波束对应的多个脉搏波信号中具有最大的强度，可以利用脉搏波信号523的心跳特征和呼吸特征中的至少一项，在框524处确定与波束1对应的身体部位。备选地或附加地，可以对波束1进行距离解算以确定波束1的来源与测量部位之间的距离525，并且基于该距离525来确定与波束1对应的身体部位。备选地或附加地，可以基于波束1的波束方向526来确定与波束1对应的身体部位。以此方式，可以高效地在多个脉搏波信号中确定满足与第一部位关联的第一条件的第一脉搏波信号。
基于所确定的与第一部位对应的第一脉搏波信号，例如脉搏波信号523，可以确定与第二部位对应的第二脉搏波信号。可以基于与第一脉搏波信号对应的第一波束的方向和第一部位的位置，确定与第二部位对应的波束方向的范围。可以在该范围内数字扫描波束，以确定满足第二条件的脉搏波信号。具体地，可以确定与该范围对应的权重参数的搜索空间。在一些实施例中，可以基于机器学习算法或任何其他合适的方式来确定与该范围对应的权重参数的搜索空间。针对该搜索空间内的每组权重，可以形成相应的一个波束并且对该波束进行微动解算，以获得对应的脉搏波信号。
例如，如图5所示，可以在框531处确定波束2，并且可以在框532处利用微动解算来确定与波束2对应的脉搏波信号533。响应于确定脉搏波信号533满足第二条件，例如具有高于阈值的强度，可以在框534处确定与波束2对应的身体部位。例如，可以基于脉搏波信号533的心跳特征和呼吸特征中的至少一项来确定与波束2对应的身体部位。备选地或附加地，可以对波束2进行距离解算以确定波束2的来源与测量部位之间的距离535，并且基于该距离535来确定与波束2对应的身体部位。备选地或附加地，可以基于波束2的波束方向536来确定与波束2对应的身体部位。以此方式，可以高效地在多个脉搏波信号中确定对应于第二部位的第二脉搏波信号。
利用过程500，可以搜索具有最大强度的脉搏波信号并且输出对应的身体部位，从而可以在多个脉搏波信号中确定对应于第一部位的第一脉搏波信号和对应于第二部位的第二脉搏波信号。
继续参考图2，在一些实施例中，设备110可以输出第一脉搏波信号和第二脉搏波信号，以作为脉搏波测量结果。备选地或附加地，设备110可以基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间，以作为脉搏波测量结果。在一些实施例中，可以基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之间的匹配滤波来确定脉传时间。例如，可以基于特定特征在第一脉搏波信号和第二脉搏波信号中的时延来确定脉传时间。特定特征的示例可以包括脉搏波波形中最大幅度的波峰或最小幅度的波谷等。
上文参考图1至图5描述了根据本公开的实施例的用于脉搏波测量的方案。应理解，上述过程200和500仅是示例性的而不构成对本公开的范围的限制。根据本公开的实施例，可以提供一种单一非接触的、中近距离脉传时间测量的方案。可以提供一种用户友好、无感、并且可以在穿戴形式下采集胸腹部主动脉脉传时间的设备。根据本公开的方案，可以利用多波束赋形原理获得共时的多个波束，从而确定同一时间周期内不同身体部位处的脉搏波信号。换言之，可以利用单一设备同时采集空间上分离的两个身体部位处的脉搏波信号。因此，可以获得更准确的脉搏波测量结果，例如互不干扰的脉搏波信号，和/或两个身体部位之间的准确的脉传时间。
示例装置和设备
图6示出了根据本公开实施例的用于脉搏波测量的装置600的框图，装置600可以包括多个模块，以用于执行如图2和图5中所讨论的过程200和500中的对应步骤。如图6所示，装置600包括：获取单元610，被配置为在用户的身体的测量部位处获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，多个回波信号处于相同的时间周期；以及确定单元620，被配置为基于多个回波信号，确定用户的身体的第一部位和第二部位处的脉搏波的测量结果，其中第一部位和第二部位是一组身体部位中的不同部位，并且测量部位不同于第一部位和第二部位。利用此设备，可以在单一的测量部位处确定用户不同身体部位处的脉搏波测量结果。
在一些实施例中，该组身体部位可以包括颈部、腹部和胸部中的至少两项。这样，利用本公开的实施例的单个设备能够确定的脉搏波测量结果可以包括颈部的脉搏波信号、胸腹部主动脉的脉传时间等。
在一些实施例中，确定单元620被配置为：基于对多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束，每个波束具有相应的方向；确定与多个波束对应的多个脉搏波信号；以及在多个脉搏波信号中确定对应于第一部位的第一脉搏波信号和对应于第二部位的第二脉搏波信号。以此方式，可以利用单个设备确定与两个身体部位分别对应的脉搏波信号，并且两个脉搏波信号处于相同的时间周期。
在一些实施例中，确定单元620被配置为：基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间。以此方式，利用单个设备可以基于共时的两个脉搏波信号准确地确定脉搏波在两个身体部位之间的传导时间。
在一些实施例中，确定单元620被配置为：基于对多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束包括：基于一组权重对多个回波信号进行加权相加，确定与一组权重对应的一个波束。以此方式，可以确定具有不同方向的多个波束，从而增加能够进行脉搏波测量的范围。
在一些实施例中，确定单元620被配置为：基于多个波束中的每个波束，确定用户的皮肤响应于脉搏波的微动轨迹，以作为与波束对应的脉搏波信号。以此方式，可以利用电磁波来采集用户的脉搏波信号。
在一些实施例中，确定单元620被配置为：在多个脉搏波信号中确定满足第一条件的第一脉搏波信号，第一条件与第一部位的呼吸特征和心跳特征中的至少一项相关联；以及基于第一脉搏波信号，在多个脉搏波信号中确定第二脉搏波信号。以此方式，可以高效地采集到与特定身体部位对应的脉搏波信号。
在一些实施例中，确定单元620被配置为：基于与第一脉搏波信号对应的第一波束的方向和第一部位的位置，确定与第二部位对应的波束方向的范围，范围内的波束方向与第一波束的方向之间的夹角大于预定角度值；以及在与范围内的波束对应的一组脉搏波信号中确定满足第二条件的第二脉搏波信号，第二条件与脉搏波信号强度相关联。以此方式，可以提高确定与特定的第二部位对应的脉搏波信号的效率。
在一些实施例中，确定单元620被配置为：基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之间的匹配滤波，确定脉搏波在第一部位与第二部位之间的传导时间。以此方式，可以快速和准确地确定脉搏波传导时间。
在一些实施例中，获取单元610包括传感器单元，该传感器单元可以是包括多个接收天线的毫米波雷达传感器，并且多个接收天线被配置为获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号。利用毫米波雷达传感器，可以提高脉搏波测量结果的准确性。
在一些实施例中，获取单元610被配置为在用户的身体的测量部位处获取多个回波信号，测量部位不同于第一部位和第二部位。以此方式，可以在单一的测量部位处确定身体的不同部位处的脉搏波测量结果。
图7示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备700的示意性框图。设备700可以用来实现图1中所示的设备110的功能。如图所示，设备700包括计算单元701，其可以根据存储在随机存取存储器(RAM)703和/或只读存储器(ROM)702的计算机程序指令或者从存储单元708加载到RAM 703和/或ROM 702中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 703和/或ROM 702中，还可存储设备700操作所需的各种程序和数据。计算单元701和RAM 703和/或ROM 702通过总线704彼此相连。输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。
设备700中的多个部件连接至I/O接口705，包括：输入单元706，例如键盘、鼠标等；输出单元707，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元708，例如磁盘、光盘等；以及通信单元709，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元709允许设备700通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。通信单元709中的收发机可以用来实现设备110中的发射天线和接收天线的功能。
计算单元701可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元701的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元701可以用来实现设备110中的处理器的功能。计算单元701执行上文所描述的各个方法和处理，例如过程500。例如，在一些实施例中，过程500可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元708。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由RAM和/或ROM和/或通信单元709而被载入和/或安装到设备700上。当计算机程序加载到RAM和/或ROM并由计算单元701执行时，可以执行上文描述的过程500的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元701可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行过程500。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现，当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令，在服务器或终端上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴光缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是服务器或终端能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(如软盘、硬盘和磁带等)，也可以是光介质(如数字视盘(digital video disk，DVD)等)，或者半导体介质(如固态硬盘等)。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (23)

1.一种用于脉搏波测量的设备，包括：
多个接收天线，被配置为获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，所述多个回波信号处于相同的时间周期；以及
处理器，被配置为基于所述多个回波信号，确定所述用户的身体的第一部位和第二部位处的所述脉搏波的测量结果，其中所述第一部位和所述第二部位是一组身体部位中的不同部位。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述一组身体部位包括颈部、腹部和胸部中的至少两项。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中基于所述多个回波信号，确定所述用户的身体的第一部位和第二部位处的所述脉搏波的测量结果包括：
基于对所述多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束，每个波束具有相应的方向；
确定与所述多个波束对应的多个脉搏波信号；以及
在所述多个脉搏波信号中确定对应于所述第一部位的第一脉搏波信号和对应于所述第二部位的第二脉搏波信号。
4.根据权利要求3所述的设备，其中基于所述多个回波信号，确定所述用户的身体的第一部位和第二部位处的所述脉搏波的测量结果还包括：
基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号，确定所述脉搏波在所述第一部位与所述第二部位之间的传导时间。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其中基于对所述多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束包括：
基于一组权重对所述多个回波信号进行加权相加，确定与所述一组权重对应的一个波束。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的设备，其中确定与所述多个波束对应的多个脉搏波信号包括：
基于所述多个波束中的每个波束，确定所述用户的皮肤响应于所述脉搏波的微动轨迹，以作为与所述波束对应的脉搏波信号。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的设备，其中在所述多个脉搏波信号中确定对应于所述第一部位的第一脉搏波信号和对应于所述第二部位的第二脉搏波信号包括：
在所述多个脉搏波信号中确定满足第一条件的所述第一脉搏波信号，所述第一条件与所述第一部位的呼吸特征和心跳特征中的至少一项相关联；以及
基于所述第一脉搏波信号，在所述多个脉搏波信号中确定所述第二脉搏波信号。
8.根据权利要求7所述的设备，其中基于所述第一脉搏波信号，在所述多个脉搏波信号中确定所述第二脉搏波信号包括：
基于与所述第一脉搏波信号对应的第一波束的方向和所述第一部位的位置，确定与所述第二部位对应的波束方向的范围，所述范围内的波束方向与所述第一波束的方向之间的夹角大于预定角度值；以及
在与所述范围内的波束对应的一组脉搏波信号中确定满足第二条件的所述第二脉搏波信号，所述第二条件与脉搏波信号强度相关联。
9.根据权利要求4所述的设备，其中基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号，确定所述脉搏波在所述第一部位与所述第二部位之间的所述传导时间包括：
基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号之间的匹配滤波，确定所述脉搏波在所述第一部位与第二部位之间的所述传导时间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中所述设备包括毫米波雷达传感器，所述多个接收天线被包括在所述毫米波雷达传感器中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中获取与所述用户的脉搏波关联的多个回波信号包括：在所述用户的身体的测量部位处获取所述多个回波信号，所述测量部位不同于所述第一部位和所述第二部位。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述设备是被佩戴在所述测量部位处的穿戴式设备，或者是在所述测量部位的附近操作的手持式设备。
13.一种用于脉搏波测量的方法，包括：
获取与用户的脉搏波关联的多个回波信号，所述多个回波信号处于相同的时间周期；以及
基于所述多个回波信号，确定所述用户的身体的第一部位和第二部位处的所述脉搏波的测量结果，其中所述第一部位和所述第二部位是一组身体部位中的不同部位。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述一组身体部位包括颈部、腹部和胸部中的至少两项。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中基于所述多个回波信号，确定所述用户的身体的第一部位和第二部位处的所述脉搏波的测量结果包括：
基于对所述多个回波信号的数字波束赋形，确定多个波束，每个波束具有相应的方向；
确定与所述多个波束对应的多个脉搏波信号；以及
在所述多个脉搏波信号中确定对应于所述第一部位的第一脉搏波信号和对应于所述第二部位的第二脉搏波信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中基于所述多个回波信号，确定所述用户的身体的第一部位和第二部位处的所述脉搏波的测量结果还包括：
基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号，确定所述脉搏波在所述第一部位与所述第二部位之间的传导时间。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中确定与所述多个波束对应的多个脉搏波信号包括：
基于所述多个波束中的每个波束，确定所述用户的皮肤响应于所述脉搏波的微动轨迹，以作为与所述波束对应的脉搏波信号。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中在所述多个脉搏波信号中确定对应于所述第一部位的第一脉搏波信号和对应于所述第二部位的第二脉搏波信号包括：
在所述多个脉搏波信号中确定满足第一条件的所述第一脉搏波信号，所述第一条件与所述第一部位的呼吸特征和心跳特征中的至少一项相关联；以及
基于所述第一脉搏波信号，在所述多个脉搏波信号中确定所述第二脉搏波信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中基于所述第一脉搏波信号，在所述多个脉搏波信号中确定所述第二脉搏波信号包括：
基于与所述第一脉搏波信号对应的第一波束的方向和所述第一部位的位置，确定与所述第二部位对应的波束方向的范围，所述范围内的波束方向与所述第一波束的方向之间的夹角大于预定角度值；以及
在与所述范围内的波束对应的一组脉搏波信号中确定满足第二条件的所述第二脉搏波信号，所述第二条件与脉搏波信号强度相关联。
20.根据权利要求16所述的方法，其中基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号，确定所述脉搏波在所述第一部位与所述第二部位之间的所述传导时间包括：
基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号之间的匹配滤波，确定所述脉搏波在所述第一部位与第二部位之间的所述传导时间。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的方法，其中获取与所述用户的脉搏波关联的多个回波信号包括：在所述用户的身体的测量部位处获取所述多个回波信号，所述测量部位不同于所述第一部位和所述第二部位。
22.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现根据权利要求13-21中任一项所述的方法。
23.一种计算机程序产品，包括计算机可执行指令，其中所述计算机可执行指令在被处理器执行时实现根据权利要求13-21中任一项所述的方法。
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