undefined

Vital Sign Monitoring Using FMCW Radar in Various Sleeping Scenarios

Julkaisuvuosi

2020

Tekijät

Turppa, Emmi; Kortelainen, Juha M.; Antropov, Oleg; Kiuru, Tero

Abstrakti:

Remote monitoring of vital signs for studying sleep is a user-friendly alternative to monitoring with sensors attached to the skin. For instance, remote monitoring can allow unconstrained movement during sleep, whereas detectors requiring a physical contact may detach and interrupt the measurement and affect sleep itself. This study evaluates the performance of a cost-effective frequency modulated continuous wave (FMCW) radar in remote monitoring of heart rate and respiration in scenarios resembling a set of normal and abnormal physiological conditions during sleep. We evaluate the vital signs of ten subjects in different lying positions during various tasks. Specifically, we aim for a broad range of both heart and respiration rates to replicate various real-life scenarios and to test the robustness of the selected vital sign extraction methods consisting of fast Fourier transform based cepstral and autocorrelation analyses. As compared to the reference signals obtained using Embla titanium, a certified medical device, we achieved an overall relative mean absolute error of 3.6% (86% correlation) and 9.1% (91% correlation) for the heart rate and respiration rate, respectively. Our results promote radar-based clinical monitoring by showing that the proposed radar technology and signal processing methods accurately capture even such alarming vital signs as minimal respiration. Furthermore, we show that common parameters for heart rate variability can also be accurately extracted from the radar signal, enabling further sleep analyses.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Tampereen yliopisto

Turppa Emmi

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Turppa Emmi

Kortelainen Juha M.

Antropov Oleg Orcid -palvelun logo

Kiuru Tero

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Lehti/Sarja

Sensors

Volyymi

20

Numero

22

Artikkelinumero

6505

Sivut

1-19

Julkaisu­foorumi

67020

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €

1667

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi

2020

Muut tiedot

Tieteenalat

Fysiikka; Kemia; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Biokemia, solu- ja molekyylibiologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.3390/s20226505

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä