undefined

Vital Sign Monitoring Using FMCW Radar in Various Sleeping Scenarios

Publiceringsår

2020

Upphovspersoner

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

Abstrakt

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.
Visa mer

Organisationer och upphovspersoner

Teknologiska forskningscentralen VTT Ab

Turppa Emmi

Kortelainen Juha M.

Antropov Oleg Orcid -palvelun logo

Kiuru Tero

Publikationstyp

Publikationsform

Artikel

Moderpublikationens typ

Tidning

Artikelstyp

En originalartikel

Målgrupp

Vetenskaplig

Kollegialt utvärderad

Kollegialt utvärderad

UKM:s publikationstyp

A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskrift

Publikationskanalens uppgifter

Journal/Serie

Sensors

Volym

20

Nummer

22

Artikelnummer

6505

Sidor

1-19

Publikationsforum

67020

Publikationsforumsnivå

1

Öppen tillgång

Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst

Ja

Öppen tillgång till publikationskanalen

Helt öppen publikationskanal

Licens för förläggarens version

CC BY

Parallellsparad

Ja

Publiceringsavgift för öppen tillgång €

1667

Betalningsår för den öppen tillgång publiceringsavgiften

2020

Övriga uppgifter

Vetenskapsområden

Fysik; Kemi; El-, automations- och telekommunikationsteknik, elektronik; Biokemi, cell- och molekylärbiologi

Nyckelord

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

Förlagets internationalitet

Internationell

Språk

engelska

Internationell sampublikation

Nej

Sampublikation med ett företag

Nej

DOI

10.3390/s20226505

Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling

Ja