本公開涉及一種動作/擾動檢測器。

背景技術(shù)：
隨著人口高齡化的社會趨勢影響下，醫(yī)療照顧服務(wù)及生醫(yī)電子的發(fā)展備受矚目。結(jié)合無線通訊的遠(yuǎn)端居家照料(RemoteHomecare)則可讓患者不須前往醫(yī)院即可進(jìn)行生理信號的感測與記錄以節(jié)省醫(yī)療資源。在生理信號感測中，呼吸信號及心跳信號極端重要，其可應(yīng)用在呼吸窒息癥(ObstructiveSleepApneaSyndrome；OSAS)與心跳規(guī)律的長期追蹤上。而OSAS長期以來占據(jù)嬰兒猝死死因的前三名，心血管疾病更是影響已開發(fā)國家人民健康甚巨。目前有接觸式生理信號感測裝置與非接觸式生理信號感測裝置。接觸式生理信號感測裝置通過接觸人體的方式來進(jìn)行測量。此外，動作/擾動檢測器用于保全監(jiān)視或在場人員辨識。一般，以紅外線技術(shù)實(shí)現(xiàn)動作/擾動檢測器。但紅外線技術(shù)容易因環(huán)境溫度影響而誤判，甚至無法檢測。微波式動作檢測器利用多普勒原理，比較發(fā)射信號與接收信號之間的相位差。如果相位差產(chǎn)生變化，則代表環(huán)境中有擾動源。故而，本申請?zhí)岢鲆环N動作/擾動檢測器，可檢測待測者的胸腔起伏，進(jìn)而從中分析出待測者的生理參數(shù)(如呼吸、心跳頻率等)，或其他外界擾動信息(如機(jī)械振動頻率等)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)本公開的一示范性實(shí)施例，提出一種動作/擾動檢測器，其包括：收發(fā)單元、振蕩單元與混頻單元。該收發(fā)單元接收該振蕩單元的輸出信號并朝向至少一物體發(fā)射出檢測信號。該檢測信號被該物體反射成反射檢測信號，被該收發(fā)單元所接收。該收發(fā)單元將該反射檢測信號送入該振蕩單元使其產(chǎn)生自我注入鎖定現(xiàn)象，并將該反射檢測信號送入該混頻單元，以進(jìn)行頻率解調(diào)。該混頻單元混頻該收發(fā)單元所傳來的該反射檢測信號與該振蕩單元的該輸出信號，并解調(diào)成基帶輸出信號，該基帶輸出信號代表動作/擾動信息。為了對本申請的上述及其他內(nèi)容有更佳的了解，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下：附圖說明圖1A顯示根據(jù)本申請實(shí)施例的動作/擾動檢測器的方塊示意圖。圖1B顯示根據(jù)本申請另一實(shí)施例的動作/擾動檢測器的方塊示意圖。圖2繪示本申請的動作/擾動檢測器的一實(shí)施例。圖3與圖4顯示根據(jù)本申請實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖5A至圖5D顯示根據(jù)本申請其他實(shí)施例的其他幾種可能做法?！痉栒f明】100、100’、200、100A、100B、100C、100D：動作/擾動檢測器10、10A、10B、10C、10D：收發(fā)單元20：振蕩單元30：混頻單元40：處理單元11、11A、12A、11B、11C、12C：天線N1：節(jié)點(diǎn)31：混波器32：低通濾波器SU：受測者11D：電光轉(zhuǎn)換器12D：光電轉(zhuǎn)換器具體實(shí)施方式本說明書的技術(shù)用語是參照本技術(shù)領(lǐng)域的習(xí)慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語的解釋以本說明書的說明或定義為準(zhǔn)。另外，在可能實(shí)施的前提下，本說明書所描述的物件或事件間的相對關(guān)系，涵義可包含直接或間接的關(guān)系，所謂“間接”是指物件間尚有中間物或物理空間的存在，或指事件間尚有中間事件或時間間隔的存在。再者，以下內(nèi)容涉及信號耦合電路及方法，對于該領(lǐng)域習(xí)見的技術(shù)或原理，如果不涉及本申請的技術(shù)特征，將不予贅述。此外，圖示中元件的形狀、尺寸、比例以及流程的步驟順序等僅為示意，供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本申請之用，非對本申請的實(shí)施范圍加以限制。另外，以下說明內(nèi)容的各個實(shí)施例分別具有一或多個技術(shù)特征，然此并不意味著使用本申請者必需同時實(shí)施任一實(shí)施例中的所有技術(shù)特征，或僅能分開實(shí)施不同實(shí)施例中的一部或全部技術(shù)特征。換句話說，在可能實(shí)施的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù)本申請的公開內(nèi)容，并視自身的需求或設(shè)計(jì)理念，選擇性地實(shí)施任一實(shí)施例中部分或全部的技術(shù)特征，或者選擇性地實(shí)施多個實(shí)施例中部分或全部的技術(shù)特征的組合，藉此增加本申請實(shí)施彈性。本申請的公開內(nèi)容包含動作/擾動檢測器，但本申請實(shí)施例的技術(shù)特征并非對本申請的限制，僅供本申請舉例說明暨本技術(shù)領(lǐng)域人士了解本申請之用。此外，在可能實(shí)施的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠依據(jù)本申請公開內(nèi)容來選擇等效的元件或步驟來實(shí)現(xiàn)本申請，亦即本申請的實(shí)施并不局限于本申請所公開的實(shí)施例。另外，如果本申請的動作/擾動檢測器所包含的個別元件為已知元件的話，在不影響充分公開及可據(jù)以實(shí)現(xiàn)的情形下，以下說明對于實(shí)現(xiàn)的個別元件的細(xì)節(jié)將予以節(jié)略。本申請實(shí)施例公開動作/擾動檢測器，其可用于非接觸式/接觸式檢測受測者的心肺信號。在底下的說明中，是非接觸式檢測為例做說明，但當(dāng)知其并非用于限制本申請，本申請也可用于接觸式檢測。動作/擾動檢測器可發(fā)出無線電波/光檢測波來對受測者進(jìn)行檢測。由于受測者在檢測期間的呼吸與心跳等生理現(xiàn)象所產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)，會對動作/擾動檢測器所發(fā)射的無線電波/光檢測波進(jìn)行相位調(diào)制，將反射后的射頻信號/光檢測波輸入至振蕩單元。故而，振蕩單元呈現(xiàn)自我注入鎖定現(xiàn)象，此自我注入鎖定現(xiàn)象會放大受測者的心肺活動的相位調(diào)制信息，以易于觀察受測者的心肺活動。經(jīng)由混頻單元進(jìn)行降頻后輸出電壓信號，此電壓信號輸入至信號處理單元即可得到環(huán)境中振動物體(如受測者的心肺)的時域波形與頻域信號，可檢測振動物體的頻率(比如，可檢測出受測者的心肺信號)?，F(xiàn)請參照圖1A，其顯示根據(jù)本申請實(shí)施例的動作/擾動檢測器的方塊示意圖。如圖1A所示，動作/擾動檢測器100包括：收發(fā)單元10、振蕩單元20與混頻單元30。收發(fā)單元10電性連接至振蕩單元20的差動信號輸出端口的一端，以接收振蕩單元20的輸出信號并朝向受測者發(fā)射出射頻發(fā)射信號/光檢測波(也可稱為檢測信號)。此射頻發(fā)射信號/光檢測波會被受測者所反射。收發(fā)單元10接收由受測者所反射的射頻接收信號/光反射波(也可稱為反射檢測信號)。收發(fā)單元10電性連接至振蕩單元20的輸入端口與混頻單元30的輸入端口。具體來說，收發(fā)單元10將反射檢測信號送入振蕩單元20使其產(chǎn)生自我注入鎖定現(xiàn)象，并將反射檢測信號送入混頻單元30，以進(jìn)行頻率解調(diào)。至于接收由收發(fā)單元10所傳來的反射檢測信號，振蕩單元20可由其獨(dú)立注入信號輸入端口來接收，或者是由其差動信號輸出端口來接收?；祛l單元30的一輸入端口電性連接振蕩單元20的另一差動信號輸出端口?；祛l單元30混頻收發(fā)單元10所傳來的反射檢測信號與振蕩單元20的輸出信號?；祛l單元30將受測者生理信號的頻率調(diào)制信號(其含于收發(fā)單元10所傳來的反射檢測信號內(nèi))解調(diào)成基帶輸出信號(其為電壓信號)，基帶輸出信號可代表動作/擾動信息。于本申請另一實(shí)施例中，動作/擾動檢測器可還包括處理單元。如圖1B所示，其顯示根據(jù)本申請另一實(shí)施例的動作/擾動檢測器100’的方塊示意圖。動作/擾動檢測器100’還包括處理單元40。亦即，處理單元可以不被整合在動作/擾動檢測器之中(如圖1A)，也可被整合于動作/擾動檢測器之中(如圖1B)。甚至，在本申請其他可能實(shí)施例中，處理單元可置放于遠(yuǎn)端，而動作/擾動檢測器的混頻單元30所輸出的基帶輸出信號可通過有線/無線方式來傳送至遠(yuǎn)端的處理單元，此皆在本申請精神范圍內(nèi)。處理單元40的輸出端口電性連接至振蕩單元20的電壓輸入端口。處理單元40輸出控制電壓給振蕩單元20，以決定振蕩單元20的操作頻率。處理單元40對混頻單元30所傳來的基帶輸出信號進(jìn)行處理(譬如但不受限于，數(shù)字濾波、放大、傅立葉變換等)，以得到動作/擾動信息(其譬如但不受限于受測者的呼吸及心跳的時域波形與頻率等)?，F(xiàn)請參閱圖2，其顯示本申請的動作/擾動檢測器200的一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，收發(fā)單元10包含天線11。天線11電性連接振蕩單元20的一輸出端與混頻單元30的一輸入端口。在圖2中，節(jié)點(diǎn)N1比如使得天線11直接連接至振蕩單元20與混頻單元30。或者，在其他可能實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)N1可為循環(huán)電路(circulator)或功率分配器(powerdivider)。如圖2所示，振蕩單元20具有：電壓輸入端口V、差動信號輸出端口O1及O2。電壓輸入端口V接收由處理單元40所傳來的模擬控制電壓VT。在本實(shí)施例中，振蕩單元20的差動信號輸出端口O1電性連接至收發(fā)單元10的天線11，以將輸出信號SOUT1傳送給天線11。天線11將振蕩單元20的輸出信號SOUT1朝受測者SU發(fā)射，在圖2中，射向受測者SU的信號為發(fā)射信號STX。此發(fā)射信號STX經(jīng)受測者SU的心肺信號進(jìn)行頻率調(diào)制后成為射頻接收信號SRX(亦即，多普勒效應(yīng))。此射頻接收信號SRX被天線11所接收，并成為兩路注入信號SIN1與SIN2(基本上，此兩路注入信號SIN1與SIN2是相同的)。注入信號SIN1經(jīng)由振蕩單元20的差動信號輸出端口O1而輸入至振蕩單元20。此注入信號SIN1使振蕩單元20操作在自我注入鎖定狀態(tài)。另一路注入信號SIN2則輸入至混頻單元30，以進(jìn)行混頻。在圖2中，混頻單元30有兩個輸入端口與一個輸出端口?；祛l單元30的一輸入端口連接至收發(fā)單元10的天線11?；祛l單元30的另一輸入端口連接至振蕩單元20的差動信號輸出端口O2，用以觀察振蕩單元20輸出的頻率變化情況?；祛l單元30的輸出端口連接至處理單元40?；祛l單元30包括混波器31及低通濾波器32?；觳ㄆ?1連接至收發(fā)單元10與振蕩單元20。低通濾波器32則連接至混波器31與處理單元40。在本實(shí)施例中，混波器31的兩端分別電性連接至收發(fā)單元10與振蕩單元20的差動信號輸出端口O2。在本實(shí)施例中，混頻單元30的輸出端為低通濾波器32的輸出端。在本實(shí)施例中，處理單元40電性連接至振蕩單元20的電壓輸入端口V。處理單元40產(chǎn)生模擬控制電壓VT，以調(diào)整振蕩單元20的輸出頻率，以在工作頻段內(nèi)進(jìn)行信號感測。處理單元40電性連接至混頻單元30的輸出端(亦即低通濾波器32的輸出端)，以將混頻單元30所輸出的基帶輸出信號SB進(jìn)行取樣及信號處理后，得到呼吸及心跳的時域波形與頻率?，F(xiàn)請參閱圖3至圖4，其顯示根據(jù)本申請實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在本實(shí)施例中，受測者距離動作/擾動檢測器約一公尺處，坐在椅子上均勻地呼吸。動作/擾動檢測器的操作頻率約為2.45GHz(當(dāng)知其并非用以限制本申請)。圖3乃是時域波形，其包含呼吸與心跳等生理信息。請?jiān)賲㈤唸D4，經(jīng)過傅立葉變換后，頻譜表現(xiàn)如圖4所示，可辨識出呼吸主頻與心跳主頻分別約為0.284Hz與1.222Hz，即17呼吸次數(shù)/分鐘與73心跳次數(shù)/分鐘。由此可知，本申請實(shí)施例的動作/擾動檢測器的檢測結(jié)果與其他醫(yī)療儀器感測結(jié)果相吻合。本申請也可其他可能實(shí)施例的架構(gòu)。圖5A至圖5D顯示根據(jù)本申請其他實(shí)施例的其他幾種可能做法。請注意，雖然圖5A至圖5D的動作/擾動檢測器包括處理單元，但由上述實(shí)施例可知，圖5A至圖5D的動作/擾動檢測器也可選擇性包括處理單元，其皆在本申請精神范圍內(nèi)。在圖5A的動作/擾動檢測器100A中，收發(fā)單元10A為雙天線設(shè)計(jì)，其包括(發(fā)射)天線11A與(接收)天線12A。振蕩單元20A的差動信號輸出端口O2分別電性連接天線11A與混頻單元30。天線11A發(fā)射出射頻發(fā)射信號給受測者。射頻接收信號(由物體所反射回)由天線12A接收。所接收的射頻接收信號分別連接至振蕩單元20A差動信號輸出端口O1與混頻單元30的一輸入端口，使振蕩單元20A產(chǎn)生自我注入鎖定現(xiàn)象，并使混頻單元30進(jìn)行頻率解調(diào)。圖5A的操作細(xì)節(jié)原則上相似于圖1A、圖1B與圖2，故在此不重述。現(xiàn)請參考圖5B。在圖5B的動作/擾動檢測器100B中，收發(fā)單元10B為單天線設(shè)計(jì)，其包括天線11B。振蕩單元20B具有電壓輸入端口V、注入信號輸入端口I、及差動信號輸出端口O1及O2。天線11B分別電性連接至振蕩單元20B差動信號輸出端口O1、振蕩單元20的注入信號輸入端口I、及混頻單元30的一輸入端口。天線11B發(fā)射出射頻發(fā)射信號至受測者，并接收由受測者所反射回的射頻接收信號。在接收到射頻接收信號后，天線11B將射頻接收信號分別注入至振蕩單元20B的注入信號輸入端口I與混頻單元30的輸入端口，使振蕩單元20B產(chǎn)生自我注入鎖定現(xiàn)象，并使混頻單元30進(jìn)行頻率解調(diào)?；祛l單元30的另一輸入端口電性連接至振蕩單元20B的差動信號輸出端口O2。圖5B的操作細(xì)節(jié)原則上相似于圖1A、圖1B與圖2，故在此不重述。在圖5B中，節(jié)點(diǎn)N2比如可為循環(huán)電路或功率分配器?，F(xiàn)請參考圖5C。在圖5C中，收發(fā)單元10C為雙天線設(shè)計(jì)，其包括(發(fā)射)天線11C及(接收)天線12C。振蕩單元20C具有電壓輸入端口V、注入信號輸入端口I、及差動信號輸出端口O1及O2。天線11C電性連接至振蕩單元20C的差動信號輸出端口O1，發(fā)射出射頻發(fā)射信號給受測者。由受測者所反射回的射頻接收信號由天線12C接收。天線12C分別電性連接振蕩單元20C的注入信號輸入端口I與混頻單元30的輸入端口，使振蕩單元20C產(chǎn)生自我注入鎖定現(xiàn)象，并使混頻單元30進(jìn)行頻率解調(diào)?；祛l單元30的另一輸入端口電性連接至振蕩單元20C的差動信號輸出端口O2。圖5C的操作細(xì)節(jié)原則上相似于圖1A、圖1B與圖2，故在此不重述。現(xiàn)請參考圖5D，其顯示根據(jù)本申請另一可能實(shí)施例的動作/擾動檢測器的實(shí)施方式。如圖5D所示，不同于現(xiàn)有實(shí)施例之處在于，收發(fā)單元10D包括電光轉(zhuǎn)換器11D與光電轉(zhuǎn)換器12D。電光轉(zhuǎn)換器11D連接至振蕩單元20，其將振蕩單元20所傳來的電壓信號轉(zhuǎn)換為光波，以射向受測者。此光波被受測者反射回光電轉(zhuǎn)換器后，由光電轉(zhuǎn)換器12D轉(zhuǎn)換成電壓信號，送至振蕩單元20與混頻單元30。至于振蕩單元20、混頻單元30與處理單元40的細(xì)節(jié)可如上述。由于電光轉(zhuǎn)換器與光電轉(zhuǎn)換器的信噪比(SNR)較佳，故而，圖5D的架構(gòu)更有助于觀察受測者的動作/擾動。以傳統(tǒng)連續(xù)波雷達(dá)而言，其根據(jù)接收信號與發(fā)射信號間的相位差來判斷待測物體的緩慢移動信息(呼吸、心跳)。但受限于信號產(chǎn)生器的相位噪聲，此技術(shù)在信噪比與系統(tǒng)復(fù)雜度之間面臨取舍關(guān)系。傳統(tǒng)連續(xù)波雷達(dá)雖然在低操作頻率時，其靈敏度表現(xiàn)較佳，但在高頻底下，靈敏度的提升有限，且易受到雜波效應(yīng)影響。此外，由于環(huán)境中其他物體的回波影響，將使基帶信號存在直流位移。因此雜波效應(yīng)會使放大電路飽和而無法有效感測生理信號。至于另一現(xiàn)有技術(shù)，雖然在高操作頻率時，靈敏度表現(xiàn)較佳(當(dāng)操作頻率提升兩倍時，感測距離可上升為4倍)，且不受被其他物體所回反射的雜波所影響。但其需要頻率解調(diào)器，而頻率解調(diào)器的射頻延遲單元難以整合至芯片中。相反地，在本申請上述實(shí)施例中，環(huán)境中的檢測電波傳輸路徑將產(chǎn)生額外傳輸延遲，以取代現(xiàn)有技術(shù)的射頻頻段的延遲單元。此外，本申請上述實(shí)施例亦使用自我注入鎖定技術(shù)。故而，本申請實(shí)施例結(jié)合此兩種機(jī)制，在不同操作頻率下皆可具有高靈敏度。當(dāng)操作頻率較高時，會由自我注入鎖定架構(gòu)所主宰；當(dāng)操作頻率較低時，則由傳統(tǒng)連續(xù)波架構(gòu)進(jìn)行相位解調(diào)。本申請上述實(shí)施例原則上應(yīng)可不受雜波效應(yīng)的影響。由于本申請上述實(shí)施例省略射頻延遲單元，故而，原則上應(yīng)可提高體積化程度。上述可知，相較于傳統(tǒng)技術(shù)利用多普勒雷達(dá)并配合基帶信號處理技術(shù)，本申請上述實(shí)施例原則上應(yīng)有的優(yōu)點(diǎn)譬如為：大幅減少電路元件使用、高度集成化、高度抗雜波能力、高靈敏度、降低制造成本及降低功率消耗等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書界定范圍為準(zhǔn)。