[发明专利]用于提取生理信息的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从探测到的由对象发出或反射的电磁辐射提取生理信息的设备和方法。具体地，本发明涉及能够用于探测被观察对象中的生理参数的非强迫式光学测量途径。关于这一点，光学测量可以指光学体积描记(PPG)，并且更具体地，指脉搏血氧饱和度测定

背景技术

US 6434408 B1公开了一种与脉搏血氧饱和度测定途径的改进有关的系统和方法。尤其是用于脉搏血氧饱和度测定系统的方法，所述方法提供了指示在多个不同的光波长中的每个处存在接受测试的组织的光吸收的探测器输出，所述方法包括：

-利用所述探测器输出以计算针对多个测量结果中的每个的血液分析物指标值，并且获得针对所述多个测量结果中的每个的对应的相对运动估计值；并且

-确定针对所述多个测量结果中的每个的对应的相对运动估计值是否在第一预定范围之内，其中，针对所述多个测量结果中具有在第一预定范围之内的对应的相对运动估计值的至少一个，利用根据经验确定的预定调节因子来调节对应的血液分析物指标值，并且其中，所述经调节的血液分析物指标值可用于获得血液分析物浓度值。

该文件还公开了对所述方法和所述系统的若干细化。该文件具体针对患者监测，例如，监测患者的血氧饱和度(SpO₂)。关于这一点，能够使用利用了光学体积描记途径的脉搏血氧饱和度测定。例如，对应于两个或更多个不同波长部分的光信号能够用于无创地确定血液组分。基本上，血氧饱和度测量能够基于测量氧合血红蛋白(氧络血红蛋白)和所谓的还原血红蛋白的吸收。各自的吸收行为的差异能够指示当前的SpO₂水平。关于这一点，能够利用在第一波长部分中还原血红蛋白通常比氧合血红蛋白吸收 更多的光，并且，反之亦然，在第二有区别的波长部分中氧合血红蛋白比还原血红蛋白吸收更多的光。

基本上，光学体积描记被认为是能够用于探测被监测对象的组织中的血容量改变的常规技术。常规已知的PPG途径包括所谓的接触式PPG设备，所述接触式PPG设备能够被附接到感兴趣对象的皮肤，例如，被附接到指尖或耳垂。PPG波形通常包括可归因于血容量随着每一次心搏的心脏同步改变的脉动性生理波形。除此之外，PPG波形能够包括可归因于呼吸、氧饱和度以及甚至其他生理现象的其他嵌入信息。

尽管标准PPG被认为是基本无创的技术，但是接触式PPG要求基本上必须被附接到对象的皮肤的测量部件(例如，光源和光探测器)。因此，标准的光学体积描记仍然包括些许强迫式测量，例如，经由被牢固地固定到对象的耳垂或指尖的收发器单元。因此，接触式PPG测量通常是不愉快的经历。

通常，标准的(或接触式)PPG设备包括要被直接附接到要被观察的对象的指示性表面(例如，皮肤部分)的人工光源。以这种方式，达到对副作用的减少或甚至避免。例如，能够以这种方式解决由其他(或环境)光源以及相对于光源的不期望的对象运动引起的潜在干扰的入射辐射。对应地，在接触式PPG设备中，接收器或探测器(例如，至少一个光电二极管)也被紧密地固定到对象的感兴趣皮肤片。在收发器单元被太牢固地固定到对象以便避免对象相对于器械的移动的情况中，信号质量也能够例如归因于不期望的组织压力而被劣化。

最近，已经引入了应用非强迫式测量的远程PPG途径。基本上，远程光学体积描记利用被远离感兴趣对象设置的光源(或者一般为辐射源)以优选地用于甚至利用可容易获得的现有(环境)光源而非定义的专用光源的一些应用。例如，能够利用人工光源和/或自然光源。因此，在远程PPG环境中，归因于宽泛改变的照明条件，必须预期探测到的信号一般提供非常小的信噪比。类似地，探测器(例如，相机或至少一个光电探测器)也能够被远离感兴趣对象设置以用于远程PPG测量。因此，远程光学体积描记系统和设备被认为是非强迫式的，并且能够适应于并且非常适合于日常应用。应用领域可以包括非强迫式住院患者监测和门诊患者监测，以及甚 至休闲和健身应用。在该方面，被认为有益的是，被观察对象能够在远程PPG测量期间享受到特定的移动自由度。

因此，与标准(强迫式)光学体积描记相比，远程(非强迫式)光学体积描记更容易受失真和噪声影响。关于探测器和/或辐射源的不期望的对象运动能够过度地影响信号探测。