[发明专利]用于确定对象的生命体征的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定对象的生命体征的设备，包括接口，所述接口用于接收根据从包括所述对象(12)的皮肤区的感兴趣区域反射的检测到的电磁辐射(16)导出的数据流(26)，所述数据流(26)包括针对所述感兴趣区域的多个皮肤像素区的一个或多个皮肤像素的每皮肤像素区的数据信号，数据信号表示随时间的从各自的皮肤像素区反射的所述检测到的电磁辐射(16)。分析器(34)被提供用于分析在一个或多个波长范围中的一个或多个数据信号的空间和/或光学性质。处理器(36)被提供用于基于在所述皮肤区内的皮肤像素区的所述数据信号，来确定所述对象的生命体征信息信号，并且后处理器(38)被提供用于根据所述生命体征信息信号来确定期望的生命体征。所确定的空间和/或光学性质由所述处理器使用以确定所述生命体征信息信号，和/或由所述后处理器使用以确定期望的生命体征。

技术领域

本发明涉及用于确定对象的生命体征的设备和方法。尤其是，本发明涉及非侵扰光学测量方法，所述非侵扰光学测量方法能够用于检测诸如人或动物的所观测的对象中的生命体征。在该背景下，光学测量涉及远程光电体积描记术(R-PPG)。

背景技术

人的生命体征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或者血氧饱和度，用作人的当前状态的指标并且用作严重医学事件的强大预测器。出于该原因，生命体征在住院患者和门诊患者护理设置中，在家或者在进一步健康、休闲和健身设置中广泛地被监测。

测量生命体征的一种方式是体积描记术。体积描记术通常涉及对器官或身体部分的体积改变的测量，并且尤其涉及对由于随每个心跳穿过对象的身体的心血管脉搏波的体积改变的检测。

光电体积描记术(PPG)是评估感兴趣区或者感兴趣体积的光反射率或者透射的时变改变的光学测量技术。PPG基于这样的原理：血液与周围组织相比吸收更多光，因此血液体积中的随着每个心跳的变化对应地影响透射或者反射率。除关于心率的信息之外，PPG波形能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评估在不同波长(通常是红色或者红外的)处的透射率和/或反射率，血氧饱和度能够被确定。

用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度(也被称为SpO2)的常规脉搏血氧计被附着到对象的皮肤，例如被附着到手指端部、耳垂或者额头。因此，它们被称为“接触式”PPG设备。典型的脉搏血氧计包括作为光源的红色LED和红外LED以及用于检测已经被发射通过患者组织的光的一个光电二极管。市场上可购得的脉搏血氧计在红色波长处的测量与红外波长处的测量之间快速切换，并且因此在两个不同波长处测量组织的相同区或者体积的透射率。这被称为时分复用。在每个波长处的关于时间的透射率给出针对红色和红外波长的PPG波形。尽管接触式PPG被视为基本上是非侵入技术，但是接触式PPG测量常常被体验为是不舒适的，这是由于脉搏血氧计被直接附着到对象并且任何线缆限制运动的自由。

最近，用于非侵扰测量的非接触式、远程PPG(R-PPG)设备已经被引进。远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源，或者一般而言，辐射源。类似地，检测器，例如相机或者相片检测器，也能够被设置为远离感兴趣对象。因此，远程光电体积描记术系统和设备被视为非侵扰的并且非常适于医学以及非医学日常应用。然而，远程PPG设备通常实现较低的信噪比。

Verkruysse等人的“Remote plethysmographic imaging using ambientlight”，Optics Express，16(26)，第21434-21445页(2008年12月22日)证明能够使用环境光和常规消费者水平摄像机来测量光电体积描记信号。