[发明专利]用于无创医疗传感器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及无创医疗感测装置，尤其涉及对于医疗传感器的误差校正。

背景技术

单色光源被广泛应用于许多不同的技术领域，包括消费者、工业、医疗、国防和科学领域。在医疗领域，经常在医疗感测装置中使用发光二极管(LED)或类似装置形式的成对的发射器-接收器单色光源，以获得准确的无创检测。这种医疗感测装置的示例性应用可以包括可用于监测动脉血氧饱和度的血液成分监测系统和/或无创血氧计。

在无创血氧测定法中，具有已知特定波长的单色光通常从发射器LED通过目标(例如携带血液的生物组织)传输到光电检测器。光电检测器接收和检测部分透射的相干光，其既不被生物组织中的血液吸收也不被反射，从而确定血液中的氧饱和度(SPO2)。类似地，工业应用的实例可包括具有从相干光源(例如LED发射器)通过目标(例如流体或材料)传输到光电检测器的已知特定波长的单色光的无创传感器系统。

不幸的是，利用单色光源的此类无创传感系统需要有关单色光源波长的精确的先验知识，以确定通过目标吸收或反射的单色光的量。一种获得波长的先验知识的方式是选择具有在一定公差范围内的波长的单色光源发射器。因此，确定波长的尝试包括下列组合过程：在所需的标称波长规格内选择LED，且/或借助于作为传感器的一部分的电阻器、存储设备或类似组件，对相应于传感器中使用的波长的数据进行编码。

然而，本领域熟悉发光二极管传感器件的生产过程的技术人员应当理解，人们有对能够从发射器输出波长的更广阔的变化中进行选择，以降低感测装置的生产成本和缺陷率的需求。作为示例，典型的生产技术需要选择目标波长在2nm内的发射器，这可能导致40-60％的组件发射器废品率。此外，还存在的问题是在生产时，在目标波长内的所选择的发射器通常会随着时间而降级，随着温度和驱动电流而变化，并且驱动电路也可能变得不稳定并导致波长偏移。解决波长偏移问题的尝试包括将波长偏移与驱动电路电流变化相关联的系统。在驱动电路中电流的变化以特定的波长驱动LED。通常，这些系统包括用于通过一系列滤波器、漫射器和多个光电检测器确定发光二极管的波长偏移的方案。不幸的是，这种方法对于实际制造技术来说太过复杂和昂贵，并且不能用于与监视装置一起使用的每个传感器。

还有一个重要的需求是能够减少或消除由患者运动引起的变化(其通常也被称为“运动伪迹”)与皮肤色素沉积的差异所导致的检测故障情况，例如当传感器从患者脱离且无法提供准确的信息时。使用电流传感器和监测系统，这种情况通常难以检测，并可能导致错误的读数和患者的风险。

因此，需要能够在无需光源波长的先验知识的情况下检测光源波长的无创传感器系统，并且制造过程不复杂或不昂贵。此外，这种传感器系统有减少误差的需求。

还需要一种无创传感器系统，其能够在运动事件期间或当主体从事运动或其他身体活动时提供可靠的数据，或由于无创传感器从患者脱离而提供及时的通知或警告。

发明内容

本发明涉及一种无创医疗感测装置和系统，其能够响应患者的运动而提供正确的数据，且在所述装置从患者脱离时提供警报。

根据本发明的一个方面，传感器具有一个或多个光源和一个或多个光检测器。至少一个检测器响应所接收的光并产生输出。此外，响应输出的电路产生与人体的动脉和静脉脉搏成比例的脉冲波形，其中脉冲波形用于使一个或多个单色或非单色光源的脉冲波形的吸收率或反射率的动脉脉搏检测同步。

根据本发明的一个方面，提供了一种方法。

所述方法包括在无创光学传感器中提供第一检测器和第二检测器，并周期性地从无创光学传感器中的非单色光源中发射光。来自第一检测器的第一信号与来自第二检测器的第二信号，由第一检测器和第二检测器采样的非单色光源中周期性地发射的光产生，两个检测器均具有良好限定和区分的光谱响应。使用第一信号和第二信号的比率产生第三信号，以确定平均光谱吸收与由位于无创光学传感器内的组织的动脉脉搏和基线光谱吸收所产生的光谱吸收的任何变化。根据本发明的另一方面，在无创光学传感器中提供至少一个发射红光的发光体和至少一个发射红外光的发光体。可以产生由第一检测器和第二检测器接收的所发射红光的红光信号电平，且可以产生由第一检测器和第二检测器接收的所发射红外光的红外信号电平。红光信号电平与红外线信号电平的比率可与在动脉峰值处采样的对应值相关，而非单色光源发射光，以在组织中产生氧饱和度数据。

如果位于无创光学传感器内的组织发生运动事件，则可以使用第一信号和第二信号产生氧饱和度数据。