[发明专利]脉搏血氧测定

说明书

本发明提供一种用于执行脉搏血氧测定的方法及系统。发射光信号达一时间段，且检测调制光信号。所述调制光信号包含红色信号及红外信号。所述调制光信号是通过所述光信号与脉动组织及非脉动组织的相互作用而起源。处理所述调制光信号以估计在所述时间段期间所述脉动组织中的氧饱和度。所述处理包含移除由所述光信号与所述非脉动组织的所述相互作用引起的非脉动分量。可通过从所述红外信号的强度移除第一参数且从所述红色信号的强度移除第二参数来移除所述非脉动分量。使用校准过程来预先确定所述参数以重现用于确定所述氧饱和度的比率的真值。

相关申请案的交叉参考

本申请案涉及2015年6月12日申请的且标题为“监测患有慢性疾病的人的健康状态(Monitoring Health Status of People Suffering from Chronic Diseases)”的第14/738,666号美国专利申请案及2015年6月12日申请的且标题为“可穿戴装置心电图(Wearable Device Electrocardiogram)”的第14/738,636号美国专利申请案。上述申请案的揭示内容出于所有目的而以引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请案涉及用于监测人的健康状态的系统及方法，且更具体来说，涉及用于执行脉搏血氧测定的系统及方法。

背景技术

不应假设此章节中所描述的途径中的任何者仅仅由于其包含在此章节中而被认为是现有技术。

脉搏血氧测定是一种用于通过利用专用光源及光学传感器来估计血氧饱和度的方法。经调谐的光波长通过人体组织透射或从人体组织反射，且用于估计氧合血的相对比例。被称为SpO₂的此经估计的氧饱和度通常与动脉血氧饱和度密切相关。脉搏血氧测定优于例如血液采样的确定氧饱和度的其它方法的主要优点是，脉搏血氧测定是非侵入性的、侵入性最小、一般不会使人疼痛、在需要时可便携，及提供连续读数。

对于处于正常海拔高度的健康人来说，SpO₂通常为95％或更高，90％或更低指示低氧血症，且80％或更低的持续时段可能引起/指示严重的医学并发症。SpO₂可反映例如慢性阻塞性肺病(COPD)或哮喘的各种临床疾病患者的状态，而无论是处于稳定的慢性状况还是急性期。脉搏血氧测定也可用于新生儿监测、手术监测，或在必须考虑氧气耗尽的可能性(试点监测、深海潜水等等)时的状态评估。

某些临床状况可干扰脉搏血氧测定的准确性或影响结果的解释。影响末梢循环的疾病可使SpO₂对动脉氧合造成不准确估计；无论饱和水平如何，贫血都将会阻碍血氧的利用。

人类活动及行为也可影响脉搏血氧测定测量的结果。用于脉搏血氧测定的传感器的移动可干扰信号采集。温度改变可影响到正用传感器监测的区域的血流量。出汗可影响光学质量。吸烟可增加与氧竞争以结合血红蛋白的一氧化碳，且可使大部分系统混乱。对比染料注射可干扰血液光学质量。

脉搏血氧测定取决于氧合血红蛋白(氧血红蛋白)及非氧合血红蛋白(脱氧血红蛋白)的光吸收特性的差异。前者吸收约660nm(在可见红色范围内)的光，且后者吸收约940nm(红外)的光。无论是反射还是透射，两个光信号都随着动脉脉搏而波动。所得信号—光电血管容积描记图(PPG)—可指示归因于血流量的体积改变。脉搏血氧测定针对每一波长利用强度改变(每一心跳的光信号波动)以消除其它组织(其保持恒定)的混杂光学效应。基于每一波长中的这些改变的比率(Δ660nm/Δ940nm)，可使用与归因于介质中物质浓度的光吸收相关的比尔-朗伯定律(Beer-Lambert Law)及从低氧自愿者的血液样本经验导出的参考曲线来估计SpO₂，但在计算中常常包含其它复杂因素。