[发明专利]用于提取生理信息的设备、系统和方法

说明书

本发明涉及用于提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的设备、系统和方法。为了提供高的运动鲁棒性，所提出的设备包括：输入接口(30)，其用于获得从探测到的透射通过对象的皮肤区域的电磁辐射或者从对象的皮肤区域反射的电磁辐射中导出的至少两个探测信号(C_n)，其中，每个探测信号包括不同波长通道中的依赖波长的反射信息或透射信息；脉动信号计算单元(32)，其通过将不同的特征向量(P_bv1、P_bv2)用于对每个脉动信号的计算而根据所述至少两个探测信号(C_n)来计算至少两个脉动信号(S₁、S₂)；质量指标计算单元(34)，其用于针对所述脉动信号(S₁、S₂)计算指示相应脉动信号的特性的质量指标值(Q₁、Q₂)；以及处理单元(38)，其用于从引起具有最佳质量指标值(Q₁、Q₂)的所述脉动信号的所述特征向量中并且/或者从所述脉动信号中导出指示至少一个生命体征的生理信息(V)。

技术领域

本发明涉及用于从探测到的透射通过诸如人或动物的对象的电磁辐射或者从诸如人或动物的对象反射的电磁辐射中提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的设备、系统和方法。

背景技术

人的生命体征(例如，心率(HR)、呼吸率(RR)或动脉血氧饱和度)充当人的当前状态的指标并且充当严重医学事件的强大预测器。出于这个原因，在住院患者和门诊患者护理环境、家或另外的健康、休闲和健身环境中广泛地监测生命体征。

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变化的测量，并且尤其涉及对由于随着每次心跳行进通过对象的身体的心血管脉动波而引起的体积变化的探测。

光体积描记术(PPG)是评价感兴趣区或感兴趣体积的光反射或透射的时变变化的光学测量技术。PPG基于这样的原理：血液比周围组织吸收更多光，因此血容量随着每次心跳的变化对应地影响透射或反射。除了关于心率的信息以外，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。通过评价在不同波长(通常是红色或红外波长)处的透射率和/或反射率，能够确定血氧饱和度。

用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度(也被称为SpO₂)的常规脉动血氧计(在本文中也被称为接触式PPG)被附着到对象的皮肤，例如被附着到手指端部、耳垂或额头。因此，它们被称为“接触式”PPG设备。典型的脉动血氧计包括作为光源的红色LED和红外LED以及用于探测已经透射通过患者组织的光的一个光电二极管。市场上可购得的脉动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，从而在两个不同波长处测量组织的相同区或体积的透射率。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了针对红色波长和红外波长的PPG波形。尽管接触式PPG被视为基本上无创的技术，但是针对接触式PPG测量的体验常常是不舒适的和干扰性的，这是由于脉动血氧计被直接附着到对象并且任何线缆会限制自由移动并且可能阻碍工作流程。

对脉动信号和氧饱和度水平(SPO₂)的快速且可靠的检测和分析在许多健康护理应用中是最重要的活动之一，如果患者处于危急状况下，这种检测和分析将会变得至关重要，并且因此，测量容易受到任何种类的伪影的损害。另外，在健康个体中信号也是很小的，并且因此容易因对象的运动造成失真。

现代光体积描记术传感器通常在对象移动时失效，并且生命体征监测经常被中断。例如，接触式手指脉动血氧计(基于透射式PPG)容易受到手的运动的损害，并且在患者集中时由于身体外周的较低血容量而造成失效。接触前额脉动血氧计传感器(使用反射式PPG测量模式)被假定为对集中影响更为鲁棒。然而，前额传感器的准确性、鲁棒性和响应性非常依赖于传感器在前额上的正确定位以及被施加到皮肤上的适当的压力(传感器应用太紧可能会降低局部血液脉动性，应用太松可能导致由于运动伪影和/或静脉脉动性引起的不可靠的测量)。