[发明专利]可穿戴血液动力传感器

说明书

描述了一种可穿戴设备和与之相伴的用于连续脉动BP的确定的方法。绝对值可在初始阶段被获得，以及转移函数如何能够将在手指或手腕处获得的BP信号转换为对应于肱动脉并在心脏高度处的正确BP值。可穿戴设备包含直立高度校正元件，其可测量心脏高度与实际测量发生的手指/手腕高度之间的垂直距离。可穿戴设备可以采用戒指、手表或手镯的形式。此外，可穿戴设备具有用于将信号无线地传送到诸如智能电话、平板或其他计算机之类的主机设备的元件。

关联申请的交叉引用

本申请是2015年1月8日提交的美国临时专利申请no.62/101,186的非临时申请，其全部内容通过援引纳入于此。

背景

1.领域

本申请一般涉及测量血压和进一步导出的血液动力学参数的传感器系统，还涉及如何用该传感器系统测量连续血液动力学读数的方法。该传感器系统被进一步配置为可穿戴的。

2.相关技术描述

医学中常见的方式是光电体积描记法(Photoplethysmograpy)(PPG)，其中来自一个或多个LED的有可能具有不同波长的光被透射通过身体的一个部位或从身体的一个部位反射，并由光接收器(诸如光电二极管)检测到。光电流被放大并且通常被转换成数字信号，而所产生的光信号主要对应于血液流动。该PPG信号是血压的替代，但是以临床可接受的准确度转化成血压值是困难的。信号受到噪声的干扰，尤其受到来自动脉血管舒缩活动引起的血容量变化的噪声的干扰。因此，基于PPG的可穿戴设备通常仅测量心率、脉搏血氧饱和度，或者是传播时间方法的第二(主要是远端的)测量点。

目前的可穿戴BP设备使用其中不同传感器测量血液脉搏从近端身体部位到远端身体部位的传播时间的方法。该传播时间(也被称为“脉搏传导时间”(PTT)、“脉搏到达时间(PAT)”或其他商业用途名称)与血压成反比。那些PTT方法和设备不产生真实的脉动连续BP信号，因为这样的设备每一次心跳仅能够测量到一个PTT片段。因此，来自这些设备的BP信号不能够被用于使用诸如脉搏轮廓分析和其他脉搏相关的方法之类的生物医学算法的对血液动力学参数的进一步确定。从这些设备测得的BP信号需要在相对短的校准间隔内用间歇性上臂血压计(也被称为非侵入性BP设备(NBP))进行进一步的校准。校准间隔通过血管舒缩影响(例如，体温调节、压力或药物)被显著地缩短。

相比于PTT方法，WO 2013178475描述了一种用于借助光电体积描记(PPG)系统的连续、非侵入性血压(BP)确定的装置和方法，其中PPG系统的接触压力根据手指中的平均动脉压(mBP)来被修改。根据该方法，手指或手腕中的真实脉动BP可通过将与校准因子相乘的脉动PPG信号PPG(t)和等于mBP的测得的接触压力CP(t)相加来被获得。

根据WO 2013178475的这种连续血液动力学监测方法具有若干限制，并且不能被用作具有临床上可接受的准确度的可穿戴传感器。例如，来自WO 2013178475的系统不允许对绝对BP值的测量并且需要持续的NBP校准。对于可穿戴设备，上臂上NBP的永久使用是不合适的。

来自WO 2013178475的系统进一步受到心脏高度与实际手指高度之间的直立压力差的影响。为了WO2013178475的正确使用，手指或手腕必须被始终保持在心脏高度，这对于可穿戴系统而言是不合适的。

概述

在一个实施例中，公开了一种用于可佩戴设备内的血液动力学参数的连续非侵入性测量的方法。该方法包括使用光电体积描记系统来测量被设置在包含动脉的身体部位上的光电体积描记信号PPG(t)，该光电体积描记系统具有至少一个光源和至少一个生成该光电体积描记信号的光检测器。光电体积描记系统的接触压力可由致动器改变，并且致动器和接触压力的移动由控制系统使用光电体积描记信号的至少一部分来控制。真实的脉动BP信号和进一步计算出的血液动力学参数是从接触压力和光电体积描记信号以及从转移函数导出的，并且进一步的血液动力学参数可使用生物医学算法来被计算出。