[发明专利]光学光电血管容积图信号形状特征生物监测

说明书

背景

背景和相关技术

大多数人都有兴趣监测和改善他们的健康。先前，此类个体一直限于基于所感知的能量水平、疾病症状、体重和总体外观来监测健康。然而，近来，各种电子监测设备已经帮助个人监测和量化先前不能容易地被监测和量化的因素。一个此类示例是度量心率的能力。

个人已经能够购买家用心率监测器已经有一段时间了。例如，个人已经能够获得一种包括胸带的系统，被个人系在胸部周围的胸带具有在心脏附近的胸部与皮肤接触的传感器。传感器检测由身体产生的使心脏跳动的电信号，并将关于电信号的信息传送到监测器。此类监测器通常被具体化在腕表中。虽然这些类型的系统是高度精确的，但是它们也相当笨重并且对全天、日常使用而言可能不够舒适与时尚。

然而，最近，可获得使用光电血管容积图(PPG)的设备，PPG是器官的体积测量的光学获得的表示。此类系统通过照亮诸如血管或动脉附近的皮肤的表面并且测量光吸收的变化而起作用。例如，由于(诸如由于心跳而导致的)血压的变化、血氧水平的变化、和血糖水平的变化，光吸收可能会变化。由于照明源(通常包括LED)和检测器(通常包括光电二极管)可直接被整合到诸如腕表之类的监测器中，所以此类系统可消除对胸带的需要。但是，此类系统易受误差的影响。

然而，误差可能会被此类系统的佩戴者引入。例如，个体移动可改变光吸收量、肢体定位可改变光吸收量、肌肉收紧可改变光吸收量、设备在皮肤上的移动可改变光吸收量、不当佩戴设备可改变光吸收量、甚至是简单的按压皮肤(这会导致皮肤暂时变亮)可引起光吸收量的变化。

附加地，硬件问题可能会改变检测到的光吸收量。例如，此类设备可具有诸如显示器的可选择照明和振动警报机制之类的其他功能。当这些其他功能中的一个被激活时，由于其他硬件消耗功率，功率可能会被降低到监测光吸收变化的传感器。这可能导致检测到的光吸收量的变化。

今天，大多数算法使用FFT(快速傅立叶变换)/基于自相关的频谱来评估PPG信号的质量，其是基于频域的对PPG信号的分析。大多数算法使用基于频域的PPG信号分析的基于FFT(快速傅里叶变换)/自相关的频谱图来评估PPG信号的质量。然而，此类方式需要大约五到十秒的数据缓冲，并且在数据缓冲期间获得的一个或多个坏样本可能会污染用数据来填充的整个缓冲区。因此，此类系统不能执行对生物特性(诸如心率)的快速锁定，并且即使在它们确实锁定时，此类系统在生物特性报告中可能具有显著的误差。

本文要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅在诸如上述环境这样的环境中操作的各实施例。相反，提供该背景仅用于例示其中可实践所述一些实施例的一个示例性技术领域。

简要概述

本文例示的一个实施例包括用于执行对时域光电血管容积图(PPG)输入信号的自适应滤波的方法。该方法包括使用传感器生成时域PPG信号。该方法进一步包括依据预定质量标准来评估经生成的时域PPG信号的各部分。该方法还包括使用经生成的时域PPG信号的符合预定质量标准的各部分来生成输出值。输出值表征在某一时间点处的生物特性。

另一实施例包括用于提供生物特性值的系统。该系统包括传感器。该传感器被配置为生成时域光电血管容积图(PPG)输入信号。该系统进一步包括耦合到传感器的第一计算模块。第一计算模块被配置为依据预定质量标准来评估经生成的时域PPG信号的各部分。该系统进一步包括耦合到第一计算模块的第二计算模块。第二计算模块被配置为使用经生成的时域PPG信号的符合预定质量标准的各部分来生成输出值。输出值表征在某一时间点处的生物特性。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。

附加特征和优点将在以下描述中提出，且部分会从描述中显而易见，或者可以通过实施本文的原理来获悉。本发明的特征和优点可以通过在所附权利要求书中特别指出的工具和组合来实现和获得。本发明的特征从以下描述和所附权利要求书中将更完全显而易见，或者可以通过如下文所述实施本发明而获悉。

附图简述

为了描述可获得以上记载的及其他优点和特征的方式，将参照各具体实施例呈现以上简述的主题的更具体描述，各具体实施例在附图中例示。理解这些附图仅描述典型的实施例，因此不应被视为限制本发明的范围，各实施例将通过使用附图以附加的具体性和细节来描述和解释，附图中：

图1例示了用于评估时域光电血管容积图信号的形状特征的系统；