[发明专利]用于心跳信号的检测和处理的设备、系统和方法

说明书

本发明涉及用于心跳信号的检测和处理的设备、系统和方法。一种心跳检测设备，包括将被定位在人的皮肤上的至少一个光学反射传感器(10或10a和10b)。该传感器单元设置有光发射器(11)和把由皮肤反射的光转换成电信号的相应的光接收器(12)，并且包括被连接到发射器、接收器或它们二者的电可调光学滤波器(16、17)，以便在操作时选择期望的光波长，并执行如此获得的信号的处理以增强心跳信号。也描述了具有该设备的系统和检测方法。

本申请是申请日为2014年1月21日的、名称为“用于心跳信号的检测和处理的设备、系统和方法”的发明专利申请No.201480013880.4的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于检测心跳的创新的设备、系统和方法。

背景技术

已知光学地运行的心跳检测系统(也被称为BVP-Blood Volume Pulse(血容量脉冲)-检测系统)。这些系统通常采用光发射器，该光发射器在发射的光撞击或穿过身体的一区域后通过反射或透明的方式照射合适的接收器。

基本上，这些心率监视器是能够测量在身体的特定区域中血容量随时间改变的方式的检测系统。

通常，反射设备被放置在诸如手腕的身体的区域上，其中取决于该区域中的浅表血流，反射的光量有变化。在身体的相对薄的部分(诸如手指或耳垂)的附近改为应用透明设备以使光能够穿过它们并且检测由于所述部分中的血流而造成的穿过的光的变化。

然而，例如由于周围光照条件和经受测量的人的运动，这两种系统都容易遭受有用信号的干扰。

例如，传感器通过与可形变的介质(皮肤，血液在其内流动)接触的方式来操作。该介质容易遭受破坏测量的机械形变，添加不需要的信号(即，噪声)。

反射设备对于长时间的使用更加实用，但是由随着心跳的血流中的变化而产生的反射光的变化非常小，并且此外通常被大量的噪声影响。

例如，尽管手腕是最方便穿戴用于检测脉搏的反射传感器的位置之一，通过在跟随例如肢体、手腕或手指的运动的传感器之下的组织的运动而创建的信号上的噪声是在该区域中的脉搏的光学检测的主要障碍之一。移动或步行的行为也产生传感器和组织的相对运动，这产生重要性质的进一步的干扰。

在本领域中为了尝试改进反射检测期间的信号/噪声比，已经提出了各种方案，试图滤除叠加在有用信号上的各种干扰。

例如，已经提出了使用与光学传感器一起被布置的运动传感器来检测应用了传感器的身体的相对宽幅度的运动。然而，该检测布置没有提供关于传感器和之下的组织的相对位移的数据，并且通常被用来在人的某部分上过度运动的情况下防止光学传感器的读取，其假定先验可以产生不能被有效地滤除的大量干扰。然而，在长时间的身体活动的情况下，传感器保持长期不活动而在最感兴趣的心跳的检测时保持精确。

已经提出了使用具有合适的不同波长的两个光源。第一波长从不被氧合血红蛋白吸收的那些波长(例如红色)中被选出，而第二波长从被氧合血红蛋白更好地吸收的那些波长(例如绿色)中被选出。这导致了与组织的运动更好地相关的第一信号和与血流更好地相关的第二信号。之后通过适当地从第二信号中减去第一信号来执行噪声的滤除，以便减轻组织和传感器的相对运动的影响。例如在EP2462866中描述了这样的系统。

这种类型的过滤系统提供了具有降低的噪声的输出信号。然而，很多时候信号/噪声比仍然非常不利。此外，随着时间的流逝和/或经受测量的人的改变，对选择的特定波长的响应不总是保持不变。