[发明专利]用于感测生理参数的系统和方法

说明书

本发明提供了生理参数感测系统(50)和方法，其中，导出指示至少一个生理参数的生理信息。本发明的方法基于根据至少两个检测信号的不同加权组合来构建多个脉搏信号，所述至少两个检测信号是根据检测到的被引导到对象的皮肤区域上的或被引导通过对象的皮肤区域的电磁辐射导出的。所述加权基于各种血容量脉搏向量的集合中的不同的血容量脉搏向量。针对每个生成的脉搏信号导出质量指标值，其中，这基于针对患者的获得的心率信号与脉搏信号之间的导出关系。使用得到具有最高质量指标值的脉搏信号的血容量脉搏向量和/或根据所导出的脉搏信号本身来导出生理参数信息。

技术领域

本发明涉及用于感测对象的生理参数的系统和方法，特别是利用从对象的身体的皮肤区域的电磁辐射的反射或通过对象的身体的皮肤区域的电磁辐射的透射的系统和方法。

背景技术

人的生理参数(例如，心率(HR)、呼吸速率(RR)或动脉血氧饱和度(SpO₂))用作人的当前状态的指标并且作为严重的医学事件的有力预测指标。出于这个原因，在住院和门诊护理场所，在家中或在另外的健康、休闲和健身场所中，广泛地监测生理参数。

一种测量生理参数的方法是体积描记法。体积描记法通常是指测量器官或身体部分的体积变化，特别是指对由于心血管脉搏波随着每一次心跳而行进通过对象的身体而引起的体积变化的检测。

光体积描记(PPG)是一种评价感兴趣区或体积的光反射或透射的时变变化的光学测量技术。PPG所基于的原理是血液吸收的光要比周围组织吸收的光更多，因此血容量随着每一次心跳的变化都会相应地影响透射或反射。除了关于心率的信息以外，PPG波形还能够包括可归因于其他生理现象(例如，呼吸)的信息。通过评价不同波长(通常是红色波长和红外波长)下的透射率和/或反射率，能够确定血氧饱和度。

一种能够使用PPG传感器的某些变型测量的特别重要的生理参数是动脉血氧饱和度(SpO₂)。在本公开内容中，能够测量SpO₂的PPG传感器将被称为“SpO₂传感器”。这可以被理解为参考能够测量SpO₂的特定类型PPG传感器。

动脉血氧饱和度是需要在重症监护室和手术室中连续监测的至关重要的参数。它也是在普通病房进行患者监测的有用参数。SpO₂传感器可以被放在手指上。还可以将传感器放置在其他位置(例如，前额、脚趾或耳垂)以及进行非接触式监测。

SpO₂传感器的输出(即，血氧饱和度)被定义为：

其中，HbO₂是与氧结合的血红蛋白的浓度，而Hb是未与氧结合的血红蛋白的浓度。

SpO₂传感器(作为PPG传感器)以光学方式测量血容量变化；检测行进通过皮肤(并且可能还有下面的组织)的光，由此可以确定血容量的变化。SpO₂传感器利用对至少两个波长下的光的吸收。检测到的光量取决于光吸收。去氧血红蛋白的吸收光谱与氧合血红蛋白的吸收光谱不同，从而允许导出SpO₂。

这种情况如图1所示。图1(A)示出了作为入射光的波长(x轴；纳米)的函数的氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的摩尔消光系数(y轴；cm^-1·Mole^-1)。线22示出了针对氧合血液的消光系数，而线24示出了针对去氧血液的消光系数。图1(B)示出了作为波长(x轴；纳米)的函数的完全氧合血液(线22)和部分(60％)氧合血液(线24)的脉动(y轴；任意单位)。

传感器信号的脉动被定义为信号的时变AC部分除以信号的恒定(或缓慢变化)的DC分量。(皮肤)组织和静脉血液的光吸收贡献于检测到的光信号的恒定(或缓慢变化)的“DC”分量，而动脉血液中的脉动则贡献于随着心动周期而变化的信号的部分(“AC”分量)。SpO₂传感器利用光的至少两个波长的脉动。