[发明专利]量化嵌入型PPG信噪比定义以利用可穿戴设备上的PPG信号质量的调控

说明书

可穿戴数据获取设备，包括用于检测生理信号的传感器，被用于检测以及测量与穿戴者的健康有关的多种参数。通过使用算法，对由所述传感器所检测及测量的数据进行处理，从而做出用于监测穿戴者的健康的推断。信噪比(SNR)计算被用作算法的灵敏度分析的分量。例如，睡眠算法将选择一个数据块，将进行SNR计算，且以信号的平均质量作为结果。然后可以对与所述信号质量相关联的值进行灵敏度分析，这将产生睡眠精度值，所述睡眠精度值转而指示所需的最小信号质量。

技术领域

本公开内容涉及在任何启用PPG的可穿戴传感器、可接近传感器、可摄取传感器和/或可植入传感器和/或所谓的可穿戴设备上所测量的光体积描记(PPG)信号的信号质量的量化，与所述信号强度有关的灵敏度分析，以及具体地定义信噪比(SNR)。

背景技术

近年来，旨在用于有关人类健康的用途的可穿戴设备及其多种相关联的传感器、算法和应用对于非侵入性且连续的检测、记录生物信号且随后将生物信号数字化为数据流已变得极有价值。可穿戴设备市场一直在经历着这样巨大的增长势头，预计将从2015年的200亿美元增长到2025年的700亿美元。现在，卓越的基于腕部且配备传感器的设备不仅普通大众买得起，而且在健身、身体健康和心理健康监测的商业领域中也无处不在，其中将由所述设备收集的数据供医疗机构、健康和寿险公司使用，甚至可能为物联网的使用和发展做出巨大贡献。

这样的设备可以利用许多不同类型的传感器以变化的精度来检测和测量生理信号的任何所述范围。传感器的类型可以包括例如心电图(ECG)、红外线(IR)、PPG和压力。利用不同类型的传感器以及若干其他因素有助于这种设备的操作效率和适销性。例如，在变化的使用条件下(例如，运动/睡眠/苏醒/积极休息等)测定PPG信号质量的能力可以极大地改善所述设备的运作，这是因为当此被实现时可以保证最小的信号质量。然而，为实现此，必须概述信号质量或信噪比(SNR)的定义。因此，可以保证算法在任何及所有条件下的最佳运行。

目前，全球有超过266家公司定期在竞争激烈的市场中生产可穿戴设备，每天都有新的竞争者进入市场。这些可穿戴设备不仅以不同型号的形式呈现，而且作为同一型号的不同版本(包括现有型号的改进版本)呈现，所有这些都是为了满足特定的用户需求以及保持在可穿戴技术的有关健康和健身领域的目标市场的最前沿。制造商之间的竞争异常激烈，以提供不仅实现最全面特征集而且还实现精确的推断、延长的电池寿命、最佳的用户体验以及符合人体工程学和美观的设计的产品。因此，当开发在所述设备中实施的硬件和软件时，能够将不同的设备针对彼此进行基准化会调控最适合特定设备的算法的定制。

另外，能够在整个使用过程中在任何和所有活动状态(例如，睡眠、苏醒、运动、积极休息等)下保证足够的信号质量提出了挑战。

电池寿命的持续时间是制造商和消费者之间的主要考虑因素。随着研究技术改进以及用户需要和需求增加，这些设备上内置特征的数目随之扩展，这强化了对附加电池功率的需求。此外，高分辨率大屏幕、计算算法效率的变化以及“始终在线”特征都是电池功率的需求的原因。

此外，PPG技术是现代可穿戴设备中最重要的电池功率消耗元素之一，在设备上存储原始数据亦是如此。

尽管更长的使用时间以及更短的充电时间对可穿戴设备的用户和制造商同样重要，但是电池容量的当前提高速度却并未跟上设备上组件消耗所述容量的速度。

无线充电尚不足够先进以在全球范围内结合可穿戴设备成功实施。

发明内容

本文所描述的实施方案涉及一种固有稳定的、便携式且可扩展的解决方案，以解决上面所提出的挑战，其中可以在所有使用条件下测定信号质量，可以保证足够的信号质量，且可以在启用PPG的可穿戴设备上节省电池功率而无需牺牲必要或期望的元素。

可穿戴数据获取设备包括用于检测生理信号的传感器，且被用于检测以及测量与穿戴者的健康有关的多种生理参数。然而，为了精确且全面地检测以及推断穿戴者的健康状况，需要在保证足够的信号质量之前对信号质量进行定义。