[发明专利]具有高信噪比的PPG传感器

说明书

一种被配置为佩戴在用户身体（300）上的光电容积描记术（PPG）传感器（100），所述PPG传感器（100）包括：感测部分（110），包括被配置为朝向用户身体（300）发射发射光（201）的光学发射器（101），以及用于检测从组织反射或散射的检测器光（202）的光学检测器（102），从而来提供PPG信号；以及包括在感测部分（110）与用户身体（300）之间的对接部分（120），对接部分（120）包括透明界面元件（104），发射光（201）在从光学发射器（101）朝向身体（300）行进时通过所述透明界面元件（104）透射，并且检测器光（202）在从身体（300）向光学检测器（102）行进时通过所述透明界面元件（104）透射，其中透明界面元件（104）具有界面透射率（T1）；透明界面元件（104）包括抗反射界面（106），抗反射界面（106）被配置为使得包括抗反射界面（106）的透明界面元件（104）的抗反射界面透射率（T2）比界面透射率（T1）大至少4%。

技术领域

本发明涉及一种要佩戴在用户身体上的光电容积描记术（PPG）传感器，用于测量具有高信噪比的PPG信号。更特别地，本发明涉及一种包括感测部分的PPG传感器，该感测部分包括光学发射器和光学检测器，其中感测部分与外部环境屏蔽开，并且其中PPG传感器可以容易地以良好的装配公差制造。

背景技术

根据世界卫生组织，全世界三分之一的成年人患有高血压。高血压可能导致严重的并发症，诸如中风和心力衰竭。每年，该病导致全世界750万人过早死亡。高血压的悖论是，大多数患有该疾病的人没有意识到它。

此外，目前非侵入性血压（BP）测量的“黄金标准”是利用在手臂周围放置的袖带来执行的。这项110年历史的技术是麻烦的并且导致被规定进行自我监测的患者的低依从性。因此，医疗保健专业人员无法获得完整和高质量的数据用于他们的诊断和对该疾病的治疗。

用以监测BP的最佳技术应当是非侵入性的（它不需要穿透至人体内）、非闭塞性的（它不需要在人体部位周围施加压力）、逐拍的（它允许在每一次心跳测量血压值）、在家庭环境中随时、每天（24/7）可用（它不仅允许在受监督的临床环境中测量血压，而且还允许在诊所外的现实生活环境中测量血压）和舒适的（它不对其用户产生任何干扰）。

为了寻求这样的最佳BP技术，PPG结合脉搏波分析（PWA）技术最近引起了研究机构和行业的兴趣。虽然光电容积描记术（PPG）是一种传感器技术，其提供在家庭环境中24/7可用的且舒适的动脉脉动（动脉压力脉搏到达造成动脉直径的改变）测量，但PWA是一种信号处理工具，其允许从动脉脉动模式（诸如心率和血压）中提取心血管见解。这两种技术的组合被称为光学血压监测（OBPM）。参见例如参考文献：“DOI: 10.1109/MPUL.2018.2856960”。

在OBPM解决方案的不同可能实现方式当中，一种设定特别有趣：手腕处的OBPM。通过将PPG传感器嵌入到手腕设备中（例如，嵌入到镯子、智能手环或手表中），并通过对测量的信号应用PWA分析技术，可以构建易于融入用户生活中的BP监测器。因此，这样的解决方案打开了通往在门诊和临床条件下对BP进行有史以来第一次无袖边（cuffless）和逐拍监测的大门，从而为临床医生供应了关于BP调节的新见解，并使能实现了革命性的预防和治疗策略。参见例如US20170360314A1。

在手腕处使用OBPM解决方案需要使用光电容积描记术的特殊形态——即反射光电容积描记术（与透射光电容积描记术相反）。参见例如参考文献：ISBN-13: 978-0750304672。

反射PPG传感器例如通过使用现成的LED照射皮肤的一部分，并且例如通过使用现成的光电二极管取回已经传播通过组织的一部分光。由于皮肤中存在小动脉和其他灌注结构，因此每次压力脉搏到达皮肤的照射部分时，所取回的部分光的振幅由血流和局部发生的结构改变调制。已知对所取回的光的调制的分析与标识来自用户的心血管信息相关，所述心血管信息诸如心率、心率变异性、血液成分、血压和其他心血管参数。参见例如参考文献：doi:10.1088/0967-3334/28/3/R01。