用于心跳信号的检测和处理的设备、系统和方法技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测心跳的创新的设备、系统和方法。
技术介绍
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。混合的方法也提供不完全令人满意的结果。例如，当跑步时和当在计算机上工作(手指运动)时噪声都非常高。在第一种情况下，加速计对于消除噪声最有用，而在第二种情况下，利用具有两种波长的系统更可取。然而，在现有技术中提出的两种方法的同时使用(例如，如US2012150052中再次描述的)仅补偿一些噪声源，仍没有为特定的应用或人们自由地执行任何日常活动的情况提供令人满意的信号/噪声比。此外，这两个系统可能互相干扰，进一步阻碍检测。
技术实现思路
本专利技术的一般目的是提供一种即使在由各种源引起的干扰存在的情况下也能够确保令人满意的心跳检测的系统。另一个目的是提供一种用于处理心跳信号的创新的系统。鉴于这些目的，根据本专利技术而产生的想法是提供一种包括将被放置在人的皮肤上的至少一个光学反射传感器单元的心跳检测设备，所述传感器单元设置有光发射器和相应的把由皮肤反射的光转换成电信号的光接收器，其特征在于该心跳检测设备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，以便在操作时选择光的期望的波长。还产生想法以提供一种用于检测和处理生理数据的系统，包括根据前述权利要求的任意之一的至少一个设备，该至少一个设备借助于无线接口被连接到从该设备接收数据并处理它的数据处理和传输单元。还产生想法以提供一种用于增加借助于至少一个光学反射传感单元光学地检测心跳的电信号的信号/噪声比的方法，包括借助于电可调光学滤波器在至少两种光波长的影响之间进行区分，和处理从所述至少一个光学反射单元接收的相应的信号，以便获得代表心跳的电信号。根据本说明书和附图将变得清楚的是，根据本专利技术，用于检测或监视心律的设备可以包括与皮肤接触和与中央处理系统通信的传感器系统。远程系统可以包括用于利用吸收和荧光的物理原理测量血容量的变化的一个或多个光学检测系统。所述光学系统可以包括:-一个或多个宽频带光发射器(例如LED);-一个或多个宽频带光接收器(例如光电二极管或光电晶体管)，和-—个或多个可调谐单色仪，所述一个或多个可调谐单色仪能够被连接到光发射器、光接收器或它们二者以便选择特定的波长。心律监视器也可以包括下列一项或多项:-一个或多个光学检测系统，所述一个或多个光学检测系统位于沿血流的方向的固定距离处以便估计血液的传播时间；-电学检测系统，包括与皮肤接触的用于测量皮肤的触电反应的两个或更多个电极，和-机械检测系统，用于测量系统的三维加速度和朝向。心脏频率监视器也可以设想一个或多个单色仪允许光学检测系统在吸收模式中和在荧光模式中在两种或更多种波长处都工作。仍根据本专利技术，一种用于最大化血容量信号的信号/噪声比的方法可以包括以下步骤:-区分在吸收模式和焚光模式中的两种(或更多种)波长对光学检测系统的信号的影响；-动态地调谐所述两种(或更多种)波长以便最大化光学检测系统的信号电平。此外该方法可以包括下列步骤中的一个或多个:-把吸收模式和焚光模式对光学检测系统的信号的影响组合；-把来自光学检测系统的信号与电学检测系统的信号组合；-消除介质的形变对血液传播时间的影响，和-消除由包含在由机械检测系统提供的信号中的其他机械效应造成的介质的形变的影响。心率监视器也可以包括与用户的皮肤接触并与中央处理系统通信的远程系统。远程系统也可以包括下列元件中的一个或多个:-远程处理器；-连接到远程处理器的检测系统；-连接到远程处理器的远程存储器；-连接到远程处理器的时钟信号发生器；-连接到远程处理器的远程用户接口；-连接到远程处理器的远程收发器；-连接到远程收发器的远程天线，和-连接到远程处理器、检测系统、远程存储器、时钟信号发生器和远程收发器的远程电池。中央处理系统可以包括:-中央处理器；-连接到中央处理器的中央存储器；-连接到中央处理器的中央收发器，和-连接到中央收发器的中央天线。所述中央存储器还可以包括能够在中央处理器上执行的一组指令，所述指令包括:-用于最大化从远程系统接收的血容量信号的信号/噪声比的算法，和-用于处理优化血容量信号以基于峰值的检测确定脉动信号的算法。【附图说明】为了更清楚地图解本专利技术的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心跳检测设备，包括将被放置在人的皮肤上的至少一个光学反射传感器单元(10)，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)，其特征在于该设备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)，以便在操作时选择光的期望的波长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·童内特，I·岑西，D·瑞瑟纳塔，M·加尔巴尼诺，M·莱，
申请(专利权)人：恩帕蒂卡有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT