用于确定对象的生命体征的设备、系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于确定对象的生命体征的设备、系统和方法。为了平衡准确性和可靠性与非显眼性，所述设备包括：接口(30)，其用于接收来自检测单元(18)的输入信号，所述检测单元被配置用于响应于照射源(22)的照射而无接触地检测从对象(14)反射的辐射；处理单元(32)，其用于从所接收的输入信号导出光电体积描记，PPG，信号；分析单元(34)，其用于从所述PPG信号导出期望的生命体征；以及控制单元(36)，其用于根据所述对象的物理状态、所述输入信号或所导出的生命体征的质量和/或所述生命体征的值来控制所述照射源(22)、所述检测单元(18)和/或所述分析单元(34)的一个或多个参数。

【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确定对象，诸如人或动物的生命体征的设备、系统和方法。
技术介绍
人的生命体征，例如心率(HR)、呼吸率(RR)或者血氧饱和度，用作人的当前状态的指标并且用作严重医学事件的强大预测器。出于该原因，生命体征在住院患者和门诊患者护理设置中，在家或者在进一步健康、休闲和健身设置中广泛地被监测。测量生命体征的一种方式是体积描记术。体积描记术通常涉及对器官或身体部分的体积改变的测量，并且尤其涉及对由于随每个心跳穿过对象的身体的心血管脉搏波的体积改变的检测。光电体积描记术(PPG)是评估感兴趣区或者感兴趣体积的光反射率或者透射的时变改变的光学测量技术。PPG基于这样的原理：血液与周围组织相比吸收更多光，因此血液体积中的随着每个心跳的变化对应地影响透射或者反射率。除关于心率的信息之外，PPG波形能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评估在不同波长(通常是红色或者红外的)处的透射率和/或反射率，血氧饱和度能够被确定。用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度(也被称为SpO2)的常规脉搏血氧计(在本文中也被称为接触式PPG)被附着到对象的皮肤，例如被附着到手指端部、耳垂或者额头。因此，它们被称为“接触式”PPG设备。典型的脉搏血氧计包括作为光源的红色LED和红外LED以及用于检测已经被发射通过患者组织的光的一个光电二极管。市场上可购得的脉搏血氧计在红色波长处的测量与红外波长处的测量之间快速切换，并且因此在两个不同波长处测量组织的相同区或者体积的透射率。这被称为时分复用。在每个波长处的关于时间的透射率给出针对红色和红外波长的PPG波形。尽管接触式PPG被视为基本上是非侵入技术，但是接触式PPG测量常常被体验为是不舒适的和侵扰的，这是由于脉搏血氧计被直接附着到对象并且任何线缆限制运动的自由并且可能阻碍工作流程。脉搏信号和氧饱和度水平(SPO2)的快速和可靠的检测和分析在许多医疗保健应用中是最重要的活动之一，如果患者处于危急状况下，这变得至关重要。在这些情况下，心脏跳动信号的搏动性是非常微弱的，并且因此，测量容易受到任何种类的伪影的损害。现代光电体积描记法传感器在紧急情况下并不总是提供快速和可靠的测量。例如，接触式手指脉搏血氧计(基于透射PPG的)容易受到手的运动的影响，并且在由于身体外围上的较低的血液量的患者的集中的情况下失效。接触前额脉搏血氧计传感器(使用反射PPG测量模式的)被假设为对于集中响应更鲁棒。然而，前额传感器的准确度、鲁棒性和响应性非常依赖于传感器在前额上的正确定位以及施加到皮肤上的适当的压力(传感器太紧施加可能降低局部血液脉动，太松施加可能导致由于运动伪影和/或静脉脉动引起的不可靠的测量)。最近，用于非侵扰测量的非接触式、远程PPG(R-PPG)设备(在本文中也被称为相机rPPG设备)已经被引进。远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源，或者一般而言，辐射源。类似地，检测器，例如相机或者相片检测器，也能够被设置为远离感兴趣对象。因此，远程光电体积描记术系统和设备被视为非侵扰的并且非常适于医学以及非医学日常应用。然而，远程PPG设备通常实现较低的信噪比。Verkruysse等人的“Remote plethysmographic imaging using ambient light”，Optics Express，16(26)，第21434-21445页(2008年12月22日)证明能够使用红色、绿色和蓝色颜色通道使用环境光和常规消费者水平相机来测量光电体积描记信号。Wieringa等人的“Contactless Multiple Wavelength Photoplethysmographic Imaging:A First Step Toward\SpO2Camera\Technology”，Ann.Biomed.Eng.，33，1034-1041(2005)公开了一种用于基于对在不同波长处的光电体积描记信号的测量来对组织中的动脉氧饱和度进行非接触式成像的远程PPG系统。所述系统包括单色CMOS相机以及具有三个不同波长的LED的光源。相机顺序地采集在三个不同波长处的对象的三个影片。能够根据在单个波长处的影片确定脉搏率，然而为确定氧饱和度需要在不同波长处的至少两个影片。所述测量在暗室中执行，每次使用仅一个波长。使用PPG技术，能够来测量生命体征，其由皮肤中的微小光吸收变化所揭示，所述微小光吸收变化由搏动的血液体积所引起，即由通过血液体积搏动诱发的人皮肤的周期性颜色变化所引起。因为该信号非常小并且隐藏在由于照明变化和运动的更加大得多的改变中，所以存在对改进根本低信噪比(SNR)的一般兴趣。仍然有针对剧烈运动、挑战性环境照明状况或者高要求的应用准确性的需求情况，其中，要求生命体征测量设备和方法的改进的鲁棒性和准确性，尤其是为了更危急的医疗保健应用。WO 2013/093690 Al公开了一种在监测用户的压力感受性反射中使用的装置，所述装置包括处理器，所述处理器被配置为：处理由第一传感器输出的信号，所述第一传感器被附接至床或被定位为临近床以确定用户何时从床上的卧位移到坐位；并且通过处理信号以确定作为从卧位移到坐位的结果发生的用户心率的改变，来提供用户的压力感受性反射的指示。在US 2012/0197137 A1、US 2014/0031696 A1和US 2011/0237912 A1中公开了用于通过使用光电体积描记术确定生命体征的若干方法和设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于确定对象的生命体征的改进的设备、系统和方法，其提供一方面测量准确性和可靠性与另一方面对于对象的低显眼性之间的最佳平衡。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于确定对象的生命体征的设备，所述设备包括：-接口，其用于接收来自检测单元的输入信号，所述检测单元被配置用于响应于照射源的照射而无接触地检测从对象反射的辐射，-处理单元，其用于从接收的输入信号导出光电体积描记，PPG，信号，-分析单元，其用于从PPG信号导出期望的生命体征，-控制单元，其用于根据对象的物理状态、输入信号或导出的生命体征的质量和/或生命体征的值来控制照射源、检测单元和/或分析单元的一个或多个参数，其中，所述控制单元被配置为控制照射源、检测单元和/或分析单元的一个或多个参数，使得在对象的减少的健康状态和/或输入信号或导出的生命体征的减少的质量的情况下增加一个或多个导出的生命体征的准确性和可靠性，并且使得在对象的稳定或增加的健康状态和/或输入信号或导出的生命体征的稳定或增加的质量的情况下增加辐射的照射和检测的非显眼性。在本专利技术的又一方面中，提出对应的方法。在本专利技术的又一方面中，提出了一种用于确定对象的生命体征的系统，所述系统包括：-照射源，其用于对对象进行照射，-检测单元，其用于响应于所述照射而无接触地检测从对象反射的辐射，以获得输入信号，以及-如本文提出的设备，其用于确定对象的生命体征。在从属权利要求中定义了本专利技术的优选实施例。应当理解，请求保护的方法和系统与请求保护的并且在如从属权利要求中定义的设备具有相似和相同的优选实施例。本专利技术基于利用关于对象的物理状态、输入信号或导出的生命体征的质量和/或生命体征的值中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定对象的生命体征的设备，包括：‑接口(30)，其用于接收来自检测单元(18)的输入信号，所述检测单元被配置用于响应于照射源(22)的照射而无接触地检测从对象(14)反射的辐射，‑处理单元(32)，其用于从所接收的输入信号导出光电体积描记，PPG，信号，‑分析单元(34)，其用于从所述PPG信号导出期望的生命体征，‑控制单元(36)，其用于根据所述对象的物理状态、所述输入信号或所导出的生命体征的质量和/或所述生命体征的值来控制所述照射源(22)、所述检测单元(18)和/或所述分析单元(34)的一个或多个参数，其中，所述控制单元(36)被配置为控制所述照射源(22)、所述检测单元(18)和/或所述分析单元(34)的一个或多个参数，使得在所述对象的减少的健康状态和/或所述输入信号或所导出的生命体征的减少的质量的情况下，增加一个或多个导出的生命体征的准确性和可靠性，并且使得在所述对象的稳定或增加的健康状态和/或所述输入信号或所导出的生命体征的稳定或增加的质量的情况下，增加辐射的照射和检测的非显眼性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 EP 14162646.51.一种用于确定对象的生命体征的设备，包括：-接口(30)，其用于接收来自检测单元(18)的输入信号，所述检测单元被配置用于响应于照射源(22)的照射而无接触地检测从对象(14)反射的辐射，-处理单元(32)，其用于从所接收的输入信号导出光电体积描记，PPG，信号，-分析单元(34)，其用于从所述PPG信号导出期望的生命体征，-控制单元(36)，其用于根据所述对象的物理状态、所述输入信号或所导出的生命体征的质量和/或所述生命体征的值来控制所述照射源(22)、所述检测单元(18)和/或所述分析单元(34)的一个或多个参数，其中，所述控制单元(36)被配置为控制所述照射源(22)、所述检测单元(18)和/或所述分析单元(34)的一个或多个参数，使得在所述对象的减少的健康状态和/或所述输入信号或所导出的生命体征的减少的质量的情况下，增加一个或多个导出的生命体征的准确性和可靠性，并且使得在所述对象的稳定或增加的健康状态和/或所述输入信号或所导出的生命体征的稳定或增加的质量的情况下，增加辐射的照射和检测的非显眼性。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元(36)被配置为在至少安全模式与舒适模式之间切换所述照射源(22)、所述检测单元(18)和/或所述设备，所述安全模式确保对一个或多个准确和可靠的生命体征的采集，所述舒适模式确保非显眼的照射和辐射检测。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元(36)被配置为控制由照射源(22)发射的光的强度、波长、方向和/或照射角度中的一个或多个。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元(36)被配置为控制所述检测单元(18)的采集速率、曝光时间、焦点、缩放或主动感测区域。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元(36)被配置为控制所述分析单元(34)从所述PPG信号导出何种生命体征。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·韦尔克鲁杰塞，A·杜比尔钦克，R·诺依曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL