用于测量在身体内多重信号的方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术揭示一种脉搏血氧仪测量系统，其使用伪随机噪声产生器以刺激一或多个发光二极管LED。来自这些LED的光振幅在行进通过身体的部分之后由光电晶体管或光电二极管检测并利用模/数转换器ADC进行数字化。经数字化ADC光振幅值与传出的伪随机噪声刺激重新相关。扩频技术因其噪声减轻性质及使多重信号行进通过相同介质且无干扰的能力而为人所知。因此，在彼此干扰最小的情况下可大体上同时执行这些测量。所述脉搏血氧仪测量系统使用伪随机噪声产生及相位分离多路复用使经测量光强度相关，且计算经测量且经相关峰值对峰值检测光振幅以获得这些光振幅之间的比率，用于确定血液中的氧气饱和度，且还可用于心率监测。

Method, system and apparatus for measuring multiple signals in the body

The invention discloses a pulse oximeter measuring system, which uses pseudo random noise generator to stimulate one or more light-emitting diodes LED. The amplitude of the light from these LED is detected by a phototransistor or photodiode after moving through the part of the body and digitization by the mode / digital converter ADC. The amplitude of digital ADC optical vibration is re correlated with the transmitted pseudo-random noise stimulus. Spread spectrum technology is known for its noise reduction and the ability to move multiple signals through the same medium without interference. Therefore, these measurements can be carried out at the same time in the case of minimum interference. The pulse oximeter measurement system uses pseudo random noise generation and phase separation multiplexing to make the measured light intensity dependent, and calculates the ratio of the amplitude of the light amplitude measured by the measured peak to the peak value, and is used to determine the oxygen saturation in the blood, and can also be used for heart rate monitoring.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量在身体内多重信号的方法、系统及设备相关专利申请案本申请案主张D.瑞安·巴图(D.RyanBartling)在2016年1月20日所申请的标题为“用于测量在身体内多重信号的方法及系统(MethodandSystemforMeasuringMultipleSignalsinaBody)”的共同拥有的序列号为62/281,071的美国临时专利申请案的优先权，且出于全部目的，特此以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及信号分析，特定来说，涉及有源传感器的信号分析(例如，脉搏血氧仪生物特征测量)。
技术介绍
某些生物特征测量遭受噪声，所述噪声使得极为难以提供传感器信号的正确分析。特定来说，脉搏血氧仪测量对噪声敏感。脉搏血氧仪使用脉搏血氧计，其为监测患者的血液的氧气饱和度及心率的无创医疗设备。参考图5及6，描绘现有技术脉搏血氧仪测量系统的一般概述框示意图及更详细框图。脉搏血氧计基于氧合血红蛋白(HbO2)及脱氧血红蛋白(Hb)的红色光(600到750nm波长)及红外线光(850到1000nm波长)吸收特性来监测人的血液的氧气饱和度(SpO2)。脉搏血氧计闪烁红色光及红外线光(例如发光二极管(LED))，交替地通过手指到达光电二极管。HbO2吸收更多红外线光并允许更多红色光行进通过。另一方面，Hb吸收更多红色光并允许更多红外线光行进通过。光电二极管从每一LED接收未吸收光。必须在不同时间对每一红色及红外线光源进行光强度测量且环境光(背景光噪声)将影响这些测量。难以消除作为噪声源的闪光灯(例如，荧光灯)。图5、6及7中所示的电路的操作在由张丰(ZhangFeng)于2013年在微芯科技公司(MicrochipTechnologyInc.)出版、在www.microchip.com处可获得的申请案批注AN1525“使用微芯的模拟装置及数字信号控制器(DSC)的脉搏血氧仪设计(PulseOximeterDesignUsingMicrochip’sAnalogDevicesandDigitalSignalControllers(DSCs))”中得到更全面地解释，且出于全部目的，特此以引用方式并入本文中。图7展示显示来自图5及6的脉冲血氧计系统的脉冲信号的例示性波形。
技术实现思路
需要存在一种特定来说用于脉搏血氧仪测量的抗噪声传感器信号测量方法、系统及装置。根据实施例，一种用于测量在身体内多重信号的系统可包括：产生第一色彩光的至少一个第一光源；产生第二色彩光的至少一个第二光源；至少一个光传感器，其经调适用于检测光振幅，其中所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源以及所述至少一个光传感器可经调适用于位于其之间的身体的部分；伪随机噪声产生器，其经调适用于在伪随机时间接通及关断所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源；模/数转换器(ADC)，其用于将来自所述至少一个光传感器的经取样光振幅转换为其数字表示；及相关电路，其耦合到所述ADC的数字输出及所述伪随机噪声产生器，其中所述相关电路使所述数字表示与所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源中的对应者相关联。根据进一步实施例，数字滤波器可对所述经相关数字表示滤波。根据进一步实施例，心跳检测电路可耦合到所述数字滤波器的输出。根据进一步实施例，血氧饱和度(SpO2)确定电路可耦合到所述数字滤波器的输出。根据进一步实施例，所述伪随机噪声产生器包括接收产生最大长度(ML)序列的时钟信号的线性反馈移位寄存器，其中所述时钟信号还可耦合到所述ADC。根据进一步实施例，所述ADC可在所述时钟信号的正上升边缘上触发，且所述伪随机噪声产生器可在所述时钟信号的负上升边缘上触发。根据进一步实施例，所述ML序列可针对所述光源中的每一者进行相移。根据进一步实施例，所述ML序列可针对多个其它光源中的每一者进行相移。根据进一步实施例，所述线性反馈移位寄存器可包括多个移位寄存器，其可基于所述伪随机噪声产生器的对应输出而被相加或相减。根据进一步实施例，可包括：至少一个第一数/模转换器(DAC)，其具有耦合到所述至少一个第一光源的模拟输出；及至少一个第二数/模转换器(DAC)，其具有耦合到所述至少一个第二光源的模拟输出；其中所述至少一个第一DAC及所述至少一个第二DAC控制所述第一及第二光源的光强度。根据进一步实施例，所述第一色彩光可为大体上红色波长且所述第二色彩光可为大体上红外线波长。根据进一步实施例，所述第一色彩光可为大体上绿色波长且所述第二色彩光可为大体上黄绿色波长。根据进一步实施例，可从来自所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源的所述经取样光振幅的所述数字表示中减去环境光样本的数字表示。根据进一步实施例，可由微控制器提供用于所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源以及所述至少一个光传感器、所述伪随机噪声产生器、ADC及相关电路的接口。根据进一步实施例，通信接口可耦合到所述微控制器且可提供氧气饱和度及心跳信息。根据进一步实施例，所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源可包括发光二极管(LED)，且所述至少一个光传感器可包括至少一个光电二极管或光电晶体管。根据实施例，一种用于测量在身体内多重信号的方法可包括以下步骤：利用至少一个第一光源产生第一色彩光；利用至少一个第二光源产生第二色彩光；利用至少一个光传感器检测光振幅，其中所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源以及所述至少一个光传感器可经调适用于位于其之间的身体的部分；在由伪随机噪声产生器产生的伪随机时间接通及关断所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源；利用模/数转换器(ADC)将来自所述至少一个光传感器的经取样光振幅转换为其数字表示；及使用来自所述伪随机噪声产生器的所述伪随机时间使所述经取样光振幅的所述数字表示与所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源中的对应者相关。根据所述方法的进一步实施例，可包括利用数字滤波器对所述经相关数字表示滤波的步骤。根据进一步实施例，根据数字确定血液的氧气饱和度(SpO2)的步骤可为所述经取样光振幅的表示。根据所述方法的进一步实施例，可包括将来自所述伪随机噪声产生器的所述伪随机时间相移的步骤。根据实施例，一种经配置用于测量在身体内多重信号的微控制器可包括：至少一个第一驱动器，其用于接通及关断产生第一色彩光的至少一个第一光源；至少一个第二驱动器，其用于接通及关断产生第二色彩光的至少一个第二光源；至少一个模拟输入，其用于从经调适用于检测光振幅的至少一个光传感器接收输出，其中所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源以及所述至少一个光传感器可经调适用于位于其之间的身体的部分；伪随机噪声产生器，其耦合到所述至少一个第一驱动器及所述至少一个第二驱动器，用于在伪随机时间接通及关断所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源；模/数转换器(ADC)，其用于将接收自所述至少一个光传感器的经取样光振幅转换为其数字表示；及相关电路，其耦合到所述ADC的数字输出及所述伪随机噪声产生器，其中所述相关电路使所述数字表示与所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源中的对应者相关联。根据进一步实施例，可包括：至少一个第一数/模转换器(DAC)，其耦合到经调适用于耦合到所述至少一个第一光源的至少一个第一模拟输出；及至少一个第二数/模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量在身体内多重信号的系统，所述系统包括：产生第一色彩光的至少一个第一光源；产生第二色彩光的至少一个第二光源；至少一个光传感器，其经调适用于检测光振幅，其中所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源以及所述至少一个光传感器经调适用于位于其之间的身体的部分；伪随机噪声产生器，其经调适用于在伪随机时间接通及关断所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源；模/数转换器ADC，其用于将来自所述至少一个光传感器的经取样光振幅转换为其数字表示；及相关电路，其耦合到所述ADC的数字输出及所述伪随机噪声产生器，其中所述相关电路使所述数字表示与所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源中的对应者相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.20 US 62/281,071;2017.01.19 US 15/409,5321.一种用于测量在身体内多重信号的系统，所述系统包括：产生第一色彩光的至少一个第一光源；产生第二色彩光的至少一个第二光源；至少一个光传感器，其经调适用于检测光振幅，其中所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源以及所述至少一个光传感器经调适用于位于其之间的身体的部分；伪随机噪声产生器，其经调适用于在伪随机时间接通及关断所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源；模/数转换器ADC，其用于将来自所述至少一个光传感器的经取样光振幅转换为其数字表示；及相关电路，其耦合到所述ADC的数字输出及所述伪随机噪声产生器，其中所述相关电路使所述数字表示与所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源中的对应者相关联。2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括用于对所述经相关数字表示滤波的数字滤波器。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其进一步包括耦合到所述数字滤波器的输出的心跳检测电路。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其进一步包括耦合到所述数字滤波器的输出的血氧饱和度(SpO2)确定电路。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述伪随机噪声产生器包括接收产生最大长度ML序列的时钟信号的线性反馈移位寄存器，其中所述时钟信号还耦合到所述ADC。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述ADC在所述时钟信号的正上升边缘上触发，且所述伪随机噪声产生器在所述时钟信号的负上升边缘上触发。7.根据权利要求5所述的系统，其中所述ML序列针对所述光源中的每一者进行相移。8.根据权利要求5所述的系统，其中所述ML序列针对多个其它光源中的每一者进行相移。9.根据权利要求5所述的系统，其中所述线性反馈移位寄存器包括多个移位寄存器，其基于所述伪随机噪声产生器的对应输出而相加或相减。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其进一步包括：至少一个第一数/模转换器DAC，其具有耦合到所述至少一个第一光源的模拟输出；及至少一个第二数/模转换器DAC，其具有耦合到所述至少一个第二光源的模拟输出；其中所述至少一个第一DAC及所述至少一个第二DAC控制所述第一及第二光源的光强度。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述第一色彩光为大体上红色波长且所述第二色彩光为大体上红外线波长。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述第一色彩光为大体上绿色波长且所述第二色彩光为大体上黄绿色波长。13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中从来自所述至少一个第一光源及所述至少一个第二光源的所述经取样光振幅的所述数字表示中减去环境光样本的数字表示。14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·巴特林，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US