可穿戴血液动力传感器制造技术

描述了一种可穿戴设备和与之相伴的用于连续脉动BP的确定的方法。绝对值可在初始阶段被获得，以及转移函数如何能够将在手指或手腕处获得的BP信号转换为对应于肱动脉并在心脏高度处的正确BP值。可穿戴设备包含直立高度校正元件，其可测量心脏高度与实际测量发生的手指/手腕高度之间的垂直距离。可穿戴设备可以采用戒指、手表或手镯的形式。此外，可穿戴设备具有用于将信号无线地传送到诸如智能电话、平板或其他计算机之类的主机设备的元件。

Wearable blood power sensor

A wearable device and its associated method for determining continuous pulsating BP are described. The absolute value can be obtained in the initial stage, and how the transfer function can convert the BP signal acquired at the finger or wrist to the correct BP value corresponding to the brachial artery and at the heart height. The wearable device contains an upright height correction element that can measure the vertical distance between the heart height and the actual finger / wrist height measured. Wearable devices can be in the form of rings, watches or bracelets. In addition, wearable devices have elements for wirelessly transmitting signals to host devices such as smart phones, tablets, or other computers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可穿戴血液动力传感器关联申请的交叉引用本申请是2015年1月8日提交的美国临时专利申请no.62/101,186的非临时申请，其全部内容通过援引纳入于此。背景1.领域本申请一般涉及测量血压和进一步导出的血液动力学参数的传感器系统，还涉及如何用该传感器系统测量连续血液动力学读数的方法。该传感器系统被进一步配置为可穿戴的。2.相关技术描述医学中常见的方式是光电体积描记法(Photoplethysmograpy)(PPG)，其中来自一个或多个LED的有可能具有不同波长的光被透射通过身体的一个部位或从身体的一个部位反射，并由光接收器(诸如光电二极管)检测到。光电流被放大并且通常被转换成数字信号，而所产生的光信号主要对应于血液流动。该PPG信号是血压的替代，但是以临床可接受的准确度转化成血压值是困难的。信号受到噪声的干扰，尤其受到来自动脉血管舒缩活动引起的血容量变化的噪声的干扰。因此，基于PPG的可穿戴设备通常仅测量心率、脉搏血氧饱和度，或者是传播时间方法的第二(主要是远端的)测量点。目前的可穿戴BP设备使用其中不同传感器测量血液脉搏从近端身体部位到远端身体部位的传播时间的方法。该传播时间(也被称为“脉搏传导时间”(PTT)、“脉搏到达时间(PAT)”或其他商业用途名称)与血压成反比。那些PTT方法和设备不产生真实的脉动连续BP信号，因为这样的设备每一次心跳仅能够测量到一个PTT片段。因此，来自这些设备的BP信号不能够被用于使用诸如脉搏轮廓分析和其他脉搏相关的方法之类的生物医学算法的对血液动力学参数的进一步确定。从这些设备测得的BP信号需要在相对短的校准间隔内用间歇性上臂血压计(也被称为非侵入性BP设备(NBP))进行进一步的校准。校准间隔通过血管舒缩影响(例如，体温调节、压力或药物)被显著地缩短。相比于PTT方法，WO2013178475描述了一种用于借助光电体积描记(PPG)系统的连续、非侵入性血压(BP)确定的装置和方法，其中PPG系统的接触压力根据手指中的平均动脉压(mBP)来被修改。根据该方法，手指或手腕中的真实脉动BP可通过将与校准因子相乘的脉动PPG信号PPG(t)和等于mBP的测得的接触压力CP(t)相加来被获得。根据WO2013178475的这种连续血液动力学监测方法具有若干限制，并且不能被用作具有临床上可接受的准确度的可穿戴传感器。例如，来自WO2013178475的系统不允许对绝对BP值的测量并且需要持续的NBP校准。对于可穿戴设备，上臂上NBP的永久使用是不合适的。来自WO2013178475的系统进一步受到心脏高度与实际手指高度之间的直立压力差的影响。为了WO2013178475的正确使用，手指或手腕必须被始终保持在心脏高度，这对于可穿戴系统而言是不合适的。概述在一个实施例中，公开了一种用于可佩戴设备内的血液动力学参数的连续非侵入性测量的方法。该方法包括使用光电体积描记系统来测量被设置在包含动脉的身体部位上的光电体积描记信号PPG(t)，该光电体积描记系统具有至少一个光源和至少一个生成该光电体积描记信号的光检测器。光电体积描记系统的接触压力可由致动器改变，并且致动器和接触压力的移动由控制系统使用光电体积描记信号的至少一部分来控制。真实的脉动BP信号和进一步计算出的血液动力学参数是从接触压力和光电体积描记信号以及从转移函数导出的，并且进一步的血液动力学参数可使用生物医学算法来被计算出。在另一实施例中，公开了一种用于测量血液动力学参数的可穿戴设备。所述可穿戴设备包括：光电体积描记系统，该光电体积描记系统具有一个或多个光源、生成光电体积描记信号的一个或多个光检测器；用于将光电体积描记系统附连到包含动脉的身体部位的具有致动器的安装元件；用于控制致动器以及光电体积描记系统的接触压力的控制系统；以及，被安置在光电体积描记系统旁边的被用于心脏高度校正的直立高度校正元件(例如，加速器、运动传感器或充液软管)。附图简述在此参考附图描述本专利技术的示例性实施例，附图中：图1示出了借助光电体积描记(PPG)系统来测量连续的、非侵入性压力(BP)的现有技术方法；图2示出了本申请的可穿戴设备内的血液动力学参数的连续非侵入性测量的方法；图3示出了本申请的一般框图和硬件元件；图4是示出本申请的系统的不同操作模式的流程图；图5示出了本申请的可穿戴设备的示例实施例；图6示出了本申请的可穿戴设备的另一示例实施例；以及图7示出了与另一设备一起使用的本申请。详细描述公开了一种可穿戴设备和与之相伴的用于连续脉动BP的确定的方法。绝对值可在初始阶段被获得，以及转移函数如何能够将在手指或手腕处获得的BP信号转换为对应于肱动脉并在心脏高度处的真实BP值。公开了一种利用NBP以便确定转移函数的一次性校准方法。可穿戴设备包含直立高度校正元件(例如加速器或运动传感器)，其可测量心脏高度与实际测量发生的手指/手腕高度之间的垂直距离。直立压力差可被计算出，并且BP信号可被校正为被用于常规BP测量的心脏高度压力值。可穿戴设备具有不同的操作模式。一种模式用于血液动力学参数的连续测量。在该模式下，接触压力CP(t)被自适应地改变为平均动脉血压(mBP)或mBP的一部分。另一模式是初始化模式，其中收缩压、舒张压和平均动脉BP(sBP、dBP、mBP)被确定。平均动脉BP(mBP)是连续BP测量的起始点。sBP和dBP被用于对转移函数的正确确定，以便将手指/手腕处获得的BP信号校正为中心值。这被用于BP的正确临床解释。根据该特殊的初始化模式(其中实际的sBP、dBP和mBP可被确定)，在使用设备之前，对NBP进行校准的需要被消除，或至少降低到为了中心BP值的对转移函数的一次性个性化。另一模式可以是空闲模式，其中接触压力被降低到30-40mmHg。PPG信号仍被测得，并且可被用于心率检测。当患者的跌倒被检测到时，系统可由运动传感器自动地切换到初始化模式并且进一步切换到测量模式。用于切换到初始化模式并进一步切换到测量模式的另一触发可能是心率方面的意外增加或降低或者不同的定时间隔。此外，可穿戴设备具有用于将信号无线地传送到诸如智能电话、平板或其他计算机之类的主机设备的元件。例如，可穿戴设备可以采用戒指或手表或手镯的形式。图1示出了被置于手指100上的现有技术的系统101。系统101包括一个或多个光源102(优选地是LED)，以及一个或多个光接收器103，其生成光电体积描记(PPG)信号PPG(t)。PPG(t)是控制器104的输入。控制器104使用致动器105来改变PPG系统的接触压力CP(t)。在控制器104的帮助下，改变的接触压力CP(t)遵循真实的mBP。图2示出了本申请的系统，包括对临床相关BP的测量。元件200至205类似于图1。为了获得临床上有用的BP值和真正的连续BP信号，手指BP通过使用数学转移函数206被校正为中心值。对于该转移函数，PPG(t)由一个或多个光接收器203产生，并且施加自致动器205的CP(t)被使用。此外，在开始使用设备之前，转移函数206的初始值(例如个体收缩和舒张BP)可以在初始阶段和/或在对患者的个体值进行一次性校准期间被获得。转移函数206可以用在微控制器或其他计算机上运行的软件来实现。对于临床使用，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可穿戴设备内的血液动力学参数的连续非侵入性测量的方法，包括：使用光电体积描记系统来测量被设置在包含动脉的身体部位上的光电体积描记信号，所述光电体积描记系统具有：至少一个光源；以及生成所述光电体积描记信号的至少一个光检测器；其中所述光电体积描记系统的接触压力能够由致动器改变；其中所述致动器以及所述接触压力的移动由控制系统使用所述光电体积描记信号的至少一部分来控制；其中真实的脉动BP信号和进一步计算出的血液动力学参数从所述接触压力和所述光电体积描记信号中导出；并且其中所述血液动力学参数进一步从转移函数导出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.08 US 62/101,1861.一种用于可穿戴设备内的血液动力学参数的连续非侵入性测量的方法，包括：使用光电体积描记系统来测量被设置在包含动脉的身体部位上的光电体积描记信号，所述光电体积描记系统具有：至少一个光源；以及生成所述光电体积描记信号的至少一个光检测器；其中所述光电体积描记系统的接触压力能够由致动器改变；其中所述致动器以及所述接触压力的移动由控制系统使用所述光电体积描记信号的至少一部分来控制；其中真实的脉动BP信号和进一步计算出的血液动力学参数从所述接触压力和所述光电体积描记信号中导出；并且其中所述血液动力学参数进一步从转移函数导出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接触压力由压力传感器测得。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述血液动力学参数使用直立高度校正元件来被校正到心脏高度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直立高度校正元件包括在所述光电体积描记系统和心脏高度之间的充液软管；其中所述软管填充有具有类似于血液的密度的密度的流体；其中所述软管在一端靠近自由浮动的膜；其中所述软管在另一端靠近压力传感器；并且其中从这种心脏高度压力传感器获得的所述压力被用于心脏高度校正。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直立高度校正元件包括加速度计或运动传感器；其中所述加速度计或运动传感器被置于所述光电体积描记系统旁边；其中按与重力相同的方向的所述移动被用于计算心脏高度和所述光电体积描记系统的位置之间的直立距离；并且其中校正过程可通过同时将所述可穿戴设备放置在心脏高度来被归零。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述转移函数是对人类有效的通用转移函数。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述转移函数通过使用患者的个体收缩和舒张血压来被个性化。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不同的操作模式被实现。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，用于血液动力学参数的连续测量的模式被使用，其中所述接触压力由所述控制系统和所述致动器根据与常数因子相乘的平均动脉压来调整；并且其中所述转移函数被应用于所述光电体积描记信号和所述接触压力。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，用于血液动力学参数的所述连续测量的初始化的模式被使用其中所述接触压力由所述控制系统和所述致动器调整到不同的压力水平；其中所述光电体积描记信号的幅度被确定；其中平均血压在所述接触压力处...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·福汀，
申请(专利权)人：CN体系药物技术股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT