用于检测生理参数的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了用于检测一个对象的一个或多个生理参数的多种系统及方法。多个生理参数的检测可以通过多种可发射及接收电磁波的一穿戴式装置来进行。所述多种接收的电磁波是来自所述对象的组织的多个反射。所述反射具有运动，及噪声基本上被消除。所述一个或多个生理参数可以从所述运动及噪声被消除后的多个信号加以决定。

System and method for detecting physiological parameters

The present invention provides a variety of systems and methods for detecting one or more physiological parameters of an object. The detection of multiple physiological parameters can be carried out by means of a wearable device that can transmit and receive electromagnetic waves. The plurality of received electromagnetic waves is a plurality of reflections from the organization of the object. The reflection has motion and noise is basically eliminated. One or more physiological parameters can be determined from multiple signals after the motion and noise are eliminated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测生理参数的系统及方法
及
技术介绍
本专利技术关于一种用于检测一对象的多个生理参数的一系统。更具体地说，本专利技术通过合并至少两个反射电磁信号检测一个或多个生理参数(例如心率)，并可选地从所述合并信号中消除运动噪声信号。用于检测多个生理参数的多个装置(便携式心率监测器、温度计、血氧饱和度(SPO2)监测器等)通常是专用或单机式的装置。例如，一些便携式心率监测器可以专用于仅单独使用所述装置的测量及决定心率的功能。一些现有技术允许用于生理参数检测的一传感器与穿戴式装置(例如，一耳机的一耳塞)一体成形或与穿戴式装置结合。例如，一发光二极管及一个光电传感器可以集成到一耳塞或一手表中，使得多个电磁信号传送到一对象的组织的一边界上并反射。这样的装置可以获取多个反射信号，对所获取的多个反射信号进行信号处理，以获得一个或多个生理参数(例如心率)，及/或传送所述一个或多个生理参数到一处理器，所述一个或多个生理参数可以用于显示或可以给一个用户的装置(例如，一移动电话)使用。在现有的穿戴式装置中，所述生理参数检测的准确度可能较低，由于例如所述对象的运动。例如，当一对象正在运动(例如跑步、跳跃等)时在耳朵中有一耳塞，所述对象的移动的运动可以造成所述穿戴式装置及其中传感器的位置，在感应期间移动。所述移动可以导致所述传感器的位置不同。生理参数检测可以依靠当血液脉冲通过组织的光学行为的多个变化，因此改变所述传感器的位置可以导致位于所述组织上的多个不同位置的多个测量。在所述组织的多个不同位置进行多个测量会导致所感测的多个电磁信号失去振幅及/或频率的准确度。所述生理参数检测的准确度的降低也可能由环境光的变化引起。例如，当一对象在跑步时在一个阳光充足的区域到一个阴凉区域之间移动，环境光的变化会导致所感测的多个电磁信号失去振幅及/或频率的准确度。所述生理参数检测的准确度的降低也可以由所述对象活动水平的变化引起。当检测心率的生理参数时，决定心率的当前算法可以依赖于在当前心率的决定时使用先前心率的概率测定。当一对象在跑步时，他们的心率可以在每分钟150到180次的范围内，并且当坐下时他们的心率可以在每分钟60到100次的范围内。对于依赖于先前心率的心率概率测定，在心率上的这种快速变化可以导致概率测定中的不准确性。现今用于生理参数检测的多个装置的另一个困难是它们可能需要密集型计算机计算处理，可能会延迟结果及/或快速耗尽电池。例如，在心率检测的情况下，如果提供给所述对象的心率由于处理所花费的时间而延迟，则可导致呈现给所述对象一个失时效的心率值。
技术实现思路
本专利技术的一个优点在于其允许在检测的多个生理参数中减少/基本上消除运动噪声，从而允许更高的准确度。本专利技术的另一个优点在于其可以改善整体系统性能，由于例如使用所述检测的多个生理参数来修正未来的检测结果。例如，当一对象静止时，传送光的强度、采样率及/或数字信号处理长度可以是最小值，并且仍然提供高度准确的多个生理参数。当所述对象的活动增加时，可以修改传送光的强度、采样率及/或数字信号处理长度，以确保在较高的活动水平下所述多个生理参数的检测是准确的。以这种方式，本专利技术可以允许减少用于检测所需的计算的总数，电池寿命的改进及/或提供所述生理参数给所述对象的延迟的最小化。本专利技术的另一个优点是改进了在一范围内多个组织色调的生理参数检测。本专利技术的另一个优点在于，即使所述装置没有完美地定位在身体上，也允许准确的生理参数检测。本专利技术的另一个优点是其可以允许对一穿戴式装置及一对象之间的组织接触进行高度准确的检测。本专利技术的一些实施例的另一个优点在于，由于所述穿戴式装置能够同时处理多个生理测量结果及多个音频信号，因此其可以允许一对象在生理参数检测的同时听到音频。在一个方面，本专利技术的特点为检测一个或多个生理参数的方法。所述方法包含将一个或多个电磁信号从一穿戴式装置传送到一对象的一组织边界。所述方法包含接收所述一个或多个电磁信号基于来自所述组织的的多个反射中的至少两个反射信号。所述方法包含接收基于所述对象的一运动的一参考信号。所述方法包含基于接收所述至少两个反射信号的一个或多个接收器的一个位置，合并所述至少两个反射信号以产生一合并信号。所述方法包含基于所述参考信号从所述合并信号移除运动噪声的至少一部分，以获得一噪声降低的合并信号。所述方法包含基于所述噪声降低的合并信号(从所述信号提取所述参数)决定所述一个或多个生理参数。在一些实施例中，所述参考信号是一个或多个三维加速度信号。所述一些实施例中，决定所述一个或多个生理参数还包含从耦合到所述对象的一加速度计接收多个加速度信号，基于所述多个加速度信号，决定所述对象的一活动状态，以及基于所述对象的所述活动状态决定用于所述一个或多个生理参数的一频率。在一些实施例中，从所述合并信号中移除运动噪声的至少一部分还包含从耦合到所述对象的一光传感器接收多个环境光信号，基于所述参考信号、所述多个环境光信号及所述合并信号来决定一线性组合信号，基于所述参考信号及所述多个环境光信号来决定所述线性组合信号的一非线性转换，及应用所述非线性转换以获得所述噪声降低的合并信号。在一些实施例中，所述一个或多个生理参数包含一心率。在一些实施例中，所述方法还包含基于所述参考信号的主成份分析而对所述参考信号进行解相关。在一些实施例中，决定所述一个或多个生理参数还包含基于所述对象的一个或多个先前决定的生理参数来对所述至少两个反射信号进行采样。在一些实施例中，所述一个或多个电磁信号包含一波长、振幅或两者是基于所述对象的组织颜色、环境光或其组合。在一些实施例中，所述一个或多个电磁信号以绿光或红外光的一波长进行传送。在一些实施例中，所述方法还包含基于所述对象周围的环境光来增大或减小所述一个或多个电磁信号的一振幅。在一些实施例中，所述方法还包含对所述至少两个反射信号进行标准化，使得所述至少两个反射信号中的每一个具有低于一预定方差阈值的一方差。在一些实施例中，所述一个或多个电磁信号由一个或多个发光二极管产生。在一些实施例中，所述至少两个反射信号由一个或多个光传感器接收。在一些实施例中，所述至少两个反射信号是多个光电容积脉搏波(PPG)信号。在一些实施例中，决定所述一个或多个生理参数还包含分别将所述一个或多个生理参数与先前决定的一个或多个生理参数进行比较，并且对于所述一个或多个生理参数中的每个，如果所述比较大于一个预定阈值，则丢弃相应决定的一个或多个生理参数。在一些实施例中，所述方法包含通过所述穿戴式装置接收多个音频信号及在所述穿戴式装置内的一处理器上处理所述多个音频信号，所述处理器与处理所述一个或多个生理参数的处理器相同。在一些实施例中，所述穿戴式装置是一耳塞、一手表、一胸带或其任何组合。在另一方面，本专利技术包含用于检测一个或多个生理参数的一系统。所述系统包含一个或多个发射器，以将一个或多个电磁信号从一穿戴式装置传送到一对象的一组织边界。所述系统还包含一个或多个检测器，以接收基于所述一个或多个电磁信号中来自所述组织的多个反射的至少两个反射信号。所述系统还包含一个或多个加速度计以接收基于所述对象的一运动的一参考信号。所述系统还包含一个或多个处理器，所述处理器被配置为基于接收所述至少两个反射信号的一个或多个接收器的一个位置，合并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测一对象的一个或多个生理参数的系统，其特征在于，所述系统包含：(a)一个或多个发射器，用于将一个或多个电磁信号从一穿戴式装置传送到所述对象的一组织边界；(b)一个或多个检测器，用于接收所述一个或多个电磁信号中来自所述组织边界的至少两个反射信号；(c)一个或多个运动检测器，用于基于所述对象的一运动生成一参考信号；(d)一处理器，配置为用于：(i)合并所述至少两个反射信号以产生一合并信号；(ii)使用所述参考信号以从所述合并信号中移除一运动噪声，从而获得一噪声降低的合并信号；及(iii)从所述噪声降低的合并信号中提取一生理参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.28 US 14/981,2851.一种用于检测一对象的一个或多个生理参数的系统，其特征在于，所述系统包含：(a)一个或多个发射器，用于将一个或多个电磁信号从一穿戴式装置传送到所述对象的一组织边界；(b)一个或多个检测器，用于接收所述一个或多个电磁信号中来自所述组织边界的至少两个反射信号；(c)一个或多个运动检测器，用于基于所述对象的一运动生成一参考信号；(d)一处理器，配置为用于：(i)合并所述至少两个反射信号以产生一合并信号；(ii)使用所述参考信号以从所述合并信号中移除一运动噪声，从而获得一噪声降低的合并信号；及(iii)从所述噪声降低的合并信号中提取一生理参数。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述参考信号是一个三维加速度信号。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述处理器进一步配置为用于：决定所述对象的一活动状态，及基于所述对象的所述活动状态决定所述生理参数的一频率。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述处理器进一步配置为用于：从耦合到所述对象的一光传感器接收多个环境光信号；基于所述参考信号、所述多个环境光信号及所述合并信号来决定一线性组合信号；基于所述参考信号及所述多个环境光信号来决定所述线性组合信号的一非线性转换；及应用所述非线性转换以获得所述噪声降低的合并信号。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述生理参数是一心率。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包含：基于所述参考信号的主成份分析而对所述参考信号进行解相关。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：其中提取所述生理参数还包含：基于所述对象的一个或多个先前决定的生理参数来对所述至少两个反射信号进行采样。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述一个或多个电磁信号的一波长及/或一振幅是基于所述对象的组织颜色、环境光或...

【专利技术属性】
技术研发人员：兹维·欧朗，西蒙·河延，尤纳坦·納提夫，乔纳森·阿帕斯欧夫，
申请(专利权)人：莱夫毕恩技术有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL