具有高信噪比的PPG传感器制造技术

一种被配置为佩戴在用户身体（300）上的光电容积描记术（PPG）传感器（100），所述PPG传感器（100）包括：感测部分（110），包括被配置为朝向用户身体（300）发射发射光（201）的光学发射器（101），以及用于检测从组织反射或散射的检测器光（202）的光学检测器（102），从而来提供PPG信号；以及包括在感测部分（110）与用户身体（300）之间的对接部分（120），对接部分（120）包括透明界面元件（104），发射光（201）在从光学发射器（101）朝向身体（300）行进时通过所述透明界面元件（104）透射，并且检测器光（202）在从身体（300）向光学检测器（102）行进时通过所述透明界面元件（104）透射，其中透明界面元件（104）具有界面透射率（T1）；透明界面元件（104）包括抗反射界面（106），抗反射界面（106）被配置为使得包括抗反射界面（106）的透明界面元件（104）的抗反射界面透射率（T2）比界面透射率（T1）大至少4%。至少4%。至少4%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高信噪比的PPG传感器


[0001]本专利技术涉及一种要佩戴在用户身体上的光电容积描记术（PPG）传感器，用于测量具有高信噪比的PPG信号。更特别地，本专利技术涉及一种包括感测部分的PPG传感器，该感测部分包括光学发射器和光学检测器，其中感测部分与外部环境屏蔽开，并且其中PPG传感器可以容易地以良好的装配公差制造。

技术介绍

[0002]根据世界卫生组织，全世界三分之一的成年人患有高血压。高血压可能导致严重的并发症，诸如中风和心力衰竭。每年，该病导致全世界750万人过早死亡。高血压的悖论是，大多数患有该疾病的人没有意识到它。
[0003]此外，目前非侵入性血压（BP）测量的“黄金标准”是利用在手臂周围放置的袖带来执行的。这项110年历史的技术是麻烦的并且导致被规定进行自我监测的患者的低依从性。因此，医疗保健专业人员无法获得完整和高质量的数据用于他们的诊断和对该疾病的治疗。
[0004]用以监测BP的最佳技术应当是非侵入性的（它不需要穿透至人体内）、非闭塞性的（它不需要在人体部位周围施加压力）、逐拍的（它允许在每一次心跳测量血压值）、在家庭环境中随时、每天（24/7）可用（它不仅允许在受监督的临床环境中测量血压，而且还允许在诊所外的现实生活环境中测量血压）和舒适的（它不对其用户产生任何干扰）。
[0005]为了寻求这样的最佳BP技术，PPG结合脉搏波分析（PWA）技术最近引起了研究机构和行业的兴趣。虽然光电容积描记术（PPG）是一种传感器技术，其提供在家庭环境中24/7可用的且舒适的动脉脉动（动脉压力脉搏到达造成动脉直径的改变）测量，但PWA是一种信号处理工具，其允许从动脉脉动模式（诸如心率和血压）中提取心血管见解。这两种技术的组合被称为光学血压监测（OBPM）。参见例如参考文献：“DOI: 10.1109/MPUL.2018.2856960”。
[0006]在OBPM解决方案的不同可能实现方式当中，一种设定特别有趣：手腕处的OBPM。通过将PPG传感器嵌入到手腕设备中（例如，嵌入到镯子、智能手环或手表中），并通过对测量的信号应用PWA分析技术，可以构建易于融入用户生活中的BP监测器。因此，这样的解决方案打开了通往在门诊和临床条件下对BP进行有史以来第一次无袖边（cuffless）和逐拍监测的大门，从而为临床医生供应了关于BP调节的新见解，并使能实现了革命性的预防和治疗策略。参见例如US20170360314A1。
[0007]在手腕处使用OBPM解决方案需要使用光电容积描记术的特殊形态——即反射光电容积描记术（与透射光电容积描记术相反）。参见例如参考文献：ISBN
‑
13: 978
‑
0750304672。
[0008]反射PPG传感器例如通过使用现成的LED照射皮肤的一部分，并且例如通过使用现成的光电二极管取回已经传播通过组织的一部分光。由于皮肤中存在小动脉和其他灌注结构，因此每次压力脉搏到达皮肤的照射部分时，所取回的部分光的振幅由血流和局部发生的结构改变调制。已知对所取回的光的调制的分析与标识来自用户的心血管信息相关，所
述心血管信息诸如心率、心率变异性、血液成分、血压和其他心血管参数。参见例如参考文献：doi:10.1088/0967
‑
3334/28/3/R01。
[0009]不幸的是，当前最先进技术的PPG传感器与若干个缺点相关联。为了将电气和光电组件与外部侵蚀（湿度、灰尘
……
）屏蔽开，反射PPG传感器在PPG传感器与身体之间集成了“透明层界面”。该层对实际注入身体和从身体收集的光能的量产生重大损失，从而减弱传感器的整体性能。
[0010]为了避免这样的“透明层界面”的集成，一些制造商已经提供了在PPG传感器与身体之间直接创建接触的手段。这种方法与安全性（生物相容性、电气安全性
……
）、可用性问题（清洁和消毒）以及设备装配问题关联。
[0011]最后，反射PPG传感器的大制造量（例如面向消费者的产品）与来自光学和机械元件的装配公差问题相关联。

技术实现思路

[0012]本公开涉及PPG传感器，其包括：感测部分，其包括被配置为朝向用户身体发射发射光的光学发射器，以及用于检测从组织反射或散射的检测器光的光学检测器，从而来提供PPG信号；以及包括在感测部分与用户身体之间的对接部分，该对接部分包括透明界面元件，发射光在从光学发射器朝向身体行进时通过该透明界面元件透射，并且检测器光在从身体行进到光学检测器时通过该透明界面元件透射，其中透明界面元件具有界面透射率；包括抗反射界面的透明界面元件，被配置为使得包括抗反射界面的透明界面元件的抗反射界面透射率比界面透射率大至少4%。
[0013]在一实施例中，PPG传感器被配置为佩戴在手腕处并用于确定血压。
[0014]本文公开的PPG传感器增加了发射光的透射，从而导致PPG信号的高信噪比和降低的功耗。此外，感测部分与外部环境屏蔽开。PPG传感器可以以良好的装配公差容易地制造。从以下描述中，这些和其他优点将变得清楚。
附图说明
[0015]借助于以示例方式给出并由各图图示的实施例的描述，将更好地理解本专利技术，其中图1图示了根据一实施例的反射PPG，包括光学发射器、透明界面元件和抗反射界面；图2表示了根据一实施例的由光学发射器发射的发射光通过透明界面元件和抗反射界面的透射；图3图示了PPG传感器，其中光学界面不包括抗反射界面；图4图示了PPG传感器，其中光学界面包括抗反射界面；图5示出了根据一实施例的包括柔性对接结构的PPG传感器；图6示出了具有对接结构配置的PPG传感器；以及图7图示了具有对接结构的另一配置的PPG传感器。
具体实施方式
[0016]图1图示了根据一实施例的预定为被佩戴在用户身体300上的反射PPG传感器100。PPG传感器100包括感测部分110，感测部分110包括光学发射器101和光学检测器102从而来提供PPG信号，光学发射器101被配置为朝向用户身体300的组织发射发射光201，光学检测器102用于检测从组织反射或散射的检测器光202。PPG传感器100进一步包括当PPG传感器100被佩戴时被包含在感测部分110与用户身体300之间的对接部分120。对接部分120包括透明界面元件104，发射光201在从光学发射器101朝向组织行进时通过该透明界面元件104透射，并且检测器光202在从组织行进到光学检测器102时通过该透明界面元件104透射。
[0017]对接部分120包括感测部分110与透明界面元件104之间的间隙150。间隙150填充有介质。优选地，该介质是空气。
[0018]在一实施例中，透明界面元件104包括抗反射界面106。
[0019]透明界面元件104可以由透明材料制造，所述透明材料诸如聚碳酸酯、丙烯酸、硅树脂、玻璃、金属氧化物、陶瓷以及具有在发射波长中的低吸收系数和接近人类皮肤折射率的折射率的任何其他合适的透明材料。低吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种被配置为佩戴在用户身体（300）上的光电容积描记术（PPG）传感器（100），所述PPG传感器（100）包括：感测部分（110），包括被配置为朝向用户身体（300）发射发射光（201）的光学发射器（101），以及用于检测从组织反射或散射的检测器光（202）的光学检测器（102），从而来提供PPG信号；以及包括在感测部分（110）与用户身体（300）之间的对接部分（120），对接部分（120）包括透明界面元件（104），发射光（201）在从光学发射器（101）朝向身体（300）行进时通过所述透明界面元件（104）透射，并且检测器光（202）在从身体（300）向光学检测器（102）行进时通过所述透明界面元件（104）透射，其中透明界面元件（104）具有界面透射率（T1）；其特征在于透明界面元件（104）包括抗反射界面（106），抗反射界面（106）被配置为使得包括抗反射界面（106）的透明界面元件（104）的抗反射界面透射率（T2）比界面透射率（T1）大至少4%。2.根据权利要求1所述的PPG传感器，其中对接部分（120）包括感测部分（110）与透明界面元件（104）之间的间隙（150），透明界面元件（104）具有为（n1）的第一折射率，并且间隙（150）具有为（n2）的第二折射率；并且其中第二折射率（n2）比第一折射率（n1）大至少10%。3.根据权利要求2所述的PPG传感器，其中第二折射率（n2）比第一折射率（n1）大大约20%或大约30%。4.根据权利要求1至3中任一项所述的PPG传感器，其中抗反射界面（106）包括具有在0.025和0.40之间粗糙度Ra的纹理化表面。5.根据权利要求1至4中任一项所述的PPG传感器，其中抗反射界面（106）包括折射率匹配涂层、单层干涉涂层、多层干涉涂层或任何其他类型的抗反射涂层中的任何一种。6.根据权利要求1至5中任一项所述的PPG传感器，其中抗反射界面（106）被包括在透明界面元件（104）的一侧上。7.根据权利要求6所述的PPG传感器，其中抗反射界面（106）被包括在透明界面元件（104）的更接近感测部分的一侧上。8.根据权利要求6所述的PPG传感器，其中抗反射界面（106）被包括在透明界面元件（104）的更远离感测部分的一侧上。9.根据权利要求1至5中任一项所述的PPG传感器，其中抗反射界面（106）被包括在透明界面元件（104）的两侧上。10.根据权利要求1至9中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：阿克提雅有限公司，
类型：发明
国别省市：