可佩戴式脈搏血氧定量裝置制造方法
【專利摘要】一種安裝在腕帶上并具有圓頂型結(jié)構(gòu)的固定在尺骨末端之上區(qū)域中的脈搏血氧定量裝置。該區(qū)域被作為測(cè)量區(qū)域。測(cè)量通過位于固定區(qū)域之上的檢測(cè)器來進(jìn)行，其檢測(cè)通過具有不同波長的被設(shè)置在固定區(qū)域的邊緣的光源發(fā)射的光線。因此，被測(cè)量的反射光既不處于反射模式中也不處于傳播模式中，而是在與放射光線處于20°到160°的角度之間。被稱為透射的該模式使得可以取得極好的信號(hào)噪聲比，這一模式首次使得對(duì)腕上的血氧定量數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)和可靠的測(cè)量成為可能。
【專利說明】可佩戴式脈搏血氧定量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在腕部進(jìn)行脈搏血氧定量測(cè)量的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明尤其涉及一種可佩戴在腕部的脈搏血氧定量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]本部分意在向讀者介紹涉及本發(fā)明的各個(gè)方面的技術(shù)的多個(gè)方面，其將在以下進(jìn)行描述和/或要求。相信本討論在提供給讀者背景信息以便于對(duì)本發(fā)明各個(gè)方面的更好理解上是有幫助的。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)理解，從這個(gè)角度閱讀的這些陳述，并非作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003]在醫(yī)學(xué)界，醫(yī)生常希望監(jiān)測(cè)病人的特定生理特征。相應(yīng)地，很多裝置被開發(fā)用于檢測(cè)病人的生理特征。此類裝置提供給病人、醫(yī)生、以及其他衛(wèi)生保健人員需要的信息，以確保給病人提供最大可能的健康服務(wù)。因此，此類檢測(cè)裝置變成了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)不可或缺的部分。
[0004]一種用于監(jiān)測(cè)病人的特定生理特征的技術(shù)通常被稱作脈搏血氧定量，并且一種基于脈搏血氧定量技術(shù)建立的裝置被稱為脈搏血氧計(jì)。脈搏血氧定量通常被用于測(cè)量各種血液參數(shù)，諸如血紅蛋白的動(dòng)脈血氧飽和度(SP02)，和/或與病人的每次心跳相對(duì)應(yīng)的血液脈動(dòng)率。事實(shí)上，脈搏血氧定量中的“脈搏”指的是每個(gè)心動(dòng)周期中在測(cè)量點(diǎn)上隨時(shí)間變化的動(dòng)脈血的量。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以理解用于獲取以上生理參數(shù)的脈搏血氧定量技術(shù)，其也被稱作光電容積描記(photoplethysmography),或簡(jiǎn)稱為PPG。
[0005]脈搏血氧計(jì)通常利用無創(chuàng)光學(xué)傳感器來檢測(cè)來自于在病人組織中表示被照射位置上組織的光吸收量的光響應(yīng)。一個(gè)或多個(gè)上述的生理特征可以基于該光吸收量來計(jì)算。更具體地，穿過組織的光通常地選擇具有一個(gè)或多個(gè)可以被血液吸收并在被吸收量上與存在于血液中的血紅蛋白的成分相關(guān)聯(lián)的光的波長。在不同光的波長下的光吸收量可以接著被用于使用不同算法估計(jì)動(dòng)脈血液血紅蛋白的相關(guān)參數(shù)。血壓波傳播過程中在被照射位置上的動(dòng)脈血液中的博動(dòng)的變化改變了通過傳感器的光檢測(cè)器檢測(cè)到的光響應(yīng)的強(qiáng)度。
[0006]脈搏血氧定量測(cè)量的質(zhì)量，部分地依賴于血被光照射的組織的充血特性并且部分地依賴于被照射組織中的血容量中的博動(dòng)變化的量級(jí)。脈搏血氧定量技術(shù)通常利用充血良好的組織部位，諸如病人的手指、腳趾、或耳垂，在其上設(shè)置傳感器。
[0007]舉例來說，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，圖1所示為適用于放置于諸如病人的使用者的手指12的傳感器10。傳感器10包括由兩個(gè)部件14和16形成的夾子，當(dāng)進(jìn)行脈搏血氧定量測(cè)量時(shí)，該兩個(gè)部件14和16形成的夾子適用于在手指12上夾持或約束傳感器10。與傳感器10相似類型的傳感器通常耦接至電纜18以將傳感器10耦接到適用于接收并處理來自于傳感器10的信號(hào)的檢測(cè)系統(tǒng)上。相應(yīng)地，此種使用連續(xù)檢測(cè)模式的傳感器通常需要病人(或使用者)被限定在一定的區(qū)域中，比如檢測(cè)系統(tǒng)的臨近區(qū)域，從而限制了病人的活動(dòng)。另外，由夾子部件14和16在病人的手指12上施加的夾持壓力可能會(huì)超時(shí)以致病人感覺不適或者使病人難以忍 受到其可能想要移除傳感器10并終止其他所需要的檢測(cè)。因此，這樣的傳感器不適用于延長的和連續(xù)的脈搏血氧定量測(cè)量。[0008]進(jìn)一步地，隨著一些生理學(xué)信號(hào)測(cè)量裝置的出現(xiàn)，測(cè)量數(shù)據(jù)中的偽影和其他異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)可能改變和/或降低所收集數(shù)據(jù)的質(zhì)量至可能不能用于提供可靠的生理過程表示的程度。在這一方面，脈搏血氧定量裝置也不例外，此類裝置總體上易于被出現(xiàn)的偽影影響，例如，來自病人的活動(dòng)，該偽影的出現(xiàn)可能是隨機(jī)的、自覺的或不自覺的。因此，在這種情況下的出現(xiàn)的偽影可以扭曲或偏斜所獲取的數(shù)據(jù)，最終不利地影響了脈搏血氧定量測(cè)量的質(zhì)量。雖然生理信號(hào)測(cè)量的精確度和可靠性在很大程度上受充血量以及組織部位中非搏動(dòng)血液分布影響，但是運(yùn)動(dòng)偽影的量的增長或超出能夠變成對(duì)整體脈搏血氧定量測(cè)量的顯著的影響因素。由于上述事實(shí)，脈搏血氧定量測(cè)量的反射幾何結(jié)構(gòu)可能不適用于使用者身體的不同部分，諸如那些具有較弱充血特性的部分，以及易于受強(qiáng)運(yùn)動(dòng)偽影的影響的部分。另外，這樣的身體部分可能不適于適用使用向前傳播幾何結(jié)構(gòu)的脈搏血氧定量裝置，該脈搏血氧測(cè)量裝置的光發(fā)射器和檢測(cè)器被設(shè)置在相對(duì)側(cè)。在這樣的配置中，脈搏血氧定量測(cè)量期望的身體部分可能具有對(duì)于透光來說過厚的組織層，從而妨礙脈搏血氧測(cè)定量測(cè)量。
[0009] 以下專利文獻(xiàn)闡述了現(xiàn)有技術(shù)中可佩戴在使用者手腕上的脈搏和/或血氧定量裝置:美國專利文獻(xiàn)號(hào) 2010/056934,2009/247885,2010/331709, ,2002/188210 以及美國專利號(hào) 6210340, H 本專利文獻(xiàn)號(hào) 2009160274、20052705443、2009254522、2010220939 和2005040261，WIPO專利文獻(xiàn)號(hào)2010/111127，韓國專利文獻(xiàn)號(hào)20110006990以及英國專利文獻(xiàn)號(hào)2341233。這些裝置既使用光檢測(cè)的反射模式(0°上)也使用傳播模式(180°上)。WIPO專利號(hào)2011/013132通過發(fā)明人教導(dǎo)了一種用于測(cè)量一個(gè)或多個(gè)與被分析血液的集中參數(shù)相關(guān)的光吸收的系統(tǒng)和方法，使用光學(xué)體積描記術(shù)光電容積描記(PPG)裝置,該光學(xué)體積描記術(shù)光電容積描記(PPG)裝置被配置為通過使用至少兩個(gè)不同的光波長照射病人并確定在每個(gè)波長上的相對(duì)吸光度來影響光電容積描記測(cè)量的光學(xué)體積描記術(shù)光電容積描記(PPG)裝置；動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量(DLS)裝置，該動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量(DLS)裝置被配置為影響對(duì)象的動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量來流變地測(cè)量對(duì)象的脈博參數(shù)的；以及電子電路，該電子電路配置為臨時(shí)關(guān)聯(lián)光電容積描記和動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量的結(jié)果，并根據(jù)與光電容積描記和動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量之間的臨時(shí)的相關(guān)性，評(píng)估一個(gè)或多個(gè)與血液分析集中參數(shù)相關(guān)的光吸收值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了脈博血氧定量裝置，包括:圓頂形結(jié)構(gòu)，該圓頂形結(jié)構(gòu)布置成固定在尺骨末端部之上的區(qū)域；檢測(cè)器，該檢測(cè)器位于固定區(qū)域之上；至少兩個(gè)具有不同波長的光源，所述至少兩個(gè)光源位于固定區(qū)域的外圍，其中檢測(cè)器被設(shè)置來測(cè)量從至少兩個(gè)光源發(fā)射的光線通過尺骨末端部的反射，來自放射光的反射處在20°到160°的角度之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了更好的理解本發(fā)明的實(shí)施例并展示本發(fā)明如何實(shí)施，僅通過舉例方式，結(jié)合用相同數(shù)字指代相應(yīng)的元件和部分的附圖來給出參考。
[0012]在附圖中:
[0013]圖1為脈搏血氧計(jì)的示意圖。[0014]圖2為根據(jù)本技術(shù)的示例性實(shí)施例的常規(guī)的腕式脈搏血氧計(jì)的透視圖。
[0015]圖3為根據(jù)本技術(shù)的示例性實(shí)施例的使用者佩戴脈搏血氧計(jì)的全視圖。
[0016]圖4為根據(jù)本技術(shù)的示例性實(shí)施例的脈搏血氧計(jì)的側(cè)視圖。
[0017]圖5為根據(jù)本技術(shù)的脈搏血氧計(jì)的透視圖。
[0018]圖6為根據(jù)本技術(shù)的示例性實(shí)施例的脈搏血氧計(jì)使用的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0019]圖7A和7B為根據(jù)本技術(shù)的示例性實(shí)施例的其他脈搏血氧計(jì)的側(cè)視圖。
[0020]圖8闡釋了描 述脈搏血氧定量數(shù)據(jù)的一組圖形。
[0021]圖9闡釋了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例描述脈搏血氧定量數(shù)據(jù)的一組圖形。
[0022]圖10為闡釋了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例獲取脈搏血氧測(cè)量數(shù)據(jù)的過程的流程圖。
[0023]圖11為根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的描述脈搏血氧測(cè)量定量數(shù)據(jù)的圖形。
[0024]圖12為根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的相關(guān)圖。
[0025]圖13為根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的柱形圖。
[0026]圖14為根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的另一柱形圖。
[0027]圖15A-C概要地闡釋了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的現(xiàn)有技術(shù)反射(圖15A)和傳播(圖15B)模式與本發(fā)明的測(cè)量的透射(圖15C)模式之間的區(qū)別。
[0028]圖16A-E概要地闡釋了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的脈搏血氧定量置的測(cè)量結(jié)構(gòu)。
[0029]圖17A和17B概要地闡釋了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例在非佩戴位置佩戴腕式脈搏血氧定量裝置的透視圖。
[0030]圖18為闡釋了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例血氧定量測(cè)量方法的概要流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]詳細(xì)地參照附圖，其強(qiáng)調(diào)的是示出的細(xì)節(jié)是通過舉例的方式且僅出于說明性討論本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的的目的，并且其被提出是為了提供對(duì)本發(fā)明的原則和概念方面的最有用和容易的說明。在這點(diǎn)上，與本發(fā)明的基礎(chǔ)理解所需相比，并未嘗試更詳細(xì)地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)，帶有附圖的說明使得如何在實(shí)踐中實(shí)施本發(fā)明的幾種形式，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
[0032]在詳細(xì)地解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不受說明書中所列明的和附圖中所闡釋的在本發(fā)明應(yīng)用中的構(gòu)造的細(xì)節(jié)和組件的設(shè)置所限制。本發(fā)明在其他實(shí)施例中是可應(yīng)用的或以不同的方式進(jìn)行實(shí)踐或執(zhí)行。同樣地，應(yīng)當(dāng)理解在此處使用的措辭和術(shù)語是出于說明的目的而非用于限制。
[0033]在本應(yīng)用中使用的術(shù)語“透射”被定義為一種光學(xué)測(cè)量模式，該光學(xué)測(cè)量模式中被測(cè)量的光在大于0° (其與單反射一致)并小于180° (其與單傳播一致)的角度內(nèi)被反射離開表面。通常但非排他地，在透射模式中的反射角度處于接近20°到接近160°之間。在透射模式中，被測(cè)量光由光源發(fā)出，照射在可能以一個(gè)角度彎曲的反射表面上，并在一個(gè)角度內(nèi)被反射到檢測(cè)器。實(shí)踐中，透射包括按各種光路徑傳遞的光線，具有共同的來源的光源并且在檢測(cè)器中測(cè)量。
[0034]本發(fā)明的實(shí)施例包括安裝在腕帶并固定在帶有圓頂形結(jié)構(gòu)的尺骨的末端部之上區(qū)域的脈搏血氧定量裝置。該區(qū)域被用作測(cè)量區(qū)域。該測(cè)量通過位于固定區(qū)域之上的檢測(cè)器來實(shí)施，該檢測(cè)器檢測(cè)使用位于固定區(qū)域的邊緣并具有不同波長的光源發(fā)射的光線。因此，該反射既不以反射模式也不以傳播模式測(cè)量，而是在來自放射光的20°到160°的角度之間被測(cè)量。被稱為透射的本模式使得可以取得極好的信號(hào)噪聲比，這一模式首次使在腕上對(duì)血氧定量數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)和可靠的測(cè)量成為可能。
[0035]在實(shí)施例中，本發(fā)明包括脈搏血氧定量裝置，該脈搏血氧測(cè)量裝置包括(i)圓頂形結(jié)構(gòu)，該圓頂形結(jié)構(gòu)被設(shè)置以固定尺骨的末端部之上的區(qū)域以從固定區(qū)域移除靜脈血，以及(ii)至少兩個(gè)具有不同波長的光源和至少一個(gè)響應(yīng)不同波長的檢測(cè)器，其中至少一個(gè)檢測(cè)器被設(shè)置來測(cè)量從尺骨的末端部透射并穿過固定區(qū)域的由至少兩個(gè)光源發(fā)出的光線。
[0036]本發(fā)明是對(duì)以上所列的現(xiàn)有技術(shù)的下列特征的實(shí)質(zhì)改進(jìn)。關(guān)于本發(fā)明人的WIPO專利號(hào)2011/013132，至少以下的特征具有新穎性和創(chuàng)造性:光電容積描記(PPG)測(cè)量在透射模式(被檢測(cè)和被發(fā)生光線之間角度在20°到160°的范圍內(nèi))中使用尺骨的末端部作為凸面反射鏡來進(jìn)行測(cè)量，將尺骨末端部之上的區(qū)域作為測(cè)量區(qū)域來使用，通過類似圓頂形的結(jié)構(gòu)將裝置固定在尺骨的末端部。關(guān)于其他列出的現(xiàn)有技術(shù)，附加的改進(jìn)為脈搏和血氧定量裝置的整合以及脈搏和血氧定量裝置的特征的整合。
[0037]結(jié)合附圖，圖2為根據(jù)本技術(shù)的示例性實(shí)施例的常規(guī)的腕式脈搏血氧計(jì)30的透視圖。相應(yīng)地，進(jìn)一步如圖3所示，血氧計(jì)30為適于佩戴在使用者的腕部的腕式血氧計(jì)裝置，。當(dāng)使用者在腕部31上佩戴血氧計(jì)30時(shí)，該血氧計(jì)30適于獲取來自使用者的包括脈搏數(shù)據(jù)和血氧飽和度(SP02)數(shù)據(jù)的脈搏血氧定量數(shù)據(jù)，。因此，使用者能夠以類似佩戴適于佩戴在使用者的腕部31上的表、腕帶或任何的織物、裝飾物、配飾的方式來佩戴血氧計(jì)30。以此方式，使用者能夠佩戴血氧計(jì)30的同時(shí)進(jìn)行使用者在日常生活中所做的任何常規(guī)的和普通的動(dòng)作，諸如散步、跑步、騎自行車等等。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，血氧計(jì)30能夠方便地被這些使用者或希望獲取脈搏血氧定量和脈搏率數(shù)據(jù)的使用者佩戴在任何時(shí)間或地點(diǎn)，而不需要附接任何復(fù)雜的檢測(cè)裝 置或被限定在特定的檢測(cè)區(qū)域中。因此，脈搏血氧計(jì)30為適于獲取、分析以及處理各種光電磁信號(hào)并最終獲取脈搏血氧定量數(shù)據(jù)的自容納、自供電裝置。血氧計(jì)30可以進(jìn)一步包括有線或無線的接口以使血氧計(jì)30可以傳輸和/或中繼數(shù)據(jù)信號(hào)到外部的和/或遠(yuǎn)程裝置。因此，血氧計(jì)30可以收集并提供血氧定量數(shù)據(jù)給任何遠(yuǎn)程使用者、機(jī)構(gòu)，例如，醫(yī)院或診所、或任何對(duì)使用者的血氧定量數(shù)據(jù)有需要或有興趣的任何人。
[0038]進(jìn)一步如圖2和圖3所示，血氧計(jì)30由腕帶32 f禹接到外殼34組成。腕帶32可由任何彈性和/或可伸縮材料組成，諸如橡膠、硅膠、軟塑料、織物或拋光金屬或其任意組合，由此用來提供給使用者在佩戴血氧計(jì)30時(shí)的舒適佩戴和感受。外殼34可以由任何結(jié)實(shí)并耐用的材料制成，例如金屬、硬塑料，該外殼34適于容納并保護(hù)血氧計(jì)30的所有功能性組件免受外部元素和力的影響。雖然未示出，由外殼34容納的部件可以包括各種電的、機(jī)械的、光學(xué)的和其他裝置，諸如電池、處理器、集成電路板、發(fā)光二極管、分流器和/或其他有助于血氧計(jì)30整體功能和整合的裝置。
[0039]如進(jìn)一步所示，在外殼34的頂部設(shè)置有顯示器36，該顯示器36適于提供給使用者脈搏血氧定量和其他數(shù)據(jù)的可視表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解顯示器36可以為任何通用的顯示器，諸如液晶顯示器(LCD)或相似類型的顯示裝置。臨近顯示器36處進(jìn)一步設(shè)置有按鈕/旋鈕37以提供給使用者其可以使用、設(shè)置和/或查看由血氧計(jì)30提供的參數(shù)的附加功能和特性。在示例性實(shí)施例中，按鈕37可以組成數(shù)字按鈕或者字母數(shù)字混合按鈕，當(dāng)血氧計(jì)在使用時(shí)，其通過使用者可以輸入任何所期望或需要的數(shù)字和/或字母的組合。在一些實(shí)施例中，按鈕37可以選擇性地置于外殼34的任意側(cè)或者沿著外殼容易被使用者使用的任何其他區(qū)域。
[0040]圖4為根據(jù)本技術(shù)的示例性實(shí)施例的脈搏血氧計(jì)的橫截面圖。所示的脈搏血氧計(jì)與血氧計(jì)30相似，總體上整合了上述討論的特征。相應(yīng)地，圖5為根據(jù)本技術(shù)的脈搏血氧計(jì)30的透視圖。圖4和5都提供了組成血氧計(jì)30的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的全視圖，以下將進(jìn)一步討論。
[0041]更具體地，如圖4所示的血氧計(jì)30被設(shè)置成相應(yīng)地環(huán)繞在使用者的腕部31.相應(yīng)地，在優(yōu)選的實(shí)施例中，血氧計(jì)30包括結(jié)構(gòu)40，該結(jié)構(gòu)40被設(shè)置在血氧計(jì)30內(nèi)側(cè)上，從而使結(jié)構(gòu)40適合于佩戴在腕部31的尺骨38的頂部。這樣，結(jié)構(gòu)40包括類似圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)以適于舒適地倚靠在尺骨38頂部上和/或相對(duì)尺骨38，以使血氧計(jì)30被牢固地圍繞腕部31固定。進(jìn)一步如圖5所示，結(jié)構(gòu)40包括內(nèi)部部分/表面42以適于在使用者圍繞腕部31佩戴血氧計(jì)30時(shí)承接尺骨38。因此，結(jié)構(gòu)40的形狀與尺骨38的整體形狀相符以使血氧計(jì)30以互補(bǔ)的形狀約束在腕部31上來實(shí)現(xiàn)血氧計(jì)30和腕部31之間的良好接觸。除了舒適之外，在使用者腕部和血氧計(jì)之間的良好接觸提升了血氧計(jì)30的功能性檢測(cè)部件和使用者的皮膚組織之間的良好接合，從而實(shí)現(xiàn)使用者和血氧計(jì)30之間的適當(dāng)數(shù)據(jù)收集界面。在本技術(shù)的特定實(shí)施例中，傳感器組件可以被嵌入填料或其他保護(hù)性材料，諸如橡膠，用來保護(hù)傳感器組件遠(yuǎn)離任何外部震動(dòng)、震蕩和/或佩戴傳感器時(shí)使用者能感受到的其他外力。這樣的材料可以抑制任何外力 ，進(jìn)一步地，便利且更好的收集數(shù)據(jù)的同時(shí)減少可能在脈搏血氧定量測(cè)量中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)偽影。
[0042]本領(lǐng)域技術(shù)人員容易領(lǐng)會(huì)類似圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)40可以由彈性材料組成，諸如硅膠和/或其他類型的塑料組合物、或軟金屬，以使結(jié)構(gòu)40容易成型并符合與血氧計(jì)30耦接的骨骼，例如尺骨38，的形狀。相應(yīng)地，本技術(shù)預(yù)期的結(jié)構(gòu)，諸如可調(diào)節(jié)并符合具有不同尺寸和形狀的尺骨的使用者的結(jié)構(gòu)40。如以下進(jìn)一步所討論的，除了在血氧計(jì)30被佩戴在腕部31時(shí)提供適應(yīng)于尺骨38的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)40同樣還作為設(shè)置在用戶和也屬于血氧計(jì)30的部件的各種光電元件之間的中間結(jié)構(gòu)，該光電元件適用于發(fā)射和檢測(cè)用來獲取脈搏血氧定量測(cè)量的電磁波。結(jié)構(gòu)40的其他功能為從外界光影響中屏蔽檢測(cè)器。
[0043]相應(yīng)地，脈搏血氧計(jì)30進(jìn)一步包括光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括多種發(fā)光二極管(LEDs) 50，該發(fā)光二極管(LEDs) 50設(shè)置在結(jié)構(gòu)40附近的、；光檢測(cè)器52，該光檢測(cè)器52設(shè)置在結(jié)構(gòu)40的一部分上。如圖5所示，內(nèi)部部分/表面42包括開口部44，通過該開口部44，發(fā)光二極管50發(fā)射的光可以發(fā)射并在腕部31中傳播。相似地，部分42同樣包括開口/孔46，從開口 /孔46穿過的光線可以被檢測(cè)器52接收。
[0044]如圖4的實(shí)施例中所示，發(fā)光二極管50和檢測(cè)器52彼此相對(duì)設(shè)置以使由發(fā)光二極管50提供的光線穿過腕部組織并被光檢測(cè)器52搜集。相應(yīng)地，腕部31的尺骨38被設(shè)置在發(fā)光二極管50和檢測(cè)器52之間，由此發(fā)光二極管50設(shè)置成使發(fā)射的光在到達(dá)檢測(cè)器52之間從發(fā)光二極管50設(shè)置處散射遠(yuǎn)離尺骨38。當(dāng)所示實(shí)施例可以總體上描述特定的被設(shè)置圍繞腕部31，尤其是圍繞尺骨38，的發(fā)射器/檢測(cè)器結(jié)構(gòu)時(shí)，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以領(lǐng)會(huì)這樣的構(gòu)造為例示性的，并且本技術(shù)預(yù)期了用于取得好的和可靠的脈搏血氧定量數(shù)據(jù)的圍繞和/或鄰近尺骨38的發(fā)光二極管50和檢測(cè)器52其他構(gòu)造和位置。在這樣的透射法傳感器構(gòu)造中，僅傳播到檢測(cè)器的光線的散射的多重散射成分被測(cè)量同時(shí)光線的反射成分和向前傳播成分未被檢測(cè)。
[0045]進(jìn)一步地，在優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)光二極管50可以由適于在具有例如，波長為660納米(nm)但不限于此波長的可視的紅色光譜波長范圍內(nèi)放射光線的發(fā)光二極管，以及由其他適于在具有例如，波長為940納米(nm)但不限于此波長的紅外光譜波長范圍內(nèi)放射光線的發(fā)光二極管組成，兩種發(fā)光二極管所發(fā)射的光線都可以通過光電檢測(cè)器52檢測(cè)到。依據(jù)血液中血紅蛋白的濃度，穿過組織向光電檢測(cè)器52散射的光線被血液和軟組織吸收。因此，在每個(gè)光波長上的光吸收量取決于血液中血紅蛋白的氧化的程度。如此處進(jìn)一步所描述的，由發(fā)光二極管50發(fā)出的光在尺骨38的多重位置上散射，以最終到達(dá)檢測(cè)器52。
[0046]有利的是，通過尺骨38的光線的散射和存在于組織中的血液和其他攜帶血液貫穿各種光線可以傳播的結(jié)構(gòu)區(qū)域的結(jié)構(gòu)增加了光吸收度。如通過血氧計(jì)30的構(gòu)造所提供的，增加的光學(xué)路徑長度帶來了傳播光線和環(huán)繞組織之間相互作用的增加，以最終提供可以從中獲取血氧定量數(shù)據(jù)的強(qiáng)信號(hào)。
[0047]更具體地，如通過血氧計(jì)30被實(shí)施的本技術(shù)，用于通過分光光度法進(jìn)行血紅蛋白的血氧飽和度的檢測(cè)是基于比爾朗博定律，該定律把穿過溶液傳播的光的強(qiáng)度和溶質(zhì)的濃度聯(lián)系起來。該技術(shù)連同脈搏血液測(cè)量技術(shù)也可以被稱為光電容積描記(PPG)。為了從穿過溶液傳播的光線強(qiáng)度估算清潔溶液中光線吸收物質(zhì)的濃度，需要了解入射光的強(qiáng)度和波長、傳播路徑長度、以及在特定波長下的物質(zhì)的吸光率、例如，光線傳播穿過的介質(zhì)的消光系數(shù)。
[0048]通常，血管床的總體的脈動(dòng)膨脹在傳播光路徑長度上產(chǎn)生了一個(gè)增量從而增加了光吸收率。因此，被檢測(cè)的光響應(yīng)典型的由依時(shí)性交流信號(hào)，以及非脈動(dòng)背景直流信號(hào)組成。相應(yīng)地，特定的信號(hào)處理算法可以被用來首先確定在每個(gè)波長上的吸光度的交流分量并通過每個(gè)波長上的相應(yīng)直流分量區(qū)分此類分量。通過使用由兩種不同的發(fā)光二極管50產(chǎn)生的兩種不同的，紅的和紅外的光線波長，通過在兩個(gè)頻率上被每個(gè)分量吸收的光線的比例可以用來提供“脈搏增量”吸光度的比率(R)，通常在文獻(xiàn)中被稱為Y參數(shù)，數(shù)學(xué)上的定義為:
【權(quán)利要求】
1.一種脈搏血氧定量裝置，包括: 圓頂形結(jié)構(gòu)，該圓頂形結(jié)構(gòu)被設(shè)置以固定在尺骨末端部之上的區(qū)域以從固定區(qū)域中移除靜脈血；以及 至少兩個(gè)光源，所述至少兩個(gè)光源具有不同波長，和至少一個(gè)檢測(cè)器，該至少一個(gè)檢測(cè)器對(duì)所述至少兩個(gè)光源的不同波長進(jìn)行響應(yīng)， 其中所述至少一個(gè)檢測(cè)器設(shè)置成測(cè)量由所述至少兩個(gè)光源發(fā)射的光，該發(fā)射的光自所述尺骨的所述末端部并穿過所述固定區(qū)域透射。
2.如權(quán)利要求1所述的脈搏血 氧定量裝置，其中: 所述至少一個(gè)檢測(cè)器設(shè)置在所述固定區(qū)域之上， 所述至少兩個(gè)光源設(shè)置在所述固定區(qū)域的邊緣，并且 所述檢測(cè)器設(shè)置成監(jiān)測(cè)由所述至少兩個(gè)光源發(fā)射的光線的所述尺骨的所述末端部的反射，該反射處于自所述發(fā)射光的20°到160°的角度內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的脈搏血氧定量裝置，進(jìn)一步包括處理器，該處理器設(shè)置成計(jì)算來自所述被測(cè)量的反射的血氧定量數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的脈搏血氧定量裝置，進(jìn)一步包括相干光源和至少一個(gè)檢測(cè)器，該檢測(cè)器設(shè)置成測(cè)量相干光散射數(shù)據(jù)以用于脈搏計(jì)算。
5.如權(quán)利要求4所述的脈搏血氧定量裝置，其中所述相干光源被用來作為所述至少兩個(gè)光源之一。
6.如權(quán)利要求1所述的脈搏血氧定量裝置，其中所述至少兩個(gè)光源包括下列中的一個(gè):兩個(gè)具有不同波長范圍的發(fā)光二極管、兩個(gè)具有不同波長的激光二極管、以及一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)在發(fā)光二極管的波長范圍之外的激光二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的脈搏血氧定量裝置，該脈搏血氧定量裝置被安裝在腕帶上。
8.如權(quán)利要求1所述的脈搏血氧定量裝置，其中所述檢測(cè)器和所述至少兩個(gè)光源設(shè)置成檢測(cè)在所述發(fā)射光70°到110°之間的角度內(nèi)的反射。
9.如權(quán)利要求1所述的脈搏血氧定量裝置，進(jìn)一步包括: 腕帶，該腕帶適合于佩戴在使用者的腕部上；以及 耦接到腕帶的部件，其中該部件包括所述圓頂形結(jié)構(gòu)； 其中: 所述至少兩個(gè)光源被耦接到所述腕帶上接近所述部件處， 所述至少一個(gè)光檢測(cè)器被耦接到所述腕帶及所述部件的一部分，以及所述至少兩個(gè)光源和所述至少一個(gè)光檢測(cè)器彼此相對(duì)設(shè)置以使由所述至少兩個(gè)光源發(fā)射的光線適于在到達(dá)所述至少一個(gè)光檢測(cè)器之前散射離開所述尺骨。
10.如權(quán)利要求9所述的脈搏血氧定量裝置，其中所述腕帶包括外殼，該外殼進(jìn)一步包括了至少一個(gè)相干光源和至少一個(gè)光檢測(cè)器，該至少一個(gè)光檢測(cè)器以用于獲取相干光散射數(shù)據(jù)以獲取脈搏率和能夠用于血氧飽和度計(jì)算的脈搏波形。
11.如權(quán)利要求1所述的脈搏血氧定量裝置，其中所述至少兩個(gè)光源以0.5到3cm之間的距離從圓頂形結(jié)構(gòu)上移除。
12.一種用于測(cè)量血液中氧氣水平的方法，包括: 在尺骨的末端部之上固定一個(gè)區(qū)域，在所述固定區(qū)域之上設(shè)置檢測(cè)器， 在所述固定區(qū)域的邊緣設(shè)置至少兩個(gè)具有不同波長的光源， 通過所述設(shè)置的光源發(fā)射光線到腕部中，并且 從所述至少兩個(gè)光源的所述尺骨的所述末端部檢測(cè)反射 其中發(fā)射光和檢測(cè)的反射之間的角度為20°到160°之間。
13.如權(quán)利要求12所述的用于測(cè)量血液中氧氣水平的方法，進(jìn)一步包括通過相干光源離開骨骼的反射測(cè)量脈搏。
14.如權(quán)利要求13所述的用于測(cè)量血液中氧氣水平的方法，其中測(cè)量脈搏包括: 通過耦接到腕帶的至少一個(gè)相干光源發(fā)射相干光，所述腕帶固定所述檢測(cè)器和所述至少兩個(gè)光源； 通過至少一個(gè)光檢測(cè)器檢測(cè)由所述發(fā)射的相干光引發(fā)的光線； 基于由所述發(fā)射的相干光引起的所述被檢測(cè)的光獲取相干光散射數(shù)據(jù)； 基于相干光散射數(shù)據(jù)獲取對(duì)于計(jì)算血氧飽和度有用的脈搏率和脈搏波形；并且 其中所述至少一個(gè)相干光源和所述至少一個(gè)光檢測(cè)器被耦接到腕帶上。
15.如權(quán)利要求13所 述的用于測(cè)量血液中氧氣水平的方法，進(jìn)一步包括使用所述相干光源作為所述至少兩個(gè)光源之一。
16.如權(quán)利要求12所述的用于測(cè)量血液中氧氣水平的方法，其中在所述尺骨的所述末端部之上的所述區(qū)域的所述固定通過配置成適于覆蓋所述尺骨的所述末端部的圓頂形結(jié)構(gòu)來執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】A61B5/145GK103906468SQ201280053389
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月30日
【發(fā)明者】里昂·艾森, 伊利亞·法因, 里奧尼德·戈迪諾夫 申請(qǐng)人:奧希頓醫(yī)療有限公司