CN103648381B - 使用脉搏血氧测定法确定患者的生理特征的系统和方法 - Google Patents

Abstract

在此提供了多种方法、多种系统和相关设备来使一个电子装置能够操作一个外部传感器，该外部传感器包括用于发射具有两个不同波长的电磁辐射的一个或多个发射器以及用于基于所接收的具有这两个不同波长的电磁辐射产生一个响应信号的一个检测器，并且可连接至一个音频接口，其方式为：将一个谐波驱动信号应用于该音频接口的一个第一接点和一个第二接点以用于驱动该外部传感器的这些发射器，在该音频接口的一个第三接点处接收该响应信号，将该响应信号解调和多路分用成为一个第一波长响应信号和一个第二波长响应信号，分析该第一和第二波长响应信号以确定一个或多个生命体征，并且将所确定的该一个或多个生命体征输出。

Description

使用脉搏血氧测定法确定患者的生理特征的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年5月17日提交的美国临时专利申请号61/486,802的优先权的权益，将其通过引用以其全文结合在此。

领域

本披露涉及使用脉搏血氧测定法来确定患者的多个生理参数的系统和方法。

背景

脉搏血氧测定法是一种诊断方法，该诊断方法测量在血液中的携氧分子(称为血红蛋白)的比例，这些携氧分子实际上正携带氧。这被称为氧饱和或SpO₂。常规的脉搏血氧计传感器照射出两道不同波长的光束(如红光和红外光)，这些光束穿过正在一个末端(如手指或耳朵)的小血管中循环的血液，并且然后对能够穿过该末端的光量进行检测。携带氧的血红蛋白(红血)吸收更多的红外光，并且与无氧的血红蛋白(蓝血)相比，允许更多的红光穿过，而无氧的血红蛋白允许更多的红外光穿过。氧饱和度表示为有氧附着的血红蛋白的百分比。当血液中的所有血红蛋白都完全氧饱和时，达到了百分之百的氧饱和度。

对于身体内的所有细胞而言，氧是生命的源泉。氧是由血液从肺运送至我们的细胞的。氧供应的短时间中断将会杀死细胞，并且稍长时间的中断可杀死整个身体。正常地，在血液中的血红蛋白几乎是完全氧饱和的(SpO₂＝95％-100％)。降低至这一水平以下指示，被递送遍及身体的氧量减少，或被身体所用的氧量增加。脉搏血氧测定法可以用于在可看到氧缺乏的临床体征(皮肤变蓝)之前对血液中降低的氧水平进行检测。这一氧水平下降的早期检测允许在含氧量下降到临界水平之前进行早期救治。脉搏血氧测定法大大有助于降低与麻醉相关联的死亡的风险。

自从在十九世纪八十年代将脉搏血氧测定法引入手术室，脉搏血氧测定法已经被常规用于对在手术期间处于麻醉中的患者进行监控。其使用已经扩展至整个医院，这样使得任何有含氧量不稳定的患者都可得到监控，例如，在重症监护室、急诊部或病房中。患有肺病的患者还可在家中使用脉搏血氧测定法。

脉搏血氧测定法有潜力充当可鉴别肺病早期体征的一种诊断装置，或充当影响全身的疾病的严重程度的指示器。典型地，当肺部开始衰竭以及身体对氧的使用增加时，SpO₂随着这些疾病的逐步恶化而下降。血氧饱和度(SpO₂)的下降，是在肺中的气体交换障碍造成的，是在肺炎以及其他感染性或炎性疾病中病危的一个强有力的预测器。确实，基于低SpO₂的肺炎的诊断可区别重度呼吸道感染与轻度呼吸道感染(如普通感冒)。

现有技术的诊断性脉搏血氧计通常是笨重(如它们的重量可超过2kg，占地大)并且昂贵的定制设备，在很多临床上可能有用的地方，该定制设备都不能使用。世界卫生组织(WHO)估计，在全球的医院中，用于麻醉术的血氧计缺少90,000-150,000台。

在许多现有技术的血氧计中，用于产生血氧计传感器光束的电波形信号基本上具有矩形的性质。矩形波含有高子带含量的基频的谐波，并且这将伪像引入处于噪声混淆形式中的测量信号中。特别而言，具有该行频的谐波是难以消除的。此外，很多现有技术的血氧计利用时分多路分用来分析所检测到的光信号，这在将来自传感器发射器的光与伪环境光区别开来的方面引入了挑战。

此外，在很多现有技术的血氧计中，报警是基于固定阈值的，这些固定阈值通常不说明患者人口统计特征以及患者内部可变性。产生的警报经常是不可靠的，并且临床医生倾向于认为这些警报会导致分心。

诸位发明人已经确定对用于实施脉搏血氧测定法的改进方法和系统存在需要。诸位发明人已经确定对用于实施脉搏血氧测定法的低成本的、准确的、稳健的方法和系统存在特别的需要。

概述

一方面是提供了用于控制一个电子装置来操作可连接至该电子装置的一个音频接口的一个外部传感器的一种方法，该音频接口包括多个接点，该外部传感器包括用于发射具有两个不同波长的电磁辐射的一个或多个发射器、以及基于所接收的具有这两个不同波长的电磁辐射用于产生一个响应信号的一个检测器。该方法包括：将一个谐波驱动信号应用于该音频接口的一个第一接点和一个第二接点以用于驱动该外部传感器的这些发射器，在该音频接口的一个第三接点处接收该响应信号，将该响应信号解调和多路分用成为一个第一波长响应信号和一个第二波长响应信号，分析该第一和第二波长响应信号以确定一个或多个生命体征，并且将所确定的一个或多个生命体征输出。

另外一方面是提供了用于控制一个电子装置来操作可连接至该电子装置的一个音频接口的一个外部传感器的一种系统，该音频接口包括多个接点，该外部传感器包括用于发射具有两个不同波长的电磁辐射的一个或多个发射器、以及基于所接收的具有这两个不同波长的电磁辐射用于产生一个响应信号的一个检测器。该系统包括：一个驱动信号发生器，该驱动信号发生器被配置成将一个谐波驱动信号应用于该音频接口的一个第一接点和一个第二接点上以用于驱动该外部传感器的这些发射器；一个响应信号解调器和多路分用器，该响应信号解调器和多路分用器被配置成从该音频接口的一个第三接点接收该响应信号、并且将该响应信号解调和多路分用成为一个第一波长响应信号和一个第二波长响应信号；一个响应信号分析器，该响应信号分析器被配置成分析该第一和第二波长响应信号以确定一个或多个生命体征；以及一个输出端，该输出端被配置成输出所确定的一个或多个生命体征。

另外一方面提供了一种用于为一个血氧计传感器产生一个驱动信号的方法，该血氧计传感器包括以相反极性并联连接的一个红光LED和一个红外光LED。该方法包括：提供一个基础谐波信号，该基础谐波信号具有小于该红光和红外光LED的一个激活电压的一个基础振幅；并且在该基础谐波信号中选择性地提供周期性的正触发峰和负触发峰，这些正触发峰和负触发峰具有大于该红光和红外光LED的该激活电压的振幅。

另外一个方面提供了可连接至一个电子装置的一个音频接口的一种血氧计传感器，该血氧计传感器包括一个连接器、一对发射器以及一个检测器：该连接器被配置成被接收在该电子装置的该音频接口中，该连接器包括多个接点；这对发射器被配置成发射具有两个不同波长的光，这对发射器横跨该连接器的一个第一接点和一个第二接点以相反极性并联连接；并且该检测器被配置成检测具有着两个不同波长的光并且产生一个响应信号，该响应信号包括基于从这对发射器中的第一个所检测的光的一个第一响应信号分量以及基于从这对发射器中的另一个所检测的光的一个第二响应信号分量，该检测器被连接成向该连接器的一个第三接点提供该响应信号。

另一个方面提供了用于将一个血氧计传感器连接至一个电子装置的一个音频接口的一种适配器，该适配器包括一个第一端、一个第二端、以及多个导体，该第一端具有包括多个接点的一个插头，该插头被配置成被接收在一个音频插孔中，该第二端包括多个孔，这些孔被配置成接收一个销式连接器的多个销，并且该多个导体被连接在该多个接点与该多个孔之间。

另一个方面提供了一种使用脉搏血氧定量法来确定患者的多个生理参数的系统。该系统包括：一个发射器，该发射器使用红光电磁辐射和红外光电磁辐射来辐照该患者的一个充满血液的身体部分，该红光电磁辐射以及该红外光电磁辐射是由一个正弦调制信号来进行调制；一个检测器，该检测器用于接收一个输入信号，该输入信号包括已经穿过该身体部分所接收的红光电磁辐射和所接收的红外光电磁辐射，所接收的红光电磁辐射以及所接收的红外光电磁发辐射具有90度的相位差；以及一个处理器，该处理器与该发射器和检测器处于电连通。该处理器被配置成借助该调制信号对该发射器进行调制；从该检测器接收该输入信号；使用各自具有与该调制信号的频率相同的频率的一个第一正弦信号和一个第二正弦信号通过对该输入信号进行正交解调来确定一个第一解调信号，该第一正弦信号与第二正弦信号具有90度的相位差；使用各自具有是该调制信号频率的两倍的频率的一个第三正弦信号和一个第四正弦信号通过对该输入信号进行正交解调来确定一个第二解调信号，该第三正弦信号与该第四正弦信号具有90度的相位差；基于该第一解调信号与该第二解调信号的一个第一线性组合来确定所接收的红光电磁辐射；基于该第一解调信号与该第二解调信号的一个第二线性组合来确定所接收的红外光电磁辐射；并且基于所接收的红光电磁辐射和所接收的红外光电磁辐射来确定该患者的生理参数。

对于本领域的普通技术人员来说，在结合附图回顾以下对具体实施例的说明时，本披露的其他方面和特征将变得清楚。

附图简述

现在将参考附图，仅以举例方式，对本披露的实施例进行描述。

图1是根据一个实施例的一个实例便携式诊断性脉搏血氧测量系统的简图。

图1A是对根据一个实施例的用于控制电子装置来操作外部传感器的一个实例方法进行说明的流程图，该外部传感器可连接至该电子装置的一个音频接口。

图2对根据一个实施例的一种用于控制电子装置来操作外部传感器的一个实例系统进行了图示说明，该外部传感器可连接至该电子装置的一个音频接口。

图2A对根据一个实施例的一个实例血氧计传感器进行了图示说明。

图2B对根据一个实施例的一个实例血氧计传感器进行了图示说明。

图2C对根据一个实施例的一个实例血氧计传感器进行了图示说明。

图2D对根据一个实施例的一种用于将一个血氧计传感器连接至一个音频接口的实例适配器进行了图示说明。

图3是根据一个实施例的发送至以及来自于一个血氧计接口的示例性驱动信号和响应信号的图。

图4是根据一个实施例的用于产生血氧计驱动信号以及处理血氧计响应信号的一个实例系统的功能图。

图5是从一个系统(如图4的实例系统)得到的一个示例性体积描记图的图。

图6是从一个系统(如图4的实例系统)得到的一个示例性原始氧饱和信号的图。

图7是对根据一个实施例的一种用于产生警报和诊断讯息的实例方法进行说明的流程图。

图8对根据一个实施例的一种与便携式诊断性脉搏血氧测量系统连通的实例远程系统进行了图示说明。

图9是根据一个实施例的用于驱动血氧计传感器的一个示例性驱动信号的图。

图10是显示了一个重叠在图9示例性驱动信号上的示例性响应信号的图。

图11对根据一个实施例的一种用于控制电子装置来操作外部传感器的一个实例系统进行了图示说明，该外部传感器可连接至该电子装置的一个音频接口。

图11A对根据一个实施例的一个用于确定驱动信号振幅的实例振幅控制器进行了图示说明。

图12是对一个控制器(如图11A所示的控制器)对于模拟干扰的响应进行说明的图。

图13是对一个实例控制器对于一个实际的传感器响应信号所产生的响应进行说明的图。

图14对根据一个实施例的用于从多路分用的响应信号来确定氧饱和度以及心率的一个实例系统进行了图示说明。

图15是对从根据一个示例实施例的血氧计得到的氧饱和度读数与从可商购的临床血氧计得到的氧饱和度读数之间的比较进行说明的图。

图16是对从根据一个示例实施例的血氧计得到的心率读数与从可商购的临床血氧计得到的心率读数之间的比较进行说明的图。

详细说明

通常，本披露提供了一种通过电子装置的音频接口来控制外部传感器(如血氧计)的方法和系统。在此，参照如智能手机等手持电子装置，对一些示例实施例进行了描述，但是应当理解的是，在些描述的系统和方法可实施于任何类型的具有音频接口以及合适的信号产生及处理能力的电子装置中，这些电子装置包括但不限于智能手机、功能型手机、个人数字助理、平板电脑、上网本、笔记本电脑、便携式游戏系统、配备了处理器的便携式音乐播放器、台式电脑等等。

参考图1，显示一个便携式诊断性脉搏血氧测量系统100，大体上包括一个便携式用户电子装置110、一个血氧计传感器140、一个媒体连接器120、以及一个电力缆线130。该便携式用户电子装置110大体上包括一个媒体接口115(如一个音频接口)、一个处理器、一个存储器、以及不同的输入/输出工具(例如像触摸屏显示器、显示器以及物理键盘等)在该图示的实施例中，该便携式用户电子装置110是一个移动电话。可替代地，该装置110可以是具有音频接口和合适的处理能力的任何电子装置。

该血氧计传感器140大体上包括一个发射器和一个检测器。该发射器大体上用于以两种不同的波长(如红光和红外光)发射电磁辐射通过该患者的身体部位150，同时该检测器大体上用于对传导穿过该身体部位150的该电磁辐射进行检测。该血氧计传感器140可附接至该患者的任何可用的被血液充盈的身体部位150，例如像手指、耳朵和脚趾。可替代地，根据本领域普通技术人员的实践可以将该血氧计传感器140以一种反射模式用于该患者的前额或胸部、或任何合适的身体部位。

在该图示的实施例中，发射器和检测器被封装在一个不透明的外壳中，该外壳被配置成紧密地配合围绕于该患者的手指150。血氧计传感器外壳可以包括硅橡胶、弹簧加载的聚合材料、两者的组合、或任何其他合适的材料或材料的组合。

装置110被配置成执行一种用于控制媒体接口115来操作血氧计传感器140的方法。具体而言，装置110发送驱动信号来控制血氧计传感器140的发射器，并且处理来自于血氧计传感器140的检测器的响应信号来确定不同的生命体征，如下文的进一步描述。在一些实施例中，装置110可以配有存储在存储器中的计算机可执行指令，当执行装置110的处理单元时，这些计算机可执行指令可使装置110执行这种方法。

图1A显示了一种根据一个实施例的实例方法160。在块162处，一个谐波驱动信号被施加至一个电子装置的一个音频接口，一个血氧计传感器被连接至该电子装置，从而导致该血氧计传感器发射具有第一波长和第二波长的电磁辐射(如红光和红外光)。在块164处，在音频接口处接收一个来自于该血氧计传感器的响应信号。该响应信号包括一个第一分量，该第一分量对应于检测到的该第一波长的辐射，该第一分量与一个第二分量是交错的，该第二分量对应于检测到的该第二波长的辐射。参照图3、9和10，下文对实例驱动信号和响应信号进行了进一步描述。

在块166处，该响应信号被解调并且多路分用，以得到该第一和第二分量。如本领域普通技术人员将了解的，被执行的该类型的解调和多路分用将取决于该响应信号的该第一和第二分量是如何交错的，这又进而取决于该血氧计传感器的发射器是如何被该驱动信号所驱动的。参照图4和11，下文对实例解调和多路分用方案进行了进一步描述。

在块168处，对该响应信号的该第一和第二分量进行分析来确定多种生命体征。例如，在一些实施例中，从该第一与第二分量的比率来确定氧饱和度。在一些实施例中，从该第一和第二分量得到一个光体积描记图，并且对该光体积描记图进行处理以确定其他生命体征，如心率、呼吸率、血压以及其他如本领域已知的生理参数。在块170处，将这些生命体征输出至该患者和/或其他一个或多个使用者。例如，输出生命体征可以包括在该电子装置的显示器上显示这些生命体征，由该电子装置的内置扬声器产生声响信号，将这些生命体征存储在该电子装置的存储器中，使用任何在该电子装置中可用的通信协议将这些生命体征发送到一个或多个其他装置中，或者任何其他形式的输出。

图2显示了根据一个实施例的一种实例系统200。

系统200可以在一个如装置110的电子装置中实施来控制媒体接口115，从而对一个血氧计传感器的发射器进行操作并且对来自于该血氧计传感器的检测器的响应信号进行处理。在该图示的实施例中，媒体接口包括一个TRRS(尖端、环、环、套管)音频接口，其中该尖端和第一环包括扬声器接点SPK，该第二环包括一个地线接点GND，并且该套管包括一个麦克风接点MIC，但是应当理解的是，可以使用不同类型的音频接口。例如，一些实施例可以使用具有不同安排的接点的一个TRRS音频接口。一些实施例可以使用一对TRS型接口(如一个扬声器输出接口以及一个麦克风输入接口)。一些实施例可以使用配置各不相同的具有多个用于发送和接收电信号的接点的音频接口。在该图示的实施例中，系统200包括用于将谐波驱动信号施加到扬声器接点SPK的一个驱动信号发生器202，以及用于从麦克风接点MIC接收响应信号并且由此获得第一波长分量λ₁和第二波长分量λ₂的一个响应信号解调器和多路分用器204，并且将第一波长分量λ₁和第二波长分量λ₂提供给一个响应信号分析器208，该响应信号分析器确定一个或多个生命体征并且将这些确定的生命体征提供到输出端210。将一个内部地线206连接至地线接点GND。

在一些实施例中，响应信号解调器和多路分用器204还可以可任选地从响应信号来确定错误信号ERR，如由连接了响应信号解调器和多路分用器204与响应信号分析器208的虚线所指示的。例如，响应信号解调器和多路分用器204可以被配置成产生错误信号ERR来指示该接收到的响应信号何时有非预期的特征(如振幅、直流偏移或频率处于预期范围之外)，这样响应信号分析器208可以忽略在第一波长分量λ₁和第二波长分量λ₂中的可能的假读数。在一些实施例中，第一波长分量λ₁和第二波长分量λ₂还可以可任选地被提供至驱动信号发生器202，如由连接了第一波长分量λ₁和第二波长分量λ₂与驱动信号发生器202的虚线所指示的，以便用作在谐波驱动信号的控制参数中的反馈，如以下进一步所描述。

图2A和2B图示性地说明了两个实例血氧计传感器215A和215B，它们可以用作在图1的系统100中的血氧计传感器140，以及在血氧计传感器215A、215B与可连接至便携式用户电子装置110(见图1)的媒体连接器120之间的电接口。在这些实施例中，电信号是在该血氧计传感器215A/215B与该便携式用户电子装置110之间通过一个电力缆线130以及媒体连接器120发送的。该电力缆线130与该血氧计传感器215A/215B和该媒体连接器120处于电连通。该电力缆线130可以是一个多股电力缆线，其全部或部分地被接地线290所屏蔽。该媒体连接器120被配置成与任何可用于便携式用户电子装置110(例如像音频接口)的合适的媒体接口115处于电连通接合。例如，该媒体连接器120可以是一个2.5mm或3.5mm的尖端-环-环-套筒(TRRS)连接器，被配置成与一个便携式用户电子装置110的一个音频接口相接合。在其他实施例中，可以使用不同的媒体连接器，例如像用于连接至扬声器和麦克风接口的一对尖端-环-套筒(TRS)连接器，或被配置成连接至其他类型的音频接口的其他类型的连接器。在替代方案中，血氧计传感器可以配有这样的工具：该工具采用本领域中已知的任何有线的或无线的通信媒体、方法或协议(例如像，但不限于，蓝牙^TM、红外、近场通信、以及WiFi)而将音频信号传递到便携式用户电子装置110和从该便携式用户电子装置传递音频信号。

在图2A所示的实施例中，血氧计传感器215A包括两个电磁辐射发射器220和230，被配置成在两个不同的波长处发射具电磁辐射，这两个不同的波长对应地基本上处于红光(波长600nm-700nm)和红外光(波长800nm-1000nm)波段之内。发射器220和230可以是发光二极管(LEDs)或本领域的普通技术人员已知的任何能够发射红光和红外光电磁辐射的其他发射器。发射器220和230被按相反的极性并联连接，这样在操作中，一个发射器220将会被正极驱动信号所启动，而另一个发射器230将会被负极驱动信号所启动。该血氧计传感器215A还包括一个电磁辐射检测器240，该电磁辐射检测器被配置成在发射器220和230的发射范围内是敏感的。该检测器240可以是一个光电二极管、光电三极管、光敏电阻器或者任何其他合适的电磁辐射检测器。

发射器220和230被电连接至一个信号调节和过滤元件250A，而该检测器240被电连接至一个信号调节和过滤元件260A。信号调节和过滤元件250A和260A可以包括用以实现所希望的信号调节和过滤所必要的电阻的、电容的、电感的以及有源的电气部件的任何组合。

在图2B所示的实施例中，血氧计传感器215B包括一个被配置成在红光以及红外波段均能发射电磁辐射的电磁辐射发射器270。该发射器270可以是一个小型白炽灯泡，或本领域的普通技术人员已知的任何其他的宽带宽的电磁辐射发射器。该血氧计传感器215B还包括被配置成对应地对红光和红外辐射敏感的两个电磁辐射检测器243和248。检测器243和248的选择敏感性可以是检测器的本身特征，或者可以通过电磁辐射过滤器246、241或两者来实现。过滤器246和241可以由玻璃、塑料、树脂、胶体、聚酯、聚碳酸酯或者任何其他合适的材料而制成，并且可以含有一层或多层光学涂层以及本领域的普通技术人员已知的任何其他用于过滤电磁辐射的工具。

在该图示的实施例中，检测器243和248包括以相反极性并联连接的光电二极管，这样在操作中，一个检测器243将产生包括红光或红外光电磁辐射中的一者的正极性响应信号，而另一个检测器248将产生包括红光或红外光电磁辐射中的另一者的负极性响应信号。在替代方案中，检测器243和248可以包括光电晶体管、光敏电阻器或本领域已知的任何其他合适的电磁辐射检测器。

发射器270电连接至一个信号调节和过滤元件250B，而检测器243和248电连接至一个信号调节和过滤元件260B。信号调节和过滤元件250B和260B可以包括实现所希望的信号调节和过滤所必要的电阻的、电容的、电感的以及有源的电气部件的任何组合。在该图示的实施例中，信号调节和过滤元件260B包括一个放大器，例如像运算放大器、场效应晶体管、双极晶体管或者本领域的普通技术人员已知的任何其他这种放大元件或其组合。检测器243和248产生具有相反的极性的光电压或电流，并且放大器260B将差值测量传输至媒体连接器120。

图2C对根据另一个实施例的一个实例血氧计传感器215C进行了图示性说明，该血氧计传感器可以用作图1的系统100中的血氧计传感器140。血氧计传感器215C与图2A的传感器215A的相似之处在于它包括两个如上所述以相反的极性并联连接的发射器220和230，以及一个单一检测器240。而传感器215C与传感器215A的不同之处在于发射器220和230以及检测器240是直接连接至媒体连接器120的。

图2D对根据一个实施例的一个实例血氧计传感器适配器216进行了图示说明。适配器216包括一个第一端217，该第一端被配置成连接至一个电子装置的一个音频接口，以及一个第二端218，该第二端被配置成连接至一个与血氧计传感器相连的标准医疗装置接口(例如像D-sub九针连接器)。具体而言，第二端218包括多个孔219，这些孔被配置为接收一个医疗装置连接器的多个销，这样当插入到一个音频接口时，适配器216在该音频接口的这些接点与该医疗装置连接器的这些销之间提供电连接。适配器216还可以包括一个前置放大器214以及可任选的其他信号调节元件。前置放大器214(以及其他任何信号调节元件)可以例如由该音频接口的麦克风接点按照与常规的驻极体麦克风相同的方式供电。

图3显示了一个实例驱动信号310以及一个实例响应信号320的图，该驱动信号可以被应用于一个音频接口的多个接点上来驱动如图2A/2C中所示的血氧计传感器215A/215C的发射器220和230，并且该实例响应信号由如图2A/2C所示的血氧计传感器215A/215C的检测器240提供。驱动信号310是正弦曲线的，并且是立体声的，两个输出通道(如在图2中所示的扬声器接点SPK)之间的相位差基本上呈180度。响应信号320是单声道的，并且含有频率是驱动信号的两倍的交替峰320A和320B，因为该血氧计传感器的红光发射器和红外发射器在该驱动信号呈交替极性时启动。驱动信号310的频率可以例如在大约100Hz-40,000Hz的范围内。在图示的实施例中，驱动信号310的频率是大约275Hz。

图4显示了一个用于产生和处理血氧计信号(如图3的实例信号310和320)的系统400的功能图。一个被应用于输出端420的立体声驱动信号(可以例如被跨接在一个音频接口的多个扬声器接点SPK之间)是由谐波振荡器410A产生的，并且通过移相器430被相移基本180度来产生驱动信号310，由两个具有相反极性的正弦信号组成，在数学上被表示为：

O₁＝Asin(ωt),O₂＝-Asin(ωt)(1)

其中O₁是第一正弦信号，O₂是第二正弦信号，A是这些信号的振幅，ω是角频率，并且t是时间。

输出信号420被导向该血氧计传感器140的一个或多个发射器来对该患者的身体部位150进行辐照。由该血氧计传感器140的一个或多个检测器产生的该传入的响应信号被输入端440(可以例如被连接至一个音频接口的麦克风接点MIC)接收。该响应信号可以由不同振幅的正的正弦半周期表示，在数学上表示为：

其中I是传入的响应信号，I_红光和I_红外光是来自于该检测器的对应于所检测到的红光以及红外光的信号的振幅(图3的比较峰320A和320B)，并且sq(ωt)是傅里叶展开的方波形：

$sq\left(u\right)=\frac{4}{\mathrm{\π}}\underset{k=1}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{\sin \left((2k-1)u\right)}{2k-1}---\left(3\right)$

方程式(2)可被简化为：

采用多个倍增器450A-D、多个谐波振荡器410A-D、以及多个低通滤波器460A-D，对在输入端440接收到的响应信号以角频率ω和2ω进行正交解调。具体而言，谐波振荡器410A被配置成产生角频率为ω的一个第一正弦信号；谐波振荡器410B被配置成产生角频率为ω的一个第二正弦信号，并且该第二正弦信号与该第一正弦信号具有一个90度的相位差；谐波振荡器410C被配置成产生角频率为2ω的一个第三正弦信号；并且谐波振荡器410D被配置成产生角频率为2ω的一个第四正弦信号，并且该第四正弦信号与该第三正弦信号具有一个90度的相位差。

在输入端440接收到的响应信号，按第一、第二、第三和第四正弦信号对应地通过倍增器450A-D被分别倍增。被倍增的第一、第二、第三和第四正弦信号随后通过低通滤波器460A-D被分别过滤，从而消除较高频率的谐波，产生：

其中I_ω是经过滤的被倍增的第一和第二正弦信号，并且I_2ω是经过滤的被倍增的第三和第四正弦信号的振幅。

然后通过求解下述I_ω和I_2ω的线性组合，在块470和475处对应地对来自各电磁发射器的信号的振幅I_红光和I_红外光进行确定：

I_红光＝2I_ω+πI_2ω(7)

I_红外光＝2I_ω-πI_2ω(8)

依赖于频率为ω和2ω的已解调信号的强度以及在方程式(7)和(8)中提供的线性组合，不需要确定通常发生在该系统的驱动信号与响应信号之间的任意相移。相反，在单频率上的解调会涉及一个通常只在相移已知的情况下进行的正交分解。在一个系统的驱动信号与响应信号之间的相移取决于许多因素，例如音频接口、温度以及系统设置的具体实施。

参照图5，I_红光和I_红外光的实时变化的实例图对应地如信号520和510所示。这些体积描记图可以会被进一步处理以提取一些生理参数，如患者的心率、呼吸率、血压、以及任何其他生理参数。这种处理可以会采用峰值检测、频域变换、时域分析或者本领域的普通技术人员已知的任何其他技术、或其组合来进行。

回顾图4，I_红光和I_红外光各波形的直流(DC)分量是在块480中通过标准信号处理方法(例如像低通滤波)确定的。然后，未标定的氧饱和度比率导出为：

其中R是未标定的氧饱和度比率，DC_红光是I_红光波形的直流分量，AC_红光是I_红光-DC_红光，DC_红外光是I_IR波形的直流分量，并且AC_红外光是I_{红 外光}-DC_红外光。可替代地，可以使用在本领域中已知的任何其他类似的关系确定未标定的氧比。

在块485中，通过下式确定氧饱和度：

SpO₂＝f(R)(10)

其中SpO₂是氧饱和度，并且f是一个本领域已知的标定函数。例如，在某些实施例中，f可以基本上是线性的，从而使得f_(R)＝a-bR，其中a和b是表列标定常数。将在块485中获得的氧饱和度提供给一个输出端490。还可以将该I_IR波形提供给一个输出端477，该输出端连接至用于进一步处理的其他元件，例如像一个用于基于在I_IR波形中的峰值来确定心率的峰值检测块。

图6显示了对参照图4如上所述的用于处理血氧计信号的系统的原始氧饱和度输出进行说明的一个示例性图。如610所示，一个呼吸正常的患者中的氧饱和度是稳定的，并且接近100％。当缺氧时，饱和度明显下降，如620A所示，并且当如620B所示的氧供应恢复时，氧饱和度升回至正常水平。在这个图中所示的波形峰值是伪像，这些伪像可以通过本领域已知的标准滤波方法去除。

图7显示了根据一个实施例的一种用于产生警报和诊断讯息的实例方法700的功能图。在块710，采用一种系统获得如图5所示的输入体积描记图，该系统例如参照图4如上所述的用于处理血氧计信号的系统400。在块720，进一步对该体积描记图进行处理以提取生理动态(如氧饱和度、心率、呼吸率、血压、以及任何其他相关的生理参数)以及信号质量量度。

在块730，将被提取的生理参数输入到一个专家系统，该专家系统使用一个专家知识数据库740以及患者特定人口统计特征750以便确定该患者的状态。该专家系统可以通过本领域已知的任何方法来实现，这些方法包括正向链推理、神经网络、模糊逻辑、查表法或其组合。该专家知识数据库740表示为与该专家系统兼容的格式，如逻辑规则集、网络权重以及数据表。患者人口统计特征750可以被输入或存储在该便携式用户电子装置110中。可替代地，患者人口统计特征750可以被存储在一个远程系统中，并可从该远程系统访问该人口统计特征。

在块760中，确定在考虑到该专家知识数据库740和该患者人口统计特征750的情况下该患者的这些生理参数是否是处于一个可接受的范围之内。如果这些生理参数是处于一个可接受的范围之内，该方法转至块710，并且继续对血氧计传感器信号进行处理。但是，如果这些生理参数处于可接受的范围之外，在对血氧计传感器信号的进一步处理恢复之前，将会基于该专家知识在块770中产生警报和/或诊断信息。该警报以及诊断输出可以由可听见的、能触知的、文字的或图标的信息组成，并且可以使用便携式用户电子装置110的任何远程通信能力被传送至或来自于一个远端地点。

这些如上所述的对血氧计信号进行处理的实例方法可以完全由便携式用户电子装置110来进行，或部分地由便携式用户电子装置110来执行并部分地由一个远程系统来进行。具体而言，除了由一个血氧计传感器来进行的红光和红外光电磁辐射的发射和检测之外，以上所述的任何方法步骤可以由该便携式用户电子装置110或一个远程系统来进行。该便携式用户电子装置110和远程系统可以通过本领域中已知的有线的或无线的通信媒体、方法或协议进行通信。此外，该远程系统可以包括一个或多个远程服务器、计算机或其他合适的处理装置。

参见图8，显示了一个替代实施例，其中在一个远程系统810上发生信号产生、分析和诊断性处理。该远程系统810通过无线网络820与该便携式用户电子装置110进行通信，并且该血氧计传感器140通过一个标准声音音频电话会话来驱动和读取，而人口统计特征和诊断的信息是在该远程装置810与该便携式用户电子装置110之间通过一个数据协议(如短信服务(SMS))进行传输。该远程系统可以是本领域中已知的任何合适的处理系统，例如像一个服务器。

在实际应用中，当提供用于从一个便携式用户电子装置控制一个血氧计的方法和系统时，非常希望的是确保该传感器的功耗不会将该装置的电池寿命减少到一个不利于该装置的其他应用(经常是主要应用)的水平。因为脉搏血氧测定法的传感器通常依赖于两个相对大电流的发光二极管(LED)，需要特别留意节约电力。

某些实施例提供了用于减少向血氧计传感器提供的驱动信号的负载周期的方法和系统。使用了包括一个红光LED以及一个红外LED的血氧计传感器的示例实施例鉴别是该信号的哪一极性触发了红外LED，并且与触发了红光LED的相反极性的峰相比，选择性地降低该极性的峰的振幅，如以下进一步所述。由于该音频接口的交流耦合特性，这是非平凡的。

某些实施例还有利地提供了动态控制驱动信号的峰的振幅的能力，该驱动信号以使得响应信号的直流电平保持基本恒定的方式启动各LED。这有利于在传感器空置的情况下进行自动调光(由此进一步节约电力)以及消除在输入信号通道中的伪非线性的效应，并且简化对血氧饱和度的确定。

图9显示了根据一个实施例用于控制血氧计传感器的红光和红外LED的一个实例驱动信号900。信号900被配置成用于驱动一个血氧计传感器，该血氧计传感器具有一个被连接成由正极性信号启动的红外光LED以及一个被连接成由负极性信号启动的红光LED。信号900包括一个基础谐波信号902，该基础谐波信号具有多个周期性的正极性触发峰904和负极性触发峰906。该基础谐波信号902具有一个振幅C，该振幅就其本身而言太小而不能启动该传感器的LED，即低于这些LED的正向偏压。正极和负极峰904和906具有振幅A和B，这些振幅大的足以启动对应的LED，并且可以被独立地调节。该基础谐波信号902可以例如具有一个在大约50Hz-4000Hz范围内的频率。在一些实施例中，该基础谐波信号的频率是大约500Hz。信号900具有一个T0期，并且该血氧计传感器的基础采样频率是1/T0。在一些实施例中，这些正极性和负极性触发峰904和906可以各自以1/T0的频率被提供到信号900中。在一些实施例中，可以将T0选择为使得1/T0处于大约10Hz-300Hz的范围之内。在一些实施例中，可以将T0选择为使得1/T0是大约30Hz。

信号900的产生方式是使得正极峰和负极峰904和906以相同的频率发生，但偏移基础信号的几个半周期。在图示的实例中，T1是从正极峰904到随后的负极峰906的时间，并且T2是从负极峰906到随后的负极峰904的时间。很容易在响应信号中检测在T1与T2之间的差异(见图10，显示了一个重叠在驱动信号900之上的实例响应信号1000)，来鉴别哪些响应信号峰与检测到的光的哪个波长是相关联的。因为该响应信号的红外光分量通常要高于红光分量(由于较低的正向电压阈值以及较高的光电二极管灵敏度)，可由此推测出该响应信号的与红外光相关联的具体极性，并且红外光振幅A可独立于红光振幅B来调节。这例如在选择性地减少LED驱动信号、由此节约电力中是有用的。

图9所示的实例LED驱动信号900可以例如通过下式产生：

$\mathrm{\α}\×\sin \left(\frac{t}{T0}\right)---\left(10\right)$

其中t是以秒计的时间(以伪C符号表示法)：

α＝(！(p％16)？A：(！((p+7)％16)？B：C)(11)

其中A、B和C是图9所示的振幅，百分比指代模运算，并且p是该信号的半周期的整型：

$p=\mathrm{int}eger\left(\frac{2t}{T0}\right)---\left(12\right)$

这个方案的一个另外的益处是，不需要信号同步即可建立在驱动信号与响应信号之间的时间关系，这使得该方法稳健以对抗在信号线中的任何地方的数据的杂散损耗。

在一些实施例中，这种相移多路分用方案用于：通过在驱动信号中借助一个动态反馈系统来调节触发峰的振幅，将来自两个发光二极管的光相对应的响应信号分量维持在基本上相同的直流电平。这样可防止在输入通道内的任何非线性对测量产生影响，并且还降低功耗，因为仅有产生足够的响应信号水平所需要的电力被送至LED。例如，如果将该传感器从该手指或其他身体部位上取下，由于反馈系统对增加的透光率进行了补偿，该光将自动变弱。图11显示了这样一种系统的一个实例的示意图。

图11显示了一个实例系统1100，该系统构成了根据一个实施例的一个基于音频的脉搏血氧计的第一阶段。在音频输入端1110处接收该模拟响应信号，并且通过该电子装置的一个模拟数字变换器(未显示)将其转换成一个数字信号，并且该数字信号被提供给一个信号多路分用器1120，该信号多路分用器将红光和红外光信号的交错通道进行分离。多路分用器1120还产生一个错误信号来指示该响应信号是否具有任何非预期的特征。将红光信号和红外光信号两者提供到一个低通滤波器1130。该低通滤波器1130可以是本领域已知的任何类型，包括巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器、滑动平均滤波器或者实现充分抑制高频分量的任何类型的滤波器，或其组合。在一些实施例中，该低通滤波器是一个截止频率为0.5Hz的四阶巴特沃斯滤波器。

该低通滤波器1130用于将传入信号中的直流分量进行分离。这个分量被传送进一个振幅控制器1140，该振幅控制器对被应用于音频输出端1170的驱动信号的峰的振幅进行调节，从而基于一个被提供给控制器1140的控制设定点1150，对传入的响应信号分量的直流分量进行调节。例如，在一些实施例中，传入的响应信号分量的直流分量被维持在设定点1150的预定范围之内。由控制器1140输出的振幅被提供给一个相移信号多路分用器1160，以便产生被应用于音频输出1170的驱动信号。该控制器1140可通过本领域的普通技术人员已知的任何方法来实施，这些方法如比例-积分-微分(PID)控制、伪微分反馈(PDF)控制、或其组合。图11A对一个基于PDF的振幅控制器的示例实施例进行了图示说明，与其他类型的控制器相比，有利地展现出在控制设定点1150周围的更少的过冲和更小的振荡。

图12显示了针对模拟干扰的实例控制器响应。可以看出，在显著的非连续性干扰1210的存在下，在一个大约五秒的涨落之间(in-swing)的时间中，响应信号1200被保留在控制器设定点1150处而没有振荡或过冲。这对该血氧计的性能是足够的。图13显示了针对实际传感器信号的实例控制器响应。迹线1300表示用于驱动红外光发光二极管的音频信号的峰值振幅。可以看出，响应信号1310对中在控制设定点1150处。

系统1100的多路分用器1120的输出(第一血氧计阶段)，进入了一个如图14所图示的第二阶段1400。该阶段负责计算心率以及氧浓度。首先将该原始输入的红光信号和红外光信号对应地提供给带通滤波器1410A和1410B。

滤波器1410A和1410B可以包括本领域中已知的任何类型的滤波器，包括切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器或巴特沃斯滤波器，或其组合，或者任何阶的可在滤波器带外给予充分衰减的滤波器。在一些实施例中，滤波器1410A和1410B是四阶巴特沃斯型滤波器，其下限截止频率和上限截止频率对应地为0.5Hz和5Hz。经过滤的红外光信号被提供给峰值检测块1420。该峰值检测块可以执行本领域的普通技术人员已知的任何峰值检测算法。一些实施例使用一个简单的基于层次的算法。因为经过滤的信号被很好地调节，这样就足够了。将来自该第一阶段多路分用器1120的错误信号提供给峰值检测块1420，并且将该错误信号用作峰值验证以防止伪数据进一步在信号链中传导。

峰值检测块1420触发了在比率和标定块1430中对信号比以及氧饱和度比的计算。常规的对氧饱和度的计算是根据上述的方程式(9)计算比率R，并通过经验关系将其转换成氧饱和度，该经验关系一般假定为线性的，如下：

SpO₂＝a-b×R(13)

其中a和b是实验确定的常数。

由于被提供给控制器1140的反馈，使得两个信号通道的直流电平被维持在相同的水平，上述方程式(9)中的R的表达简化为一个单比，如下：

通过一个中值滤波器1440，在块1430处对计算的氧饱和度进行处理，从而产生最终血氧计饱和度输出值1450。

该峰值检测块1420还对在连续的峰之间的时间进行了确定。该时间等于心率，并且被传送通过一个中值滤波器1460，从而产生心率输出值1470。

图15显示对以实线迹线1500指示的根据一个示例实施例的一个血氧计与以虚线迹线1510指示的一个可商购的常规临床血氧计进行的比较。在一个低氧室中得到数据，属于经伦理委员会批准的对同意参加的成人受试者进行的临床研究的一部分。图16显示了对以弹丸状1600指示的由根据一个示例实施例的血氧计所输出的心率与以轨迹1610指示的由一个可商购的临床脉搏血氧计所输出的心率进行的比较。

尽管在此已经参照附图对本发明的示例实施例进行了描述，应当理解的是，本发明不限于那些确切的构造与操作，并且本领域普通技术人员可以作出各种其他改变和修改。

本发明的实施例的实施可以使用专门设计的硬件、可配置的硬件、通过提供能够执行数据处理器的软件(可以可任选地包括‘固件’)来配置的可编程数据处理器、专用计算机，或者专门经编程、配置或构造为进行在此详细解释的方法中的一个或多个步骤的数据处理器，和/或这些中的两者或更多者的组合。专门设计的硬件包括：逻辑电路、专用集成电路(“ASIC”)、大规模集成电路(“LSI”)、超大规模集成电路(“VLSI”)等等。可配置的硬件包括：一个或多个可编程逻辑装置，如可编程阵列逻辑(“PAL”)、可编程逻辑阵列(“PLA”)、以及现场可编程门阵列(“FPGA”)。可编程数据处理器的实例包括：微处理器、数字信号处理器(“DSP”)、嵌入式处理器、图形处理器、数学协处理器、通用计算机、服务器计算机、云计算机、大型计算机、计算机工作站等等。例如，在用于一个装置的控制电路中的一个或多个数据处理器可以通过在可访问这些处理器的一个程序存储器中执行软件指令而实施如在此所述的方法。

处理可以是集中式的或分布式的。当处理是分布式的时候，包括软件和/或数据的信息可以被集中化地保持或分布化。通过通信网络(如局域网(LAN)、广域网(WAN)或互联网)、有线的或无线的数据链、电磁信号或其他数据通信通道，这些信息可以在不同的功能单元之间交换。

例如，当过程或块以一种给定的顺序存在时，替代实例可以按一种不同的顺序进行具有多个步骤的程序、或者使用具有多个块的系统，并且一些过程或块可以被删除、移动、添加、再分、组合和/或修改以提供替代方案或子组合。

这些过程或块中的每一个可以按多种不同的方式实施。而且，当这些过程或块有时显示为连续进行的时候，这些过程或块可能被替换为并行进行，或可以在不同的时间进行。

此外，当这些元件有时显示为顺序进行时，它们可以被替换为同时进行或以不同的顺序进行。因此旨在将以下权利要求书解释为包括在其预期范围之内的所有此类变化。

在一些实施例中，本发明可以在软件中实施。为了更加清楚，“软件”包括在一个处理器上执行的任何指令，并且可以包括(但不限于)固件、常驻软件、微代码等等。处理硬件和软件两者可以全部或部分地是集中式的或分布式的(或其组合)，如本领域的普通技术人员已知的。例如，通过本地存储器、通过网络、通过浏览器或其他分配式计算环境的其他应用程序、或通过适于上述目的的其他工具，软件和其他模块是可以被访问的。

软件和其他模块可以驻留在服务器、工作站、个人电脑、平板电脑、数据编码器、数据解码器、PDA、移动电话、媒体播放器、以及其他适用于在此所述目的的装置上。本领域的普通技术人员将了解，该系统的多个方面可以通过任何合适的通信、数据处理或计算机系统配置而实践，这些配置包括：互联网设备、手持装置(包括个人数字助理(PDA))、可穿戴式电脑、各种各样的手机或移动电话、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品(如视频投影机、视听接收器、显示器(如电视)等等)、机顶盒、网络PC、小型电脑、大型计算机等等。

在上文提及一个部件(如一个软件模块、处理器、控制器、组件、装置、电路等)时，除非另外指明，所提及的该部件(包括提及的“工具”)应当被解释为包括作为该部件等同物的执行所述部件的功能(即在功能上等同)的任何部件，包括在结构上不等同于所披露的执行本发明说明的示例性实施例中的功能的结构的部件。

本披露的实施例可以表示为是一个存储在机器可读媒体(也称作计算机可读媒体、处理器可读媒体或计算机可用媒体，具有一个体现于其中的计算机可读程序代码)中的计算机程序产品。该机器可读媒体可以是任何合适的有形的、永久的媒体，包括磁存储的、光存储的或电存储的媒体，包括软磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、存储装置(易失性或非易失性)、或类似的存储机构。该机器可读媒体可以包含不同的指令、代码序列、配置信息或其他数据，当这些被执行时，可导致处理器进行根据本披露的一个实施例的一种方法中的步骤。本领域普通技术人员将了解，实施所述的实现方式所需的其他指令及操作还可以被存储于该机器可读媒体中。存储于该机器可读媒体中的指令可以由一个处理器或其他合适的处理装置执行，并且可以与电路配合来进行所述的任务。

出于说明的目的，在此已经对系统、方法以及设备的具体实例进行了描述。这些只是实例。在此提供的技术可以应用于除了上述实例系统以外的系统中。许多更改、修改、添加、省略以及置换均可能在本发明的实践之中。本发明包括对所述实施例作出的变化，这些变化对于本领域技术人员来说是清楚的，包括通过以下方式获得的变化：将特征、元件和/或步骤替换为等同的特征、元件和/或步骤；将来自不同实施例的特征、元件和/或步骤进行混合或配合；将来自如在此所述的实施例的特征、元件和/或步骤与其他技术中的特征、元件和/或步骤进行组合；和/或省略来自所述实施例的特征、元件和/或步骤。

因此，旨在将以下所附权利要求书以及此后介绍的权利要求书解释为包括可被合理推断的所有此类修改、置换、添加、省略以及子组合。权利要求书的范围不应当限于在实例中列举的优选实施例，但应当被给出最广的与该全部说明书一致的解释。在之前的说明书中，出于解释的目的，列举了很多细节以便提供对实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应该清楚的是，这些具体的细节并不是必要的。在其他情况下，以框图形式对众所周知的电子结构和电路进行了显示以便不使理解变得模糊。例如，关于在此所述的实施例是否作为一个软件程序、硬件电路、固件或其组合来实施，未提供具体的细节。

上述实施例仅旨在作为实例。在不背离仅由在此所附的权利要求书所限定的范围的情况下，由本领域的普通技术人员作出的更改、修改和变化可以影响具体实施例。

Claims (30)

1.用于控制一个电子装置来操作一个外部传感器以获得一个或多个生命体征的一种方法，该电子装置具有一个音频接口，该音频接口包括多个接点，该外部传感器可连接至该音频接口上并且包括用于发射具有两个不同波长的电磁辐射的一个或多个发射器、以及用于基于所接收的具有这两个不同波长的电磁辐射产生一个响应信号的一个检测器，该方法包括：

将一个谐波驱动信号应用于该音频接口的一个第一接点和一个第二接点，以用于驱动该外部传感器的该一个或多个发射器；

在该音频接口的一个第三接点处接收该响应信号；

将该响应信号解调和多路分用成为一个第一波长响应信号和一个第二波长响应信号；

分析该第一波长响应信号和该第二波长响应信号以确定一个或多个生命体征；并且

将所确定的该一个或多个生命体征输出；

其中：

应用该谐波驱动信号包括将一个第一正弦驱动信号应用于该音频接口的一个第一扬声器接点上，并且将一个第二正弦驱动信号应用于该音频接口的一个第二扬声器接点上，该第一正弦驱动信号与该第二正弦驱动信号基本上有180度的相位差。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

接收该响应信号包括在该音频接口的一个麦克风接点处接收该响应信号。

3.如权利要求1所述的方法，其中，应用该谐波驱动信号包括

应用具有一个第一频率的一个立体声正弦调制信号。

4.如权利要求3所述的方法，其中，将该响应信号解调和多路分用包括使用具有该第一频率以及90度相位偏移的第一对正弦信号对该响应信号进行正交解调以获得一个第一解调信号，并且使用具有等于该第一频率两倍的一个第二频率以及90度相位偏移的第二对正弦信号对该响应信号进行正交解调以获得一个第二解调信号。

5.如权利要求4所述的方法，包括基于该第一解调信号和该第二解调信号的一个第一线性组合来确定该第一波长响应信号，并且基于该第一解调信号和该第二解调信号的一个第二线性组合来确定该第二波长响应信号。

6.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，该发射器包括可横跨该第一接点和该第二接点以相反极性并联连接的一对发射器，这对发射器中的每个发射器具有一个激活电压，并且其中，应用该谐波驱动信号包括应用具有小于这些发射器的这些激活电压的一个基础振幅的一个基础谐波信号、并且周期性地提供具有大于这些激活电压的振幅的多个正极性触发峰和负极性触发峰。

7.如权利要求6所述的方法，包括以与该响应信号的一个取样频率基本上相同的一个频率来提供这些正极性触发峰和负极性触发峰。

8.如权利要求7所述的方法，包括以交替的方式来提供这些正极性触发峰和负极性触发峰，其中，从这些正极性触发峰之一到这些负极性触发峰中随后一个的一个第一时期是不同于从这些负极性触发峰之一到这些正极性触发峰中随后一个的一个第二时期的。

9.如权利要求8所述的方法，其中将该响应信号解调和多路分用包括检测由该第一时期和该第二时期分开的多个峰以鉴别该第一波长响应信号与该第二波长响应信号。

10.如权利要求6所述的方法，其中，这对发射器包括一个红光LED和一个红外光LED，并且其中，这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红外光LED的一者与这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红光LED的另一者相比具有一个较低的振幅。

11.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，这对发射器包括一个红光LED和一个红外光LED，并且其中，这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红外光LED的一者与这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红光LED的另一者相比具有一个较低的振幅。

12.如权利要求6所述的方法，包括动态地调整这些正极性触发峰和这些负极性触发峰的振幅以便将该第一波长响应信号和该第二波长响应信号的直流电平维持在一个控制设定点的预定范围之内。

13.如权利要求7至10中任一项所述的方法，包括动态地调整这些正极性触发峰和这些负极性触发峰的振幅以便将该第一波长响应信号和该第二波长响应信号的直流电平维持在一个控制设定点的预定范围之内。

14.如权利要求11所述的方法，包括动态地调整这些正极性触发峰和这些负极性触发峰的振幅以便将该第一波长响应信号和该第二波长响应信号的直流电平维持在一个控制设定点的预定范围之内。

15.如权利要求1至5、7至10和12中任一项所述的方法，其中，该音频接口包括一个TRRS音频接口。

16.用于控制一个电子装置来操作一个外部传感器以获得一个或多个生命体征的一种系统，该电子装置具有一个音频接口，该音频接口包括多个接点，该外部传感器可连接至该音频接口上并且包括用于发射具有两个不同波长的电磁辐射的一个或多个发射器、以及用于基于所接收的具有这两个不同波长的电磁辐射产生一个响应信号的一个检测器，该系统包括：

一个驱动信号发生器，该驱动信号发生器被配置成将一个谐波驱动信号应用于该音频接口的一个第一接点和一个第二接点上用于驱动该外部传感器的该一个或多个发射器；

一个响应信号解调器和多路分用器，该响应信号解调器和多路分用器被配置成从该音频接口的一个第三接点接收该响应信号并且用于将该响应信号解调和多路分用成为一个第一波长响应信号和一个第二波长响应信号；

一个响应信号分析器，该响应信号分析器被配置成分析该第一波长响应信号和该第二波长响应信号以确定一个或多个生命体征；以及

一个输出端，该输出端被配置成输出所确定的一个或多个生命体征；其中：

该驱动信号发生器被配置成将一个第一正弦驱动信号应用于该音频接口的一个第一扬声器接点并将一个第二正弦驱动信号应用于该音频接口的一个第二扬声器接点，该第一正弦驱动信号和该第二正弦驱动信号是基本上相位相差180度。

17.如权利要求16所述的系统，其中：

该响应信号解调器和多路分用器被配置成在该音频接口的一个传声器接点处接收该响应信号。

18.如权利要求16所述的系统，其中，该驱动信号发生器被配置成应用一个具有第一频率的立体声正弦调制信号。

19.如权利要求18所述的系统，其中，该响应信号解调器和多路分用器被配置成使用具有该第一频率以及90度的相位偏移的第一对正弦信号对该响应信号进行正交解调以获得一个第一解调信号，并且使用具有等于该第一频率两倍的一个第二频率以及90度的相位偏移的第二对正弦信号对该响应信号进行正交解调以获得一个第二解调信号。

20.如权利要求19所述的系统，其中，该响应信号解调器和多路分用器被配置成基于该第一解调信号和该第二解调信号的一个第一线性组合来确定该第一波长响应信号，并且基于该第一解调信号和该第二解调信号的一个第二线性组合来确定该第二波长响应信号。

21.如权利要求16或权利要求17所述的系统，其中该发射器包括一对发射器，这对发射器可横跨该第一接点和该第二接点以相反极性并联连接，这对发射器中的每一个发射器具有一个激活电压，并且其中该驱动信号发生器被配置成应用一个具有小于这些发射器的激活电压的基础振幅的基础谐波信号并且周期性地提供多个正极性触发峰和多个负极性触发峰，这些正极性触发峰和负极性触发峰具有的振幅大于这些激活电压。

22.如权利要求21所述的系统，其中，该驱动信号发生器被配置成以基本上与该响应信号的一个取样频率相同的一个频率提供这些正极性触发峰和这些负极性触发峰。

23.如权利要求22所述的系统，其中，该驱动信号发生器被配置成以交替的方式来提供这些正极性触发峰和负极性触发峰，其中，从这些正极性触发峰之一到这些负极性触发峰中的随后一个的一个第一时期是不同于从这些负极性触发峰之一到这些正极性触发峰中的随后一个的一个第二时期。

24.如权利要求23所述的系统，其中，该响应信号解调器和多路分用器被配置成检测由该第一时期和该第二时期分开的多个峰以鉴别该第一波长响应信号和该第二波长响应信号。

25.如权利要求21所述的系统，其中，这对发射器包括一个红光LED和一个红外光LED，并且其中，这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红外光LED的一者与这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红光LED的另一者相比具有一个较低的振幅。

26.如权利要求22至24中任一项所述的系统，其中，这对发射器包括一个红光LED和一个红外光LED，并且其中，这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红外光LED的一者与这些正极性触发峰和负极性触发峰中的用于触发该红光LED的另一者相比具有一个较低的振幅。

27.如权利要求21所述的系统，其中，该驱动信号发生器被配置成动态地调整这些正极性触发峰和这些负极性触发峰的振幅以将该第一波长响应信号和该第二波长响应信号的直流电平维持在一个控制设定点的预定范围内。

28.如权利要求22至25中任一项所述的系统，其中，该驱动信号发生器被配置成动态地调整这些正极性触发峰和这些负极性触发峰的振幅以将该第一波长响应信号和该第二波长响应信号的直流电平维持在一个控制设定点的预定范围内。

29.如权利要求26所述的系统，其中，该驱动信号发生器被配置成动态地调整这些正极性触发峰和这些负极性触发峰的振幅以将该第一波长响应信号和该第二波长响应信号的直流电平维持在一个控制设定点的预定范围内。

30.如权利要求16至20、22至25和27中任一项所述的系统，其中，该音频接口包括一个TRRS音频接口。