CN105916439A - 便携式电子血液动力传感器系统 - Google Patents

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Abstract

提供用于提取血液动力信息的系统和方法，可选地使用具有可选用户界面(UI)的便携式电子设备用于系统实现。系统和方法可用于采集血液动力信号和相关的电生理数据和/或分析前者或两者的结合，以给出有用的生理标记或结果。这样的硬件和软件有利地用于非侵入性地检测心脏健康。

Description

便携式电子血液动力传感器系统
领域
本主题涉及用于获得和利用血液动力波形测量结果的设备和方法。
背景
心血管疾病(CVD)在美国是每年大约每三个死亡病例中的一个的根本原因。大约34％的美国成年人患有一种或多种类型的CVD。在2010年，CVD的总的直接和间接费用大约为5030亿美元。
迫切需要开发新的方法和设备以用于诊断和监测CVD。诊断使能早期干预和补救。监测在行为修正和在预测以及随后的可导致紧急住院、发病和/或死亡急性事件的回避中是有用的工具。满足这些需要的新方法和设备有利地能够提取来自便携式电子设备或与其有关的血液动力信息。
概述
系统和方法的示例实施方案是为了采集和/或利用可选地与便携式电子设备有关的血液动力信息而提供的。这样，提供用于心血管生理的量化和心血管疾病的诊断的便携式方法可操作以利用移动通信设备(例如，智能手机)平台。适用于血液动力信号采集的可选用户界面(UI)和/或其他特征可被纳入系统实现。
在某些系统实施方案中，智能手机、硬件修改的智能手机、有线或无线地连接到的智能手机的外围装置或传感器或其他便携式电子设备可用于获得生理波形数据。一旦采集到生理波形，数据可存储在本地或服务器上(例如，“云”)。波形可被远程(例如，通过云或在云中)或本地分析。
涉及波形的某些计算可使用固有频率(IF)方法、稀疏时频表示(STFR)算法或任何其他基于经验模式分解的方法。其他方法也在下面被引用。
各种生理参数可从获得的生理波形计算。在一个实施方案中，左心室的射血分数(EF)可计算并显示给用户。在另一实施方案中，可计算心搏量(SV)和/或心排量(CO)。对于这样的测定，见于2014年10月17日提交的美国专利申请号14/517,702，且题目为“INTRINSIC FREQUENCY ANALYSIS FOR LEFT VENTRICLE EJECTION FRACTION OR STROKEVOLUME DETERMINATION”，其通过引用以其整体并入本文并用于所有目的。测定EF的另一方法可从“The Relationship of Alteration in Systolic Timer Intervals to theEjection Fraction in Patients with Cardiac Disease”Circulation.1970；42:455-462和通过参考“Systolic Time Intervals in Heart Failure in Man”Circulation.1968；37:149-159和“The Relationship of Alterations in SystolicTime Intervals to Ejection Fraction in Patients with Cardiac Disease”Circulation.1970；42:455-462确定的相关的心脏收缩时间间期来修改，上述两个通过引用以其整体并入本文用于所有目的。在又另一示例实施方案中，计算IF值(ω1，ω2)并且可显示健康状况测定。对于这样的测定，见USPPN 2013/0184573，其也通过引用以其整体并入本文用于所有目的。
本文描述的实施方案可获得心电图(即，EKG或ECG)、心音图和动脉脉搏波形。这些实施方案可包括用于测量动脉脉搏波形和/或心音的光学传感器。光学检测可通过LED或光电二极管组合来实现。在另一实施方案中，可通过微波记录脉搏波动。为了这样的目的，微波收发器可位于移动通信设备的屏幕的后面。
关于特定的硬件实现，一个示例实施方案涉及利用标准智能手机平台(通常与客户化的硬件和/或软件有关)的心血管生理的量化和CVD的诊断。这些实施方案利用来自与相机的LED闪光灯组合的相机的模拟信号来测量，离开在靠近经过皮肤表面的动脉的皮肤的光的反射率，以用于量化响应于随时间变化的血压的皮肤的径向扩张。这样的方法可选地涉及一系列组件:使用集成在便携式电子设备中的相机来记录皮肤运动，以捕获血压波形的形状、通过视觉和/或听觉信号提供的用户反馈能够增强信号质量以及数据显示和分析的设计。虽然在本文就心血管波形方面描述了方法，但是可使用这样的平台分析各种波形。
在使用这样的系统的某些实施方案中，用户在大动脉经过皮肤表面附近的地方定位脉搏并且放置手机，使得相机和LED两者分别成像和照亮该位置。然后准备好的屏幕开始显示皮肤的相对运动。在一个实施方案中，相机信号的平均强度用于产生描述动脉相对运动的信号。在另一实施方案中，仅对相机图像的特定区域进行了平均，虽然更详尽的图像处理方案对于这样的信息是可能的，如可被应用到这里的领域内的这些技术人员所知的。此外，设备的LED强度可被调整来保持由设备采集的波形的足够的信噪比。也可以减少噪声的方式(例如，通过偏移或筛选出噪声所在的频率)使LED闪光。例如，可使LED在高于普通电子设备使用的频率上产生脉动。在一些实施方案中，LED闪光的频率可在500Hz和1Ghz之间或更优选地在2kHz到64kHz范围内。
在另一实施方案中，可通过如有线脉搏血氧仪的外围装置来获得波形。事实上，可通过任何微波、应变计、压阻式、电容式、光学或声学传感器来采集波形。可使用传感器的组合或多路复用。例如，LED阵列和检测器相机或光电检测器可用于分析皮肤表面的运动。在一个实施方案中，检测器是光电晶体管。在另一实施方案中，检测器是光电二极管。这样的装置可通过麦克风插孔连接至智能手机。在一些实施方案中，外围装置是无线地连接的，如通过WiFi或蓝牙。
为了适应不同的身体类型，可使用具有检测器的探头式外围传感器(例如，听诊器式形状)和LED阵列。这样的探头可也适合于进行ECG。为了这样的目的，探头可包括连接在探头顶部上的一个或多个ECG传感器触头的引线或电极。在另一实施方案中，探头具有在探头顶部上的一个或多个ECG电极和在夹持部分上的至少一个附加电极，从而如果设备由用户保持在适当位置上，提供增加的测量路径。在另一实施方案中，探头具有第二连接，以在操作者手持关于本主题的设备的情况下加入附加ECG电极。在这种情况下，可选地禁用夹持部分ECG电极。
以上提供了所谓“多路复用传感器”的示例。另一实施方案包括波形检测传感器、ECG电极和组合到外围数据探头内的麦克风。这个或另一个探头也可测量血压、水合、皮肤阻抗、温度、波形以及心音图。
在另一实施方案中，传感器设备被装入专门的壳体内，以加强波形采集(例如，如在智能手机硬件的示例中的)。该壳体可整合大量传感器。壳体可包括如透镜的光学组件，其允许根据身体类型和皮肤硬度来调整进入的光信号的位置和方向。也可提供壳体硬件，以为设备相机和LED设置间隔距离，其在大约10μm到大约10cm之间是可调整的。可提供机械的外接附件到设备的壳体(或直接附加到智能手机)，以使能皮肤的相对定位和/或拉紧。
在皮肤拉紧硬件的一个示例中，可使用具有如以下详述的各种可偏转的、可变形的和/或停止部件的环。在另一示例中，可在(光学)传感器系统中提供传感器膜。膜可包含任何数量的塑料、动物皮和/或橡胶。可优选聚酯膜或聚亚安酯膜。
无论是结合皮肤拉紧硬件配置或适配来使用，还是在使用中仅作为传感器接口，膜位于或被放置成与需要信号采集的皮肤接触的位置(即，在光学传感器和皮肤之间)。选择膜的厚度和构成膜的材料(例如，橡胶、塑料、金属或复合材料)以呈现允许膜跟随下面的脉搏波形并记录该波形的机械性能。这样，膜可具有大约12到大约500μm范围的厚度。膜可覆盖从1mm到50mm的直径范围。可选择膜的光学性能，使得其在纳入智能手机(或在分开的设备内使用)的LED和环境光的波长处反射，来以其它方式减少信号噪音。其在检测波长处可以是不透光的。
事实上，膜提供了很多功能，如受验者肤色的正常化、心音测量的声耦合以及为测试提供无菌和一次性屏障。在另一实施方案中，膜不是一次性的。
当膜是一次性的时，其可紧压、压配合或用螺丝拧紧到位。在另一实施方案中，膜可容纳在将膜连接至手持式传感器设备的另一组件中。膜可具有刚性框架。纳入血液动力传感器设备(如在设备中直接附接于智能手机和/或如纳入独立传感器的实施方案中的)这样的膜的使用向用户肤色和身体外形提供了增加的鲁棒性的目的。用于在与光源(LED、激光或其他)有关的压力波形监测中使用的膜的操作的进一步细节，这些可根据通过应用以其整体并入本文用于所有目的USPN 5,363,855来理解。
膜可具有多个区域，该多个区域具有不同或变化的材料性质。在另一实施方案中，附加限制或结构可用于提高信号质量。在另一实施方案中，设备可不具有膜。
除了从由下方动脉运动引起的皮肤振动拾取脉搏波形之外，基于膜的主体传感器布置(包括光源和用于从膜反射的光的传感器)能够检测到对应于所谓的心音的振动的更高频率范围。值得注意的是，这些声音在时序从来自可在受验者心脏之上(即，在胸骨区域)检测到的心音偏移。
可在外围位置检测到的心音的本质是早于提出主题前大约半个世纪的一些研究的主题。特别地，Farber等.在“Conduction of Cardiovascular Sound Along Arteries”Circ.Res.1963；12:308-316中讨论了可在外围位置检测到的心音的起源以及它们传播的模式。本发明的发明者相信那些作者正确地推断出可在外围位置检测到的心音在血压波上浮动或与血压波相嵌。本文中提供的实施方案将这样的信息应用到用于生理参数复杂计算的实际使用中。
在这些实施方案中，由获得的振动信号产生(即，以下进一步讨论的分解或分离)的心音在本文中称为嵌入式频率信号或嵌入式频率。可光学地采集心音以及通过放大和滤波隔离心音。心音可通过高通滤波脉搏波形来隔离。滤波可通过机械滤波或通过如在麦克风的情况下的收发器的响应带宽实现。
如以下进一步的详述，嵌入频率信号的性质和时序(特别是其相对于脉搏波形的同步性)在解释脉搏压力波形上提供了很大的实用性以及提供了迄今为止没使用的和/或以其它方式获取有问题的其他可能的实用性。
本发明的附加实施方案包括用于信号采集的各种改进的技术。这些技术可集成到主题设备的UI中和/或通过与外围标记、信标或服务互相作用实现。以下讨论的这些各种声音和/或视觉指示器中的任何指示器可视为各种可选择的信令装置。
在示例的一个设置中，听觉信号被分配了从传感器设备平台中的相机流式传输的信息。例如，每个相机帧可被平均并变成单一瞬时点，因此30fps的帧速产生30Hz的(背景听觉)信号。在另一实施方案中，相机或传感器的采集速率范围从10Hz到100kHz。在另一实施方案中，通过将诸如白噪声的背景听觉信号与进入的数据相乘或调制来产生听觉信号。在另一实施方案中，进入数据的时间导数(time derivative)与背景听觉信号相乘。在另一实施方案中，进入的数据通过数学运算符来操纵。在另一实施方案中，背景信号是褐色噪声、粉红噪声或是单一频率的。在另一实施方案中，背景声音是用户可定制的。总的来说，由生理波形数据调制的背景听觉信号的准确细节或感觉留给本领域技术人员。然而，可将声音(例如，背景听觉信号)重新缩放至弱信号仍可以听得到。对该声音的听觉切断可用于指示可用的信号的最小阈值。
在用于优化信号采集位置的示例的另一设置中，在视觉上或听觉上提示用户移动位置，直到信号具有特定的质量或跨度。该声音可具有心音图的可识别特征。这样的听觉反馈信号可用于基于(可听见地检测到的)波形形状和强度让用户对准最优位置。可选地，听觉反馈可采用哔哔声或类似噪声的形式。哔哔声的频率可随着由用户改进传感器设备位置以提高采集的信号质量而增加。一旦实现，可通过恒音来指示位置“锁定”。
在另一实施方案中，通过指示灯指示采集信号质量。该指示器可以是在智能手机和/或外围设备的屏幕上的图标。可选地，视觉信号可采用滑动条或计量器的形式。这样的计量器可包括一系列共线点或计量器可像时钟或速度计一样旋转。另一这样的计量器可包括向中心照亮和/或以类似的模式闪光的靶子或一系列同心环。
在另一实施方案中，信号质量指数用于筛选进入的生理波形。这些信号质量指数可基于波形的时序、跨度或者形状或其组合。这些指数可用于与用户联系，以提示提高的位置、数据的重取或其他行动/反应。同样，机器学习或神经网络类型算法可用于筛选差的波形和/或警告用户正确采集生理波形数据。
在另一实施方案中，可提供与物理标记或已经或正在与波形采集系统通信的外部设备有关的定位器系统。传统的定位三角测量技术和RF或其他信令技术可用于这样的目的。在另一实施方案中，瞄准相机最大敏感度的位置的定向麦克风可用于检测最优位置/定位。在另一实施方案中，聚焦LED或低功率激光器用于向用户粗略指示传感器区域的中心。
在又另一实施方案中，可实现对与优选不被(虽然可能)用户见到的恒定标记有关的用于最优信号采集的传感器设备的定位。这样的标记可包括仅对相机可见和通过LED照亮的IR皮肤标签或IR纹身。在一个实施方案中，这些是指示位置以及定向的对齐标记。作为另一选择，可使用以小的金属或铁磁组件的形式的可注射的皮肤标签。可注射的皮肤标签可包括RFID芯片或其他小的电子设备。
更一般地，本文的实施方案包括系统(包括在本文中引用的传感器硬件和计算机处理器的附加物和其他辅助/支持电子设备和各种外壳元件)、方法(包括用于实行特定行为的软件和相关硬件)以及UI部件(包括布局和选择和/或与系统使用相关的方法学)。许多主题设备和/或系统实施方案可适于可穿戴和手持式使用。
附图简述
在本文中提供的图形可以是图解的并且不必按比例绘制，为了清晰起见，有一些组件和部件被放大和/或抽象化。考虑了所绘的实施方案的变形。因此，在图片中对各方面和元件的描绘不意于限制权利要求的范围，除非明确说明这样的意向。
图1A和1B是示出在人类循环系统中心脏和主动脉的动态耦合图。
图2是显示了用于信号采集的设备定位的剖面解剖图示。
图3是包括一个实施方案的示例性硬件的系统概观。
图4A和4B是在另一实施方案中使用的智能手机硬件的相对面侧视图。
图5A和5B是可在另一个实施方案中使用的专门的手机壳硬件和相关硬件的相对面向斜视图。
图6是包括可选的皮肤拉紧和信号放大硬件的横截面视图。
图7A和7B是示出与在图5A和5B中图示的实施方案有关的一个皮肤拉紧变化形式的使用的横截面视图。
图8A-8C是示出包括传感器膜的另一皮肤拉紧变化形式的使用的横截面视图。
图9是示出选择的传感器膜的光学性能的图。
图10A和10B是示出光学采集实施方案的电子设备的示意图。
图11A和11B是询问血液动力信号采集的解剖的图。
图12是显示了光学采集的血液动力数据的图表。
图13A-13C是各自地图示了嵌入式频率测量和方法学的图表。
图14A-14C是示出各种采样定位优化方法的流程图。
详细描述
以下描述了各种示例实施方案。在非限制性的意义上对这些示例进行了引用。提供这些示例用于说明发明方面的更广泛的可应用的方面。可对所述实施方案进行各种改变并且可代替等效物而不脱离其真正的精神和范围。此外，可作出许多修正以适应特定的情况、材料、物质的成分、过程、对目标的处理行为或步骤、在本文中做出的权利要求的精神或范围。
如关于结合主题系统进行的某些测量和计算，由心脏产生的压力和流动波在适合的动脉血管中传播。这些波在动脉系统的各种反射点被反射。波携带了关于心脏、血管系统以及心脏和血管的耦合的信息。因此，从这些波提取信息是非常重要的。
图1A示出在心脏收缩期的耦合的心脏-主动脉系统10，其中主动脉瓣是打开的(未显示)并且血液由心脏12泵入主动脉14中。在关闭主动脉瓣之前心脏和主动脉构成了耦合的动力系统。如图1B所示，在心脏舒张期间关闭主动脉瓣后，心脏和主动脉系统在第二系统状态10’中被去耦合。主动脉波在每个状态包括关于心脏动力、动脉网动力和心脏-主动脉耦合的信息。通过分析，这样的信息的提取支持关于心血管的健康和/或各种参数的测定，如在本文进一步论述的。主题技术是为这样的分析和其他可能需要的分析在获得血液动力波形式的信号上使用的。
如以上概述，为了采集血液动力波形数据考虑了各种硬件、方法学或软件和UI部件(统称为“技术”)。这些技术中的一个设置涉及传感器设备配置和/或对信号采集的处理。另一设置涉及信号采样位置优化技术。这些技术中的一些涉及标记和/或定位技术，后者包括UI型反馈技术。在采集和分析生理数据之后，可给出各种指示或显示(即，在主题便携式电子设备上)瞬时的健康状况、心脏射血分数、心搏量和/或心排量。
手持式传感器设备和系统
图2提供了具有剖视图的人类用户或受验者20的视图，其图示了各种解剖部件以及手持式传感器设备100，该手持式传感器设备100瞄准颈总动脉22，可选地围绕颈动脉杈24以用于血液动力波形采集。为了这个目的，设备的底部102可与皮肤分离开一些距离。在一个示例中，该“间隔”距离大约为1mm。虽然没有显示，设备100可由受验者20或使用手柄接口104的用户握住。
该手持式传感器单元或设备100可包括与手柄(例如，如以上讨论的)关联的ECG电极110。信号采集状况、提示和/或其他编程信号或指令可通过以WiFi、BLUETOOTH信号或使用其他协议的形式的RF能量120在手持式设备100和其他系统组件(如以下或以其他方式进一步描述的)之间传输。
如以下进一步所引用的，各种UI部件可纳入主题系统。相关元件可以是如通过图2中的星号(“*”)指示的为了信号采集在最优点附加的(如在纹身中)或植入的(如在生物适合的小丸或更复杂的设备中)标记的形式。这样的部件可简单地指示出目标点。可选地，标记部件可包括用于旋转配准(rotational registration)的定向组件。这样的方法可使用杆、菱形或盒形的标记主体或指示器和/或施加于受验者的皮肤或植入受验者的皮肤内的选择的图案来实现。图3描绘包括手持式传感器设备100、智能手机单元200和可选的充电器和/或用于设备100的消毒单元210的整个系统300。如图所示，智能手机200使用在“配对的”BLUETOOTH设备中或通过另一个协议的信号120/220与传感器设备100通信或在其之间通信。智能手机可接收对应于如以下进一步处理的血液动力信号的信息。这样的信号可通过与Internet连接被存储和/或处理-如在所谓的云202计算中。
关于手持式传感器设备100的进一步可选部件，包括在图3中的其透视图给出了附加细节。具体而言，基部102的端面或面向表面106包含附加传感器。这些可包括ECG电极110’、光学传感器或传感器区域112和/或麦克风114。两个麦克风的可选使用允许方向声音感测以用于对准提高的或理想的信号感测位置。作为另一选项，插头或端口116可被提供以用于到又另一个ECG电极110’(用于当设备没有由用户握住或操作时)或其他外围硬件(例如用于心音图的声音信号(即用于听诊)的耳机)的连接。手持式设备100可放置在无线充电站210来进行再充电。UV消毒系统可随无线充电器被包括。在另一实施方案中，设备100和其组件(例如，包括如以下进一步论述的传感器膜)可包括与酒精消毒兼容的材料。
图4A和4B图示了方法，在该方法中智能手机自身被用作在组合的感测和处理设备310中的传感器装置。各种其他外围组件也可附接到其上。方向麦克风312可这样被连接。或这样的麦克风312可补充内置麦克风314，以提供方向声音感测。
在任何情况下，智能手机平台通常包括相机传感器316和一个或多个LED灯或“闪光”元件318。或一个这样的元件可以是用于向用户粗略指示传感器区域的中心的聚焦LED或低功率激光器。在任何情况下，用相机和包含的照明系统，设备能够感测和捕获血液动力波形。这样的信息可被进一步处理并如图4B所示在屏幕或显示器320上描绘，并且在以下进一步讨论。
设备310可被接收(如虚线所示)在诸如图5A和5B所示的壳体330内。这样的壳体的部件可包括可调整的间隔部件和/或放大环结构400。该结构可包括旋入式、绞锁式或紧压式附接部件402，以将放大环固定至设备或设备壳体。环也可包括镜片，以进一步提高智能手机的检测质量。围绕相机或传感器镜片的窗口或孔340，壳体330可包括与部件402互补的放大子系统接口部件342。
由于壳体的主体332通常适用于智能手机的给定模型，其相机孔340和闪光或LED孔334、音量和/或锁定接口或间隙336以及穿过洞338的各种连接器将被这样配置。该主体(和/或其构成部分)可包括塑料和任何其他传统使用的智能手机外壳材料。
图6进一步详细描绘了所谓的放大环400的可选方面。然而值得注意的是，该系统元件不需要是“环”形状的。在一个实施方案(即，如所示)中，结构是空心圆柱体。在另一实施方案中，结构不是圆柱状的而是两个阻挡件。在另一实施方案中，结构是正方形形状。虽然取决于感兴趣的区域和生理信号的任何数量的几何形状是可能的，结构的准确的几何形状留给本领域的技术人员。
在任何情况下，图6公开了用于拉紧材料表面和/或下面的组织或材料的硬件和方法，以在波从一个介质传输到另一介质时放大运动。该方法可应用于拉紧皮肤，以增加非侵入的生理测量的灵敏度。一般来说，该方法涉及将结构400放置在受验者皮肤40的顶部上，动脉42在下面经过。该结构在感兴趣的“ROI”区域内引导生理信号50的能量-在这种情况下，作为由心脏动力和动脉树产生的函数p(x,t)的压力波形。这样，可捕获放大的波形52-如与在结构400外面的较小振幅波形54相比较。
结构400也可包括附件或修正件，以提高性能以及增加舒适度。在一个实施方案中，圆柱体具有倒圆的边缘404。在另一实施方案中，结构在其远端界面(即，根据对元件404的指示定位)具有硅树脂或软橡胶缓冲垫406。该缓冲垫能够变形，以进一步拉紧皮肤。在另一实施方案中，缓冲垫是O形环408形式的。在另一实施方案中，缓冲垫在横截面上被形成为包括铰链410，利用杆或边缘412的操作来增加皮肤上的拉紧。
图7A和7B进一步图示了该最后的变化。其中，相比于一旦边缘或杆部分412与受验者的皮肤40接触时的视图，铰接和杠杆操作被明显实现。如图7B所示，系统意于测量在ROI内或被ROI的围绕的皮肤集的运动或微运动(如由双箭头所示)。互补的螺纹接口342/402也显示了将放大环的主体420固定至智能手机壳体主体332。可选地，这样的接口可纳入智能手机或另一个设备。放大结构400可包括用于相关设备传感器316(其是CMOS或CCD或其他光传感器)的透镜和/或滤波元件422以及在整个系统300内的LED318(或其他光源)。
在另一放大结构400’实施方案中，同心圆柱体用于提供拉紧和放大。图8A-8C图示了这样的方法。其中，结构400包括同心环430、432。这些环可如在之前的图中一样被包括在辅助传感器设备的主体或底部102、智能手机的主体320或附加的放大器结构的主体420中。不管怎样，在受验者的皮肤40和环430、432的内部和外部之间的相互作用如图8B和8C所示拉伸皮肤。
在图8B中，沿着环432外部与皮肤进行初始接触。然后，在如较大箭头指示的按压结构400’期间，实现在环430内部处/围绕环430内部的接触，该环430内部拉伸皮肤和/或纳入结构中的膜440界面。
如在以上实施方案中的膜440的使用使能进一步光选择方法论。有利地选择膜的光学性能，使得其在LED的波长处反射回至设备传感器以及阻挡由环境的光引起的噪声。这些结果可经由化学气相沉积(CVD)或其他方式通过着色和/或金属化聚合物膜(内侧和/或外侧)来实现。此外，膜向用户肤色和身体外形提供了增加的鲁棒性的目的。
这些概念结合图9被示出。其中，反射来自任何源的外部环境光442。同样可能需要的是，来自内部源(如LED418)的光经过膜440传递其可见光(Vis)光谱成分并且仅将其红外线(IR)成分反射至传感器。这样的方法可帮助减少信号噪声。
最重要的是，外部光不穿过膜到达传感器所位于的设备内部。这样，金属化的表面可按需地设置到其将周围的光反射出或向外反射处的设备的外部。因此，这样的布置使所有内部光保留在设备的内部。
无论是纳入放大“环”结构400/400’还是简单设置在传感器孔或窗口340内或跨传感器孔或窗口340设置，膜440可包括任意数量的材料，如金属、塑料、动物皮和/或橡胶。其有利地包括了聚酯或聚亚安酯。选择膜的物理参数以呈现允许膜跟随脉搏波形的机械性能。这样，膜的厚度通常是12-500μm的范围，且膜具有从1mm到50mm范围的直径。
如各种各样地讨论的，硬件和主题方法论的应用是用于动脉波形测量的。在这方面，皮肤的放大的运动与动脉的压力驱动的扩张相关。因此，放大的运动可随后通过任意数量的诸如压电式、电容式、压阻式、光学的、声学的、超声波或电磁的非侵入换能器记录。类似的技术可应用于测量存在于不同频率的生理波动信息，如动脉波动对心音图。信号可使用光学反射光传感器(例如，用传感器112或316)来记录。在另一实施方案中，这些结构的组合或阵列可用于探测局部动脉的机械性能。
在以上论述的实施方案中，放大结构被容纳在移动手机壳体内或作为(直接的)移动手机附接物被使用。在另一实施方案中，这样的结构400/400’可直接置入手机的主体或是手机的外壳。在另一实施方案中，该结构被放置在外围和/或便携式设备内。
图10A和10B显示了在任何情况下用于血液动力波形采集的光学实施方案的系统组件。这些系统500(如可纳入那些以上所述的实施方案)包括在功能框502中的LED驱动器。用于二极管/LED的图10A中的功能框504A包括低通(LP)滤波器、高通(HP)滤波器和放大器中的每一个。而用于二极管/LED的图10B中的功能框504B包括带通(BP)和低通(LP)滤波器和放大器中的每一个。通过模数(A/D)转换器506，捕获的信号可通过通信块508(例如，通过BLUETOOTH协议)传递至计算机或手持式设备200的显示器或用于如在本文中不同地描述的处理的其他电子硬件。
对于不同的滤波选项(即，在块504A和504B之间的明显不同)，注意到的是，图10A中的HP滤波器被图10B中的BP滤波器代替。可使用BP滤波器以防在信号中出现大的DC偏移量。然而，可使用AC信号与LP滤波器耦合。AC耦合大概类似于极低频HP滤波器。在这种情况下，这些图可视作是类似的。也可数字化进行所有的滤波。换句话说，滤波和DC偏移量消除可在数字域或模拟域内进行。同样地，DC偏移量消除、HP滤波、LP滤波和放大可并联或串联进行。
参考图11A和11B，这些图显示了血管42和皮肤切面40。图11A中的血管42图示了血压的径向扩张，并且图11B的侧视图显示了皮肤40的上下运动。
光学上从这样的运动捕获的代表性数据通过图12中的数据点60被显示为生成的血液动力波形600。由于可将该数据不同地平滑和处理为离散曲线(如本文中在其他视图中显示的)，因此如图1A和1B所示，具有心脏和主动脉处于耦合系统10时的第一部分或第一部分/区域602和主动脉独自处于系统10’时的第二部分/区域604。这些域通过所示的重搏切迹(DN)被划定(或分离)。
脉搏波形和嵌入式频率采集
使用主题硬件，与心音(“嵌入频率”)对应的频率的第二组被嵌入至动脉血压波形内。这样，可使用相同设备从相同位置获得两个不同类型的波形。目前，用于基于压力传感器测量血压波形的血压计不能或不检测嵌入频率。此外，已知的听诊器(数字或其他的)可检测心音，但它们不能或不检测动脉血压波形。这种情况可能是由于理所当然或设计在设备中使用的低通和高通滤波。
在任何情况下，主题硬件和/或软件的实施方案都不放弃信号。相反地，在患者皮肤上的振动信号被获得并且信号被分解为脉搏压力波形和嵌入频率信号中的每一个。这样的处理使许多技术在应用甚至是自我管理的患者中实用。
如图13A所示，血液动力波形(即，脉搏压力波形)610和嵌入式频率波形612中的每个已经被检测到并且分解为离散信号。
虽然可使用其他滤波器，但是这样的解决方案优选地通过使用傅里叶变换的高通和/或低通滤波来实现。低通滤波给出了真正的脉搏压力波形。高通滤波给出了真正的嵌入频率(或心音)。当前滤波通过大约20Hz的高通和大约250Hz的低通设置。
在一些示例中，为此目的可对振动信号采用二阶微分。然而，傅里叶变换滤波一般可优选作为更精确的滤波形式。然而二阶微分趋于放大噪声，滤波器可将放大的噪声消除，因此提供了更精确的声音“特性”。换句话说，使用经典的滤波器(如基于傅里叶变换的一个滤波器)可以是有利的，因为其不人为地放大较高频率，从而使分析高通信号-在这种情况下为嵌入频率-更容易。
信号610和612作为一个振动信号被一起捕获到，该振动信号用包括以上论述的膜的光学传感器实施方案被检测到。虽然心脏外围的其他位置(例如，股动脉或桡骨神经动脉)会给出类似的结果，但是该示例产生于在颈动脉处进行的测量(如，在图2中所绘的)。
嵌入频率信号存在至少三个特性。特性打开了各种感兴趣的机会。
首先，已经观察到的是，嵌入频率保持心音的特征(即，其具有与起源于心脏的音波相同的轮廓或特征)。因此，该信号可用于心脏听诊。
第二，嵌入频率信号从动脉血压波形的起始到其重搏切迹(DN)保持恒定的距离。相比之下，在心脏处测量的音波瞬时地遍及身体行进，使得相对于压力波形测量，难以利用心音估计主动脉瓣的打开和关闭(因为压力波形是外围位置处的瞬时心音的偏移量)。但是因为嵌入频率信号随着动脉血压波形行进，它们与动脉血压波形保持唯一的同步性或时间特性，这允许DN的容易的检测。这样，主动脉瓣(即，如图13A中指示的设置DN的位置)的关闭可能甚至用如图13B中所示的没有特征的血液动力信号620可解决。这可以是非常有益的，特别是，将血液动力脉搏压力信号600精确地解析成DN任一侧的构成部分602和604以用于IF分析。事实上，任何心脏周期检测和/或心脏波形的分段是通过使用嵌入频率潜在地被辅助的。通常，涉及动脉血压波形的时序目前可使用嵌入频率代替动脉血压波形或使用与动脉血压波形联合的嵌入频率来实现。
第三，随着脉搏压力波形的嵌入频率行进时间使能如以下在示例中详述的确定脉搏波速度(PWV)和/或心脏收缩时间间期的简化的方法。
通常，主题硬件和相关嵌入频率方法论为生理/血液动力计算和特性量化打开了机会。当消除了分立的血压计和听诊器硬件和/或感测位置时捕获血液动力波形和嵌入频率信号两者的能力提供了各种优点。此外，多传感器技术(例如，通过在感测设备或系统中包括各种ECG信号采集选项)的纳入提供了进一步的协同和机会。
采样位置优化
如以上引用的，传感器位置对于良好的信号采集是重要的。因此，提供了许多用于识别最优传感器位置的技术。图14A-14C图示了方法(可选地，医疗方法)和软件例程或技术的各种示例。如所指出的，这些技术可被集成进入主题设备的UI和/或通过与外围标记、信标或服务的相互作用来实现。
在以上指出的UI实施方案中的一个设置中，用户的听觉和/或视觉信号被指定给来自传感器设备平台中的相机的信息流。从更一般的意义上来说，如图14A所示，在700处感测血液动力信号。以任何以上可能地描述的各种方式或其他方式在702处修正或操纵信号，然后在704处输出为用户识别的或可识别的信号。这样的信令可以是如以上描述的或其他听觉的(例如，如从解析到噪声中可理解的信号、如从无声到听到信号、如在加速的哔哔声中到实现“锁定”等)或视觉的(例如，如通过光闪烁或光强度指示的、如通过计量器计量的等)。当用户移动传感器设备时，处理过程按照由环线指示的继续，直到用户由设备反馈导向到获得了适当的信号的位置并且处理过程在706终结。
在UI实施方案的另一设置中，可结合如图14B图示的定位器系统实施方法。在这种情况下，可在700处在一个位置开始感测。使用定向麦克风或其他技术，在708处，该位置可被关联至更最佳位置，并且然后，在704处，在用户从他或她移动至或远离用于感测的更最佳位置时相应地被导向(如通过以上所示的或其他方式)。如指示的，可能需要重复信令和感测。当感测到和记录到适当的信号时，处理过程可在706终止。
在UI实施方案的又另一设置中，可如图14C图示结合恒定标记实现定位用于最佳信号采集的传感器设备。在这种情况下，系统可在710处识别标记(即，如以上论述的通常对用户是不可行的)。然后通过各种用户识别信号选项(根据以上所述的或其他方式)在712处将用户导向标记位置。当到达期望的位置时，则可在700处发生感测，之后在706处终结处理过程后。然后，如果没有实现最佳布置，或如果需要多个附近的采样点，则可用心里的任何目标重复地或递归地运行方法(即，为了更精确地对准标记和/或临近的标记点的分散地采样)。
示例
以上已经论述的主题系统已能够通过用智能手机结合其LED闪光元件和LED光电晶体管的采集光学地递送血液动力波形数据。可结合图形UI对这样的数据进行平滑或平均。
参考图4B，颈动脉压力波形800被示出为根据上述(虽然图4A和4B图示了另一智能手机硬件选项)使用IPHONE相机和LED来记录。在显示器320上，已经通过三个有色的圆形标记以下面的顺序标记完整的心脏周期802：红色804、白色806和蓝色808(然而，创建特定的颜色方案以使用户推断出特定的-常见的-顺序，如红色为第一，白色第二以及蓝色第三)。在这种情况下，在红色和蓝色标记之间的时间期间是心脏周期的周期。
显示器320还显示了使用云210计算服务计算的60.03bpm的心率(HR)和ω1＝100和ω2＝50.4。然后利用在美国专利申请号14/517,702中描述的方法，产生了给出68％的结果的关于示例性测量的射血分数。该结果提供了和与通过双平面回波(biplane echo)测量的相同的患者的64％的射血分数的很好的一致性。在另一示例中，如图3所示的，ω1和ω2各自计算(也使用云端服务)为93.63和29.6，且HR为94.84。
在每一个示例中(但是参考图4B进一步描述)，可使用标记和“加”以及“减”按钮810的组合来选择在波形中的独立的颜色编码的点。在一个实施方案中，基于选择的标记和相对于图形框架的点击的位置，在显示波形的图形框架上的手指点击选择自动定位标记。在另一实施方案中，点被推进至使用滑块的位置中。在另一实施方案中，在波形上的标记可逐样本的被拖动。在又另一实施方案中，手势或声音命令可用于在任一方向上增加标记。标记可通过点击加和减按钮来一步步穿过在波形上的点。该顺序对应于完整心脏周期的开始、重搏切迹(DN)以及结束，并且是除了由固有频率算法所需数据的三个输入。
这些特征对于将控制的感觉递送给被给予便携式设备的有限屏幕大小和手指大小或手执式笔的用户是重要的，特别是当使用高采样频率时。由于拾取点可影响诊断的结果，因此该UI控制是必须的特征。此外，该UI特征允许在心动周期的精确点选择之间的平衡，同时允许用户对波形的更大特征的视觉参考。另外，手动确认或选择点的能力可避免选择DN时的错误的任何自动选择，这用以前已知的技术可能是困难的。
然而，本文中的示例提供了确定在主题血液动力波形数据内的DN位置或定位的可靠的装置。也就是，用从能够对嵌入频率信号检测和/或滤波的系统采集的数据，如图13A所示，观察到的是，在关闭主动脉瓣期间产生的部分嵌入频率612在血压波形610的重搏切迹(DN)之后保持了大约40毫秒的时间间隔(“t”)。在实践中，我们看到的延迟的精确量或S2的精确特征取决于滤波器自身。通常，在切迹之后有延迟(例如，大约4到大约40毫秒)。这种轻微的延迟将取决于(但恒定地)滤波器质量。这样，嵌入频率提供了血压波形的DN位于何处的计算上有效和可靠的指示。
在另一实施方案中，主题硬件可用于确定压力波速度(PVW)。在这种情况下，硬件将包括ECG传感器触头或引线电极。为了进行测定，在心脏位置记录ECG和心音，然后再测量ECG，同时在外围位置(例如，颈动脉)记录嵌入频率(心音)。通过测量在心脏位置和主题设备的位置之间的距离以及嵌入频率从心脏行进至选择的外围位置动脉花费的时间(每个瞬时地穿过身体行进的ECG信号离开的时间)，然后可数学上地确定在血液压力波行进处的速度。
在另一实施方案中，主题硬件可再次用于确定压力波速度(PVW)。在这种情况下，硬件将包括外部麦克风。为了进行PWV测定，首先，在心脏位置记录心音，而同时使用主题硬件在一个外围位置(例如，颈动脉)记录嵌入频率(心音)。然后，在心脏位置记录心音，而同时使用主题硬件在一个不同的外围位置(例如，股动脉)记录嵌入频率(心音)。通过测量在两个外围位置之间的距离和嵌入频率信号从心脏行进至选择的外围位置(每个在心脏位置记录的心音离开的时间)花费的时间，然后可数学上地确定地血压波行进的速度，例如，以测量颈动脉-股动脉或颈动脉-臂的脉搏波速度。另外，为了测量上升或下降的主动脉脉搏波速度，首先在心脏位置记录心音，而同时使用主题硬件在一个外围位置(例如，颈动脉、臂动脉、桡骨神经或股动脉)记录嵌入频率(心音)。通过计算在进行测量处的心脏和外围位置之间的距离，可数学地确定上升或下降主动脉脉搏波速度。
主题硬件也可结合嵌入频率信号检测来使用，以给测量心脏收缩时间间期提供新的方法。心脏收缩时间间期已经使用ECG、心音图和动脉血压波形被测量到。在过去，在三个不同位置的三个不同设备用于该目的。根据本文中的技术使用嵌入频率，用单一设备和/或在单一位置对计算心脏收缩时间间期进行测量目前是可能的。在主题技术中，使用在现有心脏收缩时间间期计算中的声波(例如，Circulation，1968；37，150)由测量的嵌入频率代替。在这种情况下，如图13C所指示的：
PEP＝QS2–LVET (1)
ICT＝S1S2–LVET (2)
Q-1＝QS2–S1S2 (3)
其中QS2是总机电性收缩期，S1S2是听到的声音的时间间隔(在这种情况下通过嵌入频率信号测量发现)，LVET是左心室射血时间，PEP是总机电性收缩期，Q-1是从QRS开始至第一心音的间隔，以及ICT是等容收缩时间。
在另一实施方案中，使用PEP按照以上计算的和下面从Circulation，1970；42:457修改的方程式来确定射血分数:
EF＝1.125–1.25PEP/LVET (4)
其中EF是射血分数以及PEP和LVET参数是以上定义的。这样，EF在包括主题嵌入频率信号采集系统和方法的基础之上被有效和精确地计算出来。
变体
除了以上详细公开的实施方案之外，在所述类别内还有更多的实施方案是可能的，并且发明者意于将这些包含在该说明书和权利要求范围内。本公开内容意于是示例性的，并且权利要求意于覆盖具有在本领域内的普通技能的人可推测的任何修正或备选方案。
此外，结合本文中的实施方案所述各种说明性过程可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑电路、离散硬件组件或被设计用于进行在本文中所述的功能的其任何组合来实现或进行。通用处理器可以是微处理器，但是在备选方案中，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器可以是也具有与用户接口通信的用户接口端口的计算机系统的部分，并且其接收由用户输入的命令，具有至少一个存储器(例如，硬盘或其他可比较的存储器和随机存取存储器)，该存储器存储包括程序的电子信息，该程序在处理器的控制下运转并且通过用户接口端口以及通过任何种类的视频输出格式(例如，VGA、DVI、HDMI、DisplayPort)产生其输出的视频输出或任何其他形式通信。
处理器也可被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器、多个微处理器、与DSP核联结的一个或多个微处理器的组合或任何其他这样的配置。这些设备也可为本文中描述的设备选择值。相机可以是包括那些使用CMOS、CCD或其他数字图像捕获技术的任何类型的数字相机。
结合本文中公开的实施方案描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中实现。软件模块可存在于随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、只读存储器(ROM)、电子可编程ROM(EPROM)、电子可擦除可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或在本领域内已知的任何其他形式的存储介质。示例性存储介质连接至处理器，使得处理器可从存储介质读取信息，并且将信息写入存储介质。在备选方案中，存储介质可集成至处理器。处理器和存储介质可存在于ASIC中。ASIC可存在于用户终端。在备选方案中，处理器和存储介质可作为离散的组件存在于用户终端。
在一个或多个示例性实施方案中，所述功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，功能可被存储于分析/计算数据、通过分析/计算数据传输或可生成分析/计算数据，分析/计算数据输出为在计算机可读介质上的一个或多个指令、代码或其他信息。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括促进计算机程序从一个地方转移至另一地方的任何介质。存储介质可以是可由计算机访问的任何可用非暂时性介质。通过示例而非限制的方式，此类计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储装置，或可用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并可以通过计算机访问的任何其他介质。内存存储器也可以是旋转磁硬盘驱动器、光盘驱动器或以闪存为基础的存储驱动器或其他这样的固态、磁性或光学存储设备。本文中所使用的磁盘和光盘，包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁化方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述的组合也被包括在计算机可读介质的范围内。
在本文中公开的所有实施方案意于与内存、存储器和/或非暂时性计算机可读介质一起使用。因此，在一定程度上内存、存储器和/或计算机可读介质由一个或多个权利要求覆盖，然后内存、存储器和/或计算机可读介质仅是非暂时性的。
可在网站上或通过网站实行在本文中描述的操作。可在服务器计算机上或本地操作网站，例如通过下载到客户端计算机或通过服务器场操作。可通过移动手机或PDA或任何其他客户端访问网站。网站可通过如层叠样式表(“CSS”)或其他的形式使用任何形式的HTML代码，例如，MHTML或XML。
同时，发明者意于指出的是，仅使用“用于...装置”的这些权利要求意于在35USC112(f)之下被解释。此外，说明书中没有限制意于被读取到任何权利要求，除非这些限制被明确包括在权利要求中。在本文中描述的计算机可以是任何类型的计算机，通用计算机或如工作站的一些专用计算机。程序可以用C或Java、Brew或任何其他编程语言编写。程序可存在于存储介质上，例如，磁性或光学，例如计算机硬盘驱动、如记忆棒或SD介质的可移动磁盘或介质，或其他可移动介质。程序也可在网络上运行，例如，用服务器或其他机器发送信号至本地机器，这允许本地机器运行在本文中描述的操作。
同时，考虑到的是，描述的实施方案变体的任何可选特征可独立地或与在本文中描述的任何一个或多个特征组合来阐述和声明。对单个项目的引用包括有多个相同项目出现的可能性。更具体地说，如在本文中和在附加的权利要求中使用的，单数形式“a”、“an”“said”和“the”包括复数指示物除非另有明确规定。换句话说，在以上的说明书以及以下的权利要求中，这些冠词的使用允许主题项目的“至少一个”。进一步指出的是，可起草权利要求以排除任何可选的元素。这样，本声明意于充当先行基础，以用于如与权利要求元素的叙述有关的“单独地”、“仅”和类似的这样的排他性术语的使用，或“否定的”限制的使用。
在没有这些排他性术语的使用时，在权利要求中的术语“包括”应不管元素的给定数量是否在权利要求中列举出来而允许包含任何附加元素，或特征的添加可被视为转换在权利要求中阐述的元素的本质。除了在本文中明确定义，在本文中使用的所有技术和科学术语将被给予尽可能广泛地一般理解含义，同时维持权利要求的有效性。

Claims (103)

1.一种系统，其包括：
振动传感器，其适合于捕获包括血液动力波形信号的振动信号，以及
多个心电图(ECG)电极，
其中所述振动传感器和至少一个ECG电极被定位在设备的远端面上，并且至少一个ECG电极被定位远离所述设备的所述远端面。
2.如权利要求1所述的系统，其中，被定位远离所述设备的所述远端面的所述至少一个ECG电极被纳入通过绳子连接至所述设备的主体中。
3.如权利要求1所述的系统，其中，被定位远离所述设备的所述远端面的所述至少一个ECG电极被定位在所述设备的手柄部分上。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述设备还包括用于待通过绳子连接的ECG电极的插头。
5.如权利要求4所述的系统，其中，当所述绳子被连接时，所述设备适于禁用被定位在所述手柄部分上的所述至少一个ECG电极。
6.如权利要求5所述的系统，其中，适于禁用被定位在所述手柄中的所述至少一个ECG电极由编程的计算机处理器来提供。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述处理器被容纳在所述设备中。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述振动传感器还适于使得所述振动信号包括对应于心音的嵌入频率信号。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述设备适于分开所述嵌入频率信号和所述血液动力波形信号。
10.如权利要求9所述的系统，其中，提供了数字滤波器以分开所述嵌入频率和所述血液动力波形信号。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述数字滤波器由容纳在所述设备中的编程的计算机处理器来提供。
12.如权利要求1所述的系统，其中，所述振动传感器包括光源和光传感器。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述振动传感器还包括膜，所述膜由被选择为在所述膜的内表面上对所述光源至少部分地反射的材料制成。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述膜包括金属或在至少一个表面上被金属化。
15.如权利要求12所述的系统，其中，所述膜材料被选择为减少从所述膜的外表面传递至所述传感器的光。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述材料大体上消除了从所述外表面传递的光。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述膜包括金属或在至少一个表面上被金属化。
18.一种方法，其包括：
用都被定位在设备的一个端面上的振动传感器和第一ECG电极在受验者的心脏外围的位置处接触所述受验者的皮肤，
从所述设备的指状电极和用于所述设备的插入式电极选择第二ECG电极，并用选择的传感器触头在第二位置处接触所述受验者的皮肤，
用振动传感器检测振动信号，以及
用所述ECG电极检测ECG信号。
19.如权利要求18所述的方法，其中，用户是所述受验者，并且所选择的ECG电极引线是指状引线，以及所述选择是通过所述受验者握住所述设备实现的。
20.如权利要求18所述的方法，其中，用户不是所述受验者，并且所选择的ECG电极由与所述设备分开的所述用户握住。
21.如权利要求20所述的方法，其中，当连接所述插入式传感器触头时，所述ECG指状电极被禁用。
22.如权利要求18所述的方法，还包括用计算机处理器计算固有频率(IF)参数ω1和ω2。
23.如权利要求22所述的方法，还包括使用计算机处理器利用ω1和ω2来计算射血分数(EF)。
24.如权利要求18所述的方法，还包括将对应于心音的嵌入频率信号和脉搏压力波形信号从所述振动信号中分离出来。
25.如权利要求24所述的方法，还包括：
使用所述嵌入频率信号和所述脉搏压力波形信号来计算所述脉搏压力波形的重搏切迹(DN)位置、射血分数(EF)以及心脏收缩时间间期中的至少一个。
26.一种系统，包括：
振动传感器和计算机处理器，所述振动传感器适于捕获振动信号，
其中，所述计算机处理器适合于将脉搏压力波形和对应于所述心脏的声音的嵌入频率中的每一个从所述振动信号中分解出来，以及
其中所述处理器还适于使用所述嵌入频率和所述脉搏压力波形来计算至少一个生理参数。
27.如权利要求26所述的系统，其中，所述生理参数选自所述脉搏压力波形的重搏切迹(DN)位置、射血分数(EF)和心脏收缩时间间期中的至少一个。
28.如权利要求27所述的系统，其中，所述计算机处理器还适于计算在所述DN的每侧上的固有频率(IF)参数ω1和ω2。
29.如权利要求26所述的系统，其中，所述振动传感器包括光源和光传感器。
30.如权利要求29所述的系统，其中，所述光传感器是在智能手机相机中的LED。
31.如权利要求29所述的系统，其中，所述振动传感器还包括膜，所述膜由被选择为在所述膜的内表面上对所述光源至少部分地反射的材料制成。
32.如权利要求31所述的系统，其中，所述膜包括金属或在所述内表面上被金属化。
33.如权利要求31所述的系统，其中，所述膜材料被选择为减少从所述膜的外表面传递至所述传感器的光。
34.如权利要求33所述的系统，其中，所述材料大体上消除了从所述外表面传递的光。
35.如权利要求33所述的系统，其中，所述膜包括金属或在至少一个表面上被金属化。
36.如权利要求26所述的系统，还包括心电图(ECG)传感器，其中，所述处理器还适合于产生ECG信号。
37.如权利要求36所述的系统，其中，所述计算机处理器还适于使用所述嵌入频率、所述压力波形和所述ECG信号来计算射血分数(EF)。
38.一种方法，包括：
将振动传感器定位在受验者心脏外围位置处的所述受验者的皮肤上，
捕获皮肤运动的振动信号，
将所述振动信号分解成压力波形信号和对应于所述心脏的声音的嵌入频率信号中的每一个，以及
用计算机处理器使用所述嵌入频率信号和所述脉搏压力波形信号计算至少一个生理参数。
39.如权利要求38所述的方法，还包括借助所述计算机处理器使用所述嵌入频率信号确定在所述压力波形信号内的重搏切迹(DN)的位置。
40.如权利要求38所述的方法，还包括用所述计算机处理器计算固有频率(IF)参数ω1和ω2。
41.如权利要求40所述的方法，还包括借助所述计算机处理器使用ω1和ω2计算射血分数(EF)。
42.如权利要求38所述的方法，还包括：
在所述受验者上定位多个心电图传感器，和
检测心电图(ECG)信号。
43.如权利要求42所述的方法，还包括借助计算机处理器使用所述嵌入频率信号、所述压力波形信号和所述ECG信号计算射血分数(EF)。
44.如权利要求44所述的方法，其中，所述振动传感器检测从源反射的光强度。
45.如权利要求44所述的方法，其中所检测的光强度被反射离开膜。
46.如权利要求45所述的方法，其中，所述光强度被反射离开所述膜的金属表面或金属化表面。
47.如权利要求45所述的方法，其中，所述光强度大体上没有穿过所述膜传输的背景光。
48.如权利要求38所述的方法，其借助手持式设备进行。
49.如权利要求48所述的方法，其中，所述手持式设备是智能手机。
50.如权利要求48所述的方法，其中，所述振动传感器和第一ECG电极，两者共同被定位在所述手持式设备的端面处，并且所述方法还包括从所述设备的指状电极和用于所述设备的插入式电极中选择第二ECG电极，以及用所选择的传感器触头在第二位置处接触所述受验者的皮肤。
51.一种系统，其用于采集受验者的血液动力波形信号，所述系统包括：
传感器，其适于捕获对应于血液动力波形的信号；以及
便携式显示单元，所述显示单元包括显示屏幕和至少一个计算机处理器，
其中所述系统包括至少一个用户界面(UI)部件，以指示用户定位所述传感器用于信号采集。
52.如权利要求51所述的系统，其中，所述处理器适于为改进的信号采集提供视觉的指示。
53.如权利要求52所述的系统，其中，所述指示是定时的光闪烁。
54.如权利要求52所述的系统，其中，所述指示是具有计量器的。
55.如权利要求52所述的系统，其中，所述指示是具有图像信号质量的指数的。
56.如权利要求51所述的系统，其中，所述处理器适于为改进的信号采集提供听觉指示。
57.如权利要求55所述的系统，其中，所述指示是定时的音调。
58.如权利要求51所述的系统，还包括标记。
59.如权利要求58所述的系统，其中，所述系统适于定位所述标记。
60.如权利要求51所述的系统，还包括定向麦克风或麦克风阵列。
61.如权利要求51所述的系统，其中，所述显示器被纳入智能手机中。
62.如权利要求61所述的系统，其中，所述传感器是在所述智能手机内的相机。
63.如权利要求62所述的系统，其中，所述智能手机包括LED闪光灯。
64.如权利要求51所述的系统，其中，所述传感器被纳入从具有所述显示器的单元分离的手持式单元中，其中，所述手持式单元和显示单元通过有线或无线连接相连。
65.如权利要求51所述的系统，其中，所述处理器适于计算第一和第二固有频率(ω1,ω2)。
66.如权利要求51所述的系统，其中，所述处理器适于接收第一和第二固有频率(ω1,ω2)的计算值。
67.如权利要求66所述的系统，其中，ω1和ω2被通过云计算计算出来。
68.一种手持式血液动力波形采集系统，其包括：
智能手机，其包括处理器、相机和LED闪光灯，
所述处理器适于在LED照明的情况下从所述相机提取图像信息，以产生有关血液动力波形的数据。
69.如权利要求68所述的系统，其中，所述处理器适于使所述LED闪光。
70.如权利要求68所述的系统，其中，所述系统包括至少一个用户界面(UI)部件，以指示用户定位所述传感器用于信号采集。
71.如权利要求68所述的系统，其中，所述UI选自在权利要求2-10中描述的任一项。
72.一种血液动力波形采集的方法，所述方法包括：
用手握住传感器系统，所述系统具有用户界面(UI)部件，以指示用户定位所述传感器用于血液动力信号采集；
所述UI提示用户用于血液动力信号采集的位置；以及
所述系统在所述位置处采集血液动力信号。
73.如权利要求80所述的方法，其中，在所述提示之前在不同的位置感测先前的血液动力信号，并且所述提示是基于感测的所述先前的血液动力信号。
74.如权利要求81所述的方法，其中，所述信号是选择的信令装置。
75.如权利要求80所述的方法，其中在所述提示之前没有信号被感测，并且所述提示基于用所述传感器系统识别标记位置。
76.如权利要求83所述的方法，其中，所述系统识别标记位置。
77.如权利要求83所述的方法，其中，所述系统还包括定向麦克风或麦克风阵列，并且所述方法还包括通过声音定位最佳信号感测位置。
78.如权利要求80-85中任一项所述的方法，其被重复以对准最佳信号感测位置。
79.一种系统，其包括：
传感器，其设置在外壳内，以及
自所述外壳的延长部，所述延长部被定位有跨越所述传感器的部分，所述部分适于当其被压进入皮肤用于对所述传感器放大时拉伸受验者的所述皮肤。
80.如权利要求87所述的系统，其中，所述部分形成环。
81.如权利要求88所述的系统，其中，所述环包括脊。
82.如权利要求89所述的系统，其中，所述脊是可偏转的。
83.如权利要求89所述的系统，其中，凸缘被定位为临近所述脊，以限制皮肤凹陷。
84.如权利要求91所述的系统，其中，所述凸缘是在所述脊的内部。
85.如权利要求87所述的系统，其中，所述传感器是振动传感器。
86.如权利要求93所述的系统，其中，所述振动传感器包括光源和光传感器。
87.如权利要求87所述的系统，其中，所述延长部被压进所述外壳内。
88.如权利要求87所述的系统，其中，所述延长部与所述外壳是一体的。
89.如权利要求95或96所述的系统，其中，所述外壳是智能手机壳体。
90.如权利要求97所述的系统，其中，所述传感器在智能手机中。
91.一种用于从受验者采集血液动力信号的方法，所述系统包括：
将外壳的延长部按压进入受验者的凹处内，所述按压将所述皮肤拉伸并且放大血液动力信号，
在所述延长部的部分之间感测放大的信号。
92.如权利要求98所述的方法，其中，所述延长部偏转以拉伸所述皮肤。
93.如权利要求98所述的系统，其中，临近所述延长部的皮肤对着临近所述延长部部分的凸缘处于最低点。
94.一种系统，其包括：
智能手机，以及
壳体，所述壳体适于接收所述智能手机，所述壳体包括适于采集血液动力信号的至少一个部件。
95.如权利要求101所述的系统，其中，所述部件包括临近远端面的端口，所述远端面限定了为传感器优化选择的间隔高度。
96.如权利要求101所述的系统，其中，所述部件包括从所述壳体延伸以拉紧受验者的皮肤用于放大的信号采集的部分。
97.如权利要求103所述的系统，其中，所述部分形成环。
98.如权利要求101所述的系统，其中，所述部件包括螺纹套管，并且所述系统还包括空心圆柱体构件。
99.如权利要求105所述的系统，其中，所述圆柱体构件适于设置用于传感器优化的间隔高度。
100.如权利要求105所述的系统，其中，所述圆柱体构件适于拉紧受验者的皮肤用于放大的信号采集。
101.如权利要求101所述的系统，其中，所述部件包括用于血液动力信号采集的传感器，其中，所述壳体适于将所述信号传递至所述智能手机。
102.如权利要求101所述的系统，其中，所述部件包括麦克风，所述麦克风用于与所述智能手机中的麦克风一起工作以用于指导信号采集。
103.如权利要求101所述的系统，其中，所述部件包括用于指导信号采集的一对麦克风。
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