CN107106054A - 使用多功能腕戴式设备进行血压监测 - Google Patents

使用多功能腕戴式设备进行血压监测 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于确定用户心血管系统内的血液压力的无创设备、方法和系统，所述心血管系统包括心脏，并且所述用户具有被皮肤覆盖的手腕。更具体地，本发明公开了多种腕戴式设备，所述腕戴式设备具有被配置为无创接合所述用户手腕上的皮肤的多个传感器，以用于感测来自所述用户的所述心血管系统的多个用户信号。通常，本文公开的方法可以被动地跟踪血压值，而不需要用户身体的一部分进行任何交互，或者可允许通过使用户主动地与所述腕戴式设备的所述传感器交互来按需或定点测量血压值。本文公开的方法还允许直接确定绝对血压值，而不需要跟踪任何周期性校准或者跟踪相对血压值以便提供相对血压指数。

Description

使用多功能腕戴式设备进行血压监测
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年9月8日提交的美国临时申请62/047,452的权益，该临时申请的全部公开内容以引用方式并入本文以用于所有目的。
本申请涉及名称为“Systems,Devices,and Methods for Measuring BloodPressure of a User”的美国临时申请62/047,431、名称为“Wrist Worn AccelerometerFor Pulse Transit Time(PTT)Measurements of Blood Pressure”的美国临时专利申请62/047,472和名称为“Electrical Coupling of Pulse Transit Time(PTT)MeasurementSystem to Heart for Blood Pressure Measurement”的美国临时专利申请62/047,486，所有这些临时申请都提交于2014年9月8日，并且其全部内容以引用方式并入本文以用于所有目的。
背景技术
血压升高(亦称为高血压)是心血管疾病的主要危险因素。因此，血压测量是许多医学检查中的常规任务。及时检测高血压可通过实现治疗和/或控制受试者高血压的有效努力来帮助抑制相关的心血管损伤。
人的血压是不断变化的生命参数。因此，偶尔进行的办公室血压测量可能不足以检测某些形式的高血压。例如，高血压可能以通过单纯办公室血压测量避过检测的模式发生。常见的高血压模式包括白大衣高血压(仅在有限的时间段内升高)、临界性高血压(随时间波动超过和低于定义水平)、夜间高血压(仅在睡眠期间升高或在睡眠期间不显示正常压力下降)、单纯收缩期高血压(收缩压升高，舒张压不升高)和单纯舒张期高血压(舒张压升高，同时收缩压不升高)。为了检测这些高血压模式，可需要随时间进行额外的血压测量，以获得人的血压特征的更完整视图。虽然血压的连续测量可通过侵入性手段实现，例如，通过动脉内的压力感测导管，但更通常使用无创血压测量方法。
当前的无创血压测量方法包括动态血压测量策略和家庭血压测量策略。这些策略提供人的血压特性的更完整视图，并且在推荐情况下通常使用这些策略。在人进行日常生命活动时进行动态血压测量。目前，动态血压测量通常使用臂力示波血压测量袖带每20至30分钟进行一次。在下列情况中推荐使用动态血压测量：办公室血压测量存在较大变化性、在低心血管风险的人中进行高办公室血压测量、办公室和家庭血压测量不同、具有或疑似具有对高血压药物治疗的抗药性、疑似低血压发作，或者孕妇疑似患有先兆子痫。家庭血压测量包括人们在家中进行的单纯的自测量。如果需要关于在一个或多个剂量-剂量间隔期间降血压药物的有效性和/或在动态血压测量的可靠性存在争议的情况下，可推荐家庭血压测量。
然而，当前的动态血压测量方法和家庭血压测量方法不能提供血压的连续测量。因此，仍然需要用于无创连续测量血压的方便和有效的方法。
发明内容
本发明提供了用于确定用户心血管系统内的血液压力的无创设备、方法和系统，所述心血管系统包括心脏，并且用户具有被皮肤覆盖的手腕。更具体地讲，本发明公开了多种腕戴式设备，该腕戴式设备具有被配置为无创接合用户手腕上的皮肤的多个传感器，用于感测来自用户心血管系统的多个用户信号。通常，本文所公开的方法可被动地跟踪血压值，而不需要用户方面的任何交互，这在用户睡眠时的夜间监测期间或者对于其他时间段的延长监测中特别有益。被动跟踪是特别理想的，因为可在一段时间内一致、频繁和/或连续地获得血压值，以得到潜在更长和更准确且完整的数据集，因为该方法不依赖于用户依从性并且消除了与采取实际血压测量的行为(例如，白大衣综合征)相关联的任何伪影(例如，人工升高的血压值)。或者，该方法可允许通过使用户主动地与腕戴式设备的传感器交互以启动血压测量来按需或定点测量血压值。例如，用户可将腕戴式设备的传感器与他们身体的另一部分(例如，手臂，手指，胸骨，耳朵)接合，或者用户可需要接合穿戴手腕设备的手臂(例如，体积或压力示波测量)。
本文公开的方法还允许直接确定绝对血压值，而不需要跟踪任何周期性校准(例如，如下文更详细描述的平面压力波测定法)或者跟踪相对血压值以提供相对血压指数。可使用参考测量结果校准相对血压值，以确定绝对尺度上的血压值。然而，即使相对血压值没有被校准以提供绝对血压值，其对于用户或健康护理专业人员而言依然可具有临床益处。例如，提供血压指数可显示随时间的变化或模式(例如，趋势数据)，这对于用户或健康护理专业人员可具有特定的诊断或治疗价值。此外，本发明提供了设计上便携紧凑的腕戴式设备，该腕戴式设备可容易且舒适地穿戴较长时间。具体地讲，本发明的腕戴式设备提供在常规医院设置之外的精确稳定的血压监测和跟踪，继而降低医疗保健成本并且使用户及其护理人员和/或医疗保健专业人员能够做出更明智的决策。
公开了利用静水压力变化(更具体地讲，采用改进的体积或压力示波测量技术)来确定平均或绝对血压的方法。具体地讲，这种方法有利地利用与用户手臂的自然垂直运动相关联的压力变化(例如，主动地升高和降低其完全伸展的手臂)而不是误差源，而是无创测量平均血压。本发明的用于确定用户心血管系统内的血液压力的方法可包括用传感器从用户的心血管系统接收多个用户信号。传感器在用户手腕上无创接合用户的皮肤，每个用户信号由传感器接收，同时传感器具有相对于用户心脏的相关联高度。用户在信号之间移动手腕，使得传感器的高度在相对于用户心脏的高度范围内不同。保持该不同高度足够长的时间以使设备在每个高度测量血压。例如，用户可将其手臂从心脏下方的起始位置缓慢地举起到其头部上方的结束位置，或反之亦然，其中相对于用户心脏的高度范围可包括约1cm至约40cm，导致静水压差值在刚好低于1mmHg至约31mmHg的范围内。识别与高度范围相关联的多个信号的信号变化幅度，并且基于信号变化幅度和多个信号确定用户血液的标准压力，该标准压力具有相关联的相对于心脏的标准血压测量高度。
所述多个用户信号可包括来自至少一个光电血管容积图(PPG)或压力传感器的体积或压力波形信号(例如，下文更详细地公开的用于平面压力波测定方法的压力挥动)，其分别在手腕上无创接合用户的皮肤。在该实施例中，可基于用户的多个体积或压力波形信号的振荡或振幅从最大体积或压力波形信号中识别信号变化幅度。具体地讲，与最高振荡或振幅相关联的体积或压力波形信号包括最大体积或压力波形信号。
指示与最大体积或压力波形信号相关联的传感器相对于心脏的高度的信号至少可从耦接至腕戴式设备的高度传感器、加速度计和/或大气压力传感器接收和/或计算。此外，还可结合高度传感器，加速度计和/或大气压力传感器信号使用用户输入(例如，手臂长度、心脏到肩的高度等)或其他人体测量数据，以确定高度测量与最高振荡或振幅相关联。理想的是，高度测量提供±6cm的精度，以确保小于3-5mmHg的压力误差。可基于最大体积或压力波形信号和指示与最大体积或压力波形信号(例如，静水压力分量)相关联的传感器相对于心脏的高度的信号来确定标准或平均动脉压力。
平均动脉压力可通常与上文确定的静水压力分量加上相对恒定的低压相关，当用户在高度范围内相对于心脏升高或降低其手臂时，在用户手腕皮肤下方的桡动脉外部施加该低压。这种相对恒定的压力可通过耦接至腕戴式设备的致动器或通过用户致动(诸如紧密地将设备的带围绕其手腕紧固)施加到桡动脉上。该恒定压力范围应在已知或期望的平均动脉压力范围内，使得当局部压力随着手臂高度变化而变化时，所施加的压力变为等于手臂相对于心脏的某一高度处的临时局部压力。压力传感器或其阵列可耦接至腕戴式设备并无创接合手腕的皮肤，以用于测量当至少一个PPG或压力传感器扫过相对于用户心脏的高度范围时施加到手腕的压力，从而确定平均动脉压力。平均动脉压点测量结果可进一步用作用于校准相对血压信号的参考血压测量结果，如下文更详细描述的那样。此外，所确定的平均动脉压力可被传输到第二腕戴式设备(例如，手表)、移动设备、平板电脑、计算机或数据库以用于进一步处理(例如，相对血压信号的校准；绝对血压追踪)、存储(例如，电子病历)、由其他设备或程序(例如，健康软件应用程序)检索和/或向用户或其健康护理专业人员显示。
如上所述，可用参考测量结果校准相对血压值，以确定绝对尺度上的血压值。用于获得用户血压测量结果的本发明的方法包括利用无创接合用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第一传感器感测指示从用户心脏心室射血(或当压力脉搏开始传播时)的第一用户信号，第一感测的心室射血信号具有相关联的心室射血时间。该方法还可包括利用无创接合用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第二传感器感测指示压力脉搏到达手腕的第二用户信号，第二感测的压力脉搏信号与第一感测的心室射血信号相关联并具有相关联的脉搏到达时间。可响应于从心室射血时间和脉搏到达时间之间的差值识别的第一脉搏传导时间(PTT)来确定相对血压值。可从精确的参考测量设备接收与相对血压结合获得的绝对参考血压测量结果，并且响应于相对血压和绝对参考血之间的差值确定相对血压值的绝对血压。
还可基于与第一PTT相关联的相对血压和绝对参考血压之间的差值来校准(例如，对现有数据的反向或追溯校准，或者新数据的前向校准)在第一PTT之前或之后确定的多个相对血压值。例如，可使用腕戴式设备的第一传感器和第二传感器确定第二PTT，并且响应于相对血压和绝对参考血压之间的差值确定第二PTT的绝对血压。在另一个实施例中，响应于相对血压和绝对参考血压之间的差值来确定第二PTT的绝对血压，第二PTT确定自腕戴式设备的第一传感器和第二传感器，并且在第一PTT之前。应当理解，还可基于各种其他因素调节多个相对血压值，例如人体测量信息、血管舒缩效应、静水效应、环境温度、用户主动水平、皮肤灌注、皮肤温度或身体姿势。
理想的是，当用户相对静止一段短时间，例如30秒或更短、20秒或更短或者10秒或更短时，测量多个相对血压值。此外，在一些情况下，优选地在相对于用户心脏的基本上恒定的传感器高度处测量多个相对血压值，以最小化由静水压力效应引起的误差，如下文更详细地讨论。绝对参考血压测量可从多种源获得，包括体积示波测量(如本文所述)、平面压力波测定设备(如本文所述)、示波测量袖带或用户输入。在一些情况下，如果确定的绝对血压和参考血压之间的差值大于±5mmHg平均误差或±8mmHgσ误差，则可能需要第二绝对参考血压测量结果来精确校准相对压力值。在这种情况下，可显示或传输相对血压值的血压指数，而不是绝对血压值。
通常，相对血压值的用户相关校准可每周、每月或每年至少一次地周期性进行，其中主动测量方法可比被动测量方法需要更频繁的重新校准间隔。本发明的方法还包括重新校准，其中在第一时间段获得绝对参考血压测量结果，并且在比第一时间段晚(例如，1个月后)的第二时间段与第二相对血压结合获得第二绝对参考血压测量结果。然后可响应于第二相对血压和第二绝对参考血压之间的差值来确定第二相对血压值的绝对血压。
校准可由耦接至腕戴式设备的控制器局部地执行，或者通过移动设备、平板电脑、计算机或数据库在腕戴式设备外部执行。此外，多个校准的相对血压值可被传输到第二腕戴式设备、移动设备、平板电脑、计算机或数据库，以用于如本文所述的进一步处理、存储、检索或显示。本发明的腕戴式设备可包括有源带、手表和/或心率监视器。例如，该设备可包括单个集成电子手表设备，其包括心率监视器和血压监视器。此外，血压监测器可结合到可连接到手表设备的独立有源带中，如下文更详细地描述的那样。
第一传感器可包括耦接至腕戴式设备的至少一个阻抗心电图(ICG)、心电图(ECG/EKG)、心冲击图(BCG)、心音图(PCG)或心震图(SCG)传感器，以用于感测指示来自用户心脏的心室射血的第一用户信号。例如，至少一个ICG或ECG传感器至少包括无创接合用户手腕前表面上的无毛皮肤的第一对干电极，以及由未穿戴设备的手的至少两个独立手指(或拇指、手掌或手腕)接触的第二对干电极，以分别提供交叉身体动态阻抗或电势测量。在另一个实施例中，至少一个ICG或ECG传感器至少包括无创接合用户手腕前表面上的无毛皮肤的第一对干电极以及第二对干电极，其中第二对干电极和/或腕戴式设备无创接合用户胸骨的皮肤表面。此外或另选地，至少一个BCG传感器包括无创接合手腕前表面的加速度计，以便被动地测量相对血压。应当理解，与无毛皮肤表面的接合提供改进的电接触，但是本文所述的传感器也可接合手腕的后表面以用于测量。此外，至少一个PCG传感器包括声音传感器，并且声音传感器、腕戴式设备和/或腕戴式设备的带无创接合用户胸骨的皮肤表面。可选地，所述至少一个SCG传感器包括加速度计，并且加速度计、腕戴式设备和/或腕戴式设备的带无创接合胸骨。
第二传感器可包括耦接至腕戴式设备的至少一个PPG传感器或压力传感器，用于感测指示压力脉搏到达手腕的第二用户信号。至少一个PPG传感器可包括至少一个红外线、红色或绿色光源和定位在用户手腕(或手指或手臂)的桡动脉上的检测器。压力传感器可包括至少一个压力换能器、加速度计或应变仪，其被配置为在用户手腕的桡动脉上定位。
应当理解，可在腕戴式设备上使用传感器的多个组合来测量第一和/或第二用户信号。例如，第一传感器可包括耦接至腕戴式设备的第一心电图传感器和第二心电图传感器，以用于感测指示来自用户心脏的心室射血的第一用户信号，其中第二心电图传感器不同于第一心电图传感器。在该实施例中，第一心电图可包括用于交叉身体测量的ICG传感器，并且第二心电图传感器可包括用于与被动测量结果进行比较的BCG传感器或用于与主动测量结果进行比较的SCG/PCG传感器，该主动测量结果具有很小或没有由静水压力引起的误差，因为SCG/PCG测量是在与心脏高度相对对准的胸部处进行的。
应当理解，可在腕戴式设备和独立的非腕戴式设备(例如，移动设备、平板电脑、独立或附加附件)上利用传感器的多个组合来测量第一用户信号和/或第二用户信号。在另一个实施例中，通过使移动设备保持或绑在胸部上或放置在用户的衬衫口袋，移动设备的加速度计可用于提供第一用户信号的SCG测量，该第一用户信号指示从用户心脏的心室射血，同时腕戴式设备的PPG传感器测量指示压力脉搏到达手腕的第二用户信号。此外，非腕戴式设备可用于提供名义上跨心脏的ECG/ICG测量结果、在桡动脉(或颈动脉或股动脉)上的压力脉搏，或在手指、拇指、颈部、大腿、额头或耳垂上的PPG测量结果。对于腕戴式设备和非腕戴式设备的多设备实施，设备之间的时间同步可经由无线或遥测接口(例如，蓝牙或WiFi)进行或通过将经由用户身体的信号(例如，小的电脉搏)传导为参考选通来进行。
本发明还包括用于确定用户心血管系统内的血液压力的第一腕戴式设备。该设备可包括与用户手腕上的皮肤无创接合的细长带，其中该细长带可以可释放地耦接至第二腕戴式电子设备。至少一个PTT或压力传感器可耦接至细长带，传感器无创接合用户手腕上的皮肤，以测量来自用户心血管系统的用户信号。控制器可耦接至细长带和至少一个PTT或压力传感器，用于基于用户信号确定相对或绝对血压信号。电源可耦接至细长带和控制器或至少一个PTT或压力传感器，用于向腕戴式设备提供电力。遥测/无线接口(例如，蓝牙或WiFi)可耦接至细长带和控制器。
第二腕戴式电子设备可包括手表或心率监视器，其具有包围第二控制器、第二电源和第二遥测接口的外壳，并且与第一腕戴式血压监测带不同且与其分开。有利地，提供可以可释放地耦接至第二腕戴式设备(例如手表)的带为用户提供基于期望的传感器监测来定制手表。例如，第一带可包括用于测量相对血压值的ICG/PPG传感器组合，而第二带可包括用于测量绝对血压值的压力传感器/致动器组合。此外，第三带可监视与血压完全不同的诊断(例如，心率监视器)。用户可在第一、第二或第三带之间选择性地选择用于期望的传感器监测，并且可根据需要在任何时间段进一步互换带(例如，包括用于夜间血压监测的被动BCG/PPG传感器组合的第四带，以及包括用于白天时间血压监测的主动ECG/PPG传感器组合的第五带)。此外，第一腕戴式设备可通过WiFi或蓝牙与第二腕戴式设备轻松通信(例如，传输血压值、接收更新的指令，例如新的校准方程等)。细长带还包括至少一个可释放连接或耦接特征，用于将所选带固定到手表或心率监视器。例如，连接或耦接特征可以是机械的(销/栓连接，扣钩、卡扣配合、固定螺钉或滑入式连接器)或磁性的。还应进一步理解，本发明的一些实施方案可对第一腕戴式设备和第二腕戴式设备使用相同的控制器、电源或遥测接口。此外，第一腕戴式设备和第二腕戴式设备(例如，血压监测器和心率监测器)可结合到单个整体电子手表设备中。
如上所述，至少一个PTT传感器可以包括第一传感器和第二传感器。第一传感器被配置为测量指示从用户心脏的心室射血的第一用户信号，第一感测的心室射血信号具有相关联的心室射血时间。第二传感器被配置为测量指示压力脉搏到达手腕的第二用户信号，第二感测的压力脉搏信号与第一感测的心室射血相关联并且具有相关联的脉搏到达时间，其中相对血压信号由心室射血时间和脉搏到达时间之间的差值确定。如上所述，第一传感器可包括耦接至细长带的至少一个ICG、ECG、BCG、PCG和/或SCG传感器(或其组合)。第二传感器可包括耦接至细长带的至少一个PPG传感器或物理压力脉搏传感器。
绝对血压带(例如，平面压力波测定方法)可包括至少一个压力传感器，该压力传感器包括至少一个压力换能器、压电膜或压阻膜，其被配置为无创接合用户手腕的前表面并定位在桡动脉上，以便被动或主动测量绝对血压信号。细长带还可包括至少一个致动器，该致动器被配置为在手腕的桡动脉上施加恒定或可变的压力。此外，可将至少一个高度传感器、大气压力传感器、陀螺仪或加速度计耦接至细长带，以便考虑静水压力效应。
细长带的遥测接口可被配置为将相对或绝对血压信号传输到第二腕戴式电子设备、移动设备、平板电脑、计算机或数据库，用于由其他设备或程序进一步处理、存储、检索和/或显示。例如，细长带的遥测接口可被配置为将相对或绝对血压信号传输到电子健康或病历(例如，在数据库上)或健康应用软件(例如，在移动设备、平板电脑或计算机上)。在另一个实施例中，细长带的遥测接口可被配置为将相对或绝对血压信号传输到第二腕戴式电子设备或第三非腕戴式设备(例如，移动设备、平板电脑、计算机)上的显示器，该显示器可由用户或健康护理专业人员观看以用于进行诊断或治疗决策。细长带的遥测接口还可被配置为基于相对血压信号在一段时间内传输趋势数据(例如，血压指数)，其中该时间段包括一天或多天、一周或多周、一个月或多个月或一年或多年。
如上所述，本发明的实施方案还包括用于提供用于用户血压监测的多个有效带的方法。在一种方法中，提供第一腕戴式带，该第一腕戴式带具有耦接至第一腕戴式带的至少一个PTT传感器，并且该PTT传感器被配置为无创接合用户手腕上的皮肤，以测量来自心血管系统的用户信号，从而确定相关血压信号。提供第二腕戴式带，该第二腕戴式带具有耦接至第二腕戴式带的至少一个压力传感器，并且被配置为无创接合用户手腕上的皮肤，以测量来自心血管系统的用户信号，从而确定绝对血压信号。用户能够在第一腕戴式带和第二腕戴式带之间选择性地选择和/或互换，其中所选择的第一腕戴式带或第二带可以可释放地耦接至腕戴式电子设备。如上所述，应当理解，具有各种感测模态的带的若干其他组合是可能的(例如，第一带需要用户交互以进行血压测量，而第二带进行血压测量是被动的)。
本发明的实施方案还包括用于获得和传输用户的相对血压测量结果的方法。一种方法包括利用无创接合用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第一传感器感测指示从用户心脏的心室射血的第一用户信号，第一感测的心室射血信号各自具有相关联的心室射血时间。无创接合用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第二传感器测量指示压力脉搏到达手腕的第二用户信号，第二感测的压力脉搏信号与第一感测的心室射血信号相关联，第二感测的压力信号各自具有相关联的脉搏到达时间。由第一感测的心室射血信号和第二感测的压力信号之间的差值识别PTT测量结果，并且以未校准(例如，非操纵)格式将PTT测量结果直接传输到第二电子设备或数据库。例如，第二电子设备可包括手表、电话、平板电脑或计算机。在一些情况下，第二电子设备或数据库可更好地适于存储单独的校准方程并且处理PTT测量结果以确定绝对血压值。在一些情况下，PTT测量结果可被传输到电话或平板电脑，然后被重新传输到云数据库以用于进一步处理。在其他情况下，PTT测量可被具体地传输到电子健康或病历或健康应用软件。此外，可基于PTT测量结果在指定的时间段内发送趋势数据，其中该时间段包括一天或多天、一周或多周、一个月或多个月或一年或多年。如上所述，第二电子设备或数据库不仅可处理PTT测量结果(例如，相对血压信号的校准)，而且还允许以多种格式(例如，未校准的PTT测量结果、趋势数据、绝对血压值)通过其他设备或程序检索数据和/或显示数据。
本发明的实施方案还包括用于从腕戴式设备滤波无创血压测量结果的方法。一种方法包括从至少一个脉搏传导时间(PTT)或耦接至用户手腕的压力传感器接收多个相对或绝对血压信号，基于与用户相关联的上下文信息来滤波相对或绝对血压信号，以及舍弃或掩蔽经滤波的相对或绝对血压信号。上下文滤波可基于可为任何测量的血压变化或伪影提供上下文的多种信息。与用户相关联的上下文信息可包括以下各项中的至少一者：(a)来自用户的输入，(b)与用户相关联的健康应用软件信息，(c)与用户相关联的电子病历信息，(d)与用户相关联的位置信息(例如，GPS)，(e)与用户相关联的日历信息，(f)时间信息，(g)温度信息，(h)由用户输入或设备检测到的当前活动(例如坐、站、行走、睡眠、驾驶)，或(i)药物使用/剂量。例如，位置信息可允许在用户正在驾驶时滤波血压信号，日历信息可允许在用户在锻炼室时滤波血压信号，并且温度信息可允许在用户处于在极冷的环境中时滤波血压信号。滤波相对或绝对血压信号还可降低腕戴式设备的功率消耗，因为只有未滤波的相对或绝对血压信号被传输到第二腕戴式设备、移动设备、平板电脑、计算机或数据库。除了滤波以移除某些测量结果之外，上下文信息还可用于随时间注释血压信息，以便辨别影响血压的趋势(例如，步行之后的血压降低、驾驶期间的血压升高)。
本发明的实施方案还包括用于考虑静水效应的方法，特别是用于由腕戴式设备进行无创血压测量，该腕戴式设备具有用于交叉体测量(例如，手指到相对的腕戴式设备)的ICG/ECG传感器或用于被动测量的BCG传感器。例如，大至30mmHg的压力差值可能是由于在测量期间传感器相对于心脏的40cm的高度变化。本文提供了用于解决当用户手腕相对于心脏处于各种高度(例如，侧面向下、空中向上、交叉折叠等)时测量压力差值的方法。一种方法包括从来自腕戴式设备的PTT测量结果接收相对血压信号，其中每个PTT测量结果包括从心脏的心室射血到脉搏到达手腕的时间段，并且心脏的PTT心室射血由至少一个ICG、ECG或BCG传感器确定。接收指示相对于与每个PTT测量结果相关联的心脏的传感器高度的信号，并且基于相对于与每个PTT测量结果相关联的心脏信号的传感器高度调整相对血压信号，以便考虑静水压差值。例如，高度信号可从耦接至腕戴式设备的至少高度传感器、加速度计、陀螺仪和/或大气压力传感器接收和/或计算。此外，用户输入或人体测量数据也可与高度传感器、加速度计、陀螺仪和/或大气压力传感器信号结合使用以确定高度测量结果。然而，应当理解，也可通过当用户躺下时(例如，当用户睡着时，BCG进行被动监测)的测量结果来消除静水效应，使得手腕传感器相对于心脏的高度之间变化较少或没有变化，或者通过在测量(例如，ICG与胸骨接触)期间将手腕传感器相对于心脏的高度对准。
在下面的附图和具体实施方式中示出了一种或多种具体实施的细节。通过参考具体实施方式和附图以及权利要求书，将更好地理解本发明的特征和优点。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方案的从心脏的左心室射血到穿戴腕戴式血压测量设备的手腕的血压脉搏的传播路径。
图2示出了根据本发明的实施方案的相对于从左心室传播到穿戴腕戴式血压测量设备的手腕的血压脉搏的PTT的EKG、ICG和PPG信号。
图3示意性地示出了根据本发明的实施方案的用于测量受试者阻抗的四电极配置。
图4至图5是根据本发明的实施方案的腕戴式血压测量设备的示意性侧视图。
图6示意性地示出了根据本发明实施方案的用于测量胸腔阻抗变化的方法中的电极位置和相关体阻抗。
图6A是根据本发明的实施方案的具有示出为接合用户胸部皮肤的外部电极的另一个腕戴式血压测量设备的横截面图。
图7是根据本发明的实施方式的腕戴式血压测量设备主单元的示意图。
图8示出了根据本发明实施方案的典型EKG和ICG数据迹线。
图9示出了根据本发明的实施方案的相对于从左心室传播到穿戴血压测量设备的手腕的血压脉搏的PTT的加速度计和PPG信号。
图10是根据本发明的实施方案的与用户胸部保持接触的腕戴式血压测量设备的示意性侧视图。
图11是根据本发明的实施方案的垂直于用户胸部表面取向的测量的心震图加速度的典型时域迹线。
图12是根据本发明的实施方案的典型频域心震图。
图13是根据本发明的实施方案的典型频谱心震图。
图14示出了根据本发明的实施方案的x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度和矢量和加速度心震图。
图15示出了根据本发明的实施方案的x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度和矢量和加速度心冲击图。
图16是根据本发明的实施方式的腕戴式血压测量设备的示意图。
图17是根据本发明的实施方案的用于处理记录的加速度数据以识别血液何时从用户心脏的左心室射出的方法的示意图。
图18示出了受试者手腕皮肤表面和下面动脉之间的组织层的横截面。
图19至图21示出了根据本发明实施方案的由PPG传感器发射的光的不同平均穿透深度的检测，该PPG传感器具有设置在距离PPG传感器的两个光源中每一者的不同距离处的返回光检测器。
图22至图23示出了根据本发明实施方案的次表层对由布置在用于两个不同光源波长的不同距离处的光检测器检测到的返回光的相对贡献。
图24示出了根据本发明实施方案的平均穿透深度随着针对两个不同源光波长的源检测器分离的变化。
图25示出了根据本发明的实施方案的来自深层血管丛(DBP)层的光子比随着针对两个不同源光波长的源检测器分离的变化。
图26示出了根据本发明的实施方案的从穿过辅助PPG传感器由左心室喷血到穿戴腕戴式血压测量设备的手腕的传播路径。
图27是根据本发明的实施方案的用于腕戴式血压测量设备的臂戴式辅助PPG传感器的示意性侧视图。
图28是根据本发明的实施方案的可与图27的辅助PPG传感器一起使用的另一个腕戴式血压测量设备的横截面图。
图29示出了根据本发明的实施方案的用于计算用户的平均动脉压力的方法。
图29A示出了根据本发明实施方案的压电膜传感器。
图29B示出了根据本发明的实施方案的压电压力传感器。
图30示出了根据本发明的实施方案的用于确定作用在用户手腕上的静水压力的方法。
图31A至图31C示出了根据本发明的实施方案的改变用户手腕处静水压力的方法。
图32至图35示出了根据本发明的实施方案的用于测量用户手腕处的压力脉搏的各种平面压力波测定设备。
图36示出了根据本发明实施方案的流体囊。
图37至图39示出了可与本发明的实施方案一起使用的各种压力传感器阵列。
图40示出了根据本发明的实施方案的选择性地致动多个压力传感器的子集以抵靠用户手腕的方法。
图41示出了根据本发明的实施方案的具有多个传感器和多个致动器的设备与用户手腕的耦接。
图42至图45示出了根据本发明的实施方案选择性地致动皮肤界面以抵靠用户手腕。
图46A至图46C示出了根据本发明的实施方案从施加于用户的压力传感器阵列获得的压力传感器数据。
图47示出了根据本发明的实施方案的校准相对血压信号的方法。
图48示出了根据本发明实施方案的包括腕戴式带、腕戴式电子设备和移动电话的整体系统的示意图。
图49A至图49C示意性地示出了根据本发明的实施方案的用于耦接至腕戴式电子设备的多个腕戴式带。
图50示意性地示出了根据本发明的实施方案的可以可释放地耦接至腕戴式电子设备的有源带。
具体实施方式
图1示出了根据许多实施方案的从受试者心脏的左心室射血到穿戴腕戴式血压测量设备10的手腕的血压脉搏的传播路径。腕戴式设备10被配置为检测对应于血压脉搏的血液何时从受试者心脏的左心室射出，以及血压脉搏何时到达腕戴式设备10。腕戴式设备10被配置为计算用于将血压脉搏从左心室传递到腕戴式设备10的血压脉搏的脉搏传导时间(PTT)。然后使用所确定的PTT来确定受试者的一个或多个血压值。
通常，PTT是脉搏压力波传播通过受试者动脉树的长度所花费的时间。PTT与血压具有非线性关系。在特定动脉中的给定血压下，可影响血压脉搏将移动多快的因素包括例如动脉硬度、动脉壁厚度和动脉内径。方程(1)提供了PTT和平均动脉血压(MAP)之间的函数关系。
其中：MAP是平均动脉血压；
PTT是脉搏传导时间；
h是动脉壁厚度；
D是动脉直径；
ρ是血液密度；
E0是零压力下动脉的杨氏模量；
α是受试者依赖性生理常数；并且
Δd是受试者左心室和手腕之间的动脉距离。
压力脉搏在其从左心室到手腕的传输期间经过不同的动脉。结果，等式(1)中相应变量的变化，例如动脉壁厚度(h)、动脉直径(D)和在零压力(E0)下动脉的杨氏模量将改变血压以及血压脉搏通过相应动脉的速度有多快之间的关系。然而，每个血压脉搏将在从左心室到手腕的传输期间通过相同的动脉。因此，通过将动脉壁厚度(h)、动脉直径(D)和在零压力(E0)下动脉的杨氏模量替换为各自的有效值，可给出从左心室到手腕的总PTT与MAP之间的关系，所述各自的有效值适于压力脉搏从左心室行进到手腕所通过的所有动脉组合。因此，等式(1)可简化为以下等式(2)中给出的关系。
其中：适用于进行PTT测量的受试者和动脉树段。
(K)和(α)的值可使用任何合适的方法来确定。例如，示波血压测量袖带可用于在与通过腕戴式设备10为受试者确定对应的一个或多个PTT的同时或大约同时测量受试者的一个或多个血压值。然后可使用已知方法使用示波血压测量袖带测量的血压值和受试者的对应的一个或多个PTT来制定合适的校准数据。例如，可使用最小二乘法来确定用于确定(K)和(α)的值的合适值或关系。
基于测量的PTT值，可使用类似的方法来预测MAP、收缩压(SBP)和舒张压(DBP)的值。例如，方程(3)、(4)和(5)分别是可用于由测量的PTT来预测MAP、SBP和DBP的示例性回归方程。
MAP＝KmAP×[log(PTT)-log(PTT0)]+MAP基线 (3)
其中：MAP是预测的平均动脉血压；
MAP基线是基线测量的MAP；
KMAP是MAP的受试者依赖常数；
PTT是测量的脉搏传导时间；并且
PTT0是MAP基线的测量的脉搏传导时间。
SBP＝KSBP×[log(PTT)-log(pTT0)]+SBP基线 (4)
其中：SBP是预测的收缩压；
SBP基线基线测量的收缩压；
KSBP是收缩压的受试者依赖常数；
PTT是测量的脉搏传导时间；并且
PTT0是SBP基线的测量的脉搏传导时间。
DBP＝KDBP×[log(PTT)-log(PTT0)]+DBP基线 (5)
其中：DBP预测的舒张压；
DBP基线是基线测量的舒张压；
KDBP是舒张压的受试者依赖常数；
PTT是测量的脉搏传导时间；并且
PTT0是DBP基线的测量的脉搏传导时间。
图2示出了相对于用于在受试者左心室到腕戴式设备10之间的血压脉搏的脉搏传导时间(PTT)18的EKG迹线段12、ICG迹线段14和PPG信号16。在许多实施方案中，腕戴式设备10包括用于产生用于受试者的EKG迹线和ICG迹线的电极，以及用于为受试者产生PPG信号的PPG传感器。EKG迹线段12具有称为QRS复合物的片段(QRS)，其反映右心室和左心室的快速去极化。EKG迹线的突出峰(R)对应于左心室收缩的开始。脉搏到达时间(PAT)20是EKG迹线的峰值(R)和血压脉搏到达腕戴式设备10之间的时间。随着左心室接触，压力在左心室内累积至压力超过主动脉中压力的点，使得主动脉瓣打开。射血前期(PEP)22是EKG迹线的峰值(R)和主动脉瓣打开之间的时间段。PEP 22与血压的相关性较差。ICG迹线14提供关于主动脉瓣何时打开的更好指示。将血液从左心室射入主动脉使得受试者的胸阻抗的显著暂时降低，这对应于ICG迹线的暂时升高，其为阻抗随时间变化的负值。因此，在许多实施方案中，ICG迹线14是识别对应于主动脉瓣的打开和血压脉搏的传播开始的ICG迹线中暂时升高的开始24的过程。在许多实施方案中，血压脉搏的到达经由PPG信号16检测，该信号包括在血压脉搏到达腕戴式设备10时发生的拐点26。
图3示意性地示出了根据许多实施方案的用于测量受试者阻抗的四电极配置30。四电极配置30包括与第一驱动电流电极34和第二驱动电流电极36电耦接的驱动电流发生器32。在许多实施方案中，驱动电流发生器32经由电极34,36向受试者38施加交流电。四电极配置30还包括与第一感测电极42和第二感测电极44电耦接的电压传感器40。使用独立于驱动电流电极34,36分离的感测电极42,44，其作用是通过利用相对于电流驱动电极34,36传输低得多的电流水平的感测电压来减小阻抗和收缩电阻的影响在许多实施方案中，交变驱动电流具有20kHz至100kHz的频率。驱动电流低于20kHz可产生肌肉兴奋。并且，当100kHz处的驱动电流产生的皮肤电极阻抗比低频率处低大约100倍时，在大于100kHz处施加的驱动电流可导致杂散电容。优选的是约85kHz的驱动电流。
图4示出了根据许多实施方案的腕戴式血压测量设备50的侧视图。腕戴式设备50包括主单元52、腕戴式细长带54、第一驱动电流电极56、第一感测电极58、第二驱动电流电极60、第二感测电极62和PPG传感器64。第一驱动电流电极56、第一感测电极58和PPG传感器64：1)支撑在腕戴式细长带54上，2)定位和取向成与受试者穿戴腕戴式设备50的手腕交互，并且3)操作性地与主单元52连接。第二驱动电流电极60和第二感测电极62：1)支撑在腕戴式细长带上，2)定位和定向成能够与受试者交互以使得驱动电流行进通过受试者的胸腔(例如，使用未穿戴腕戴式设备50的手臂上的独立手指)，以及3)操作性地与主单元52连接。主单元52包括用于经由第一驱动电流电极56和第二驱动电流电极60将驱动电流传递通过受试者并且用于处理来自PPG传感器64和第一传感电极58与第二传感电极62的信号的电路和/或软件，以便测量PTT并基于所述PTT计算受试者的一个或多个血压值。
图5示出了根据许多实施方案的另一种腕戴式血压测量设备70的侧视图。腕戴式设备70包括与腕戴式设备50相同的部件，但是其第一驱动电流电极56和第一感测电极58定位成增强与受试者的手腕72的接触压力。在例示的实施方案中，第一驱动电流电极56相对于第二驱动电流电极60设置在腕戴式带54的直接相对的内表面上，使得例如受试者的手指和第二驱动电流电极60之间的接触压力通过腕戴式带54将压缩传递到第一驱动电流电极56，从而增加第一驱动电流电极56和手腕72之间的接触压力。以类似的方式，第一感测电极58相对于第二感测电极62设置在腕戴式带54的直接相对的内表面上，使得例如受试者的手指与第二感测电极62通过腕戴式带54将压缩传递到第一感测电极58，从而增加第一感测电极58和手腕72之间的接触压力。可使用任何合适的变化。例如，第一驱动电流电极56和第一感测电极58的位置可互换。作为另一个实施例，电极56,58,60,62可位于腕戴式带54上的任何其他合适位置。作为另一个实施例，主单元52上可设置任何合适数量的电极56,58,60,62。
在例示的实施方案中，PPG传感器64位于腕戴式带54上，以便被设置成感测血压脉搏到达受试者的桡动脉74内。示出了受试者的尺骨76和桡骨78的横截面以供参考。
图6示意性地示出了根据许多实施方案的用于测量胸腔阻抗的方法中的电极位置和相关体阻抗。在例示的方法中，第一驱动电流电极56和第一感测电极58保持与受试者的左手腕接触。第二驱动电流电极60与受试者的右食指接触。第二感测电极62与受试者的右拇指接触。第一驱动电流电极56和第二驱动电流电极60在驱动电流电极56,60之间施加交叉体交变驱动电流80。交叉体驱动电流80通过左手腕、通过左手臂、通过胸腔、通过右手臂，并且通过右手食指传播。局部于第一驱动电流电极56的左手腕的阻抗以及第一驱动电流电极56和左手腕的接触阻抗的组合示意性地表示为阻抗(Z1)。与第二驱动电流电极60接触的右手食指的阻抗以及第二驱动电流电极60和右手食指的接触阻抗的组合示意性地表示为阻抗(Z3)。阻抗(Z1和Z3)之间的净交叉体阻抗示意性地表示为阻抗(Z5)。局部于第一感测电极58的左手腕的阻抗以及第一感测电极58和左手腕的接触阻抗的组合示意性地表示为阻抗(Z2)。与第二感测电极62接触的右拇指的阻抗以及第二感测电极62和右拇指的接触阻抗的组合示意性地表示为阻抗(Z4)。在许多实施方案中，因为第一感测电极58和第二感测电极62被配置为测量电压差而不传输任何显著量的电流，所以在阻抗(Z2和Z4)上产生的电压降很小，使得通过第一感测电极58和第二感测电极62所感测的电压差匹配阻抗(Z5)两端的电压差。
图6A示出了根据许多实施方案的另一种腕戴式血压测量设备71的侧视图。腕戴式设备71包括与腕戴式设备70相同的部件，但是其第二驱动电流电极60和第二感测电极62定位成使得它们可经由用户定位穿戴有腕戴式设备71的手臂而与用户的另一部分接合，以便将电极60,62按压成与用户的任何合适的皮肤部分接触。例如，图6A示出了电极60,62压靠在用户胸部73上的皮肤位置(例如，与穿戴设备71的手臂相对的下方乳房皮肤)。作为另一个实施例，电极60,62可压靠在用户未穿戴设备71的手臂的皮肤上。
图7示意性地表示用于测量血压的腕戴式设备的实施方案。在例示的实施方案中，腕戴式设备包括一个或多个处理器82、存储器84、显示器86、一个或多个输入/输出设备88、数据总线90、ICG/EKG单元92、PPG传感器64和PPG传感器控制单元94。在许多实施方案中，存储器84包括只读存储器(ROM)96和随机存取存储器(RAM)98。一个或多个处理器82可以任何合适的形式实现，包括一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。
ICG/EKG单元92包括ICG/EKG信号处理单元100、ICG/EKG数模转换单元102、ICG/EKG模拟前端单元104和ICG/EKG模数转换单元106。信号处理单元100产生数字交流驱动信号(例如，对应于85kHz正弦驱动电流的数字驱动信号)，并将数字交流驱动信号提供给数模转换单元102。数模转换单元102产生与数字交流驱动信号匹配的正弦驱动电流，并将正弦驱动电流提供给模拟前端单元104。模拟前端100将正弦驱动电流提供给第一驱动电流电极56和第二驱动电流电极60以传播通过受试者(例如，如图6所示的交叉体交变驱动电流80)。经由第一感测电极58和第二感测电极62感测所得的电压电平。由模拟前端104处理来自感测电极58,62的信号，以产生提供给模数转换单元106的模拟电压信号。模数转换单元106将模拟电压信号转换为提供给信号处理单元100的相应数字信号。然后，信号处理单元100产生相应的ICG/EKG数字数据，其可由一个或多个处理器82处理，以确定主动脉瓣的打开，并且因此相应地开始将血压脉搏从左心室传播到腕戴式设备。
PPG传感器单元64包括PPG照明单元108和检测器线列110。PPG照明单元108包括将具有不同波长的光透射到手腕上的两个光源112,114。尽管可使用任何合适的波长，但是第一光源112产生具有525nm波长的光束。第二光源114产生波长为940nm的光束。可使用和选择任何合适数量的光源和相应波长，以提供光的组织穿透特性的所需变化。检测器线列110可包括任何合适数量的光检测器。在许多实施方案中，光检测器设置在离光源112,114的多个不同距离处，使得检测到的光与不同的平均穿透深度相关联，以便能够检测血压脉搏到达不同层和/或位于手腕的比由单个光源和单个检测器PPG传感器感测的层更深的层内。在例示的实施方案中，检测器线列110包括四个光检测器116,118,120,122，其中光检测器116,118,120,122中的每一者设置在距光源112,114不同的距离处。例如，光检测器116,118,120,122可分别设置在距光源112,114中的每一者2mm、3mm、4mm、6mm或10mm。将光检测器116,118,120,122产生的信号提供给PPG控制单元94，该PPG控制单元包括模数转换器以生成PPG传感器数字数据，该数字数据可由一个或多个处理器82处理以确定血压脉搏到达腕戴式设备。PPG控制单元94控制光源112,114的激活，并且可以足够高的频率交替地照射光源112,114，以使得能够综合评估由手腕的照明产生的PPG传感器数字数据与光源112,114提供的不同波长。
所产生的ICG/EKG数字数据和PPG传感器数字数据可被传送到RAM 98并存储于其中以用于任何合适的后续使用。例如，该数据可：1)由一个或多个处理器82处理以确定受试者的PTT和对应血压值，2)显示在显示器86上，并且/或者3)经由输入/输出设备88输出以用于任何合适的目的，例如传送给健康护理专业人员和/或监测服务。在许多实施方案中，一个或多个处理器82处理ICG/EKG和PPG传感器数字数据，以基于一个或多个相对血压值产生一段时间的趋势数据。可针对任何合适的时间段(例如，一天或多天、一周或多周、一个月或多个月和/或一年或多年)生成这种趋势数据。一个或多个血压值和/或相关联的趋势数据可：1)存储在RAM 98中，2)显示在显示器86上，并且/或者3)经由输入/输出设备88输出以用于任何合适的目的，例如传送给健康护理专业人员和/或监控服务。
图8示出了根据许多实施方案的典型EKG和ICG数据迹线。按照等式(6)使用施加的驱动电流I(t)和测量的所得电压差信号V(t)来计算AC体阻抗Z(t)。
Z(t)＝V(t)/I(t) (6)
然后通过计算Z(t)的负时间微分来产生ICG信号，如等式(7)所示。
ICG信号＝-dZ/dt (7)
与阻抗驱动电流的相对较高频率(例如，85kHz)相比，EKG信号由身体内产生的具有低得多的频率(例如，0.05-100Hz)变化的电压产生。因此，可处理来自第一感测电极58和第二感测电极62的信号，以产生ICG和EKG迹线。当生成了EKG和ICG迹线之后，可确定射血前期(PEP)。虽然PEP时间段与血压的相关性较差，但其可与血管运动(血管舒张和血管收缩)的程度相关，从而作为可用作将血压与测量的PTT相关联的额外因素。例如，可形成其中预测的血压是PTT和PEP的相关函数的关系。
图9示出了相对于用于在受试者左心室到腕戴式设备210之间的血压脉搏的脉搏传导时间(PTT)218的心电图(EKG)迹线段212、心冲击图(BCG)或心震图(SCG)迹线段214或PPG信号216。在许多实施方案中，腕戴式设备210包括加速度计和PPG或脉搏压力传感器。加速度计测量用于产生BCG和/或SCG的一个或多个加速度，可对其进行处理以识别血压脉搏何时源于受试者的左心室。PPG传感器用于为受试者产生PPG信号。示出了EKG迹线段212作为描述心脏操作的参考。EKG迹线段212具有称为QRS复合物的片段(QRS)，其反映右心室和左心室的快速去极化。EKG迹线的突出峰(R)对应于左心室收缩的开始。脉搏到达时间(PAT)220是EKG迹线的峰值(R)和血压脉搏到达腕戴式设备210之间的时间。随着左心室接触，压力在左心室内累积至压力超过主动脉中压力的点，使得主动脉瓣打开。射血前期(PEP)222是EKG迹线的峰值(R)和主动脉瓣打开之间的时间段。PEP 222与血压的相关性较差。可处理BCG/SCG迹线214以识别主动脉瓣何时打开。血液从左心室射入主动脉导致胸腔的关联加速度，该加速度通过包括在腕戴式设备210中的加速度计检测得到。在许多实施方案中，血压脉搏的到达经由PPG信号216检测，该信号包括在血压脉搏到达腕戴式设备210时发生的拐点224。
图10示出了根据许多实施方案的与用户胸部225保持接触的腕戴式设备210的示意性侧视图。当腕戴式设备210保持与用户胸部接触时，生成SCG数据。当腕戴式设备210不与用户胸部保持接触时，生成BCG数据。腕戴式设备210包括主单元226、腕戴式细长带228、加速度计230和PPG传感器232。加速度计230和PPG传感器232支撑在腕戴式细长带228上并与主单元226可操作地连接。当设备210穿戴在手腕234上时，PPG传感器232被定位和取向为与用户的手腕234交互。主单元226包括用于处理来自加速度计230和PPG传感器232的输出的电路和/或软件，以便测量PTT并基于PTT计算受试者的一个或多个血压值。在例示的实施方案中，PPG传感器232位于腕戴式带228上，以便被设置成感测血压脉搏到达受试者的桡动脉236内。示出了受试者的尺骨238和桡骨240的横截面以供参考。在所描述的实施方案中，加速度计230被取向为测量轴线Ax和Ay(在用户胸部225的平面中)和轴线Az(垂直于用户胸部225)中每一者中的加速度。
图11示出了根据许多实施方案的用于在垂直于用户胸部表面的方向上测量的加速度的典型时域SCG迹线242。SCG迹线242具有局部峰值244，其对应于主动脉瓣膜的打开以及相关联的血液从用户左心室射入主动脉中。可处理SCG迹线242以识别局部峰值244以及局部峰值发生的相关联时间点，从而识别用于将血液从左心室一次或多次喷射入用户主动脉中的一个或多个时间点。所识别的一个或多个时间点可结合各个血压脉搏到达手腕时的一个或多个时间点使用，如由PPG传感器232所检测到的那样或者可选地通过脉搏压力传感器来计算用于将血压脉搏从左心室传播到用户手腕的PTT。然后，如本文所述，计算的PTT可用于为用户生成一个或多个血压值。
图12和图13示出了可从加速度计230的输出产生的其他曲线。图12示出了由与用户胸部保持接触的加速度计的输出生成的典型频域SCG 246。频域SCG可用于识别用户的心率，其可用于重复检查对应于局部峰值244的时间点被与识别的心率一致的时间间隔分开。图13示出了典型的频谱SCG，其也可用于识别用户的心率。
图14示出了使用保持与受试者胸部接触的加速度计测量的示例性x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度以及矢量和加速度SCG图。z轴加速度(垂直于受试者胸部)以及矢量和加速度(Atotal)中的每一者表现出对应于来自受试者左心室相应射血的清楚的加速度峰值。相对于具有对应于从受试者左心室分别射出血液的加速度峰值，y轴加速度(位于受试者胸部平面内)相对不清楚。并且相对于具有对应于从受试者左心室分别射出血液的加速度峰值，x轴加速度(也位于受试者胸部平面内)最不清楚。
图15示出了使用耦接至未保持与受试者胸部接触的腕戴式设备的加速度计测量的示例性x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度以及矢量和加速度BCG图。这些BCG图显示不同的顺序，相对于这些顺序，加速度图表现出对应于从受试者的左心室分别射血的加速度峰值。具体地讲，y轴加速度BCG图表现出与从受试者左心室分别射血相对应的最清楚的加速度峰值。在y轴加速度BCG图之后，矢量和加速度(Atotal)BCG图是次最清楚的。最后，x轴加速度和z轴加速度BCG图中的每一者似乎同样表现出对应于从受试者左心室分别射血的最不清楚的加速度峰值。如本文参考图17所描述的那样，可实现分量加速度的组合，以便表现出更大的信号变化性，从而相对于从受试者左心室分别射血具有更清楚的加速度峰值。
图16示意性地表示腕戴式设备210的实施方案。在例示的实施方案中，腕戴式设备210包括一个或多个处理器282、存储器284、显示器286、一个或多个输入/输出设备288、数据总线290、加速度计230、PPG传感器232和PPG传感器控制单元294。在许多实施方案中，存储器284包括只读存储器(ROM)296和随机存取存储器(RAM)298。一个或多个处理器282可以任何合适的形式实现，包括一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)或集成电路。加速度计230可以是任何合适的加速度计(例如，三轴低噪声加速度计)。
PPG传感器单元232包括PPG照明单元308和检测器线列310。PPG照明单元308包括将具有不同波长的光透射到手腕上的两个光源312,314。尽管可使用任何合适的波长，但是第一光源312产生具有525nm波长的光束。第二光源314产生波长为940nm的光束。可使用和选择任何合适数量的光源和相应波长，以提供光的组织穿透特性的所需变化。检测器线列310可包括任何合适数量的光检测器。在许多实施方案中，光检测器设置在离光源312,314的多个不同距离处，使得检测到的光与不同的平均穿透深度相关联，以便能够检测血压脉搏到达不同层和/或位于手腕的比由单个光源和单个检测器PPG传感器感测的层更深的层内。在例示的实施方案中，检测器线列310包括四个光检测器316,318,320,322，其中光检测器316,318,320,322中的每一者设置在距光源312,314不同的距离处。例如，光检测器316,318,320,322可分别设置在距光源312,314中的每一者2mm、3mm、4mm或6mm。将光检测器316,318,320,322产生的信号提供给PPG控制单元294，该PPG控制单元包括模数转换器以生成PPG传感器数字数据，该数字数据可由一个或多个处理器282处理以确定血压脉搏到达腕戴式设备。PPG控制单元294控制光源312,314的激活，并且可以足够高的频率交替地照射光源312,314，以使得能够综合评估由手腕的照明产生的PPG传感器数字数据与光源312,314提供的不同波长。
所测量的加速度数据和PPG传感器数字数据可被传送到RAM 298并存储于其中以用于任何合适的后续使用。例如，该数据可：1)由一个或多个处理器282处理以确定受试者的PTT和对应血压值，2)显示在显示器286上，并且/或者3)经由输入/输出设备288输出以用于任何合适的目的，例如传送给健康护理专业人员和/或监测服务。在许多实施方案中，一个或多个处理器282处理加速度数据和PPG传感器数字数据，以基于一个或多个相对血压值产生一段时间的趋势数据。可针对任何合适的时间段(例如，一天或多天、一周或多周、一个月或多个月和/或一年或多年)生成这种趋势数据。一个或多个血压值和/或相关联的趋势数据可：1)存储在RAM 298中，2)显示在显示器286上，并且/或者3)经由输入/输出设备288输出以用于任何合适的目的，例如传送给健康护理专业人员和/或监控服务。
图17示出了根据许多实施方案的用于处理记录的加速度数据以识别血液何时从用户心脏的左心室射出的方法350。在方法350中，用合适的带通滤波器352(例如，衰减小于0.3Hz的频率和大于10Hz的频率的带通滤波器)处理来自PPG传感器232的输出，以减少噪声。然后，相对于时间对滤波的PPG传感器输出进行微分(动作354)，以便产生更清楚地表现出在血压脉搏的反射到达手腕之前，血压脉搏何时首先到达手腕的信号。以类似的方式，来自加速度计230的输出(随时间变化的三分量加速度矢量数据)也使用合适的带通滤波器356(例如，衰减小于0.3Hz的频率和大于10Hz的频率的带通滤波器)处理，以减少噪声。然后选择性地组合滤波的加速度矢量数据，使得组合的加速度值相对于从受试者左心室的射血表现出更大的可变性，从而表现出对应于从受试者左心室分别射血的更清楚的加速度峰值。在方法350的一个变型中，从三分量加速度矢量数据计算幅度迹线(动作358)。如图14和图15所示，对于SCG和BCG两者的矢量和加速度数据图(Atotal)中的每一者，这种幅度迹线可表现出对应于从受试者左心室分别射血的清晰的加速度幅度峰值。在方法350的另一个变型中，可执行主成分分析(PCA)(动作358)，以识别表现出最大加速度可变性的加速度数据的三个分量的线性组合，从而增加所识别的组合将表现出对应于来自受试者左心室的相应射血的清晰加速度幅度峰值的可能性，同时实现手腕上的加速度计取向的灵活性。主分量分析可通过计算与时间窗内测量的加速度矢量样本的协方差矩阵的最大特征值相关联的三维特征向量来实现。该特征向量的分量被用作加速度分量的线性组合PCA-1中的系数。然后可评估所得到的线性组合时间样本，以识别对应于从受试者左心室分别射血的峰值。对于包含测量的加速度数据的所关注后续时间窗口，重复PCA过程。在动作360中，所识别的血压脉搏到达手腕的时间点与从用户左心室射血的相应时间点(即，在三个分量加速度矢量数据的组合中识别的加速度峰值)相关。例如，血压脉搏到达的每个时间点可与从左心室射血的相应时间点相关，该时间点落在预选的血压脉搏到达手腕之前的先前时间跨度内(例如，100ms至300ms)。可使用任何合适的先前时间跨度。并且所使用的先前时间跨度可针对特定受试者定制，以反映脉搏波速度相关特征中的个体变化，例如动脉硬度的相对差异。
图18示出了受试者的次表层。所示出的层包括：1)角质层(约20μm厚)，2)活的表皮(80至100μm厚)，3)乳头真皮(150至200μm厚)，4)浅表丛(80至100μm厚，血液体积分数为约1.1％)，5)网状真皮(1400至1600μm厚，血液体积分数为约0.83％)，和6)深血网神经丛(80至120μm厚，血容量分数约4.1％)。在到达手腕时，血压脉搏在传播到覆盖层之前到达深层血网丛层。由于血管舒缩(血管舒张和血管收缩)在调节动脉树中更下游的小动脉和毛细血管中的血流中起重要作用，因此使用PPG传感器来检测血压脉搏到达深血网神经丛中可提高血压和PTT之间的相关性强度，这是通过减少血管舒缩诱发的PTT在较浅层中的变化实现的，该较浅层更易于受到血管运动诱发的血压脉搏的脉搏波速度变化的影响。
图19至图21示出了根据许多实施方案的由PPG传感器发射的光的不同平均穿透深度的检测，该PPG传感器具有设置在距离PPG传感器的两个光源中每一者的不同距离处的返回光检测器。图19示出了525nm光源和设置在距525nm光源2mm处的点检测器的组合的感测深度的分布。图20示出了525nm光源和设置在距525nm光源2mm、3mm、4mm和6mm处的点检测器的组合的感测深度的分布，以及平均穿透深度和来自深层净神经层的光子与总检测的返回光的比率随着源检测器分离的变化的对应图。图21示出了940nm光源和设置在距940nm光源2mm、3mm、4mm和6mm处的点检测器的组合的感测深度的分布，以及平均穿透深度和来自深层净神经层的光子与总检测的返回光的比率随着源检测器分离的变化的对应图。图22和图23示出了对于每个波长和源检测器分离的每层的总检测返回光的贡献。图24和图25示出了对应于图20和图21的曲线的组合图。
使用图19至图25中所示的数据，可以处理来自检测器116,118,120,122,316,318,320,322的信号以检测在选定层(例如，具有深层血网神经丛层)内血压脉搏的到达，所述信号是针对由光源112,114,312,314产生的每个光波长而产生的。例如，由于入射在检测器116,118,120,122,316,318,320,322上的从网状真皮层返回的返回光的大百分比，可以首先检测网状真皮层内血压脉搏的到达。一旦确定到达网状真皮层的时间，可以组合和/或处理在到达网状真皮层的时间之前的合适时间间隔内的信号，以便集中注意力于检测深层血神经丛层中血压脉搏的较早到达。通常，与诸如绿色(例如，525nm波长)或红色(例如，660nm波长)的可见光相比，红外(例如，940nm波长)光更深地穿透皮肤。因此，从红外光记录的PPG波形对应于从较深的血管反射的光，而从绿光记录的PPG波形对应于从皮肤表面附近的毛细管反射的光。由于相比于皮肤表面附近的毛细血管，在较深的血管处血液脉搏更早地到达，所以在相同位置(例如，手腕上)，血液脉搏出现在绿色PPG之前的红外PPG中。红外PPG信号和绿色PPG信号的互相关可用于确定较深的血管处血液脉搏的到达和皮肤表面附近的毛细血管处血液脉搏的到达之间的相对延迟。
可首先以几种方式之一，例如使用低通滤波器或回归滤波器，对PPG信号进行滤波。脉搏到达可以被检测为PPG信号的振幅的峰值或“过零点”。或者，PPG信号可以相对于时间微分，并且该微分信号用于确定脉搏到达时间。可对单个脉搏执行该信号处理，得到每个心跳的PTT。或者，可对为多于一个脉搏的平均值的信号执行该处理。一种多心跳平均方法首先使用傅里叶变换将信号(ICG或ECG以及PPG)变换到频域。然后，两个变换信号之间的互相关将给出PTT值。
图26示出了用于测量PTT的另一种方法，该方法可用于生成受试者的一个或多个血压值。在该方法中测量的PTT用于将血压脉搏从臂戴式辅助设备430传播到达腕戴式设备432。辅助设备430和腕戴式设备432可以使用任何合适的方法，例如通过如本文所述的PPG传感器，来检测血压脉搏的到达。
图27和图28示出了辅助设备430和腕戴式设备432的侧视图。辅助设备430包括臂戴式细长带434和耦接至带434的辅助PPG传感器436。辅助设备430可以包括一个或多个参考特征部或标记，以便实现辅助PPG传感器436相对于所选择的下伏动脉的可靠定位和/或取向，从而检测所选择的下伏动脉内血压脉搏的到达。腕戴式设备432可类似于本文结合PPG传感器464所述的任何腕戴式设备来配置，并且可以具有类似于本文结合其所有相关功能所述的任何主单元来配置的主单元438。
图29示出了用腕戴式压力传感器计算平均动脉压力的示例性方法510。在步骤510，在腕戴式设备与用户的手腕耦接之后，可以利用与压力致动器耦接的压力传感器将恒定压力施加到手腕。一旦压力传感器被推靠在手腕上，就可以从压力传感器接收来自手腕的压力测量结果514。然后可以指示用户在第一高度和第二高度之间挥动其手臂，以改变在手腕处经受的静水压力516。当用户将其手臂从第一高度挥至第二高度时，可以从压力传感器接收挥动压力信号，其中压力脉搏的振幅随着用户移动其手臂时在手腕处经历的静水压力的变化而变化。可以分析挥动压力信号以识别挥动压力信号中的最大压力脉搏520。在识别最大压力脉搏之后获得与最大压力脉搏相关的静水压力522。然后可以基于所获得的静水压力和施加到手腕的恒定压力来计算平均动脉压力524。然后可以输出指示以向用户提供所获得的平均动脉压力的指示526。然而，应当理解，可以替代地使用上述腕戴式设备的PPG传感器来代替压力传感器，以提供光容积波形信号，其中识别最大容积波形信号以根据图29确定平均动脉压力。
示例性方法510利用静水压力的变化来压平用户动脉。在许多实施方案中，方法510可用于压平对用户有足够骨支撑的桡动脉或其他浅动脉。当手腕相对于用户的心脏改变高度时，静水压力的量将变化并且在用户的手腕处施加不同量的压力以用于对目标动脉的压平。用于计算平均动脉压力的该示例性方法510是违反直觉的，因为许多现有的测量和监测血压的非侵入性方法教导在血压监测期间避免手臂运动。更具体地讲，许多现有方法要求或建议用户在整个对用户血压的测量和/或监测期间将其手臂保持在优选位置。此外，一些监测或测量血压的方法可能需要腕部装具，其在进行测量时将用户的手腕锁定在优选取向。其中用户无需笨重腕部装具即可获得血压测量结果和/或监测的方法可提供更方便的方法，在这种方法中用户可以容易地在离开诊所环境时测量自己的动脉压力。
在许多实施方案中，在用户已经将设备耦接到其手腕之后，可通过将压力传感器推靠在用户的手腕上来施加恒定压力512。恒定压力可以通过多种不同的方式施加。例如，腕戴式设备带可被手动紧固(例如，Velcro带、可调节带等)或机械紧固(例如，通过棘轮机构等)。所述带可使用微线性致动器或电活性聚合物(人工肌肉)来紧固。在许多实施方案中，压力致动器可用于将压力传感器推靠在用户的手腕上。例如，螺线管、线性致动器、流体囊等可以与压力传感器耦接并且被致动以将压力传感器推靠在手腕上，并且还可以被致动以减小施加的压力量。
在一些实施例中，所施加的恒定压力可以在80-120mmHg的范围内选择，其接近所关注的平均动脉压力的范围。使用平面压力波测定来确定平均动脉压力要求跨壁压力等于零，P_跨壁＝0。跨动脉壁作用的跨壁压力被定义为内部压力和外部压力之间的差，P_跨壁＝P_内部-P_外部。在从主动脉到大的外周动脉的阻力可忽略的假设下，外周动脉处的内部压力P_内部是中心主动脉血压和外周动脉相对于主动脉的静水压力的总和。因此，在主动脉下方的外周动脉的内部压力大于主动脉的血压；类似地，在主动脉上方的外周动脉的内部压力小于主动脉的血压。对于恒定的外部压力，当外周动脉处于其最低点时，跨壁压力最大，而当外周动脉处于其最高点时，跨壁压力最小。当动脉处于其最低点时，跨壁压力通常大于零。当动脉从其最低点升高时，跨壁压力降低，直到其达到零并开始变为负。因此，对于恒定的外部压力P_外部，跨壁压力将在取决于中心主动脉血压的高度处达到零。当中心主动脉血压增加时，跨壁压力在增加的外周动脉高度处等于零。相反，当中心主动脉血压降低时，跨壁压力在减小的外周动脉高度处等于零。例如，可以在手腕处施加恒定压力，使得当用户的手臂处于静止位置(例如，站立时处于用户侧面)时手腕处的跨壁压力为正。恒定压力还可以被配置为在用户将其手臂相对于用户的心脏升高一定高度之后允许跨壁压力变为负。通过这样的配置压平目标动脉，其中动脉壁变平并且跨壁压力变为零。这里，动脉压力垂直于表面可以发生在透壁压力为正状态的静止位置和透壁压力为负的升高位置之间的高度处。在手腕的这个高度处，作用在用户手腕上的静水压力和施加在手腕上的恒定压力可将动脉压平，使得动脉压力是由压力传感器检测到的唯一压力(例如，所需的压平)。
一旦压力传感器与用户的手腕耦接，就可以从压力传感器接收压力信号/测量结果514。接收的压力信号可对应于用户的动脉压力。在一些实施方案中，压力传感器可以是电容式压力传感器、压电膜压力传感器、压阻式微机电系统(MEMS)压力传感器、囊内流体或气体压力传感器等。图29A示出了可与本文所述的本发明实施方案一起使用的示例性压电膜传感器。图29B示出了可与本文所述的本发明实施方案一起使用的示例性压阻式压力传感器。
在一些实施方案中，压电膜压力传感器可以是优选的，因为膜可以是薄的从而可以更好地符合用户手腕的轮廓。当使用压电膜压力传感器时，一些实施方案可以用流体囊致动压电膜压力传感器。识别由流体囊施加的压力的流体囊压力传感器可以用于测量静态压力，而压电膜压力传感器测量动态压力。压电膜测量来自动脉的动态压力振荡，而流体囊压力传感器测量由流体囊静态施加的压力。
在一些实施方案中，压阻式传感器可以是优选的，因为膜也可符合用户手腕的轮廓并且还可测量静态和动态压力。
在许多实施方案中，可以使用一个阵列的压力传感器来确保该阵列中的至少一个压力传感器位于相对于用户的目标动脉的优选位置。例如，在一些实施方案中，可以横向于手腕的桡动脉施加12×1阵列、两个12×1阵列、3×4阵列、两个3×4阵列等的压力传感器。在一些实施方案中，单个压力致动器可用于将整个阵列的传感器推靠在目标动脉上。在其他实施方案中，多个压力致动器可用于将该阵列的传感器的一部分推靠在目标动脉上。例如，腕戴式设备的一些实施方案可使每个压力传感器与压力致动器耦接，使得每个单独的压力传感器可在不同的时间被单独地推动抵靠和远离手腕所需的量。下面进一步讨论示例性设备的更多细节。
可以指示用户在第一高度和第二高度之间挥动其手臂516。第一高度和第二高度可以是例如用户的手臂在站立时抵靠在其侧面的静止位置和用户的手臂举到其头部上方的升高位置。在许多实施方案中，可能优选的是指示用户将其手慢慢地挥至不同的高度，使得可以在不同的高度测量多个压力脉搏。此外，虽然不是必要的，但是可能优选的是指示用户将其手臂保持在伸展位置或直线取向(例如，肘部被锁定的位置)，使得可以使用手臂与肩部到手腕的长度的角度计算手腕相对于用户肩部的高度测量结果。
当用户将其手臂移动到不同的高度时，可以接收挥动压力信号518。挥动压力信号可包括多个压力脉搏，这些压力脉搏由于手腕在不同高度经历的静水压力变化而在振幅上变化。
如上所述，对目标动脉的所需压平(其中动脉壁变平并且动脉压力垂直于表面)可以发生在第一手腕高度(例如，静止位置，其中手臂处于用户侧面)和第二手腕高度(例如，在静止位置上方的升高位置)之间的所需高度处，在第一手腕高度处透壁压力为正，在第二手腕高度处透壁压力为负，或反之亦然。在其中透壁压力为零的所需高度处，作用在用户手腕上的静水压力和施加在手腕处的恒定压力可将动脉压平，使得通过压力传感器测量动脉压应力。因此，在具有在不同高度处测得的多个压力脉搏的高度挥动压力信号中，对目标动脉的所需压平与具有最大振幅的压力脉搏(即，“最大压力脉搏”)相关联。因此，在接收到挥动压力信号518之后，识别挥动压力信号中的最大压力脉搏520，这是因为其与对目标动脉的所需压平相关联，并且可以记录对应的手部高度、位置和/或取向来计算静水压力。
为了计算平均动脉压力524，获得在测量最大压力脉搏期间施加的恒定压力和作用在手腕上的静水压力。平均动脉压力(MAP)可通过以下公式计算：
MAP＝P施加-P静水， (8)
其中：P施加是施加在手腕上的恒定压力，P静水是在测量最大压力脉搏期间作用在手腕上的静水压力。
P静水可通过以下公式计算：
P静水＝pgh， (8a)
其中：ρ是血液的密度，g是重力常数，h是用户的心脏和手腕之间的高度差(“心脏到手腕高度”)。血液的平均密度约为1060kg/m3。重力常数约为9.8m/s2。高度差h可以定义为：
h＝高度心脏-高度手腕，， (9)
其中h以厘米(cm)获得，并且其中MAP以mmHg输出，公式(1)可以重写为：
因此，可通过获得施加在手腕处的恒定压力并通过获得与最大压力脉搏的测量相关联的用户的心脏到手腕的高度来计算MAP。
图30示出了计算手腕处的静水压力522的示例性方法528。在步骤530处，可以接收指示压力传感器的角度的信号，同时压力传感器获得挥动压力信号。可以获得用户的肩部到手腕的长度532。可以使用指示压力传感器的角度的信号和所获得的肩部到手腕的长度来计算传感器相对于用户的肩部的高度534。然后可以获得用户肩部的高度536，用于基于肩部高度和传感器相对于肩部的高度来计算手腕高度38。然后可以获得用户的心脏高度540。然后可以基于获得的用户心脏高度540和计算的手腕高度538计算压力传感器/手腕和心脏之间的高度差542。使用计算的高度差，可以计算在传感器的高度处作用在手腕上的静水压力544，并且用于计算MAP 524(例如，使用公式10)。
在一些实施方案中，加速度计可与腕戴式设备耦接，并且可在接收挥动压力信号时输出压力传感器的角度530。所接收的角度信息530可与所获得的肩部到手腕高度532一起使用，以识别用户的压力传感器和手腕相对于用户肩部的高度。例如，肩部到手腕高度(高度肩部到手腕)可用下式计算：
高度肩到手腕＝1肩到手腕*sinθ手腕； (11)
其中：l肩部到手腕是用户的肩部到手腕的长度，θ是由加速度计识别的手腕/压力传感器相对于水平面的角度。
可选地，如果加速度计返回压力传感器相对于垂直面的角度(例如，其中垂直上举的臂返回0°的角度，并且垂直向下的臂位置返回180°的角度)530，则肩部到手腕的高度可用下式计算：
可以直接从用于公式(11)或(12)中的用户输入546获得用户的肩部到手腕的长度532。例如，可提供请求用户输入肩部到手腕的长度的用户界面。响应于指示肩部到手腕的长度的用户输入，设备可存储所接收的用户输入以供在公式(11)和/或(12)中使用。
在本发明的一些实施方案中，用户可输入人体测量数据548，并且可基于用户输入的人体测量数据来估计用户的肩部到手腕的长度。例如，在一些实施方案中，用户可以输入性别和身高。在另外的实施方案中，可以获得其他人体测量数据，例如用户的年龄、体重、种族等。基于接收到的人体测量数据，可估计肩部到手腕的长度。例如，在一些实施方案中，男性用户的肩部到手腕的长度可估计为用户输入身高的大约30％-36％，在一些实施方案中，优选地为用户输入身高的约33％-34％，并且在另外的实施方案中，甚至更优选地为用户输入身高的约33.4％-33.5％。对于一些实施方案，女性用户的肩部到手腕的长度可估计为用户输入身高的大约31％-37％，在一些实施方案中，甚至更优选地为用户输入身高的约33％-35％，并且在另外的实施方案中，甚至更优选地为用户输入身高的约33.3％-34.5％。
此后，可通过下式以获得的用户肩部高度536来计算用户的手腕高度(高度手腕)538：
高度手腕＝高度肩+高度肩到手腕。 (13)
可选地，可将公式(13)代入公式(9)，得到：
h＝高度心脏-手腕＝高度心脏-(高度肩+高度肩到手腕)。
(14)
以类似于接收肩部到手腕的长度的方式，可通过用户输入546请求和接收肩部高度，或者可以使用接收的人体测量数据548来估计肩部高度。例如，在一些实施方案中，男性用户的肩部高度可估计为大约在用户身高的80％-84％之间，并且在另外的实施方案中，优选地在用户身高的约81.5％-82.5％之间，甚至更优选地为用户身高的约81.9％-82％。对于女性用户，肩部高度可估计为大约在用户输入身高的81.5％-83.5％之间，并且在另外的实施方案中，优选地在用户输入身高的82％-83％之间，甚至更优选地为用户输入身高的约82.4％-82.6％。
为了使用公式(13)或公式(14)计算高度心脏到手腕，用户的心脏高度540可通过用户输入542(用户输入并存储以供后续使用)直接获得，或者可以基于由用户输入的人体测量数据548(例如，性别、身高等)来估计。在一些实施方案中，用户心脏的高度可估计为用户输入身高的大约70％-75％，在另外的实施方案中，优选地为用户输入身高的约72％-73％，甚至更优选地为用户输入身高的约72.5％。
一旦获得了高度心脏到手腕，便可使用公式(8a)计算作用在手腕上的静水压力544，并且可使用公式(10)计算MAP 524。
在为用户计算MAP之后，方法510可前进到向用户输出指示所计算的MAP的指示526。该输出可包括计算的MAP。或者，输出可以是指示所计算的MAP落在范围(例如，好的MAP、中等MAP、差的MAP)内的一般指示。输出可以是音频的(例如，语音或其他音频指示)或视频的。例如，输出可以被输出到设备的显示器，或者LED可以照亮以提供指示。在一些实施方案中，输出可以被传送到与腕戴式血压监测设备耦接的独立的可穿戴设备。例如，在一些实施方案中，腕戴式血压监测设备可与独立的腕戴式电子设备耦接。独立的设备可包括独立的电源、处理器、通信端口、存储器和输入/输出等。在另外的实施方案中，输出可以被(例如，无线地)传送到用户的移动设备。例如，可将所计算的MAP的指示传输到智能电话或其他便携式电子设备(例如，平板电脑、PDA、膝上型电脑等)进行记录、分析和文件编制。
在一些实施方案中，腕戴式血压监视器可将接收到的传感器信号(例如，手腕角度、压力信号、挥动压力信号等)输出或以其他方式传输到独立的设备，以供进一步处理和记录。这可能有利于降低腕戴式设备中所需的处理能力，从而允许设备具有更小的占用面积，并且可允许设备由于更低的功率消耗而被操作更长的时间段。此外，通过将数据传输到辅助设备(例如，手表、电话、平板电脑等)的板载存储器，可减少电池需求，从而进一步允许设备具有更小的占用面积。
虽然文中通常论述为指示用户主动地、故意地和/或有意地进行用于产生挥动的压力脉搏的手臂挥动，但是其他实施方案也可以是被动的，其中可在用户进行日常活动的整个时间段内接收压力信号。其他传感器数据(例如，加速度计数据)可指示传感器移动到不同高度，并且可指示接收到挥动压力信号。然后可分析被动接收的挥动压力信号(例如，其中用户不响应于指令进行手臂挥动)，以根据上述方法计算用户的MAP。
可选地，在一些实施方案中，手腕上的加速度计和陀螺仪可用于追踪手腕在日常运动期间的轨迹，进而确定手腕和肩部之间的高度，然后可通过单次测量肩部到心脏的高度确定心脏到手腕的高度。
图31A至图31C示出用户550挥动其手臂以产生用于示例性方法510的挥动压力信号。图31A示出了腕戴式设备552相对于其心脏556位于第一高度554的用户550，其中腕/腕戴式设备552位于用户的心脏556下方。图31B示出了腕戴式设备552处于高度558的用户550，其中腕/腕戴式设备552近似处于其心脏556的高度。图31C示出了腕戴式设备552相对于其心脏556处于第二高度560的用户550，其中腕/腕戴式设备552位于用户的心脏556上方。
在图31A中，高度心脏到手腕具有正值，因为心脏高度大于手腕高度。因此，根据公式(8a)，当手腕位于用户的心脏556下方时，用户550在手腕处经历正静水压力。例如，使用公式(8a)，当手腕位于心脏556下方约51.28cm处时，用户在手腕处经历+40mmHg的静水压力。因此，如果当手腕位于心脏高度556下方时发生对目标动脉的所需压平(或最大压力脉搏的测量结果)，则所计算的MAP小于所施加的压力。
在图31B中，高度心脏到手腕大约为零。因此，根据公式(8a)，在此高度处，没有相对于心脏556作用在手腕上的静水压力。如果当手腕高度等于心脏高度时发生对目标动脉的所需压平(或最大压力脉搏的测量结果)，则所计算的MAP等于所施加的压力。
在图31C中，高度心脏到手腕具有负值，因为心脏高度小于手腕高度，(参见公式(9))。因此，根据公式(8a)，当手腕位于用户550的心脏556上方时，用户550在手腕处相对于心脏经历负的静水压力。例如，使用公式(8a)，当手腕位于心脏556上方约51.28cm处时，用户在手腕处经历-40mmHg的静水压力。如果当手腕位于心脏高度556上方时发生对目标动脉的所需压平(或最大压力脉搏的测量结果)，则所计算的MAP大于所施加的压力。
在许多实施方案中，在手臂挥动的低端处的透壁压力可以是正的，其中手腕和设备位于心脏下方(例如，图31A)，并且在手臂挥动的高端处可以是负的，其中手腕和设备位于心脏上方(例如，图31C)。在这种情况下，对目标动脉的所需压平和最大压力脉搏的测量结果将发生在手臂挥动的低端和手臂挥动的高端之间的中间高度处，其中透壁压力为零。
图32示出了用于监测和/或测量用户的血压的示例性设备562。设备562可包括腕带564和由腕带564支撑的致动器系统566。致动器系统566可包括用于与压力传感器(未示出)耦接的尖端567，并且可被配置为将压力传感器相对于耦接的手腕定位在所需位置。
腕带564可被提供用于与用户的手腕耦接。虽然将该腕带示出为被配置为部分地环绕用户的手腕，但是其他实施方案可以完全环绕用户的手腕。如上所述，腕带564可围绕用户的手腕紧固以在MAP测量期间施加恒定压力。腕带564可包括扣钩、棘轮机构或用于将设备562与用户的手腕耦接和/或紧固的其他接合/紧固特征部。
在一些实施方案中，腕带564可被配置为与具有带的独立可穿戴设备耦接或对该可穿戴设备进行修改。例如，腕带564可耦接到独立可穿戴设备的带的内表面/接触表面。在一些实施方案中，该独立设备还可以是腕戴式设备，例如手表等。
致动器系统566可经由腕带564相对于用户的手腕被支撑。致动器系统566可向耦接到致动器系统566的尖端567的压力传感器相对于手腕提供多个自由度，使得压力传感器可以优选地放置在手腕上的所需位置处，并且具有所需量的压力。例如，如图所示，致动器系统566包括用于将耦接的压力传感器垂直于或横向于耦接的用户手腕定位的第一轨道568。致动器系统566还可包括用于沿目标动脉的长度定位尖端567的第二轨道570。此外，致动器系统566可包括线性致动器572，用于抵靠用户的手腕推动耦接到其上的压力传感器(例如，用于施加恒定压力以测量MAP)。在一些实施方案中，2轨道系统可以由自动分步控制的线性平台定位系统代替。并且线性致动器572可以用音圈致动器(VCA)或压电叠层致动器代替。
示例性设备562可被配置为执行示例性方法510。在一些实施方案中，示例性设备562可用于使用平面压力波测定监测血压，其中致动器572被配置为在Z方向(即，进入手腕)执行压力挥动以识别MAP，然后被致动成施加优选的压力，使得压力传感器提供连续血压监测。
图33示出了用于监测和/或测量用户的血压的另一示例性设备574。设备574可包括具有弯曲构造的外壳576，其具有被构造成匹配用户手腕下侧的曲率的内表面578。外壳576可包括用于与腕带(未示出)耦接的槽或接合特征部580。壳体576可包括用于接收传感器阵列的凹陷表面/槽582以及用于接收所接收的传感器阵列的传感器引线的对应凹陷表面/槽584。此外，在一些实施方案中，外壳576可包括用于接收压力致动器的凹陷表面/槽586，该压力致动器用于将接收的传感器阵列推靠在用户的手腕上。
槽580可被构造成接收用于将设备574耦接到用户手腕的腕带。该槽可例如接收用于将设备574固定到手腕的钩-环紧固带(例如，带等)。
凹陷表面582可被配置用于接收压力传感器阵列。在一些实施方案中，压力传感器阵列可包括电容式压力传感器、压阻式MEMS压力传感器、压电膜压力传感器等。在一些实施方案中，可以接收12×1压力传感器阵列。凹陷表面582可使所接收的传感器阵列与腕带平行对齐，使得传感器阵列横穿目标动脉(例如，桡动脉)。这可确保压力传感器阵列中的至少一个压力传感器定位在目标动脉上。在例示的实施方案中，为两个12×1传感器阵列提供两个凹陷表面582。虽然仅通过用于接收12×1传感器阵列的两个凹陷表面582来举例说明，但是应当理解，其他实施方案可包括单个凹陷表面582或可包括用于接收传感器阵列的三个或更多个凹陷表面582。此外，虽然将凹陷表面582描述为被构造成接收12×1传感器阵列，但是应当理解，实施方案不限于接收12×1传感器阵列。实施方案可具有凹陷表面以接收其他传感器阵列配置(例如，2×1传感器阵列、3×3传感器阵列、4×4传感器阵列、4×3传感器阵列、4×6传感器阵列等)。阵列几何形状的示例包括但不限于矩形、六边形和具有交错的行或列的阵列。
凹陷表面586可比凹陷表面582更进一步凹进，使得所接收的压力致动器可以将所接收的压力传感器推靠在用户的手腕上。在一些实施方案中，凹陷表面586可被构造成接收流体囊压力致动器。流体囊致动器可被配置为填充有各种量的流体，以将所接收的压力传感器推靠在具有变化压力量的手腕上。一些实施方案可包括用于提供指示囊内流体压力的信号的流体囊压力传感器。凹陷表面586和所接收的流体囊可以横向于凹陷表面582延伸，使得单个流体囊可被致动以通过单次致动而将多个所接收的压力传感器阵列推靠在用户的手腕上。凹陷表面586中的囊致动器还可以被配置为囊的阵列以致动压力传感器或传感器阵列。
设备574可被配置为执行示例性方法510。在一些实施方案中，示例性设备574可用于使用平面压力波测定监测血压，其中凹陷部586中所接收的压力致动器被配置为在Z方向上执行压力挥动以识别MAP，然后被致动成施加优选的压力，使得压力传感器提供连续血压监测。
图34示出了用于监测和/或测量用户的血压的另一示例性设备588。示例性设备588可包括具有槽592的壳体590，用于接收将设备588耦接到用户的手腕的腕带。壳体590可包括用于接收压力囊或其他类型的致动器的槽594。壳体590还可容纳驱动器596并将其设置在所接收的压力致动器和压力传感器之间。设备588还可包括耦接到驱动器596的表面的压力传感器(未示出)，所述表面与耦接到所接收的压力致动器的表面相对。压力传感器或压力传感器阵列可附接到移动部分596，然后被推靠在动脉上。
类似于图33中所示的实施方案574，设备588可通过槽592接收用于将设备588与用户的手腕耦接的带。此外，所接收的带可用于紧固或推动设备588和设备588的压力传感器抵靠用户的手腕。壳体590可将驱动器596定位在压力致动器(例如，流体囊)和压力传感器之间。驱动器596可被配置为将来自压力致动器的力均匀地分布在整个压力传感器上。当设备588与多个压力传感器耦接并且压力致动器包括压力囊时，这可能是优选的。在一些实施方案中，压力囊表面可以不均匀地突出和缩回，或以其他方式具有根据沿着囊表面的接触位置施加不同量的压力的隆起部。因此，通过压力传感器阵列，一些压力传感器可以与阵列中的其他压力传感器相比不同的压力施加到手腕。设置在流体囊和设备588的一个或多个压力传感器之间的刚性驱动器596可以通过将来自流体囊的压力均匀地分布在整个压力传感器阵列上来缓解这些问题。
在例示的实施方案中，驱动器596可具有大体上类似于“T”的横截面，然而其他构造也是可能的。壳体590可包括位于壳体590的侧壁600中的T形开口598。开口598的尺寸可被设置为在壳体590的组装期间接收驱动器596。一旦驱动器596插入到壳体590内，插入件602可被定位在驱动器596和开口598之间，以将驱动器596固定在壳体590内。
设备588可以与用于测量压力的电容式压力传感器、压电膜压力传感器、压阻式压力传感器等耦接。此外，尽管文中论述为使用流体囊作为压力致动器，但是也可以使用其他致动器(例如，线性致动器、螺线管等)。在一些实施方案中，利用一个或多个流体囊，流体囊压力传感器可用于提供通过一个或多个囊指示流体压力的信号。
类似于上述实施方案，设备588可用于执行方法510。此外，在一些实施方案中，示例性设备588可用于使用平面压力波测定监测血压，其中槽584中所接收的压力致动器(例如，流体囊)被配置为通过将驱动器596和耦接的压力传感器推靠在手腕上来在Z方向上执行压力挥动以识别MAP，然后被致动成施加优选的压力，使得压力传感器提供连续血压监测。
图35示出了用于测量或监测用户的血压的另一示例性设备604。示例性设备604包括被构造成与用户的手腕耦接的弹性外壳固定带606。弹性外壳固定带606可包括用于耦接到腕带的接合特征部608。弹性外壳带606还可限定用于接收流体囊610的外壳。充气端口612可从流体囊外壳610延伸到弹性外壳固定带606的外表面。
弹性外壳固定带606通常可具有弯曲构造，其中内表面614被构造成匹配用户手腕的曲率。弹性外壳固定带606的外表面可包括横向于弹性外壳固定带606的长度延伸的肋618和凹槽620。肋618和凹槽620可被构造成在弹性外壳固定带606中提供额外的柔性，从而允许弹性外壳固定带606更好地符合用户手腕的曲率。
流体囊外壳610可被构造成接收流体囊。在许多实施方案中，设备604可包括用于将一个或多个压力传感器推靠在用户手腕上的可折叠囊。可折叠囊可避免沿着囊的接触面施加变化的压力，并且因此可提供沿着压力传感器或压力传感器阵列的均匀的压力分布。
图36示出了示例性可折叠囊622。可折叠囊622可具有侧壁624，该侧壁通常限定用于接收流体的容积，该流体用于使可折叠囊622膨胀所需量。限定的容积可与充气端口622流体连通。侧壁624可大致由多个褶皱或波纹管限定，这些褶皱或波纹管随着从囊622填充和移除流体而膨胀和收缩。可折叠囊622还可包括用于与压力传感器或压力传感器阵列耦接的大致平坦的远侧面626。由于囊622的可折叠构造，囊622的流体填充使囊622的远侧面626线性地且均匀地突出，由此增加囊622与压力传感器或传感器阵列之间的表面接触，并且减少囊壁内应力。在这种情况下，囊内的流体压力将被均匀地施加在表面626上，并且直接作用在传感器或传感器阵列上，进而直接作用于动脉。然后可以将压力均匀地施加到压力传感器/压力传感器阵列和手腕上。因此，在一些实施方案中，可以通过使用这种囊622来避免对设置在压力致动器和压力传感器/压力传感器阵列之间的驱动器的需要。可折叠囊可由热塑性塑料(例如尼龙、聚乙烯、特氟隆等)制成。
设备604可以与用于测量压力的电容式压力传感器、压电膜压力传感器、压阻式MEMS压力传感器等耦接。此外，尽管文中论述为使用流体囊作为压力致动器，但是也可以使用其他致动器(例如，线性致动器、螺线管等)。在一些实施方案中，利用一个或多个流体囊，流体囊压力传感器可用于提供通过一个或多个囊指示流体压力的信号，并且所述信号可用于校准设备的一个或多个压力传感器。
类似于上述实施方案，设备604可用于执行方法510。此外，在一些实施方案中，示例性设备604可用于使用平面压力波测定监测血压，其中流体囊外壳610中所接收的压力致动器(例如，可折叠流体囊)被配置为通过将耦接的压力传感器/压力传感器阵列推靠在手腕上来在Z方向上执行压力挥动以识别MAP，然后被致动成施加优选的压力，使得压力传感器提供连续血压监测。
图37示出了可与上述设备和方法一起使用的示例性压力传感器阵列628。压力传感器阵列628可以是46mm×46mm的尺寸，并且可包括以16×16阵列布置的多个电容式压力传感器630。压力传感器阵列628可包括电缆632，以将压力传感器阵列耦接到处理设备(控制器)。
每个元件可以是大约2mm×2mm的尺寸，由此提供32mm×32mm的有效区域尺寸。该有效区域的厚度可为大约1mm。扫描速率可高达39Hz。
图38示出了另一示例性压力传感器阵列634。阵列634包括第一阵列636和第二阵列638。第一阵列636可包括4×3电容式压力传感器阵列，并且第二阵列638可类似地包括4×3电容式压力传感器阵列。每个压力传感器可以是2×2mm。因此，阵列634可以具有16mm×6mm的有效区域尺寸。与第一阵列636相关联的布线640可以路由到压力传感器阵列634的第一侧，并且与第二阵列638相关联的布线642可以路由到压力传感器阵列634的第二侧。布线640,642可各自包括对应于相应阵列中的每个压力传感器的十二条导线。
第一阵列636和第二阵列638可以是对称的，使得该传感器阵列634抵靠用户手腕的施加也可以是对称的。这种类型的阵列634可减轻悬臂梁负载情况(当仅具有一侧布线结构的传感器阵列被压靠在动脉上时，阵列将在传感器阵列和布线组之间经历弯曲模式)，并且在传感器阵列634上提供更加对称的载荷。
用于传感器阵列634的布线640,642可以由织物材料644(例如，布料)支撑。织物背衬材料644可便于安装在监测设备内，并且还可减少施加到传感器阵列634的不期望的弯曲或拉伸载荷。
图39示出了可与本文公开的设备和方法一起使用的示例性压力致动器-压力传感器组件646。组件646可包括与传感器阵列650耦接的致动器阵列648。致动器阵列648的每个致动器652可以耦接到压力传感器阵列650中的压力传感器654。压力致动器阵列648中的每一个致动器652可以被单独地控制，从而将压力传感器阵列650的每个压力传感器654以不同量推靠在用户的手腕/目标动脉上。例如，不同的传感器可被推动不同的距离或量，具体取决于传感器将被推靠的手腕上的曲率、轮廓或位置。因此，一些实施方案可被配置为根据不同用户手腕的曲面和轮廓来定制，从而可以提供更准确的压力测量结果。因此，压力传感器阵列的子组可被推靠在手腕的不同部分上。基于压力传感器读数，可以识别优选的传感器、传感器位置或传感器信号，并将其用于血压测量和/或监测。
在一些情况下，当施加恒定的致动压力(例如，80mmHg)时，具有最大静态压力值的传感器阵列元件可以不同于具有最大动态压力值的元件。在这种情况下，可以移动致动器或者可以在不同的位置使用不同的致动器，直到当施加恒定的致动压力时，相同的元件显示最大静态压力以及最大动态压力。
虽然致动器648的阵列被示为5×9阵列，并且传感器650的阵列被类似地示为5×9阵列，但是其他阵列尺寸(例如，更小或更大)也是可能的。此外，虽然致动器652被示为线性致动器，但是也可以使用其他致动器，包括但不限于流体囊、轨道致动器、螺线管等。压力传感器654可以是电容式传感器、压阻式传感器、压电膜传感器等。压力传感器阵列可以用一些背衬材料整个安装到线性致动器阵列上，或者可将单个元件安装在单独的致动器上以形成整个阵列。
图40示出了操作图39的示例性组件646的示例性方法660。在步骤662处，激活致动器的第一子组，以将传感器的第一子组推靠在手腕上。然后可以接收来自压力传感器的第一子组的压力信号664。可通过利用致动器的第一子组改变施加的压力来接收一个或多个挥动压力信号666。此后，可激活致动器的第二子组以将传感器的第二子组推靠在手腕上668。然后可接收来自传感器的第二子组的一个或多个压力信号670。可通过利用致动器的第二子组改变施加的压力来产生一个或多个挥动压力信号672。然后可在每个挥动压力信号中识别最大压力脉搏674。然后可从所识别的最大压力脉搏中识别出具有最大振幅的最大压力脉搏676。在一些实施方案中，该方法可包括识别记录了具有最大振幅的最大压力脉搏的压力传感器678以及识别所识别的传感器相对于用户手腕的位置680。在一些实施方案中，所识别的传感器和所识别的位置可以是最接近地识别用户的血压的优选传感器和位置，并且可用于MAP测量和经由平面压力波测定的血压监测。
致动器的第一/第二子组和压力传感器的第一/第二子组可以是单个致动器和单个压力传感器，或者可以是多于一个致动器和多于一个传感器。在一些实施方案中，致动器和传感器的第一子组可以是一个阵列致动器-传感器组件的第一半，而致动器和传感器的第二子组可以是该阵列致动器-传感器组件的第二半。在一些实施方案中，第一子组可以是一个阵列致动器-传感器组件的四分之一，并且第二子组可以是该阵列致动器-传感器组件的另一个四分之一。在致动器-传感器组件的第一子组和第二子组小于该设备的致动器-传感器组件的总数的情况下，可以对剩余的致动器-传感器组件的其他子组重复方法660。
虽然文中论述为通过改变由耦接的致动器施加的压力来产生挥动压力信号，但是在一些实施方案中，挥动压力信号可通过与上述实施方案类似的手腕相对于用户心脏的高度变化来产生。然而，在许多实施方案中，被动方法(即，不需要用户手臂移动)可为优选的，因为这样的方法可在对用户造成很少不便或没有不便的情况下执行。
此外，在一些实施方案中，在从传感器670的第二子组接收一个或多个压力信号之前，传感器的第一子组可离开手腕缩回。
另外，虽然方法660被描述为具有通过从每个压力信号内的多个所识别的最大压力脉搏中识别出具有最大振幅的最大压力脉搏来处理数据的步骤，但是也可提供其他信号分析方法。
图41示出了根据本发明的实施方案的具有多个传感器-致动器组件684的设备682与用户手腕686的耦接。设备682可被配置为通过压平桡动脉688测量用户的血压。
设备682包括围绕手腕686延伸的带690，并且抵靠手腕686支撑多个传感器-致动器组件684中的每一个。传感器-致动器组件684可包括与压力传感器694耦接的致动器692。多个传感器-致动器组件684可在设备皮肤界面696处与手腕686耦接。
致动器692可被配置为选择性地和/或顺序地将皮肤界面696的邻近相应致动器692并且设置在致动器692和手腕之间的区域推靠在用户手腕686上。耦接的压力传感器694可测量在致动器692和手腕686之间所经历的压力，并且向处理器(未示出)提供相应的压力信号。因此，皮肤界面696可包括沿着手腕686的多个区域。虽然示出为横截面，但是应当理解，皮肤界面696可包括对应于致动器692的阵列的区域阵列。
如图所示，设备682的皮肤界面696通常设置在桡动脉688上。虽然桡动脉688具有小的占用面积，但是覆盖腕围的大区域的传感器或传感器阵列可确保传感器或传感器阵列的至少一个传感器以所需方式在桡动脉688上定位和/或取向。在一些实施方案中，假定设备682的并非所有传感器694都处于优选位置(例如，在该位置传感器的面垂直于来自目标动脉的压力脉搏)，则可能优选的是识别优选传感器694以及用于压平桡动脉688的优选区域。这可通过分析和比较来自多个传感器694的信号来进行。例如，远离桡动脉688设置的传感器694可提供对于确定用户的血压不那么有意义的较弱的压力信号。
在具有多个传感器694的例示的实施方案中，致动器692可被选择性地和/或顺序地激活以将皮肤界面696的不同区域推靠在手腕686上，以便识别用于压平桡动脉688的优选区域。用于压平桡动脉688的优选区域可基于从设备682的一个或多个传感器694接收的压力信号来识别。例如，设置在传感器-致动器组件698之间的皮肤界面区域可以被推靠在手腕686上，并且可以从传感器-致动器组件698的对应传感器694接收信号。另外，设置在传感器-致动器组件700之间的皮肤界面区域可以被推靠在手腕686上，并且可以从传感器-致动器组件700的对应传感器694接收信号。然后可以比较来自组件698的传感器和组件700的传感器的信号以确定哪个信号更强和/或更优选。假定传感器-致动器组件700被定位成更靠近桡动脉688，并且组件700的传感器的表面更垂直于来自桡动脉688的压力脉搏，则来自组件700的传感器的信号与组件698的传感器的信号相比可为更强和更优选的，这是因为组件698的传感器更远离桡动脉688并且被取向成相对于来自动脉688的压力脉搏成一定角度，而且可能遭受增加的信号损失。
皮肤界面696的区域可被选择性地推动，使得一次便将皮肤界面696的区域的子组推靠在手腕686上。可以通过致动器692的子组(例如，致动器的一半、致动器的四分之一、单个致动器等)被激活的多个致动器692来推动区域的子组。因此，在一些实施方案中，可以通过用于识别优选区域和传感器694的单个致动器692选择性地和顺序地推动区域的每个子组。
图42示出根据本发明的实施方案选择性地致动皮肤界面710的单个区域抵靠用户手腕。设备701可包括可与多个致动器704中的一个耦接的压力传感器702。致动器704可以通过带706支撑在手腕附近。传感器702可以经由皮肤界面710与用户的皮肤708耦接。如图42所示，在一些实施方案中，皮肤界面710的设置在致动器704和手腕之间的单个区域可被推靠在手腕上，以使用单个致动器704来压平动脉712。在利用单个致动器704压平动脉712的同时，剩余的致动器704可以不主动地将皮肤界面710的相应区域推靠在手腕上。可以选择性地和顺序地执行这种将皮肤界面710的区域抵靠手腕致动的方式，以便识别用于压平动脉712的优选区域和来自传感器702之一的优选传感器信号。
图43示出根据本发明的实施方案选择性地致动皮肤界面710的多于一个区域抵靠用户手腕的设备701。如图43所示，皮肤界面710的定位在致动器704和手腕之间的区域的子组(例如，右半部分区域)通过激活两个致动器704而被推靠在用户手腕上，而其他两个致动器704可以不主动地将皮肤界面710的相应区域推靠在手腕上。在一些实施方案中，可以仅由高级压力传感器702处理压力信号。在一些实施方案中，可以仅由高级压力传感器702接收压力信号。在一些实施方案中，可以处理所接收的压力信号以识别用户的血压或者比较以识别两个先进压力传感器702中的优选压力传感器702和用于压平的优选区域。在这样的方法中，可以减少处理时间，因为可以仅从子组推动区域接收压力信号的子组。
同时，图41至图43示出了具有多个单独传感器702的设备，但是其他实施方案可利用包括压力膜传感器的传感器系统。例如，图44示出了包括可与多个致动器804耦接的压力膜传感器802的设备800。致动器804可以通过带806支撑在手腕附近。传感器802可以经由皮肤界面810与用户的皮肤808耦接。如图44所示，在一些实施方案中，压力膜传感器802的单个区域和皮肤界面810的单个区域可以被推靠在手腕上，以使用单个致动器804压平动脉812。在利用单个致动器804压平动脉812的同时，剩余的致动器804可以不主动地将压力膜传感器802和皮肤界面810的相应区域推靠在手腕上。可以选择性地和顺序地执行这种将压力膜传感器802的区域抵靠手腕的选择性致动，以便识别压力膜传感器802和皮肤界面810的用于压平动脉812的优选区域。
图45示出根据本发明的实施方案选择性地致动皮肤界面810和压力膜传感器802的区域子组抵靠用户手腕的设备800。如图45所示，皮肤界面810的区域子组(例如，右半部分区域)通过激活右侧的两个致动器804而被推靠在用户手腕上，而左侧的其他两个致动器804可以不主动地将压力膜传感器802的相应区域压靠在手腕上。压力膜传感器802的区域可被选择性地和/或顺序地推靠在手腕上，以识别皮肤界面810的用于压平目标动脉812的优选区域和压力膜传感器802的用于接收压力信号的优选区域。
图46A至图46C示出了根据本发明的实施方案从施加于用户的一个阵列的压力传感器获得的传感器数据。从在桡动脉处施加于受试者手腕的1×12阵列的压力传感器接收数据。压力致动器是以25步/秒的速度(每步约为38μm)垂直于手腕表面行进大约6mm的线性致动器。手腕位于心脏下方约15cm。从臂力示波监视器获取的参考血压是收缩压(123mmHg)和舒张压(78mmHg)。参考平均动脉压力通过下式估算：平均动脉压力＝1/3*(收缩压)+2/3*(舒张压)。在图46A所示的压力与时间关系图中示出了来自具有最强脉动(即AC)分量的传感器元件的总(即，AC和基线)压力波形。在图46B中示出了相同传感器元件的AC压力波形与时间的关系。图46C示出了来自相同传感器元件的相对AC振幅与基线的关系。元件20具有最大的压力振幅测量结果，而其余元件则接收到相对较弱的压力信号。因此，元件20可为优选的传感器，并且可被认为是置于邻近目标动脉的优选区域和/或取向。因此，在一些实施方案中，可仅基于该压力信号来计算血压测量结果。
图47示出了根据本发明的实施方案的校准相对血压信号的方法。如上所述，可用参考测量结果校准相对血压值，以确定绝对尺度上的血压值。在步骤910处，无创接合用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第一传感器，感测指示从用户的心脏的心室射血的第一用户信号。第一感测的心室射血信号具有相关联的心室射血时间。在步骤912处，无创接合用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第二传感器，感测指示压力脉搏到达手腕的第二用户信号。第二感测的压力脉搏信号与第一感测的心室射血信号相关联并且具有相关联的脉搏到达时间。然后可响应于根据每个步骤的心室射血时间和脉搏到达时间之间的差识别的第一PTT来确定相对血压值914。
在步骤916处，可从精确的参考测量设备接收与相对血压结合获得的绝对参考血压测量结果。绝对参考血压测量结果可从多种源获得，包括体积示波测量(如本文所述)、示波测量袖带或用户输入。在步骤918中，然后可响应于相对血压和绝对参考血压之间的差来确定相对血压值的绝对血压。按照步骤920，可将所确定的绝对血压与标准性能阈值(例如，参考测量结果)进行比较。例如，如果阈值之间的差大于±5mmHg平均误差或±8mmHgσ误差，则按照步骤926，传输相对血压值而非绝对血压值的血压指数可被传输。此外，按照步骤922，还可基于与第一PTT相关联的相对血压和绝对参考血压之间的差来校准(针对现有数据的反向或追溯校准，或者新数据的前向校准)在第一PTT之前或之后确定的多个相对血压值。
按照步骤924，可基于与用户相关联的上下文信息来对血压信号进行滤波。如上所述，上下文滤波可基于多种信息进行，这些信息可为任何测量的血压变化或伪影提供上下文。因此，可掩蔽、丢弃或自动注释经滤波的血压信号。按照步骤926，然后多个经校准的和/或未经滤波的血压值可被传输到第二电子设备(例如，手表、移动设备、平板或计算机)或数据库以用于进一步处理(例如，绝对血压追踪)、存储(例如，电子病历)、由其他设备或程序(例如，健康软件应用程序)检索和/或向用户或其健康护理专业人员显示。应当理解，在一些情况下，来自步骤914的PTT测量结果可按照步骤924直接被滤波和/或按照步骤926以非校准(例如，非操纵)格式直接被传输到第二电子设备或数据库。在一些情况下，第二电子设备或数据库可更好地适于存储单独的校准方程并且处理PTT测量结果以确定绝对血压值。如上所述，第二电子设备或数据库不仅可处理PTT测量结果(例如，相对血压信号的校准)，而且还允许以多种格式(例如，未校准的PTT测量结果、趋势数据、绝对血压值)通过其他设备或程序检索数据和/或显示数据。
图48示出了根据本发明的实施方案的包括第一腕戴式带928、第二腕戴式电子设备(例如，手表930)和第三非腕式设备(例如，移动设备932)的整体系统的示意性实施例。第一腕戴式带928可包括本文所公开的血压监测传感器装置中的任何一种，并且被配置为无创接合用户手腕上的皮肤。细长带928可释放地耦接至第二腕戴式手表930，如下文将更详细地描述。至少一个PTT或压力传感器934可耦接至细长带928，传感器无创接合用户手腕上的皮肤，用于测量来自用户心血管系统的用户信号。此外，高度传感器944可耦接至细长带928，以便考虑与测量的心血管用户信号相关联的任何静水压力效应。一个或多个处理器936可耦接至细长带928和至少一个PTT或压力传感器934，用于基于用户信号确定相对或绝对血压信号。一个或多个处理器936可以任何合适的形式实现，包括一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。细长带928还可包括存储器938，诸如只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)。电源940也可耦接至细长带928和处理器936或至少一个PTT或压力传感器934，用于向腕戴式带928提供电力。遥测/无线接口942(例如，蓝牙或WiFi)也可耦接至细长带928和处理器936。
第二腕戴式手表930可包括一个或多个心率监测传感器946、第二处理器948、第二电源950、第二存储器952、第二遥测接口954和/或用户显示器956，这些部件被封闭在与第一腕戴式血压监测带928不同且隔开的外壳内。第一腕戴式带928可经由WiFi或蓝牙与第二腕戴式手表930轻松通信(例如，传输血压值、接收更新的指令，诸如新的校准方程等)。另外，细长带928的遥测接口942可被配置为不仅与第二腕戴式手表930通信，而且与第三非腕式设备(移动设备932)通信。例如，细长带928的遥测接口942可被配置为将相对或绝对血压信号传输到移动设备932上的健康应用软件958。移动设备932继而可以由健康应用软件958指示的图形格式显示一天、一周、一个月或一年时间段内的相对血压信号960和/或绝对血压信号962。然后，用户或健康护理专业人员可查看血压图960,962，以用于作出诊断或治疗决策。另外，移动设备932可被配置为从腕戴式带928和/或腕戴式手表930接收血压信号，继而将该数据重新传输到云数据库964，以用于进一步处理、存储或由其他设备或程序检索。例如，血压测量结果可被特定地传输到电子健康或病历数据库966。
现在参考图49A至图49C，提供了可释放地耦接至手表930的带928，这样基于所期望的传感器监测(例如，绝对、相对、被动、主动等)提供手表930的用户定制。例如，如图49A所示的第一平面压力波测定带968可包括用于测量绝对血压值的多个压力传感器970和致动器972。压力传感器970可包括如图所示的压力换能器，或者还包括用于感测的压电膜或压阻膜。压力传感器970被配置为无创接合用户手腕的前表面并定位在桡动脉上方，以便被动或主动测量绝对血压信号。致动器972通过向用户手腕施加恒定的或可变的压力来将每个压力传感器970推向用户手腕。
图49B和图49C示出了用于测量相对血压值的带974,982。如上所述，至少一个PTT传感器可包括第一传感器和第二传感器。第一传感器被配置为测量指示从用户心脏的心室射血的第一用户信号，第一感测的心室射血信号具有相关联的心室射血时间。第二传感器被配置为测量指示压力脉搏到达手腕的第二用户信号，第二感测的压力脉搏信号与第一感测的心室射血相关联并且具有相关联的脉搏到达时间，其中相对血压信号由心室射血时间和脉搏到达时间之间的差确定。第一传感器可包括耦接至细长带的至少一个ICG、ECG、BCG、PCG和/或SCG传感器(或其组合)。第二传感器可包括耦接至细长带的至少一个PPG传感器或物理压力脉搏传感器。
参考图49B，第二带974可包括用于测量相对血压值的ICG/PPG传感器装置。具体地讲，至少一个ICG传感器至少可包括无创接合用户手腕的前表面上的无毛皮肤的第一对干电极976，以及由未穿戴设备的手的至少两个独立手指(或拇指、手掌或手腕)接触的第二对干电极978，以提供交叉身体动态阻抗测量。PPG传感器980可包括至少一个红外线、红色或绿色光源和位于用户手腕(或手指或手臂)的桡动脉上方的检测器。参考图49C，第三带982可包括用于被动监测相对血压值的BCG/PPG传感器装置。BCG传感器984可包括无创接合手腕的前表面的加速度计，以便被动测量相对血压。至少一个高度传感器996可耦接至细长带982，以便考虑静水压力效应。用户可在第一带968、第二带974或第三带982之间选择性地选取，以用于所期望的传感器监测，并且还可根据需要通过可释放的耦接特征部994在任何时间段交换这些带。细长带968,974或982的至少一个可释放连接或耦接特征部994可有助于将所选的带986固定到心率监测手表设备930。
如图50所示，第四选定的带986可释放地耦接至手表设备930，并且包括两种类型的传感器监测装置。提供了一种用于交叉身体电势测量的ECG传感器装置和用于将ECG测量结果与另一个主动测量结果进行比较的SCG传感器装置，该另一个主动测量结果具有很小或没有由静水压力变化引起的误差，因为SCG测量是在与心脏高度相对对准的胸部处进行的。ECG传感器包括无创接合用户手腕的前表面上的无毛皮肤的第一对干电极988，以及由未穿戴设备的手的至少两个独立手指(或拇指、手掌或手腕)接触的第二对干电极990。SCG传感器992包括加速度计，并且加速度计992、腕戴式带986和/或腕戴式设备的带无创接合胸骨。
应当理解，可以多种方式利用个人信息数据来为设备的用户提供益处。例如，可利用个人信息诸如健康或生物测定数据来方便地进行认证和/或访问设备，而不需要用户输入密码。此外，可使用收集的用户健康或生物测定数据(例如，血压测量结果)来提供关于用户的健康和/或体能水平的反馈。还应当理解，负责收集、分析、存储、传输、公开和/或以其他方式利用个人信息数据的实体应遵守满足或超过工业和/或政府标准的既定隐私和安全政策和/或规范，诸如数据加密。例如，只有在收到用户知情同意后才能收集个人信息数据，并且这些个人信息数据仅供实体用于合法合理的用途，不得在合法合理的用途之外共享或出售。此外，这些实体应采取必要的措施来保障和保护对所收集的个人信息数据的访问，并确保具有个人信息数据访问权的人员遵守既定的隐私和安全政策和/或法规。此外，这些实体可由第三方审核，以证明其遵守既定的隐私和安全策略和/或法规。还可以设想，用户可选择性地阻止或阻断对个人信息数据的使用或访问。硬件和/或软件元件或特征部可被配置为阻断使用或访问。例如，用户可选择移除、禁用或限制对收集个人信息诸如健康或体能数据的某些健康相关应用程序的访问。或者，用户可以可选地通过提供其他安全信息诸如密码、个人识别代码、触摸手势或者通过本领域技术人员已知的其他认证方法来绕过生物测定认证方法。
在前述说明中，参考本发明的具体实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到本发明并不限于此。可单独或联合使用上述发明的各个特征和方面。此外，在不脱离本说明书的更宽精神和范围的情况下，本发明可用于本文所述范围之外的任何数量的环境和应用。因此，说明书和附图被视为例示性的而非限制性的。应当认识到，如本文所用的术语“包含”、“包括”和“具有”特别旨在被解读为开放式领域术语。
尽管为了清楚理解已经通过实施例相当详细地描述了示例性实施方案，但是本领域技术人员将认识到，可采用各种修改、改编和改变。

Claims (68)

1.一种用于确定用户心血管系统内的血液压力的方法，所述心血管系统包括心脏，并且所述用户具有由皮肤覆盖的手腕，所述方法包括：
使用传感器从所述用户的心血管系统接收多个用户信号，所述传感器在所述用户手腕上无创接合所述用户的皮肤，所述用户信号中的每个用户信号由所述传感器接收，同时所述传感器具有相对于所述用户心脏的相关联的高度，其中所述用户在所述信号之间移动手腕，使得所述传感器的高度在相对于所述用户心脏的高度范围内不同；
识别与所述高度范围相关联的所述多个信号的信号变化幅度；以及
基于所述信号变化幅度和所述多个信号确定所述用户的血液的标准压力，所述标准压力具有相关联的相对于所述心脏的标准血压测量高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个用户信号包括来自至少一个光电血管容积图(PPG)或压力传感器的体积或压力波形信号，所述至少一个PPG或压力传感器分别在手腕上无创接合所述用户的皮肤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中识别所述信号变化幅度还包括基于所述用户的所述多个体积或压力波形信号的振荡或振幅来识别最大体积或压力波形信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其中与所述最高振荡或振幅相关联的体积或压力波形信号包括所述最大体积或压力波形信号。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括接收指示与所述最大体积或压力波形信号相关联的所述传感器相对于所述心脏的高度的信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中接收指示所述传感器相对于所述心脏的高度的信号还包括从至少高度传感器、加速度计、陀螺仪、用户输入、人体测量数据或大气压力传感器计算高度测量结果。
7.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述用户的血液的所述标准压力包括基于所述最大体积或压力波形信号和指示与所述最大体积或压力波形信号相关联的所述传感器相对于所述心脏的高度的信号，来确定平均动脉压力。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括接收施加到所述用户手腕皮肤下方的桡动脉的压力测量结果，以用于确定所述平均动脉压力，其中当所述至少一个PPG或压力传感器扫过相对于所述用户的心脏的高度范围时，在所述桡动脉上施加相对恒定的压力。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括基于所确定的所述用户的平均动脉压力来校准无创式相对血压信号。
10.根据权利要求1所述的方法，其中相对于所述用户的心脏的高度范围包括从约1cm到约40cm的范围。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括将所确定的平均动脉压力传输到第二腕戴式设备、移动设备、平板电脑、计算机或数据库。
12.一种用于获得用户的血压测量结果的方法，所述用户具有包括心脏的心血管系统和由皮肤覆盖的手腕，所述方法包括：
利用无创接合所述用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第一传感器，来感测指示从所述用户的心脏的心室射血的第一用户信号，所述第一感测的心室射血信号具有相关联的心室射血时间；
利用无创接合所述用户手腕上的皮肤的所述腕戴式设备的第二传感器，来感测指示压力脉冲到达所述手腕中的第二用户信号，所述第二感测的压力脉冲信号与所述第一感测的心室射血信号相关联并且具有相关联的脉冲到达时间；
响应于从所述心室射血时间和所述脉冲到达时间之间的差值识别的第一脉搏传导时间(PTT)来确定相对血压值；
接收与所述相对血压结合获得的绝对参考血压测量结果；以及
响应于所述相对血压和所述绝对参考血压之间的差值来确定所述相对血压值的绝对血压。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括通过使用所述腕戴式设备的所述第一传感器和所述第二传感器确定第二PTT、以及响应于所述相对血压和所述绝对参考血压之间的差值，来确定绝对血压。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括响应于所述相对血压和所述绝对参考血压之间的差值来确定第二PTT的绝对血压，所述第二PTT确定自所述腕戴式设备的所述第一传感器和所述第二传感器，并且在所述第一PTT之前。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括基于与所述第一PTT相关联的相对血压和所述绝对参考血压之间的差值，来校准在所述第一PTT之前或之后确定的多个相对血压值。
16.根据权利要求15所述的方法，其中当所述用户相对静止时并在相对于所述用户心脏的基本上恒定的传感器高度处测量所述多个相对血压值。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括基于人体测量信息、血管舒缩效应、静水效应、环境温度、用户主动水平、皮肤灌注、皮肤温度或身体姿势，来调节所述多个相对血压值。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述校准由耦接至所述腕戴式设备的控制器局部地执行。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述多个校准的相对血压值传输到第二腕戴式设备、移动设备、平板电脑、计算机或数据库。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述腕戴式装置包括有源带或手表。
21.根据权利要求12所述的方法，其中在第一时间段获得所述绝对参考血压测量结果，并且还包括：
在晚于所述第一时间段的第二时间段接收与第二相对血压结合获得的第二绝对参考血压测量结果；以及
响应于所述第二相对血压和所述第二绝对参考血压之间的差值，来确定所述第二相对血压值的绝对血压。
22.根据权利要求12所述的方法，其中所述绝对参考血压测量结果从体积示波测量、示波测量袖带或用户输入获得。
23.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一传感器包括耦接至所述腕戴式设备的至少一个阻抗心电图(ICG)、心电图(ECG)、心冲击图(BCG)、心音图(PCG)或心震图(SCG)传感器，以用于感测指示来自所述用户心脏的心室射血的所述第一用户信号。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一个ICG或ECG传感器至少包括无创接合所述用户手腕前表面上的无毛皮肤的第一对干电极，以及由穿戴设备的手之外的另一只手的至少两个独立手指接触的第二对干电极。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一个ICG或ECG传感器至少包括无创接合所述用户手腕前表面上的无毛皮肤的第一对干电极，以及无创接合所述用户胸骨的皮肤表面的第二对干电极。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一个BCG传感器包括无创接合所述手腕前表面的加速度计。
27.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一个PCG传感器包括无创接合所述用户胸骨的皮肤表面的声音传感器。
28.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一个SCG传感器包括无创接合所述用户胸骨的皮肤表面的加速度计。
29.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一传感器包括耦接至所述腕戴式设备的第一心电图传感器和第二心电图传感器，以用于感测指示来自所述用户心脏的心室射血的所述第一用户信号，其中所述第二心电图传感器不同于所述第一心电图传感器。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一心电图传感器和所述第二心电图传感器包括阻抗心电图(ICG)、心电图(ECG)、心冲击图(BCG)、心音图(PCG)或心震图(SCG)传感器。
31.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二传感器包括耦接至所述腕戴式设备的至少一个光电血管容积图(PPG)传感器或压力传感器，以用于感测指示所述压力脉冲到达所述手腕中的所述第二用户信号。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述至少一个PPG传感器包括至少一个红外线、红色或绿色光源和在所述用户手腕的桡动脉上定位的检测器。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述压力传感器包括被配置为在所述用户手腕的桡动脉上定位的至少一个压力换能器、加速度计或应变仪。
34.一种用于确定用户心血管系统内的血液压力的第一腕戴式设备，所述心血管系统包括心脏，并且所述用户具有由皮肤覆盖的手腕，所述设备包括：
细长带，所述细长带围绕所述手腕延伸，并且无创接合所述用户手腕上的皮肤，其中所述细长带可释放地耦接至第二腕戴式电子装置；
至少一个脉搏传导时间(PTT)或压力传感器，所述PTT或压力传感器耦接至所述细长带，并且无创接合所述用户手腕上的皮肤，以用于测量来自所述用户心血管系统的用户信号；
控制器，所述控制器耦接至所述细长带和至少一个PTT或压力传感器，以用于基于所述用户信号来确定相对或绝对血压信号；
电源，所述电源耦接至所述细长带和所述控制器或所述至少一个PTT或压力传感器；和
遥测接口，所述遥测接口耦接至所述细长带和所述控制器。
35.根据权利要求34所述的设备，其中所述第二腕戴式电子设备包括手表或心率监视器，所述手表或心率监视器具有包围第二控制器、第二电源和第二遥测接口的外壳。
36.根据权利要求35所述的设备，其中所述细长带还包括至少一个连接特征部，以用于将所述带固定到所述手表或心率监视器。
37.根据权利要求34所述的设备，其中所述至少一个PTT传感器包括：
第一传感器，所述第一传感器被配置为测量指示从所述用户心脏的心室射血的第一用户信号，所述第一感测的心室射血信号具有相关联的心室射血时间；和
第二传感器，所述第二传感器被配置为测量指示压力脉搏到达所述手腕中的第二用户信号，所述第二感测的压力脉搏信号与所述第一感测的心室射血相关联并且具有相关联的脉搏到达时间，其中所述相对血压信号由所述心室射血时间和脉搏到达时间之间的差值来确定。
38.根据权利要求37所述的设备，其中所述第一传感器包括耦接至所述细长带的至少一个阻抗心电图(ICG)、心电图(ECG)、心冲击图(BCG)、心音图(PCG)或心震图(SCG)传感器。
39.根据权利要求38所述的设备，其中所述至少一个ICG或ECG传感器至少包括被配置为无创接合所述手腕前表面上的无毛皮肤的第一对干电极，以及被配置为由另一只手的至少两个手指接触的第二对干电极。
40.根据权利要求38所述的设备，其中所述至少一个ICG或ECG传感器至少包括被配置为无创接合所述手腕前表面上的无毛皮肤的第一对干电极，以及被配置为无创接合胸骨的第二对干电极。
41.根据权利要求38所述的设备，其中所述至少一个BCG传感器包括加速度计，所述加速度计被配置为无创接合所述手腕的前表面，以便被动地测量相对血压。
42.根据权利要求38所述的设备，其中所述至少一个PCG传感器包括被配置为无创接合胸骨的声音传感器。
43.根据权利要求38所述的设备，其中所述至少一个SCG传感器包括被配置为无创接合胸骨的加速度计。
44.根据权利要求37所述的设备，其中所述第一传感器包括耦接至所述细长带的第一心电图传感器和第二心电图传感器，以用于感测指示来自所述用户心脏的心室射血的所述第一用户信号，其中所述第二心电图传感器不同于所述第一心电图传感器。
45.根据权利要求44所述的设备，其中所述第一心电图传感器和第二心电图传感器包括阻抗心电图(ICG)、心电图(ECG)、心冲击图(BCG)、心音图(PCG)或心震图(SCG)传感器。
46.根据权利要求37所述的设备，其中所述第二传感器包括耦接至所述细长带的至少一个光电血管容积图(PPG)传感器或物理压力脉搏传感器。
47.根据权利要求46所述的设备，其中所述至少一个PPG传感器包括至少一个红外线、红色或绿色光源，以及被配置为在所述用户手腕的桡动脉上定位的检测器。
48.根据权利要求46所述的设备，其中所述物理压力脉搏传感器包括被配置为在所述用户手腕的桡动脉上定位的至少一个压力换能器、加速度计或应变仪。
49.根据权利要求34所述的设备，其中所述压力传感器包括被配置为无创接合所述用户手腕的前表面并且被定位在桡动脉上的至少一个压力换能器、压电膜或压阻式传感器，以便被动地或主动测量绝对血压信号。
50.根据权利要求49所述的设备，还包括至少一个致动器，所述至少一个致动器耦接至所述细长带并且被配置为在所述手腕的桡动脉上施加恒定或可变的压力。
51.根据权利要求34所述的设备，还包括耦接至所述细长带的至少一个高度传感器、大气压力传感器、陀螺仪或加速度计，以便考虑静水压力效应。
52.根据权利要求34所述的设备，其中所述细长带的所述遥测接口被配置为将所述相对或绝对血压信号传输到所述第二腕戴式电子设备、移动设备、平板电脑、计算机或数据库。
53.根据权利要求34所述的设备，其中所述细长带的所述遥测接口被配置为将所述相对或绝对血压信号传输到电子健康或病历或健康应用软件。
54.根据权利要求34所述的设备，其中所述细长带的所述遥测接口被配置为将所述相对或绝对血压信号传输到所述第二腕戴式电子设备或第三非腕带式设备上的显示器，所述显示器可由所述用户或健康护理专业人员观看。
55.根据权利要求34所述的设备，其中所述细长带的所述遥测接口被配置为基于所述相对血压信号在时间段内传输趋势数据，其中所述时间段包括一天或多天、一周或多周、一个月或多个月或一年或多年。
56.一种提供用于用户血压测量的多个有源带的方法，所述用户具有包括心脏的心血管系统和由皮肤覆盖的手腕，所述方法包括：
提供具有至少一个脉搏传导时间(PTT)传感器的第一腕戴式带，所述至少一个脉搏传导时间传感器耦接至所述第一腕戴式带并且被配置为无创接合所述用户手腕上的皮肤，以用于测量来自所述心血管系统的用户信号，从而确定相对血压信号；以及
提供具有至少一个压力传感器的第二腕戴式带，所述至少一个压力传感器耦接至所述第二腕戴式带并且被配置为无创接合所述用户手腕上的皮肤，以用于测量来自心血管系统的用户信号，从而确定绝对血压信号；
其中所述用户在所述第一腕戴式带和第二腕戴式带之间选择性地选择，其中所选择的第一带或第二带可释放地耦接至腕戴式电子设备。
57.一种用于获得和传输用户的相对血压测量结果的方法，所述用户具有包括心脏的心血管系统和由皮肤覆盖的手腕，所述方法包括：
利用无创接合所述用户手腕上的皮肤的腕戴式设备的第一传感器，感测指示从所述用户心脏的心室射血的第一用户信号，所述第一感测的心室射血信号各自具有相关联的心室射血时间；
利用无创接合所述用户手腕上的皮肤的所述腕戴式设备的第二传感器，感测指示压力脉搏到达所述手腕中的第二用户信号，所述第二感测的压力脉搏信号与所述第一感测的心室射血信号相关联，所述第二感测的压力信号中的每个压力信号具有相关联的脉搏到达时间；
确定由所述第一感测的心室射血信号和所述第二感测的压力信号之间的差值所识别的脉搏传导时间(PTT)测量结果；以及
以未校准格式将所述PTT测量直接传输到第二电子设备或数据库。
58.根据权利要求57所述的方法，还包括基于所述PTT测量结果在时间段内传输趋势数据，其中所述时间段包括一天或多天、一周或多周、一个月或多个月或一年或多年。
59.根据权利要求57所述的方法，其中所述第二电子设备包括手表、电话、平板电脑或计算机，并且所述第二电子设备或数据库被配置为存储校准方程并处理所述PTT测量结果，以确定绝对血压值。
60.根据权利要求57所述的方法，还包括将所述PTT测量结果传输到电子健康或病历或健康应用软件。
61.根据权利要求57所述的方法，其中所述第一传感器包括耦接至所述腕戴式设备的至少一个阻抗心电图(ICG)、心电图(ECG)、心冲击图(BCG)、心音图(PCG)或心震图(SCG)传感器，以用于感测指示来自所述用户心脏的心室射血的所述第一用户信号。
62.根据权利要求57所述的方法，其中所述第二传感器包括耦接至所述腕戴式设备的至少一个光电血管容积图(PPG)传感器或压力传感器，以用于感测指示压力脉搏到达所述手腕中的所述第二用户信号。
63.一种用于从腕戴式设备过滤无创血压测量结果的方法，所述方法包括：
从耦接至用户手腕的至少一个脉搏传导时间(PTT)或压力传感器接收多个相对或绝对血压信号；以及
基于与所述用户相关联的上下文信息来过滤所述相对或绝对血压信号；以及
舍弃或掩蔽所述经过滤的相对或绝对血压信号，或基于所述过滤来注释所述相对或绝对血压信号。
64.根据权利要求63所述的方法，其中与所述用户相关联的上下文信息包括以下各项中的至少一者：(a)来自用户的输入，(b)与所述用户相关联的健康应用软件信息，(c)与所述用户相关联的电子病历信息，(d)与所述用户相关联的位置信息，(e)与所述用户相关联的日历信息，(f)时间信息，(g)温度信息，(h)由所述用户输入或由所述设备检测到的当前活动信息，或(i)药物使用/剂量信息。
65.根据权利要求63所述的方法，其中过滤相对或绝对血压信号降低所述腕戴式装置的功率消耗。
66.根据权利要求63所述的方法，还包括将未过滤的相对或绝对血压信号传输至第二腕戴式设备、移动设备、平板电脑、计算机或数据库。
67.一种用于考虑来自腕戴式设备的无创血压测量中的静水效应的方法，所述方法包括：
从来自腕戴式设备的脉搏传导时间(PTT)测量结果接收相对血压信号，其中每个PTT测量结果包括从心脏的心室射血至脉搏到达手腕的时间段，其中心脏的PTT心室射血由至少一个阻抗心电图(ICG)，心电图(ECG)或心冲击图(BCG)传感器确定；
接收指示与每个PTT测量结果相关联的所述传感器相对于心脏的高度的信号；以及
基于相对于与每个PTT测量结果相关联的心脏信号的传感器高度来调整相对血压信号，以便考虑静水压力差值。
68.根据权利要求67所述的方法，其中接收指示所述传感器相对于所述心脏的高度的信号还包括从至少高度传感器、加速度计、陀螺仪、用户输入、人体测量数据或大气压力传感器计算所述高度测量结果。
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