CN109348727A - 用于感测肌肉组织中糖原的近红外光谱学技术 - Google Patents

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Abstract

一种系统、可佩戴设备和方法包括：光发射器，该光发射器被配置为发射在近似900纳米和1000纳米之间的第一波长的光和近似1350纳米的第二波长的光；第一光检测器，该第一光检测器与光发射器以第一距离间隔开；以及第二光检测器，该第二光检测器与光发射器以第二距离间隔开，该第二距离近似是第一距离的两倍。基于由第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，可以确定肌肉组织的水合和糖原中的至少一个。

Description

用于感测肌肉组织中糖原的近红外光谱学技术
优先权
本申请要求于2016年1月26日提交的标题为“NEAR-INFRARED SPECTROSCOPY FORSENSING CHARACTERISTICS OF MUSCLE TISSUE”的美国临时专利申请第62/287,286号的优先权的权益，该美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本文公开的主题总体上涉及使用近红外光谱学技术(near-infraredspectroscopy)感测肌肉组织的特性。
背景
除其他诊断之外，近红外光谱学技术(NIRS)利用特定频率的近红外光来诊断组织的各种状况，诸如血氧含量和血红蛋白。常规的NIRS应用可以将一种或更多种波长的近红外光照射到受试者的组织中。离开组织和相关体液的各种组成成分的光的反向散射随后可以被感光器检测到，并且组织/体液的含量可以基于所检测到的光的量和特性来推断。
附图简述
在附图中的图中借助示例而非限制的方式图示了一些实施方案。
图1是在示例性实施方案中被配置为使用NIRS检测肌肉组织水合的系统的部件的位置图。
图2是在示例性实施方案中的系统相对于组织的抽象轮廓。
图3是在示例性实施方案中的如佩戴在用户手臂上的实现系统的可佩戴设备的描绘。
图4是在示例性实施方案中的系统的框图。
图5是在示例性实施方案中的用于检测肌肉层中的肌肉组织的特性的流程图。
图6是图示了根据一些示例性实施方案的能够从机器可读介质读取指令的机器的部件的框图。
图7是描绘在示例性实施方案中的多个组织参数的吸收系数的曲线图。
图8是在示例性实施方案中的用于确定肌肉层中的肌肉组织的糖原水平的流程图。
详细描述
示例方法和系统涉及用于感测肌肉组织的特性的NIRS。示例仅代表可能的变型。除非另有明确说明，否则部件和功能是可选的并且可以被组合或细分，并且操作可以在顺序上改变或者被组合或细分。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节以提供对示例性实施方案的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本主题。
通常，NIRS应用已经被用于分析组织或体液，其无法在不同深度的组织之间进行区分。例如，可以分析来自皮肤表面以下1至3毫米的组织的血氧和血红蛋白含量，但是这种分析不能有效地在这种浅深度处的特征和较深的深度处的特性之间进行区分。因为来自皮肤下仅几毫米的组织的反向散射光传播相似的短距离，所以感光器可以放置成与光发射器位于同一位置，或者放置在光发射器的毫米范围内。
此外，常规地，通常通过有创手术(例如活检手术)来分析肌肉组织的多个特性。因此，为了确定肌肉组织的特性(诸如糖原和含水水平)而收集组织样本，并且然后运送到实验室进行分析。因此，肌肉组织分析可能相对昂贵且耗时。
可替代地，已经研发了用于测量肌肉组织的组织参数的无创技术，包括多种超声技术。然而，超声技术依赖于通常固定的、使用复杂的并且可能需要使用凝胶来限制超声换能器和皮肤之间的气隙的设备。因此，即使在某些情况下可以使用超声波机器，但从成本和使用条件两者来看，超声波机器往往是不切实际的。
已经研发了一种利用NIRS来确定组织(诸如组织的肌肉层)的糖原水平的系统，该系统区分肌肉层的特性和组织的其他层的特性。除其他潜在的特性之外，该特性包括糖原水平和水合水平。该系统利用特定的光波长以及光发射器和光检测器之间的特定位置关系来获得来自特定组织和体液的反向散射，以识别肌肉组织的糖原和/或水合。特别地，该系统被配置为在肌肉组织的水和/或相关糖原含量和非肌肉组织的水含量之间进行区分。
在示例中，该系统利用多个NIRS波长来获得对多层组织中体积水合的评估。来自多个NIRS波长的检测光然后被区分以确定肌肉组织中的分离水合(isolated hydration)。然后可以利用肌肉组织中分离水合来确定肌肉组织的糖原水平。糖原水平和/或水合水平可用于诊断肌肉组织，包括肌肉收缩功能和整体肌肉疲劳。
该系统除基于其他因素之外是基于对利用NIRS在深的和浅的组织层的特性之间进行区分的潜在益处的认识。其中的好处是能够产生一种可以在体育活动中使用的便携式可佩戴设备。这种设备还可以提供易用性并且允许缺乏特定培训或医疗设备知识的用户使用这种设备。
图1是在示例性实施方案中的被配置为使用NIRS检测肌肉组织水合的系统100的部件的位置图。系统100包括相对于彼此以特定配置布置的光发射器102和多个光检测器104。在各种示例中，系统100是被配置为佩戴在用户的手臂或解剖结构的其他部分上的单个可佩戴设备。然而，应当理解的是，存在包括处于特定位置关系的光检测器104和光发射器102的分立设备的任何组合。如本文所图示的，近似六百(600)纳米至近似一千四百(1400)纳米的波长范围或光学窗口倾向于通过系统100提供对组织乃至肌肉组织的敏感性。这种光学窗口比NIRS应用中的典型窗口宽。
在各种示例中，光发射器102包括多个单独的元件或由多个单独的元件组成，在示例中，发光二极管(LED)被配置为发射特定波长的近红外光。在这样的示例中，第一LED 102(1)被配置为发射在近似九百(900)纳米至一千(1000)纳米范围内的第一波长的光。在示例中，第一LED 102(1)被配置为发射近似九百七十(970)纳米的第一波长的光。此外，在这样的示例中，第二LED 102(2)被配置为发射在近似一千三百(1300)纳米到近似一千四百(1400)纳米范围内的第二波长的光。在示例中，第二LED 102(2)被配置为发射近似一千三百一十(1310)纳米的第二波长的光。如将在本文中详细公开的，来自第一LED 102(1)和第二LED 102(2)的光可以主要或全部用于确定肌糖原水平和/或水合含量。
在各种示例中，系统100还包括第三LED 102(3)、第四LED 102(4)、第五LED 102(5)和第六LED 102(6)，它们被不同地配置为发射波长在近似六百六十(660)纳米和八百二十(820)纳米之间的光，并且在示例中，波长在近似六百八十(680)纳米和八百(800)纳米之间。在各种示例中，第三LED至第六LED 102(3)、102(4)、102(5)、102(6)被配置为发射通常用于检测血红蛋白或血红蛋白的氧水平的光，但是在各种示例中，该光可以用于检测用于肌肉水合的水和/或相关糖原分子。
在各种可替代示例中，第一LED 102(1)和第二LED 102(2)被配置为分别发射近似九百七十(970)纳米和一千三百一十(1310)纳米的光，而第三LED 102(3)被配置为发射近似六百八十(680)纳米的光，第四LED 102(4)被配置为发射近似八百(800)纳米的光，第五LED 102(5)被配置为发射近似九百三十(930)纳米的光，以及第六LED 102(6)被配置为发射近似一千二百一十(1210)纳米的光。对于本文公开的所有波长，应当注意和强调的是，波长可以从0.5纳米变化到二十五(25)纳米，并且仍然被认为近似是所述波长。在各种示例中，如图2中所图示的，系统100可以被配置为测量脂肪层的厚度、表皮层的水含量、肌肉层的水含量、肌肉层中的氧合百分比以及肌肉层中的总血红蛋白。系统100可能倾向于对表皮层中的总血红蛋白、表皮层中的氧合百分比和黑色素浓度不予注意或者以其他方式大体上不敏感。
各个LED 102(1)、102(2)…可以可选地包括用于聚焦或引导光发射器102的光输出的部件。在示例中，各个LED 102(1)、102(2)…包括柔性光导膜，该柔性光导膜允许指定光从LED 102(1)、102(2)…发出的角度。该光导膜可以是一(1)毫米厚或更小。
虽然图示的示例图示了光发射器102的具体示例，即，第一LED 102(1)和第二LED102(2)以及四个可选的光发射器102(3)、102(4)、102(5)、102(6)，但是应当认识到并理解的是，可以使用可以产生特定波长的发光元件的任何组合。因此，例如，如果单个发光元件被配置为产生所有特定的波长，那么各个发光元件102(1)、102(2)…可以被提供由光发射器102产生的所有波长的单个发光元件替代。类似地，如果单个发光元件可以产生970纳米的光和1310纳米的光这两者，那么该单个发光元件可以替代第一LED 102(1)和第二LED102(2)，同时在系统100中留下可选的第三至第六LED 102(3)、102(4)、102(5)、102(6)。另外地或可替代地，一次不产生多于一个波长的单个发光元件可以随着时间在各个波长之间切换并产生各种波长，例如，通过产生970纳米的光，接着产生1310纳米的光，然后回到970纳米的光等等。
系统100还包括光检测器104。在示例中，光检测器104是光电二极管，其产生指示所检测到的光的信号输出。在各种示例中，光电二极管的电流可以在毫秒或秒内结合在一起，以放大从光电二极管输出的反映肌肉水合的信号。在示例中，第一光检测器104(1)被定位在距光发射器102近似12.5至15.0毫米或0.5英寸的第一距离106处。在示例中，第二光检测器104(2)被定位在距光发射器102近似二十五(25)至三十(30)毫米或1.0英寸的距离108处。在示例中，第三光检测器104(3)可选地与光发射器102、第一光检测器104(1)和第二光检测器104(2)一起沿着公共轴线112定位在近似6.25毫米的距离110处。
虽然系统100被图示为具有一个光发射器102和一组光检测器104，但是应当认识到和理解的是，系统100可以包含多个光发射器102和/或多组光检测器104。在各种示例中，光发射器102和光检测器104中的每一个的两个或更多个可以允许在同一肌肉组织内的多个位置处同时或基本上同时进行糖原和/或水合测量或肌肉组织的其他特性的测量，从而实现潜在地比利用单个光发射器102和一组光检测器104获得的肌肉组织的糖原、水合或其他特性更完整的评估。在各种示例中，来自多组光检测器104的数据可以被平均或者可以被单独报告并显示给用户。还应注意的是，来自单个光发射器102的光可以被多组光检测器104使用，即，在来自光发射器102的光没有定向聚焦的情况下，多个光检测器104可以检测光并且由此进行肌肉特性评估。
图2是在示例性实施方案中的系统100相对于组织200的抽象轮廓。组织200是常规的人类皮肤和/或靠近皮肤的组织，其可以预期在系统100的用户的手臂上被发现。概括地说，组织200包括表皮层202、真皮层204、脂肪层206和肌肉层208。当光发射器102发射光210时，光散射离开各个层202、204、206、208。所得到的反向散射光212由各个光检测器104检测。
在示例中，诸如表皮层202、真皮层204和脂肪层206的相对较浅的非肌肉层具有大致指示总体身体水合而不是局部的水合水平的水合水平。相比之下，肌肉层208可以具有系统100附近的肌肉层208本身特有的水合水平。通常，光检测器104被定位在系统100内，使得第一光检测器104(1)检测来自非肌肉层的反向散射光212，而第二光检测器104(2)检测来自多个层的反向散射光212，该多个层包括但不限于肌肉层208，并且在示例中，包括所有的层202、204、206、208。利用系统100和上面提供的示例尺寸，检测到在距表皮层202的表面214近似12.5毫米的深度D处的反向散射光212。
然而，应当注意，图2的图示提供了光210和反向散射光212的描绘，其可以强调主要机制，通过该主要机制由第一光检测器104(1)和第二光检测器104(2)检测光，但是光210和来自任何层202、204、206、208的反向散射光212可以由第一光检测器104(1)、第二光检测器104(2)和可选的第三光检测器104(2)中的任一个检测。事实上，尽管图2中图示的光210和反向散射光212图案可以是用于理解倾向于被第一光检测器104(1)和第二光检测器104(2)所检测的光的有用模型，但是由每个光检测器104(包括第三光检测器104(3))检测的光可以包括光210和来自每个层202、204、206、208的反向散射光212。
这样，包括第三光检测器104(3)的系统100的示例可以利用本领域已知的原理来接收一般光强度值，访问光强度值的预定查找表，对多种波长(诸如本文公开的六个波长)进行比尔-朗伯特方程(Beer-Lambert equation)积分，并且基于测量数据和模拟数据之间的最接近匹配来确定组织参数。例如，在第8,941,830号美国专利“MEASURING TISSUEPARAMETER USING TABLE OF LIGHT ATTENUATION DATA”中公开了这种机制，该专利通过引用以其整体并入本文，并在本文中称为“830专利”。然而，与先前公开中的这些原理的应用相比，不认为水的存在是检测另一组织参数的混淆因素，本系统100可以利用第三光检测器104(3)和六个公开的光波长来检测特定于肌肉层208中的水的存在，而大体上排除了其他组织层202、204、206中的水，以便然后确定肌肉层208的糖原水平。
肌肉层208的肌肉组织通常包括与至少一个水分子结合的糖原分子。一般来说，随着糖原从肌肉组织耗尽，与糖原相关联的水从糖原分离，并且类似地离开肌肉组织，导致肌肉组织的水合减少。在不包括第三光检测器104(3)的系统100的示例中，通过比较由第一光检测器104(1)和第二光检测器104(2)检测到的包括反向散射光212的光，可以识别在非肌肉层202、204、206中检测到的水的影响并且抵消由第二光检测器104(2)检测到的光，大体上留下基于肌肉层208中的糖原和/或水产生的反向散射光212。如本文所公开的，包括第三光检测器104(3)的系统100的示例可以使用与本文所公开的和其它技术类似的技术来确定肌肉组织的糖原水平。
在各种示例中，肌肉组织中水的识别不仅作为总体水合状态的指标，而且还可以提供关于骨骼肌糖原浓度的知识。在这样的示例中，对于每克骨骼肌糖原，三(3)至四(4)克水也倾向于存在于肌肉组织中。基于这样的比率，糖原水平可以通过使用系统100的水合感测来评估。
肌肉层208的糖原和/或水合水平可以指示肌肉疲劳以及肌肉损伤(并且由此指示肌肉从受伤中恢复)。(例如在剧烈或长期运动中产生的)骨骼肌糖原的急剧减少与受损的肌肉收缩功能和整体肌肉疲劳机械式相关。在各种情况下，糖原在骨骼肌内被划分成不同的池(pools)。这种离散的池可能有助于细胞内钙的处理，并且由此最终在肌肉收缩期间产生力。对来自多个离散位置/诊区(departments)的糖原的评估可以支持对各个糖原池的检测；这样，如本文所公开的，系统100可以包含多个在离散位置的光发射器102和检测器104。
在骨骼肌经受微损伤的运动条件下，糖原的再合成可能会受到损害，因此进一步阻碍或降低随后运动期间的表现。另外，因为，例如，营养干预可能不一定在与未受损肌肉相似的时间过程中完全补充运动导致的受损肌肉中的糖原，所以系统100和糖原评估的结果分析也可以提供关于肌肉受伤/损伤程度的洞察。在各种示例中，随着肌肉层208的糖原含量和/或水合水平逐渐降低，诸如在活动期间，可以推断肌肉组织的疲劳。系统100可以访问或可以包括活动传感器，诸如加速度计，以识别或进一步识别活动，并且利用这些数据来确定肌肉疲劳。类似地，相对于基线水合值，不能将水保留在肌肉层208的肌肉组织中可以表示肌肉损伤，而恢复到基线水合水平可以表示肌肉恢复。
另外，可以通过比较活动前的肌肉水合和/或糖原水平与活动后的水合和/或糖原水平来进行肌肉水合和疲劳的前后评估(before-and-after assessments)。系统100可以包括输入期望的活动强度/肌肉疲劳的能力，可以将所确定的实际肌肉疲劳与该期望的活动强度/肌肉疲劳进行比较，以向用户反馈是否满足活动强度目标。这种评估也可以在活动期间进行，以评估活动期间流体和营养摄入的功效，并就是否应该摄取额外的流体或营养来维持性能向用户提供建议。这种评估也可以在活动之后进行，通过比较肌肉组织的恢复与期望的基线来评估活动后膳食和流体摄入的效力。
在各种示例中，基线身体水合水平可以通过在关于系统100的佩戴者的体重的各种示例中测量非肌肉层202、204、206和/或肌肉层208的水含量来确定。使用系统100正在进行的测量可以提供非肌肉层202、204、206和/或肌肉层208中任一个或两者随时间变化的水合水平的比较评估。
图3是在示例性实施方案中的如佩戴在用户的手臂302上的实现系统100的可佩戴设备300的描绘。可佩戴设备300包括在电子模块304上实现的系统100。固定元件306耦合到电子模块304并且被配置为以期望的定向将可佩戴设备300固定在用户的手臂302上。在示例中，固定元件306是弹性带状物，但是应当认识到并理解的是，可以根据需要使用任何合适的固定元件306，包括带、卡环或其他设备。
在图示的示例中，可佩戴设备300被配置为紧邻肘部310被固定到手臂302的前臂308。公共轴线112(图1)被配置为大体上与拇指312并且在伸展位置中与手指314成一直线。然而，应当认识到的是，系统100可以被配置为在手臂302上的多个位置或用户身上的其他位置上(诸如股四头肌和三角肌上)如本文所公开的那样起作用。在各种示例中，可佩戴设备300和系统100大致可以被配置为在各种肌肉组织中的任何一种上操作，对于这些肌肉组织，可能需要关于肌肉水合、受伤或恢复的信息。
本文公开的关于系统100的物理布局的原理可以应用于多种可替代的目标肌肉组织。因此，例如，图1中图示的尺寸可以根据待测量的肌肉组织的深度来调节。例如，在示例中，光发射器102和第二光检测器104(2)之间的距离108可以近似是待测量肌肉组织的深度的两倍。
图4是在示例性实施方案中的系统100的框图。除了光发射器102和光检测器104之外，该系统包括耦合到光发射器102和光检测器104的电源400。电源400可以是可再充电或不可再充电的电池，或者其他合适的能量存储设备，诸如超级电容器。电源400还可以包括用于对电源400再充电的电路，诸如电池充电器或能量收集电路。
系统100还包括通信地耦合到光发射器102和光检测器104的处理器402。在图示的示例中，处理器402是可佩戴设备300的部件并且直接耦合到光发射器102和光检测器104。可替代地，处理器402是外部计算设备404，诸如个人计算机或膝上型计算机、诸如智能手机或平板电脑的移动计算设备、或者包括处理器的其他计算设备中的远程处理器。在处理器402是可佩戴设备300的部件的情况下，处理器402可以作为控制器来控制光发射器102和光检测器104的操作，以及处理从光检测器传输的信号以确定肌肉水合。在处理器402是远程处理器的情况下，可以在移动设备300中包括单独的模拟和/或数字控制器，以控制光发射器102和光检测器104的操作。
系统100还包括输入/输出(I/O)设备406，诸如无线收发器或有线数据端口。I/O设备406被配置为与外部计算设备404通信。在处理器402是可佩戴设备300的部件的情况下，来自处理器402的数据经由I/O设备406传输，用于经由显示器或其他用户接口设备进行通信。在处理器402是外部计算设备404的部件的情况下，I/O设备406将从光检测器104获得的数据传输到处理器402以进行处理。
系统100还可选地包括电子数据存储器408，该电子数据存储器408被配置为存储如本文所公开的与肌肉组织的特性相关的数据，诸如水合数据和糖原数据。处理器402可以访问存储在电子数据存储器408中的数据，以比较在不同时间获得的数据，从而分析特性随时间的变化。这种分析可以包括基线水合或糖原特性的设定以及在活动期间的水合或糖原的变化。
图5是在示例性实施方案中的用于检测肌肉层208中的肌肉组织的特性的流程图500。虽然参考系统100描述了流程图500，但是应当认识和强调的是，可以参考任何合适的系统或设备来实现该流程图。
在502处，光发射器102将NIRS光210发射到组织200中。
在504处，光检测器104检测来自光210的反向散射光212。
在506处，处理器402基于由第一光检测器104(1)检测到的反向散射光212来确定大体上对应于表皮层202、真皮层204和脂肪层206的组合的第一体积水合水平，以及大体上对应于表皮层202、真皮层204、脂肪层206和肌肉层208的组合的第二体积水合水平。
在508处，处理器402通过获取第一体积水合水平和第二体积水合水平之间的差异来确定肌肉层208中的分离水合水平。
在510处，处理器402基于肌肉层208的分离水合水平确定肌肉层208的糖原含量或水平。
在512处，除其他分析点之外，处理器402将在506、508和/或510处确定的数据不同地存储在电子数据存储器408中和/或访问来自电子数据存储器408的数据，用于确定特性随时间的变化或者将特性与基线进行比较。
在514处，处理器402使I/O设备406输出与特性相关的数据，诸如水合水平、糖原水平或与特性相关的分析，包括从当前糖原水平和/或可用能量水平恢复的时间。
图6是图示根据一些示例性实施方案的机器600的部件的框图，机器600能够从机器可读介质(例如，机器可读存储介质)读取指令并且执行本文讨论的方法中的任何一个或更多个。具体地，机器600可以实现系统100和/或可佩戴设备300以及其中包括和描述的特征。因此，机器600描述了特定的硬件配置，系统100和/或可佩戴设备300可以在这些硬件配置上实现并提供给系统100和/或可佩戴设备300的用户。
图6以计算机系统的示例形式示出了机器600的图形表示，用于使机器600执行本文所讨论方法中的任何一个或更多个的指令624(例如，软件)在该计算机系统内执行。在可替代的实施方案中，机器600作为独立的设备操作或者可以连接(例如，联网)到其它机器。在联网部署中，机器600可以在服务器-客户端网络环境中作为服务器机器或客户端机器来操作，或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器来操作。机器600可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(PC)、平板电脑、膝上型计算机、上网本(netbook)、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、智能电话、网络设备、网络路由器、网络交换机、网络桥接器或能够顺序地或以其它方式执行指令624的任何机器，指令924指定由该机器采取的动作(action)。此外，尽管仅示出了单个机器，但术语“机器”还应被理解为包括单独或联合地执行指令624以进行本文讨论的方法中的任一个或更多个的机器的集合。
机器600包括配置为经由总线608彼此通信的处理器602(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、射频集成电路RFIC)或其任何合适的组合)、主存储器604和静态存储器606。机器600还可以包括图形显示器610(例如，等离子显示面板(PDP)、发光二极管(LED)显示器、液晶显示器(LCD)、投影仪或阴极射线管(CRT))。机器600还可以包括字母数字输入设备612(例如，键盘)、光标控制设备614(例如，鼠标、触摸板、轨迹球、操纵杆、运动传感器或其它指向仪器)、存储单元616、信号生成设备618(例如，扬声器)和网络接口设备620。
存储单元616包括机器可读介质622，在机器可读介质922上存储了体现本文描述的方法或功能中的任何一个或更多个的指令624(例如，软件)。指令624还可以在由机器600执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器604内、驻留在处理器602内(例如，在处理器的高速缓冲存储器内)或驻留在两者内。因此，主存储器604和处理器602可被认为是机器可读介质。指令624可以经由网络接口设备620通过网络626发送或接收。
图7是描绘在示例性实施方案中的各个组织参数的吸收系数的曲线图700。曲线图700包括x轴702上的波长和y轴704上的光吸收系数。通过考虑水曲线706、氧合血红蛋白曲线708、脱氧血红蛋白曲线710、黑色素曲线712和脂肪曲线714，选择由光发射器102发射的六个波长，即，680纳米、800纳米、930纳米、970纳米、1210纳米和1310纳米。
特别是，例如，680nm和800nm波长有助于产生对总血红蛋白和血红蛋白饱和度的敏感性。氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白在800纳米处具有基本相同的吸收系数，但在680纳米处具有大体上不同的吸收系数。另外，从680纳米到800纳米，水和脂肪的吸收率相对较低，因此血红蛋白的吸收率特征占主导。
在930纳米和970纳米处，水和氧合血红蛋白相似地重合，其中血红蛋白吸收率仍然相对较高。结果，在某些情况下，930纳米和970纳米的波长可能倾向于在组织200的相对浅的深度D处适用。在1210纳米和1310纳米处，脂肪和水的吸收率大致是分开的。在这样的波长下，脂肪和水的吸收率比在较短波长范围下相对较高，从而提供了从组织200的较大深度D获得信息的能力。
在930纳米和1210纳米之间的吸收系数上的差异也可能相对显著。从930纳米到1210纳米，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸收系数急剧下降，而水和脂肪显著上升。这些变化的转变可以允许在血红蛋白和水/脂肪之间进行区分。
吸收系数上的差异提供了一个方程组来区分每个组织参数的量，例如每个发色团(chromophore)。然而，波长和光检测器104按比率的各种组合可以在数十亿甚至数万亿个潜在组合中，该比率最大化对期望组织参数的灵敏度，同时最小化对混淆因素的灵敏度。通过分析曲线图700，光检测器104和波长按比率的期望组合可以提供对肌肉组织208的水含量以及由此对肌肉组织中的糖原水平的足够的敏感性。
在示例中，系统100利用方程组的五个输入比率来求解肌肉组织208的水含量。这些比率是：
比率1＝((第三光检测器104(3)@930纳米)/(第一光检测器104(1)@930纳米))/((第三光检测器104(3)@970纳米)/(第一光检测器104(1)@970纳米))
比率2＝((第三光检测器104(3)@1310纳米)/(第一光检测器104(1)@1310纳米))/((第三光检测器104(3)@1210纳米)/(第一光检测器104(1)@1210纳米))
比率3＝((第一光检测器104(1)@680纳米)/(第二光检测器104(2)@680纳米))/((第一光检测器104(1)@800纳米)/(第二光检测器104(2)@800纳米))
比率4＝((第一光检测器104(1)@930纳米)/(第二光检测器104(2)@930纳米))/((第一光检测器104(1)@970纳米)/(第二光检测器104(2)@970纳米))
比率5＝((第一光检测器104(1)@1310纳米)/(第二光检测器104(2)@1310纳米))/((第一光检测器104(1)@1210纳米)/(第二光检测器104(2)@1210纳米))
如“830专利”中所公开的，然后可以利用这些比率来确定肌肉组织208的水含量以及由此确定糖原水平。
图8是在示例性实施方案中的用于确定肌肉层208中肌肉组织的糖原水平的流程图800。可以利用系统100或利用任何合适的系统或设备来实现。
在802处，从光发射器发射在近似900纳米至1000纳米范围内的第一波长的光以及在近似1300纳米至1400纳米范围内的第二波长的光。在示例中，光发射器包括被配置为发射第一波长的光的第一发光二极管(LED)和被配置为发射第二波长的光的第二LED。在示例中，光发射器发射波长在近似660纳米和近似820纳米之间的光。在示例中，光发射器包括发射第一波长的光的第一发光二极管(LED)、发射第二波长的光的第二LED以及发射近似660纳米和近似820纳米之间的光的四个LED。在示例中，第一波长近似为970纳米并且第二波长近似为1310纳米。在示例中，从光发射器发射光还包括发射第三波长、第四波长、第五波长和第六波长的光。在示例中，第三波长近似为680纳米，第四波长近似为800纳米，第五波长近似为970纳米以及第六波长近似为1210纳米。
在804处，利用与光发射器以第一距离间隔开的第一光检测器来检测来自非肌肉组织的反向散射光。
在806处，利用与光发射器以第二距离间隔开的第二光检测器来检测来自非肌肉组织和肌肉组织的反向散射光，该第二距离近似是第一距离的两倍。在示例中，第一距离近似为12.5毫米并且第二距离近似为25毫米。在示例中，第一光检测器和第二光检测器中的至少一个检测来自近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光。在示例中，血液中血红蛋白的氧水平可基于来自近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光来确定。在示例中，第一光检测器和第二光检测器是光电二极管。在示例中，光发射器以及第一光检测器和第二光检测器被定位在可佩戴设备上，该可佩戴设备被配置为紧邻用户的肘部定位在用户的前臂上并且固定到的用户的前臂。
在808处，利用间隔布置在光发射器和第一光检测器之间的第三光检测器检测来自光发射器的反向散射光。
在810处，处理器基于由第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据肌肉组织的水合来确定肌肉组织的糖原水平。在示例中，该关系是由第二光检测器检测到的反向散射光和由第一光检测器检测到的反向散射光之间的差分关系。在示例中，肌肉组织在非肌肉组织层下面的肌肉层中，该肌肉层具有距皮肤表面的深度，并且其中第二距离近似是肌肉层距皮肤表面深度的两倍。在示例中，光发射器以及第一光检测器和第二光检测器是可佩戴设备的部件，并且处理器是不同于可佩戴设备的外部设备的部件。在示例中，基于由第一光检测器、第二光检测器和第三光检测器检测到的来自肌肉组织和非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据肌肉组织的水合来确定肌肉组织的糖原水平。
示例
在示例1中，一种系统包括：光发射器，该光发射器被配置为发射在近似900纳米至1000纳米范围内的第一波长的光和在近似1300纳米至1400纳米范围内的第二波长的光；第一光检测器，该第一光检测器与该光发射器以第一距离间隔开；以及第二光检测器，该第二光检测器与该光发射器以第二距离间隔开，该第二距离近似是该第一距离的两倍；以及处理器，该处理器被配置为基于由该第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由该第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据该肌肉组织的水合来确定肌肉组织的糖原水平。
在示例2中，示例1的系统还可选地包括：该处理器被配置为基于由该第二光检测器检测到的反向散射光和由该第一光检测器检测到的反向散射光之间的差分关系来确定该关系。
在示例3中，示例1和2中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该肌肉组织在非肌肉组织的层下面的肌肉层中，该肌肉层具有距皮肤表面的深度，并且其中，该第二距离近似是该肌肉层距该皮肤表面的深度的两倍。
在示例4中，示例1至3中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该第一距离近似是12.5毫米并且该第二距离近似是25毫米。
在示例5中，示例1至4中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该光发射器包括被配置为发射该第一波长的光的第一发光二极管(LED)和被配置为发射该第二波长的光的第二LED。
在示例6中，示例1至5中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该光发射器还被配置为发射波长在近似660纳米和近似820纳米之间的光，该第一光检测器和该第二光检测器中的至少一个被配置为检测来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光，其中该处理器被配置为基于来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光来确定血液中血红蛋白的氧水平。
在示例7中，示例1至6中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该光发射器包括被配置为发射该第一波长的光的第一发光二极管(LED)、被配置为发射该第二波长的光的第二LED以及被配置为发射在近似660纳米和近似820纳米之间的光的四个LED。
在示例8中，示例1至7中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该第一光检测器和该第二光检测器是光电二极管。
在示例9中，示例1至8中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该光发射器以及该第一光检测器和该第二光检测器被定位在可佩戴设备上，该可佩戴设备被配置为紧邻用户的肘部定位在该用户的前臂上并且固定到该用户的前臂。
在示例10中，示例1至9中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：处理器，该处理器通信地耦合到光发射器以及第一光检测器和第二光检测器，该处理器被配置为确定肌肉组织的糖原水平并且使用户界面显示与肌肉组织的糖原水平相关的信息。
在示例11中，示例1至10中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该光发射器以及该第一光检测器和该第二光检测器是可佩戴设备的部件，并且该处理器是不同于该可佩戴设备的外部设备的部件。
在示例12中，示例1至11中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：该光发射器、该第一光检测器和该第二光检测器以及该处理器是可佩戴设备的部件。
在示例13中，示例1至12中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：第一波长近似为970纳米并且第二波长近似为1310纳米。
在示例14中，示例1至13中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：光发射器还被配置为发射第三波长、第四波长、第五波长和第六波长的光，并且所述系统还包括间隔布置在光发射器和第一光检测器之间的第三光检测器，并且其中，该处理器被配置为基于由第一光检测器、第二光检测器和第三光检测器检测到的来自肌肉组织和非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据肌肉组织的水合来确定肌肉组织的糖原水平。
在示例15中，示例1至14中的任何一个或更多个的系统还可选地包括：第三波长近似为680纳米，第四波长近似为800纳米，第五波长近似为970纳米并且第六波长近似为1210纳米。
在示例16中，一种可佩戴设备包括：光发射器，该光发射器被配置为发射在近似900纳米至1000纳米范围内的第一波长的光和在近似1300纳米至1400纳米范围内的第二波长的光；第一光检测器，该第一光检测器与该光发射器以第一距离间隔开；第二光检测器，该第二光检测器与该光发射器以第二距离间隔开，该第二距离近似是该第一距离的两倍；以及处理器，该处理器被配置为基于由该第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由该第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据该肌肉组织的水合来确定该肌肉组织的糖原水平。
在示例17中，示例16的可佩戴设备还可选地包括：该关系是由该第二光检测器检测到的反向散射光和由该第一光检测器检测到的反向散射光之间的差分关系。
在示例18中，示例16和17中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该肌肉组织在非肌肉组织的层下面的肌肉层中，该肌肉层具有距离皮肤表面的深度，并且其中，该第二距离近似是该肌肉层距该皮肤表面的深度的两倍。
在示例19中，示例16至18中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该第一距离近似为12.5毫米并且该第二距离近似为25毫米。
在示例20中，示例16至19中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该光发射器包括被配置为发射该第一波长的光的第一发光二极管(LED)和被配置为发射该第二波长的光的第二LED。
在示例21中，示例16至20中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该光发射器还被配置为发射波长在近似660纳米和近似820纳米之间的光，其中，该第一光检测器和该第二光检测器中的至少一个被配置为检测来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光，并且其中，该处理器还被配置为基于来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光来确定血液中血红蛋白的氧水平。
在示例22中，示例16至21中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该光发射器包括被配置为发射该第一波长的光的第一发光二极管(LED)、被配置为发射该第二波长的光的第二LED以及被配置为发射在近似660纳米和近似820纳米之间的光的四个LED。
在示例23中，示例16至22中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该第一光检测器和该第二光检测器是光电二极管。
在示例24中，示例16至23中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该光发射器以及该第一光检测器和该第二光检测器被定位在可佩戴设备上，该可佩戴设备被配置为紧邻用户的肘部定位在该用户的前臂上并且固定到该用户的前臂。
在示例25中，示例16至24中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该处理器还被配置为使用户界面显示与该肌肉组织的糖原水平相关的信息。
在示例26中，示例16至25中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该第一波长近似为970纳米并且该第二波长近似为1310纳米。
在示例27中，示例16至26中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：该光发射器还被配置为发射第三波长、第四波长、第五波长和第六波长的光，并且该可佩戴设备还包括间隔布置在光发射器和第一光检测器之间的第三光检测器，其中，该处理器被配置为基于由该第一光检测器、该第二光检测器和该第三光检测器检测到的来自该肌肉组织和该非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据该肌肉组织的水合来确定该肌肉组织的糖原水平。
在示例28中，示例16至27中的任何一个或更多个的可佩戴设备还可选地包括：第三波长近似为680纳米，第四波长近似为800纳米，第五波长近似为970纳米并且第六波长近似为1210纳米。
在示例29中，一种方法包括：从光发射器发射在近似900纳米至1000纳米范围内的第一波长的光和在近似1300纳米至1400纳米范围内的第二波长的光；利用与该光发射器以第一距离间隔开的第一光检测器检测来自非肌肉组织的反向散射光；利用与该光发射器以第二距离间隔开的第二光检测器检测来自非肌肉组织和来自肌肉组织的反向散射光，该第二距离近似是该第一距离的两倍；以及利用处理器基于由该第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由该第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据该肌肉组织的水合来确定该肌肉组织的糖原水平。
在示例30中，示例29的方法还可选地包括：确定该糖原水平包括基于该关系来确定该水合，该关系是由该第二光检测器检测到的反向散射光和由该第一光检测器检测到的反向散射光之间的差分关系。
在示例31中，示例29和30中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：该肌肉组织在非肌肉组织的层下面的肌肉层中，该肌肉层具有距离皮肤表面的深度，并且其中，检测该反向散射光包括在第二距离处检测该反向散射光，该第二距离近似是该肌肉层距该皮肤表面的深度的两倍。
在示例32中，示例29至31中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：该第一距离近似为12.5毫米并且该第二距离近似为25毫米。
在示例33中，示例29至32中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：发射光包括从被配置为发射该第一波长的光的第一发光二极管(LED)发射光以及从被配置为发射该第二波长的光的第二LED发射光。
在示例34中，示例29至33中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：发射光包括发射波长在近似660纳米和近似820纳米之间的光，其中该第一光检测器和该第二光检测器中的至少一个检测来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光，并且所述方法还包括利用该处理器基于来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光来确定血液中血红蛋白的氧水平。
在示例35中，示例29至34中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：发射光包括从第一发光二极管(LED)发射该第一波长的光、从第二LED发射该第二波长的光以及从四个LED发射在近似660纳米和近似820纳米之间的光。
在示例36中，根据示例29至35中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：该第一波长近似为970纳米并且该第二波长近似为1310纳米。
在示例37中，示例29至36中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：其中，从该光发射器发射光还包括发射第三波长、第四波长、第五波长和第六波长的光，并且所述方法还包括利用间隔布置在光发射器和第一光检测器之间的第三光检测器来检测来自光发射器的反向散射光，其中，基于由该第一光检测器、该第二光检测器和该第三光检测器检测到的来自该肌肉组织和该非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据该肌肉组织的水合来确定该肌肉组织的糖原水平。
在示例38中，示例29至37中的任何一个或更多个的方法还可选地包括：该第三波长近似为680纳米，该第四波长近似为800纳米，该第五波长近似为970纳米并且该第六波长近似为1210纳米。
如本文所使用的，术语“存储器”是指能够暂时或永久地存储数据的机器可读介质，并且可以被视为包括但不限于：随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，缓冲存储器、闪速存储器和高速缓冲存储器。尽管机器可读介质622在示例性实施方案中被示出为单种介质，但术语“机器可读介质”应视为包括能够存储指令的单种介质或多种介质(例如，集中式或分布式数据库，或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”还应被视为包括能够存储供机器(例如，机器600)执行的指令(例如，软件)的任何介质或多种介质的组合，使得指令在被机器的一个或更多个处理器(例如，处理器602)执行时引起机器执行本文所述的任何一种或更多种方法。因此，“机器可读介质”是指单个存储装置或设备，以及包括多个存储装置或设备的“基于云的”存储系统或存储网络。相应地，术语“机器可读介质”应被理解为包括但不限于呈固态存储器、光学介质、磁性介质或其任何适当组合的形式的一个或更多个数据存储库(data repositories)。
在整个本说明书中，多个实例可以实现被描述为单个实例的部件、操作或结构。虽然一种或更多种方法的各个操作被示出和描述为单独的操作，但可以同时执行这些单独的操作中的一个或更多个，并且不需要以所示顺序执行操作。在示例配置中作为单独部件提出的结构和功能可以被实现为组合结构或部件。类似地，作为单个部件提出的结构和功能可以被实现为单独的部件。这些和其他变化、修改、添加和改进落入本文中的主题的范围内。
某些实施方案在本文中被描述为包括逻辑或多个部件、模块或机构。模块可以构成软件模块(例如，被包含在机器可读介质上或发送信号中的代码)或硬件模块。“硬件模块”是能够执行某些操作的有形单元并且可以以某种物理方式配置或布置。在各种示例性实施方案中，一个或更多个计算机系统(例如，独立计算机系统、客户端计算机系统或服务器计算机系统)或计算机系统的一个或更多个硬件模块(例如，处理器或一组处理器)可通过软件(例如，应用或应用部分)被配置为操作以执行如本文所述的某些操作的硬件模块。
在一些实施方案中，硬件模块可以以机械方式、电子方式或其任何合适的组合来实现。例如，硬件模块可以包括被永久配置为执行某些操作的专用电路或逻辑。例如，硬件模块可以是专用处理器，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或ASIC。硬件模块还可以包括由软件临时配置为执行某些操作的可编程逻辑或电路。例如，硬件模块可以包括被包含在通用处理器或其他可编程处理器内的软件。将认识到，在专用和永久配置的电路中或在(例如，由软件配置的)临时配置的电路中机械地实现硬件模块的决定可以由成本和时间考虑来促成。
因此，短语“硬件模块”应理解为包括有形实体，即物理构造、永久配置(例如，硬连线)或临时配置(例如，编程)以用某种方式操作或执行本文所述的某些操作的实体。如本文所使用的，“硬件实现的模块”是指硬件模块。考虑到其中硬件模块被临时配置(例如，编程)的实施方案，每个硬件模块不需要在时间的任何一个实例处被配置或实例化。例如，在硬件模块包括由软件配置成为专用处理器的通用处理器的情况下，通用处理器可以在不同的时间被配置为分别不同的专用处理器(例如，包括不同的硬件模块)。因此，软件可以例如将处理器配置为在一个时间实例构成特定的硬件模块，并在不同的时间实例构成不同的硬件模块。
硬件模块可以向其他硬件模块提供信息并从其他硬件模块接收信息。因此，所描述的硬件模块可以被认为是通信耦合的。在多个硬件模块同时存在的情况下，可以通过在两个或更多个硬件模块之间或之中的信号发送(例如，通过适当的电路和总线)来实现通信。在其中在不同时间配置或实例化多个硬件模块的实施方案中，这样的硬件模块之间的通信可以例如通过在多个硬件模块访问的存储器结构中存储信息和获取信息来实现。例如，一个硬件模块可以执行操作并将该操作的输出存储在其通信耦合到的存储器设备中。然后，另外的硬件模块可以在稍后的时间访问存储器设备以获取和处理所存储的输出。硬件模块还可以发起与输入或输出设备的通信，并且可以对资源(例如，信息集合)进行操作。
本文所述的示例方法的各种操作可以至少部分地由(例如，通过软件)临时配置或永久地配置为执行相关操作的一个或更多个处理器来执行。无论是临时还是永久配置，这样的处理器可以构成操作以执行本文所述的一个或更多个操作或功能的处理器实现的模块。如本文所使用的，“处理器实现的模块”是指使用一个或更多个处理器实现的硬件模块。
类似地，本文描述的方法可以至少部分地是处理器实现的，处理器是硬件的示例。例如，方法的至少一些操作可以由一个或更多个处理器或处理器实现的模块执行。此外，一个或更多个处理器还可以操作以支持在“云计算”环境中或作为“软件即服务”(SaaS)的相关操作的执行。例如，至少一些操作可以由一组计算机(作为包括处理器的机器的示例)执行，其中这些操作可以经由网络(例如，因特网)以及经由一个或更多个适当的接口(例如，应用程序接口(API))访问。
某些操作的执行可以分布在一个或更多个处理器中，不仅驻留在单个机器内，而且部署在多个机器上。在一些示例性实施方案中，一个或更多个处理器或处理器实现的模块可以位于单个地理定位(例如，在家庭环境、办公室环境或服务器场内)。在其他示例性实施方案中，一个或更多个处理器或处理器实现的模块可以分布在多个地理定位上。
本说明书的一些部分是根据对在机器存储器(例如，计算机存储器)内被存储为位或二进制数字信号的数据的操作的算法或符号表示来呈现的。这些算法或符号表示是数据处理领域中的普通技术人员用于将其工作的实质传达给本领域的其他技术人员的技术的示例。如本文所使用的，“算法”是得出期望结果的操作的自洽序列或类似处理。在这个背景下，算法和操作涉及对物理量的物理操纵。通常但不一定，这样的量可以采取能够被机器存储、访问、传送、组合、比较或以其他方式操纵的电、磁或光信号的形式。有时，主要是出于常见使用的原因，使用诸如“数据”、“内容”、“位”、“值”、“元素”、“符号”、“字符”、“术语”、“数”、“数字”等的词语来提及这样的信号是方便的。然而，这些词仅仅是方便的标签，并且与适当的物理量相关联。
除非另有明确说明，否则本文中使用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“呈现”、“显示”等之类的词语的讨论可以指机器(例如，计算机)的动作或过程，该机器操纵或转换被表示为在一个或更多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器或其任何合适的组合)、寄存器或接收、存储、发送或显示信息的其他机器部件内的物理(例如，电子、磁或光的)量的数据。此外，除非另有明确说明，否则如在专利文件中普遍的，本文所使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”包括一个实例或不止一个实例。最后，除非另有明确说明，否则如本文所使用的连接词“或”是指非排他性的“或”。

Claims (38)

1.一种系统，包括：
光发射器，所述光发射器被配置为发射在近似900纳米至1000纳米范围内的第一波长的光和在近似1300纳米至1400纳米范围内的第二波长的光；
第一光检测器，所述第一光检测器与所述光发射器以第一距离间隔开；以及
第二光检测器，所述第二光检测器与所述光发射器以第二距离间隔开，所述第二距离近似是所述第一距离的两倍；
处理器，所述处理器被配置为基于由所述第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由所述第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据所述肌肉组织的水合来确定所述肌肉组织的糖原水平。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置为基于由所述第二光检测器检测到的反向散射光和由所述第一光检测器检测到的反向散射光之间的差分关系来确定所述关系。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述肌肉组织在非肌肉组织的层下面的肌肉层中，所述肌肉层具有距皮肤表面的深度，并且其中，所述第二距离近似是所述肌肉层距所述皮肤表面的所述深度的两倍。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一距离近似是12.5毫米并且所述第二距离近似是25毫米。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光发射器包括被配置为发射所述第一波长的光的第一发光二极管(LED)和被配置为发射所述第二波长的光的第二LED。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光发射器还被配置为发射波长在近似660纳米和近似820纳米之间的光；
其中，所述第一光检测器和所述第二光检测器中的至少一个被配置为检测来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光；并且
其中，所述处理器被配置为基于来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光来确定血液中血红蛋白的氧水平。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述光发射器包括被配置为发射所述第一波长的光的第一发光二极管(LED)、被配置为发射所述第二波长的光的第二LED以及被配置为发射在近似660纳米和近似820纳米之间的光的四个LED。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一光检测器和所述第二光检测器是光电二极管。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光发射器以及所述第一光检测器和所述第二光检测器被定位在可佩戴设备上，所述可佩戴设备被配置为紧邻用户的肘部定位在所述用户的前臂上并且固定到所述用户的前臂。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置为使用户界面显示与所述肌肉组织的所述糖原水平相关的信息。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述光发射器以及所述第一光检测器和所述第二光检测器是可佩戴设备的部件，并且所述处理器是不同于所述可佩戴设备的外部设备的部件。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述光发射器、所述第一光检测器和所述第二光检测器以及所述处理器是可佩戴设备的部件。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一波长近似为970纳米，并且所述第二波长近似为1310纳米。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光发射器还被配置为发射第三波长、第四波长、第五波长和第六波长的光，并且所述系统还包括：
第三光检测器，所述第三光检测器间隔布置在所述光发射器和所述第一光检测器之间；
其中，所述处理器被配置为基于由所述第一光检测器、所述第二光检测器和所述第三光检测器检测到的来自所述肌肉组织和所述非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据所述肌肉组织的水合来确定所述肌肉组织的所述糖原水平。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第三波长近似为680纳米，所述第四波长近似为800纳米，所述第五波长近似为970纳米并且所述第六波长近似为1210纳米。
16.一种可佩戴设备，包括：
光发射器，所述光发射器被配置为发射在近似900纳米至1000纳米范围内的第一波长的光和在近似1300纳米至1400纳米范围内的第二波长的光；
第一光检测器，所述第一光检测器与所述光发射器以第一距离间隔开；和
第二光检测器，所述第二光检测器与所述光发射器以第二距离间隔开，所述第二距离近似是所述第一距离的两倍；
处理器，所述处理器被配置为基于由所述第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由所述第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据所述肌肉组织的水合来确定所述肌肉组织的糖原水平。
17.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述关系是由所述第二光检测器检测到的反向散射光和由所述第一光检测器检测到的反向散射光之间的差分关系。
18.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述肌肉组织在非肌肉组织的层下面的肌肉层中，所述肌肉层具有距离皮肤表面的深度，并且其中，所述第二距离近似是所述肌肉层距所述皮肤表面的所述深度的两倍。
19.根据权利要求18所述的可佩戴设备，其中，所述第一距离近似为12.5毫米并且所述第二距离近似为25毫米。
20.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述光发射器包括被配置为发射所述第一波长的光的第一发光二极管(LED)和被配置为发射所述第二波长的光的第二LED。
21.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述光发射器还被配置为发射波长在近似660纳米和近似820纳米之间的光；
其中，所述第一光检测器和所述第二光检测器中的至少一个被配置为检测来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光；并且
其中，所述处理器还被配置为基于来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光来确定血液中血红蛋白的氧水平。
22.根据权利要求21所述的可佩戴设备，其中，所述光发射器包括被配置为发射所述第一波长的光的第一发光二极管(LED)、被配置为发射所述第二波长的光的第二LED以及被配置为发射在近似660纳米和近似820纳米之间的光的四个LED。
23.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述第一光检测器和所述第二光检测器是光电二极管。
24.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述光发射器以及所述第一光检测器和所述第二光检测器被定位在可佩戴设备上，所述可佩戴设备被配置为紧邻用户的肘部定位在所述用户的前臂上并且固定到所述用户的前臂。
25.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述处理器还被配置为使用户界面显示与所述肌肉组织的所述糖原水平相关的信息。
26.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述第一波长近似为970纳米并且所述第二波长近似为1310纳米。
27.根据权利要求16所述的可佩戴设备，其中，所述光发射器还被配置为发射第三波长、第四波长、第五波长和第六波长的光，并且所述可佩戴设备还包括：
第三光检测器，所述第三光检测器间隔布置在所述光发射器和所述第一光检测器之间；
其中，所述处理器被配置为基于由所述第一光检测器、所述第二光检测器和所述第三光检测器检测到的来自所述肌肉组织和所述非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据所述肌肉组织的水合来确定所述肌肉组织的所述糖原水平。
28.根据权利要求27所述的可佩戴设备，其中，所述第三波长近似为680纳米，所述第四波长近似为800纳米，所述第五波长近似为970纳米并且所述第六波长近似为1210纳米。
29.一种方法，包括：
从光发射器发射在近似900纳米至1000纳米范围内的第一波长的光和在近似1300纳米至1400纳米范围内的第二波长的光；
利用与所述光发射器以第一距离间隔开的第一光检测器检测来自非肌肉组织的反向散射光；
利用与所述光发射器以第二距离间隔开的第二光检测器检测来自非肌肉组织和来自肌肉组织的反向散射光，所述第二距离近似是所述第一距离的两倍；
利用处理器基于由所述第二光检测器检测到的来自肌肉组织的反向散射光和由所述第一光检测器检测到的来自非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据所述肌肉组织的水合来确定所述肌肉组织的糖原水平。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，确定所述糖原水平包括基于所述关系来确定所述水合，所述关系是由所述第二光检测器检测到的反向散射光和由所述第一光检测器检测到的反向散射光之间的差分关系。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，所述肌肉组织在非肌肉组织的层下面的肌肉层中，所述肌肉层具有距离皮肤表面的深度，并且其中，检测所述反向散射光包括在第二距离处检测所述反向散射光，所述第二距离近似是所述肌肉层距所述皮肤表面的所述深度的两倍。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一距离近似为12.5毫米并且所述第二距离近似为25毫米。
33.根据权利要求29所述的方法，其中，发射光包括从被配置为发射所述第一波长的光的第一发光二极管(LED)发射光以及从被配置为发射所述第二波长的光的第二LED发射光。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，发射光包括发射波长在近似660纳米和近似820纳米之间的光；
其中，所述第一光检测器和所述第二光检测器中的至少一个检测来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光；并且
所述方法还包括利用所述处理器基于来自在近似660纳米和近似820纳米之间的光的反向散射光来确定血液中血红蛋白的氧水平。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，发射光包括从第一发光二极管(LED)发射所述第一波长的光、从第二LED发射所述第二波长的光以及从四个LED发射在近似660纳米和近似820纳米之间的光。
36.根据权利要求29所述的方法，其中，所述第一波长近似为970纳米并且所述第二波长近似为1310纳米。
37.根据权利要求29所述的方法，
其中，从所述光发射器发射光还包括发射第三波长、第四波长、第五波长和第六波长的光，并且所述方法还包括：
利用间隔布置在所述光发射器和所述第一光检测器之间的第三光检测器检测来自所述光发射器的反向散射光；
其中，基于由所述第一光检测器、所述第二光检测器和所述第三光检测器检测到的来自所述肌肉组织和所述非肌肉组织的反向散射光之间的关系，根据所述肌肉组织的水合来确定所述肌肉组织的所述糖原水平。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述第三波长近似为680纳米，所述第四波长近似为800纳米，所述第五波长近似为970纳米并且所述第六波长近似为1210纳米。
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