CN109717844B - 生物信息测量设备和其外壳以及生物信息测量方法 - Google Patents

生物信息测量设备和其外壳以及生物信息测量方法 Download PDF

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Abstract

公开一种生物信息测量设备和其外壳以及生物信息测量方法。根据实施例，生物信息测量设备包括：脉搏波传感器，被配置为将多个波长的光发射到对象上，并检测来自对象的多波长脉搏波信号；处理器，被配置为基于检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号，并基于提取的接触压力信号来向用户引导测量状态。

Description

生物信息测量设备和其外壳以及生物信息测量方法
本申请要求于2017年10月31日提交到韩国知识产权局的第10-2017-0144141号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的全部公开出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
下面的描述总体涉及一种生物信息测量设备和生物信息测量方法，更具体地讲，涉及通过用于测量生物信息的设备以无创的方式来监视和引导测量状态的技术。
背景技术
存在通过使用基于袖带的测量方法来测量血压的方法以及在没有袖带的情况下通过测量脉搏波来测量血压的方法，作为在不损害人体的情况下以无创的方式测量血压的方法。
存在柯氏音(Korotkoff-sound)法和示波法作为测量血压的基于袖带的方法，其中，柯氏音法通过以下处理来测量血压：在上臂环绕袖带，增加然后减小袖带中的压力，并通过听诊器听血管的可听见的声音；示波法由自动装置采用并通过以下处理测量血压：在上臂环绕袖带，在增加袖带中的压力之后逐渐地减小袖带压力的同时持续地测量袖带中的压力，并基于压力信号显著改变的点来测量血压。
存在通过计算脉搏传播时间(PTT)来估计血压的方法以及通过分析脉搏波形状来估计血压的脉搏波分析(PWA)方法，作为测量血压的无袖带方法。
发明内容
在一个总体方面，提供一种生物信息测量设备，包括：脉搏波传感器，被配置为将多个波长的光发射到对象上，并检测来自对象的多波长脉搏波信号；处理器，被配置为基于检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号，并基于提取的接触压力信号来向用户引导测量状态。
脉搏波传感器可包括：一个或多个光源，被配置为将所述多个波长的光发射到对象上；一个或多个检测器，被配置为检测从对象散射的脉搏波信号。
在这种情况下，所述一个或多个光源可包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和荧光体中的至少一个。
处理器可计算检测的多波长脉搏波信号之间的差分信号，并可基于计算的差分信号来提取接触压力信号。
在这种情况下，所述多个波长包括红外波长、红色波长、绿色波长和蓝色波长中的两个或更多个。
基于检测的多波长脉搏波信号之中的蓝色波长的脉搏波信号，处理器可计算蓝色波长的脉搏波信号与其他波长的脉搏波信号之间的差分信号。
处理器可基于第一差分信号和第二差分信号的比率来提取接触压力信号，其中，第一差分信号通过从绿色波长的脉搏波信号减去蓝色波长的脉搏波信号而获得，第二差分信号通过从红色波长的脉搏波信号减去蓝色波长的脉搏波信号而获得。
处理器可基于提取的接触压力信号来确定用户与脉搏波传感器之间的接触状态是否正常，当确定所述接触状态不正常时，处理器可产生关于接触压力的引导信息。
所述生物信息测量设备还可包括：输出部件，被配置为通过处理器的控制来输出产生的引导信息。
处理器可基于检测的多波长脉搏波信号和提取的接触压力信号来测量生物信息。
处理器可基于多波长脉搏波信号和接触压力信号来提取特征点，并通过使用提取的特征点和测量模型来测量生物信息。
在这种情况下，生物信息可包括以下项中的一个或多个：血压、血管年龄、动脉硬化的程度、主动脉压力波形、血管顺应性、压力指数、疲劳的程度。
在另一总体方面，提供一种生物信息测量方法，包括：将多个波长的光发射到对象上；检测来自对象的多波长脉搏波信号；基于检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号；基于提取的接触压力信号来向用户引导测量状态。
提取接触压力信号的步骤可包括：计算检测的多波长脉搏波信号之间的差分信号；基于计算的差分信号来提取接触压力信号。
在这种情况下，所述多个波长可包括红外波长、红色波长、绿色波长和蓝色波长中的两个或更多个。
计算差分信号的步骤可包括：基于检测的多波长脉搏波信号之中的蓝色波长的脉搏波信号来计算蓝色波长的脉搏波信号与其他波长的脉搏波信号之间的差分信号。
基于差分信号提取接触压力信号的步骤可包括：基于第一差分信号和第二差分信号的比率来提取接触压力信号，其中，第一差分信号通过从绿色波长的脉搏波信号减去蓝色波长的脉搏波信号而获得，第二差分信号通过从红色波长的脉搏波信号减去蓝色波长的脉搏波信号而获得。
引导接触压力的步骤可包括：基于提取的接触压力信号来确定用户与脉搏波传感器之间的接触状态是否正常；当确定所述接触状态不正常时，产生关于接触压力的引导信息。
此外，所述生物信息测量方法还可包括：当产生引导信息时，输出产生的引导信息。
此外，所述生物信息测量方法还可包括：当完成检测脉搏波信号的步骤时，基于检测的脉搏波信号和提取的接触压力信号来测量生物信息。
在另一总体方面，提供一种生物信息测量设备，包括：脉搏波传感器，被配置为将多个波长的光发射到对象，并检测来自对象的多波长脉搏波信号；通信器，被配置为与生物信息测量设备的外壳进行通信以接收与脉搏波传感器接触的对象的接触位置信息；处理器，被配置为基于接收的接触位置信息来引导针对用户的测量状态。
处理器可将接收的接触位置信息与参考位置信息进行比较，并且基于所述比较响应于对象的接触位置在正常范围之外，处理器可产生关于接触位置的引导信息。
此外，所述生物信息测量设备还可包括输出部件，被配置为在产生关于接触位置的引导信息之后，输出产生的引导信息。
处理器可基于检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号，并且还可基于提取的接触压力信号来引导测量状态。
在这种情况下，所述多个波长可包括红外波长、红色波长、绿色波长和蓝色波长中的两个或更多个；处理器可通过使用通过从其他波长的脉搏波信号减去检测的多波长脉搏波信号之中的蓝色波长的脉搏波信号而获得的差分信号来提取接触压力信号。
处理器可通过使用检测的脉搏波信号和接触压力信号来测量生物信息。
在另一总体方面，提供一种生物信息测量设备的外壳，包括：主体，容纳生物信息测量设备，并且具有用于引导对象与生物信息测量设备的脉搏波传感器接触的导槽；位置传感器，布置在导槽周围以测量与脉搏波传感器接触的对象的接触位置；处理器，嵌入在主体中，接收位置传感器的感测信息并基于接收的感测信息获得对象的接触位置信息；通信器，被配置为将获得的接触位置信息发送到生物信息测量设备。
位置传感器可包括布置在导槽周围的至少相对的相反位置上的电极部件。
当对象与脉搏波传感器接触时，处理器可基于在电极部件的每个位置测量的阻抗或电容来获得接触位置信息。
附图说明
图1是示出生物信息测量设备的示例的框图。
图2是示出生物信息测量设备的另一示例的框图。
图3是示出处理器的配置的示例的框图。
图4A至图4E是说明通过使用多波长(multi-wavelength)脉搏波信号来提取接触压力的方法的示图。
图5是示出生物信息测量设备的另一示例的框图。
图6是示出生物信息测量方法的示例的流程图。
图7是示出生物信息测量方法的另一示例的流程图。
图8A是示出生物信息测量设备的外壳的示例的示图。
图8B是示出生物信息测量设备与它的外壳的连接的示图。
图8C是示出生物信息测量设备的外壳的示例的框图。
具体实施方式
其他实施例的细节包括在下面的具体实施方式和附图中。从下面参照附图详细描述的实施例，将更清楚地理解本发明的优点和特征及其实现方法。贯穿附图和具体实施方式，除非另有描述，否则相同的附图参考标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。
将理解，虽然术语第一、第二等在此可用于描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。除非另有明确地叙述，否则对单数的任何引用可包括复数。此外，除非明确地相反描述，否则诸如“包含”或“包括”的术语将被理解为暗示包括叙述的元件，但不排除任何其他元件。此外，诸如“部件”和“模块”等的术语应被理解为执行至少一个功能或操作并且可被实现为硬件、软件或它们的组合的单元。
在下文中，将参照附图详细描述生物信息测量设备和生物信息测量方法的实施例。
图1是示出生物信息测量设备的示例的框图。
参照图1，生物信息测量设备100包括脉搏波传感器110和处理器120。
脉搏波传感器110是从对象测量血管容积图(PPG)信号(在下文中，称为“脉搏波信号”)的传感器。在实施例中，脉搏波传感器110可从对象测量多波长脉搏波信号。在这种情况下，多个波长可包括红外波长、红色波长、绿色波长、蓝色波长等。多波长脉搏波信号包括多个波长的脉搏波信号。
脉搏波传感器110可包括将光发射到对象上的光源111以及检测由光源111发射并从对象的身体组织(诸如，皮肤表面、血管等)散射或反射的光的检测器112。
光源111可包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和荧光体(或者荧光元件)等。一个或多个光源111可被设置为发射多个波长的光以检测多波长脉搏波信号。例如，脉搏波传感器110可包括多个光源111，其中，每个光源可发射不同波长的光。在另一示例中，脉搏波传感器110可包括：可在处理器120的控制下顺序地发射不同波长的光的单个光源111，或者可在发射包括期望被检测的多个波长的范围的宽波长范围中的光的单个光源111。
检测器112可包括一个或多个光电二极管、光电三极管(PTr)、图像传感器(例如，CMOS图像传感器)等。检测器112可被设置为对应于多个光源111中的每一个以检测多个波长的光。可选地，多个检测器112可被设置为对不同波长的光进行响应以检测由单个光源111发射的多个波长的光。
处理器120可响应于用于测量生物信息的请求来驱动脉搏波传感器110。处理器120可基于预定的光源驱动条件来顺序地驱动一个或多个光源111，使得光源111可发射多个波长的光。在这种情况下，光源驱动条件可包括每个光源111的光强度、脉冲持续时间等。例如，处理器120可包括中央处理器(CPU)。
当从脉搏波传感器110接收到在特定时间检测的多波长脉搏波信号时，处理器120可通过分析接收的多波长脉搏波信号来提取指示对象与脉搏波传感器110之间的接触压力的接触压力信号。
此外，处理器120可基于提取的接触压力信号来引导测量状态(或者生物信息测量的状态)。当对象与脉搏波传感器110之间的接触压力改变时，检测的脉搏波信号的波形也改变，使得处理器120可基于提取的接触压力引导对象增大或减小对脉搏波传感器的接触压力。
例如，当提取了特定时间的接触压力信号时，处理器120可产生包括提取的特定时间的实际接触压力的引导信息。此外，当提取了特定时间的实际接触压力时，处理器120可将实际接触压力与参考压力进行比较，并且可基于该比较的结果产生可包括警告信息的引导信息。在这种情况下，参考压力可被确定为峰值、最低值、正常压力范围等。在实际接触压力超过峰值，在最低值之下或在正常压力范围之外的情况下，处理器120可产生指示接触压力不在正常范围内的警告信息。例如，正常范围可以在参考压力的特定阈值差内。
处理器120可基于接收的多波长脉搏波信号和/或接触压力信号来测量生物信息。在这种情况下，生物信息可包括收缩压、舒张压、血管年龄、动脉硬化的程度、主动脉压力波形、血管顺应性、压力指数、疲劳的程度等，但不限于此。
图2是示出生物信息测量设备的另一示例的框图。
参照图2，生物信息测量设备200包括脉搏波传感器110、处理器120、输出部件(或输出装置)210和存储部件(或存储装置)220。上面参照图1描述了脉搏波传感器110和处理器120，因此下面将基于其他部件进行描述。
输出部件210可输出由脉搏波传感器110检测的多波长脉搏波信号或处理器120的处理结果(例如，生物信息的测量结果)。输出部件210可包括扬声器、打印机、显示器或任何其他输出装置。在一个实施例中，输出部件210可在显示器上视觉地向用户提供各种类型的信息。可选地，输出部件210可通过使用扬声器模块(例如，扬声器)、触觉模块(例如，振动器或振动电机)等以非视觉的方式(诸如，语音、振动、触觉等)向用户提供各种类型的信息。例如，在测量的血压值在正常范围之外的情况下，输出部件210可通过以红色显示血压来提供警告，或者可通过使用触觉模块经由振动或触觉来提供额外的警告信息。
此外，当接收到用于测量生物信息的请求时，输出部件210可在处理器120的控制下输出关于多波长脉搏波信号的测量状态的引导信息。在这种情况下，引导信息可包括关于在脉搏波传感器110检测脉搏波信号时将由对象施加到脉搏波传感器110的参考压力和/或由处理器120提取的实际接触压力的信息。
例如，当接收到用于测量生物信息的请求时，输出部件210可在处理器120的控制下在显示屏上单独或与参考压力一起视觉地显示在每个时间提取的实际接触压力。可选地，输出部件210可视觉地显示通过由处理器120将对参考压力与提取的实际接触压力进行比较而产生的警告信息，或者可以以语音、振动等输出警告信息。
存储部件220可存储各种类型的参考信息或者脉搏波传感器110和处理器120的处理结果。在这种情况下，各种类型的参考信息可包括用户信息(诸如，用户的年龄、性别、健康状态等)，关于上述的测量状态的引导信息或者用于在测量生物信息中使用的信息(诸如，生物信息测量模型等)。
在这种情况下，存储部件250可包括以下存储介质中的至少一个存储介质：闪存型存储器、硬盘型存储器、多媒体卡微型存储器、卡型存储器(诸如，SD存储器、XD存储器等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器、磁存储器、磁盘和光盘等，但不限于此。
图3是示出处理器的配置的示例的框图。图4A至图4E是说明通过使用多波长脉搏波信号来提取接触压力的方法的示图。参照图3至图4E，将进一步详细描述图1和图2的处理器120的配置。
参照图3，处理器120可包括脉搏波信号接收器310、接触压力提取器320、测量状态引导部件330以及生物信息测量器340。
脉搏波信号接收器310可从脉搏波传感器110接收检测的多波长脉搏波信号，并且可将接收的多波长脉搏波信号发送到接触压力提取器320和生物信息测量器340。在这种情况下，脉搏波信号接收器310可与脉搏波传感器110电连接。
当从脉搏波传感器110接收到特定时间的多波长脉搏波信号时，接触压力提取器320可通过分析接收到的多波长脉搏波信号来提取特定时间的对象与脉搏波传感器110之间的接触压力。
例如，图4A至图4C是说明每个波长的脉搏波信号与接触压力之间的相关性的示图，接触压力提取器320可通过使用多波长脉搏波信号与接触压力之间的这样的相关性来提取接触压力。
图4A示出在预定时间段内从样本检测的红外(IR)波长、红色(R)波长、绿色(G)波长和蓝色(B)波长的脉搏波信号以及在预定时间段内施加到脉搏波传感器的实际接触压力。图4B示出通过使波长IR、R、G和B的脉搏波信号通过低通滤波器(LPF)而获得的波长IR、R、G和B的脉搏波DC信号以及施加到脉搏波传感器的实际接触压力。图4C示出接触压力与从图4B中获得的波长IR、R、G和B的脉搏波DC信号提取的接触压力增大的部分中的波长IR、R、G和B的脉搏波DC信号之间的相关性。如其中所述，可看出，除了红色(R)波长的脉搏波DC信号之外，其他波长IR、G和B的脉搏波DC信号与接触压力之间存在高相关性。
如上所述，当接收到多波长脉搏波信号时，接触压力提取器320可通过使多波长脉搏波信号通过低通滤波器(LPF)来产生每个波长的脉搏波DC信号。此外，接触压力提取器320可通过对产生的每个波长的两个或更多个脉搏波DC信号进行组合来提取接触压力信号。
在一个示例中，接触压力提取器320可产生波长IR、R、G和B中的一个波长的脉搏波DC信号与在特定时间获得的波长IR、R、G和B中的其他波长的脉搏波DC信号之间的差分信号，并可通过对产生的差分信号进行组合来提取特定时间的接触压力。例如，接触压力提取器320可通过从其他波长IR、R和G的脉搏波DC信号减去在特定时间获得的蓝色(B)波长的脉搏波DC信号来产生差分信号，并且可通过对产生的差分信号进行组合来提取特定时间的接触压力。例如，如下面的等式1中所示，接触压力提取器320可计算两个差分信号的比率，并且可使用计算的比率作为特定时间的接触压力，或者可通过将计算的比率应用于预定的相关性模型来提取接触压力。在这种情况下，相关性模型可由具有数学函数的算法或者以匹配表的形式来定义，其中，相关性模型可表示两个差分信号的比率与接触压力之间的相关性。
[等式1]
Dr＝(Sg-Sb)/(Sr-Sb)
CP＝n×Dr+b
在此，Sg表示绿色(G)波长的脉搏波DC信号，Sb是蓝色(B)波长的脉搏波DC信号，Sr表示红色(R)波长的脉搏波DC信号，Dr表示差分信号之间的比率。此外，CP表示接触压力，a和b表示限定差分信号的比率与接触压力之间的相关性的任何常数。请注意，等式1仅是示例，例如，Sg与Sb之间的顺序或Sr与Sb之间的顺序可被改变。此外，在其他示例中，Sb可以是其他波长(例如，红外波长、绿色波长或红色波长)的脉搏波DC信号。
在传统的基于PPG的无袖带血压测量方法中，因为对象与脉搏波传感器之间的接触压力的改变影响PPG波形的形状，所以存在PPG测量受对象与脉搏波传感器之间的接触压力的影响的问题。因此，估计血压的准确性被降低。相比之下，根据示例性实施例的方案可通过经由使用多波长脉搏波信号的差分信号之间的比率来获得每个波长的脉搏波信号与接触压力之间的相关性来解决这些问题。因此，在不受对象与脉搏波传感器之间的接触压力的影响的情况下，诸如血压的生物信息可被准确地测量。此外，根据示例性实施例，即使在不使用压力传感器的情况下，也可执行准确的生物信息测量。
图4D示出基于在预定的时间段期间的多个波长的脉搏波DC信号之间的差分信号的比率产生的转换信号以及在预定的时间段期间由用户实际施加的接触压力信号。图4E示出转换信号与接触压力之间的相关性。如图中所示，可看出，转换信号与接触压力信号之间的整体相关性是0.89；在接触压力增大的区间(或者感兴趣区域)中，转换信号与接触压力信号之间存在非常高的相关性0.95。
如上所述，一旦提取了特定时间的接触压力，则测量状态引导部件330可基于提取的接触压力确定测量状态，并且可基于该确定来引导当前测量状态。
例如，一旦提取了特定时间的接触压力，则测量状态引导部件330可产生包括提取的接触压力和/或特定时间的参考压力的引导信息。可选地，测量状态引导部件330可通过将提取的特定时间的接触压力与特定时间的参考压力进行比较来确定测量状态是否正常，当确定测量状态不正常时，测量状态引导部件330可产生指示测量状态不正常的警告信息。此外，测量状态引导部件330可产生包括关于期望由用户增大或减小的接触压力的程度的信息。
当产生引导信息时，测量状态引导部件330可控制输出部件210向用户输出产生的引导信息。
一旦脉搏波传感器110完成多波长脉搏波信号的检测，则生物信息测量器340可通过使用检测的多波长脉搏波信号来测量生物信息。在这种情况下，生物信息测量器340可通过还考虑在检测脉搏波信号的时间期间的接触压力来测量生物信息。
例如，生物信息测量器340可基于多个波长的脉搏波信号之中的任何一个脉搏波信号(例如，红外(IR)波长的脉搏波信号)和接触压力来测量血压。在这种情况下，生物信息测量器340可提取脉搏波信号的最大峰值点处的脉搏波值或接触压力作为特征点，并且可基于提取的特征点和预定义的测量模型来测量血压。例如，可通过数学算法来定义血压测量模型。
在另一示例中，生物信息测量器340可通过使用两个或更多个脉搏波信号(例如，红外(IR)波长和绿色(G)波长的脉搏波信号)来测量血压。在这种情况下，生物信息测量器340可基于在两个或更多个脉搏波信号的整个区间之中的接触压力增大或减小的区间中的脉搏波信号来提取各种特征点，并且可通过使用提取的特征点来测量血压。
图5是示出生物信息测量设备的另一示例的框图。
参照图5，生物信息测量设备500包括脉搏波传感器110、处理器120、输出部件210、存储部件220和通信器510。脉搏波传感器110、处理器120、输出部件210和存储部件220可以与上面参照图1和图2描述的脉搏波传感器110、处理器120、输出部件210和存储部件220相同或相似，并且将避免重复的描述。
通信器510可在处理器120的控制下与生物信息测量设备500的外壳550或各种其他外部装置560执行有线或无线通信。在这种情况下，通信器510可通过使用下面技术与外部装置通信：蓝牙通信、蓝牙低功耗(BLE)通信、近场通信(NFC)、WLAN通信、ZigBee通信、红外数据协会(IrDA)通信、Wi-Fi直连(WFD)通信、超宽带(UWB)通信、ANT+通信、WIFI通信、射频识别(RFID)通信、3G通信、4G通信、5G通信等。然而，这仅是示例性，并不意图限制。
例如，在生物信息测量设备500容纳在生物信息测量设备500的外壳550中的情况下，通信器510可与外壳550进行通信，并且可在对象接触脉搏波传感器110时接收关于对象的接触位置的信息(或接触位置信息)。例如，接触位置信息可指示对象相对于脉搏波传感器110的接触位置。在这种情况下，外壳550可包括用于与通信器510进行通信的上述无线通信模块。此外，外壳550可包括用于连接到生物信息测量设备500的电缆连接器的连接器(例如，USB端口等)，并且可通过有线通信发送和接收数据。
在另一示例中，通信器510可将脉搏波的测量结果、接触压力的提取结果、处理器120的处理结果等发送到外部装置560，例如，使得外部装置560可管理用户的生物信息历史，可监视用户的健康状态，可输出生物信息历史以及健康状态的监视结果等。在这种情况下，外部装置560可包括智能电话、平板PC、台式计算机、膝上型计算机、医疗装备等，但是不限于此。在另一示例中，通信器510可接收将用于测量生物信息的生物信息测量模型，用于生物信息的校准的参考信息(例如，袖带压力、袖带血压等)。
当接收到用于测量生物信息的请求时，处理器120可控制通信器510通过通信与外壳550进行连接，并且可将针对对象的接触位置信息的请求发送到外壳550。
当从外壳550接收到对象的接触位置信息时，处理器120可基于接收到的接触位置信息产生关于测量状态的引导信息。在这种情况下，处理器120可基于多波长脉搏波信号来提取接触压力信号，并且可基于提取的接触压力信号和接触位置信息来产生引导信息。
例如，处理器120可通过基于接收的接触位置信息将对象与脉搏波传感器110之间的接触位置和参考位置进行比较，来确定对象是否与脉搏波传感器110正常接触；响应于确定接触状态不正常，处理器120可产生警告信息。例如，参考位置可包括脉搏波传感器110上的至少一个位置。此外，处理器120可基于接触位置信息来产生引导图像(例如，通过在脉搏波传感器的图像上叠加对象的图像而获得的图像)。在对象在正常接触位置之外(或在接触位置的正常范围之外)的情况下，处理器120可通过在脉搏波传感器图像上叠加指示对象的移动方向的识别标记来显示识别标记。例如，接触位置的正常范围可以在参考位置的特定阈值差内。
输出部件210可以以各种方式输出处理器120的处理结果(例如，产生的引导信息、生物信息的测量结果等)。例如，输出部件210可在显示屏上视觉地输出结果，或者可通过语音信号以语音输出结果。可选地，输出部件210可通过使用触觉模块经由振动或触觉来输出警告信息。
在传统的基于PPG的无袖带血压测量方法中，因为对象的接触位置影响PPG波形的形状，所以存在当对象接触脉搏波传感器时PPG测量受对象的接触位置影响的问题。因此，估计血压的准确性被降低。相比之下，根据示例性实施例的方案可通过确定对象是否处于正常接触位置或者处于接触位置的正常范围内来解决这些问题。因此，诸如血压的生物信息可被准确地测量。
图6是示出生物信息测量方法的示例的流程图。
图6可以是由根据图1和图2的实施例的生物信息测量设备100和生物信息测量设备200执行的生物信息测量方法的示例。
当在610中接收到用于测量生物信息的请求时，在620中，生物信息测量设备可控制脉搏波传感器检测多波长脉搏波信号。在这种情况下，多个波长包括红外波长、绿色波长、红色波长、蓝色波长等，但是不限于此。脉搏波传感器可包括用于发射多个波长的光的一个或多个光源。例如，脉搏波传感器可包括被配置为发射多个波长的范围内的光的单个光源，或者被配置为发射多个波长中的每个波长的光的多个光源。此外，脉搏波传感器可包括一个或多个检测器。
然后，当在620中检测到多波长脉搏波信号时，在630中，生物信息测量设备可基于检测到的多波长脉搏波信号来提取接触压力信号。例如，生物信息测量设备可通过使多波长脉搏波信号通过低通滤波器(LPF)来产生每个波长的脉搏波DC信号，并且可通过将产生的两个或更多个波长的脉搏波DC信号进行组合来提取接触压力信号。在这种情况下，基于蓝色波长的脉搏波DC信号，生物信息测量设备可通过从其他波长的脉搏波DC信号减去蓝色波长的脉搏波DC信号来产生差分信号，并且可基于产生的差分信号的比率来提取接触压力。
随后，在640中，生物信息测量设备可基于提取的接触压力来确定脉搏波信号的测量状态是否正常。当对象与脉搏波传感器之间的接触压力改变时，检测到的脉搏波信号的波形也改变。因此，为了提高检测到的脉搏波信号的再现性，接触压力应该保持恒定。因此，生物信息测量设备可通过将提取的接触压力与参考压力进行比较来确定测量状态是否正常。
接下来，当在640中确定测量状态不正常时，在650中，生物信息测量设备可引导(或指示或输出)测量状态。生物信息测量设备可产生关于提取的接触压力或参考压力的信息，指示接触压力不是正常压力的警告信息，关于期望由用户增加或减小的接触压力的程度的信息等，并且可向用户提供产生的信息，从而引导用户保持与参考压力对应的接触压力。
然后，当在640中确定测量状态正常时，在660中，生物信息测量设备可基于检测的多波长脉搏波信号和/或接触压力信号来测量生物信息。例如，生物信息测量设备可基于多波长脉搏波信号中的一个脉搏波信号和接触压力来测量血压。在这种情况下，生物信息测量设备可基于脉搏波信号和接触压力信号来提取特征点，并且可通过对提取的特征点进行组合来测量血压。可选地，生物信息测量设备可通过使用多波长脉搏波信号中的两个或更多个脉搏波信号来测量血压。
随后，在670中，生物信息测量设备可输出生物信息的测量结果。例如，生物信息测量设备可在显示器上视觉地向用户提供生物信息的测量结果、提取的接触压力等。可选地，生物信息测量设备可通过使用扬声器模块、触觉模块等以非视觉方式(诸如，语音、振动、触觉等)向用户提供警告信息。
图7是示出生物信息测量方法的另一示例的流程图。
图7可以是由根据图5的实施例的信息测量设备500执行的生物信息测量方法的示例。
当在710中接收到用于测量生物信息的请求时，在720中，生物信息测量设备可控制脉搏波传感器检测多波长脉搏波信号。在这种情况下，多个波长包括红外波长、绿色波长、红色波长、蓝色波长等，但是不限于此。
然后，当在720中检测到多波长脉搏波信号时，在730中，生物信息测量设备可基于检测到的多波长脉搏波信号来提取接触压力信号。在这种情况下，如上所述，生物信息测量设备可通过使每个波长的脉搏波信号通过低通滤波器(LPF)来产生每个波长的脉搏波DC信号，并且可基于通过从其他波长的脉搏波DC信号减去蓝色波长的脉搏波DC信号而获得的差分信号的组合来提取接触压力信号。
当在710中接收到用于测量生物信息的请求时，在740中，生物信息测量设备可通过有线或无线通信与其外壳进行连接，并且可将针对关于对象与脉搏波传感器之间的接触位置的信息的请求发送到生物信息测量设备的外壳。
随后，在750中，生物信息测量设备可从其外壳接收关于对象的接触位置的信息。
接下来，在760中，生物信息测量设备可基于提取的接触压力和/或接触位置信息来确定脉搏波信号的测量状态是否正常。在对象与脉搏波传感器之间的接触位置改变的情况下，可能难以检测具有提高的再现性的脉搏波信号。因此，生物信息测量设备可通过将提取的接触位置与参考位置进行比较来确定实际接触位置是否正常。
然后，当在760中确定测量状态不正常时，在770中，生物信息测量设备可引导(或指示或输出)测量状态。例如，生物信息测量设备可产生关于当前测量状态的引导信息，并且可将产生的引导信息输出到显示器等。在这种情况下，引导信息可包括提取的实际接触压力、参考压力、指示接触压力不是正常压力的警告信息、关于期望由用户增大或减小的接触压力的程度的信息、指示当前接触位置不正常的警告信息、通过在脉搏波传感器的图像上叠加用于引导正常位置的识别标记或者对象的图像而获得的引导图像等。
接下来，当在760中确定测量状态正常时，在780中，生物信息测量设备可基于检测到的多波长脉搏波信号和/或接触压力信号来测量生物信息。
然后，在790中，生物信息测量设备可向用户输出生物信息的测量结果。
图8A是示出生物信息测量设备的外壳的示例的示图。图8B是示出生物信息测量设备与它的外壳连接的示图。图8C是示出生物信息测量设备的外壳的示例的框图。
参照图8A和图8B，生物信息测量设备的外壳800可包括容纳生物信息测量设备900的主体810。如图中所示，主体810可包括在它的前表面的用于在覆盖生物信息测量设备900的侧面的同时容纳其背面的容纳空间。然而，外壳800的主体810不限于此，并且可根据生物信息测量设备900的各种形状进行修改。
导槽815可被设置在主体810的背面上以将生物信息测量设备900的脉搏波传感器910暴露到外部。当生物信息被测量时，导槽815可引导对象OBJ准确地接触脉搏波传感器910。主体810可被设置为具有预定的厚度，使得脉搏波传感器910不突出到导槽815的外部。例如，对象OBJ可以是用户的手指。
位置传感器820可被布置在形成在主体810上的导槽815的周围。位置传感器820可被布置在导槽815周围的主体810的背面上或导槽815的内侧边缘上。
当对象OBJ与脉搏波传感器910接触时，位置传感器820可感测对象OBJ的接触位置。在这种情况下，位置传感器820可包括能够测量阻抗或电容的电极部件。电极部件可被布置在导槽815周围的两个相对的位置。例如，电极部件可被布置在导槽815的上部/下部上。可选地，电极部件可被布置在导槽815的左部/右部上。此外，电极部件还可布置在导槽815的上部/下部/左部/右部中任何一个上。
参照图8C，外壳800可包括设置在主体810中的处理器830和通信器840。
当通过通信器840从生物信息测量设备900接收到针对对象的接触位置信息的请求时，处理器830可控制位置传感器820获得当前与脉搏波传感器910接触的对象的位置信息。
例如，在位置传感器820包括布置在导槽815的至少两个相对的位置上的用于测量阻抗的至少两个电极部件的情况下，处理器830可向每个电极部件供应电流，并且可通过测量每个电极部件的电压来测量每个电极部件的阻抗。
在另一示例中，在位置传感器820包括布置在导槽815的至少两个相对的位置上的用于测量电容的至少两个电极部件的情况下，处理器830可向每个电极部件供应电流，并且可从每个电极部件中积累的电容获得接触位置信息。
处理器830可将通过每个电极部件计算的每个电极部件的阻抗或其积累的电容进行比较，并且可获得指示对象在与其接触时是否准确地位于导槽815的中心或者对象是否向一侧倾斜的接触位置信息。
主体810可包括用于向生物信息测量设备900供电的电池。在这种情况下，处理器830可通过使用安装的电池的电力来向位置传感器820的电极部件供应电流。然而，该实施例不意图限制，并且电池可以不被单独地安装在主体810中，在这种情况下，处理器830可通过使用生物信息测量设备900的电力向位置传感器820供应电流。
在传统的基于PPG的无袖带血压测量方法中，因为对象的接触位置影响PPG波形的形状，所以存在当对象接触脉搏波传感器时PPG测量受对象的接触位置影响的问题。因此，估计血压的准确性被降低。相比之下，根据示例性实施例的方案可通过在设置在主体810上的导槽815周围布置位置传感器以将生物信息测量设备900的脉搏波传感器910暴露到外部来解决这些问题，准确的位置信息可被获得。因此，诸如血压的生物信息可被准确地测量。
通信器840可与生物信息测量设备900执行有线或无线通信。当从生物信息测量设备900接收到针对对象的接触位置信息的请求时，通信器840可将请求发送到处理器830，并且可在处理器830的控制下将接触位置信息发送到生物信息测量设备900。
本发明可被实现为计算机可读记录介质上编写的计算机可读代码。计算机可读记录介质可以是以计算机可读方式存储数据的任何类型的记录装置。
计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-RAM、磁带、软盘、光学数据存储以及载波(例如，通过互联网的数据传输)。计算机可读记录介质可分布在连接到网络的多个计算机系统上，使得计算机可读代码以分散的方式写入其中并且从中执行。本领域的普通技术人员可容易地推导出实现本发明所需的功能程序、代码和代码段。
在此已经针对优选的实施例描述了本发明。然而，对于本领域的技术人员来说将明显的是，在不改变本公开的技术构思和必要特征的情况下可进行各种改变和修改。因此，应清楚，上述的实施例在所有方面是说明性的，而不意图限制本公开。

Claims (28)

1.一种生物信息测量设备，包括：
脉搏波传感器，被配置为将多个波长的光发射到对象上，并检测来自对象的多波长脉搏波信号；
处理器，被配置为基于检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号，并基于提取的接触压力信号来产生关于对象的测量状态的信息以测量对象的生物信息，
其中，处理器计算包括在多波长脉搏波信号中的所述多个波长的脉搏波信号之间的差分信号，并基于计算的差分信号来提取接触压力信号。
2.根据权利要求1所述的生物信息测量设备，其中，脉搏波传感器包括：
一个或多个光源，被配置为将所述多个波长的光发射到对象上；
一个或多个检测器，被配置为检测从对象散射或反射的脉搏波信号。
3.根据权要求2所述的生物信息测量设备，其中，所述一个或多个光源包括发光二极管LED、激光二极管LD和荧光元件中的至少一个。
4.如权利要求1所述的生物信息测量设备，其中，计算的差分信号是所述多个波长的脉搏波信号中的一个波长的脉搏波信号分别与所述多个波长的脉搏波信号中的其他波长的脉搏波信号之间的差分信号。
5.如权利要求4所述的生物信息测量设备，其中，计算的差分信号包括第一差分信号和第二差分信号，处理器基于第一差分信号和第二差分信号的比率来提取接触压力信号，其中，第一差分信号是所述一个波长的脉搏波信号与所述其他波长中的一个波长的脉搏波信号之间的差分信号，第二差分信号是所述一个波长的脉搏波信号与所述其他波长中的另一波长的脉搏波信号之间的差分信号。
6.根据权利要求1所述的生物信息测量设备，其中，所述多个波长包括红外波长、红色波长、绿色波长和蓝色波长中的两个或更多个。
7.根据权利要求5所述的生物信息测量设备，其中，所述一个波长是蓝色波长，所述其他波长中的一个波长是绿色波长，所述其他波长中的另一波长是红色波长。
8.根据权利要求1所述的生物信息测量设备，其中，处理器基于提取的接触压力信号来确定对象与脉搏波传感器之间的接触状态是否正常，当确定所述接触状态不正常时，处理器产生关于对象与脉搏波传感器之间的接触压力的引导信息。
9.根据权利要求8所述的生物信息测量设备，还包括：输出部件，被配置为通过处理器的控制来输出产生的引导信息。
10.根据权利要求1所述的生物信息测量设备，其中，处理器还基于检测的多波长脉搏波信号和提取的接触压力信号来测量生物信息。
11.根据权利要求10所述的生物信息测量设备，其中，处理器基于多波长脉搏波信号和接触压力信号来提取特征点，并通过使用提取的特征点和测量模型来测量生物信息。
12.根据权利要求10所述的生物信息测量设备，其中，生物信息包括以下项中的一个或多个：血压、血管年龄、动脉硬化的程度、主动脉压力波形、血管顺应性、压力指数、疲劳的程度。
13.一种生物信息测量方法，包括：
将多个波长的光发射到对象上；
检测来自对象的多波长脉搏波信号；
基于检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号；
基于提取的接触压力信号来产生关于对象的测量状态的信息以测量对象的生物信息，
其中，提取接触压力信号的步骤包括：
计算包括在多波长脉搏波信号中的所述多个波长的脉搏波信号之间的差分信号；
基于计算的差分信号来提取接触压力信号。
14.根据权利要求13所述的生物信息测量方法，其中，所述多个波长包括红外波长、红色波长、绿色波长和蓝色波长中的两个或更多个。
15.如权利要求14所述的生物信息测量方法，其中，计算的差分信号是所述多个波长的脉搏波信号中的一个波长的脉搏波信号分别与所述多个波长的脉搏波信号中的其他波长的脉搏波信号之间的差分信号。
16.根据权利要求15所述的生物信息测量方法，其中，计算的差分信号包括第一差分信号和第二差分信号，基于计算的差分信号来提取接触压力信号的步骤包括：基于第一差分信号和第二差分信号的比率来提取接触压力信号，其中，第一差分信号是所述一个波长的脉搏波信号与所述其他波长中的一个波长的脉搏波信号之间的差分信号，第二差分信号是所述一个波长的脉搏波信号与所述其他波长中的另一波长的脉搏波信号之间的差分信号。
17.根据权利要求16所述的生物信息测量方法，其中，所述一个波长是蓝色波长，所述其他波长中的一个波长是绿色波长，所述其他波长中的另一波长是红色波长。
18.根据权利要求13所述的生物信息测量方法，其中，关于对象的测量状态的信息包括关于对象与脉搏波传感器之间的接触压力的信息，产生关于接触压力的信息的步骤包括：
基于提取的接触压力信号来确定用户与脉搏波传感器之间的接触状态是否正常；
当确定所述接触状态不正常时，产生关于接触压力的信息。
19.根据权利要求18所述的生物信息测量方法，还包括：当产生引导信息时，输出产生的信息。
20.根据权利要求13所述的生物信息测量方法，还包括：当完成检测多波长脉搏波信号的步骤时，基于检测的多波长脉搏波信号和提取的接触压力信号来测量生物信息。
21.一种生物信息测量设备，包括：
脉搏波传感器，被配置为将多个波长的光发射到与脉搏波传感器接触的对象上，并检测来自对象的多波长脉搏波信号；
通信器，被配置为与生物信息测量设备的外壳进行通信以从外壳接收对象的接触位置信息，其中，所述接触位置信息指示对象相对于脉搏波传感器的接触位置；
处理器，被配置为基于接收的接触位置信息来引导对象的测量状态，
其中，处理器还基于检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号，并且还基于提取的接触压力信号来引导测量状态，
其中，处理器计算包括在多波长脉搏波信号中的所述多个波长的脉搏波信号之间的差分信号，并基于计算的差分信号来提取接触压力信号。
22.根据权利要求21所述的生物信息测量设备，其中，处理器将接收的接触位置信息与参考位置信息进行比较，并且响应于对象的接触位置基于所述比较而在正常范围之外，处理器产生关于接触位置的引导信息。
23.根据权利要求22所述的生物信息测量设备，还包括：输出部件，被配置为在产生关于接触位置的引导信息之后，输出产生的引导信息。
24.根据权利要求21所述的生物信息测量设备，其中：
所述多个波长包括红外波长、红色波长、绿色波长和蓝色波长中的两个或更多个；
处理器通过使用包括在多波长脉搏波信号中的所述多个波长的脉搏波信号之中的一个波长的脉搏波信号与所述多个波长的脉搏波信号之中的其他波长的脉搏波信号之间的差分信号来提取接触压力信号。
25.根据权利要求21所述的生物信息测量设备，其中，处理器还通过使用检测的脉搏波信号和接触压力信号来测量对象的生物信息。
26.一种生物信息测量设备的外壳，包括：
主体，容纳生物信息测量设备，并且具有用于引导对象与生物信息测量设备的脉搏波传感器接触的导槽；
位置传感器，布置在导槽周围以感测与脉搏波传感器接触的对象的接触位置；
处理器，嵌入在主体中，接收位置传感器的感测信息并基于接收的感测信息获得对象的接触位置信息；
通信器，被配置为将获得的接触位置信息发送到生物信息测量设备，
其中，处理器还基于由脉搏波传感器检测的多波长脉搏波信号来提取对象与脉搏波传感器之间的接触压力信号，并基于提取的接触压力信号来产生关于对象的测量状态的信息以测量对象的生物信息，
其中，处理器计算包括在多波长脉搏波信号中的多个波长的脉搏波信号之间的差分信号，并基于计算的差分信号来提取接触压力信号。
27.根据权利要求26所述的外壳，其中，位置传感器包括布置在导槽周围的至少两个相对的位置上的电极部件。
28.根据权利要求27所述的外壳，其中，当对象与脉搏波传感器接触时，处理器基于在电极部件的每个位置测量的阻抗或电容来获得接触位置信息。
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