CN110198660A - 无创血压传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无创血压传感器，其包括组织可匹配传感器主体，其包含：第一光源与光电检测器对，其针对近端身体结构位置成经预先确定的空间关系地安置在所述传感器主体中的一者上；及第二光源与光电检测器对，其针对远端身体结构位置成经预先确定的空间关系地安置在所述传感器主体中的一者上。所述传感器主体可被安装在支撑结构上，所述支撑结构用作用于使所述传感器主体对准及/或隔开的夹具。控制器从所述光电检测器接收信号，且通过识别从所述光电检测器获得的时间序列数据中的峰值及谷值并基于以下各者之间的时间差计算受试者的血压来计算血压：(i)由所述第一光源与光电检测器对检测到的近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的远端峰值；及(ii)由所述第一光源与光电检测器对检测到的近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的远端谷值。

Description

无创血压传感器
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2016年11月3日申请的第62/417,231号美国临时专利申请案及2016年12月9日申请的第62/432,171号美国临时专利申请案的优先权权益，所述美国专利申请案两者的全部揭示内容特此以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及且更特定来说涉及血压测量装置，且更特定来说，涉及用于无需常规血压计的常规可充气橡胶封套、听诊器或熟练使用其的医疗保健专业人员的自动测量人体内的血压的传感器及方法。
背景技术
尽管存在用于测量血压的各种装置，但没有单个装置呈较小形状因子且无需用户培训就可以可靠地测量血压。
发明内容
本发明提供一种无创血压传感器，其包括：一或多个传感器主体，其经配置以与组织表面配合；第一光源与光电检测器对，其在受试者上的近端身体结构位置之上成经预先确定的空间关系地安置在所述一或多个传感器主体中的一者上；及第二光源与光电检测器对，其在所述受试者上的远端身体结构位置之上成经预先确定的空间关系地安置在所述一或多个传感器主体中的一者上。所述第一光源与光电检测器对及所述第二光源与光电检测器对可被安置在所述一或多个传感器主体上相对于彼此成经预先确定的空间关系。所述传感器主体可安装在刚性支撑结构或柔性支撑结构上，例如带、手套、封套及套筒，其中每一者经配置以依经预先确定的方式与对应人类身体结构部分配准，相对于所述对应人类身体结构部分以经预先确定的空间关系支撑所述光源与光电检测器对，使得所述支撑结构用作用于以经预定义的方式对准所述传感器主体与所述人类身体结构及/或沿所述构造间隔所述传感器主体的夹具。
所述传感器的光源可发射具有选自由以下各者组成的群组的色彩的光：紫外、蓝紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色、红色、近红外及红外。所述传感器可包含控制器，其经编程以：从所述光电检测器接收一或多个信号；及依据在由所述光源发射之后从所述光电检测器接收到的至少所述一或多个信号来计算血压值。所述控制可进一步经编程以：识别从所述光电检测器获得的时间数据序列内的多个峰值及谷值；及基于以下各者之间的时间差计算所述受试者的血压：(i)由所述第一光源与光电检测器对检测到的近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的远端峰值；及(ii)由所述第一光源与光电检测器对检测到的近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的远端谷值。
附图说明
为了更全面地理解本发明的性质及所期望目的，参考结合所附绘图进行的以下详细描述，其中相似参考字符标示贯穿若干图式的对应部件。
图1A描绘根据本发明的实施例的无创血压传感器。
图1B及1C描绘根据本发明的实施例的分别用于测量反射/半透射半反射及透射的光源及光电检测器沿受试者的手指的示范性定位。
图1D及1E描绘根据本发明的实施例的示范性光源及光电检测器组合件。
图2描绘根据本发明的实施例的光电检测器信号与先前或同时施加的色彩的关联。
图3说明根据本发明的实施例的用于控制无创血压传感器的方法。
图4A描绘根据本发明的实施例的无创血糖传感器。
图4B到4J描绘图4A的血糖传感器的部分。
图4K到4L说明根据本发明的实施例的经设计以与特定人类身体结构部分配准的支撑结构的示范性实施例。
图5A到5C描绘根据本发明的实施例的近端与远端峰值谷值的位置及近端与远端峰值谷值之间的差的计算。
定义
参考以下定义能最清楚地理解本发明。
如本文使用，单数形式“一(a/an)”及“所述”包含复数参照物，除非上下文另外明确指示。
除非明确陈述或从上下文显而易见，如本文使用，应将术语“约”理解为在所属领域的正常公差范围内，例如，在平均值的2个标准差内。“约”可被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另有说明，否则本文提供的所有数值都由术语约修饰。
如说明书及权利要求书中使用，术语“包括(comprise/comprising)”、“含有”、“具有”及类似物可具有归因于其在美国专利法中的意义且可意指“包含(include/including)”及类似物。
除非明确陈述或从上下文明显，术语“或”，如本文使用，应理解为包含性。
本文提供的范围应理解为所述范围内的全部值的简写。举例来说，1到50的范围应理解为包含任何数字、数字的组合或来自由以下各者组成的群组的子范围：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50(以及其分数，除非上下文另外明确指示)。
具体实施方式
本发明的方面提供无创血压传感器。不受理论束缚，申请者相信脉管内的血液的光学吸收以脉动方式改变，使得多种波长光的应用将取决于受试者的血液的含量而产生不同透射、反射及/或半透射半反射光谱且这些经测量脉搏之间的时间基于受试者的血压改变。
参考图1A，本发明的一个实施例提供无创血压传感器100，其包含传感器主体102、一或多个光源104及一或多个光电检测器106。
在本发明的一个实施例中，单个传感器主体102可包含两个光源与光电检测器对，其在定位在患者的身体上时可与彼此间隔以便检测沿血管的光学波动之间的时间。在其它实施例中，传感器100可包含各自含有一或多个光源104及一或多个光电检测器106的两个传感器主体102。传感器主体102可定位在沿血管的长度间隔的位置处。
尽管任何色彩的光(例如，紫外、蓝紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色、红色、近红外及红外)的单个频率据信足以检测脉动变化，但其它实施例可添加额外光源104(例如，蓝色、绿色、红色及/或红外光源)，这可实现其它所关注值的检测。
第一光源与光电检测器对可定位在第一身体结构位置处(例如，手指的根部处或手指的近端指骨之上)，而第二光源与光电检测器对可定位在第二身体结构位置处(例如，相同手指的指尖之上)，使得所述第一及第二位置沿患者的身体结构充分纵向间隔，出于本文描述的目的，相对对之间的血管的对应长度准许准确地监测。通过实例，已发现传感器之间的至少2.0cm与大约4.0cm到大约10.0cm的距离适于此目的。然而，这些距离并不重要，且如果对应硬件及信号处理速度足够，那么包含短于1.0cm的距离的更短距离是可行的。将第一光源与光电检测器对及光源与光电检测器对定位在相同手指上是特别有利的，这是因为人类手指内的血管具有基本上恒定的横截面尺寸，这实现了经简化且可靠的计算。
所述光源与光电检测器对可经配置用于近端/上游及远端/下游应用(例如，通过标记)或可关于定位是不可知的，其中光源与光电检测器对的位置可被指定或控制器108可基于检测到的信号确定其相对位置。
所述光源与光电检测器对可放置于各种配置中，使得第一光源与光电检测器对更接近心脏且第二光源与光电检测器对在沿动脉系统远端下游的某处。
实例可包含将第一光源与光电检测器对放置在四肢的近端部分上及将第二光源与光电检测器对放置得更远(例如，上臂到前臂、腋窝到肘部、前臂到手腕、手腕到手指、大腿到脚趾、腿到脚踝及类似物)。
在另一实例中，近端光源与光电检测器对可放置在胸或颈上，且远端光源与光电检测器对可放置在耳朵、鼻子或前额上。
近端到远端光源与光电检测器对的经增加物理分离在经增加传导时间方面提供一益处：在技术上更易测量；然而，折衷是变量数目由于脉搏波跨更多类型的动脉血管回响而增加。需要考虑脉管顺应性及身体结构尺寸的变化且在那些配置中考虑所述变化。
获得脉搏传导时间的测量的另一方法是测量从ECG节律上的心室收缩到远端传感器(例如，指尖或耳垂上的血氧饱和度传感器)上的脉搏的出现的时间差。这具有上文描述的宽间隔的近端到远端传感器的相同折衷。
光源
光源104可为发光二极管(LED)、光纤光学器件或能够生成及/或透射到组织(例如，皮肤)表面的所期望波长的任何其它装置。合适的LED可从多个制造商购得且在本申请案的附录中的表4中详述。
示范性波长范围及峰值波长被提供于下文表1中。
在一个实施例中，一或多个光纤光学器件通过多路复用及/或透射来自至少一个LED或经定位远离组织表面的其它光源的光用作一或多个光源。
光电检测器
光电检测器106可为光电二极管，例如硅光电二极管(例如，可从弗吉尼亚州的罗诺克的卢纳光电公司(Luna Optoelectronics of Roanoke,Virginia)购得的第PDB-C171SM号产品)、光电晶体管及类似物。
光电检测器106检测部分吸收由光源104中的一者发射的光之后的光。举例来说，经发射光的至少一部分可由受试者的组织内的各种血液成分吸收，使得检测到的光的振幅小于经发射光的振幅。
光源及光电二极管的定位
鉴于携带血液皮肤或组织表面的毛细血管的普遍存在，本发明的实施例可应用到人体的多数(如果并非是所有)组织表面而无需将仪表或传感器定位在特定血管之上。然而，特定实施例可经配置用于应用到特定区域，例如手指、脚趾、前额、头、耳朵、耳垂、手腕、脚踝、鼻孔及类似物。
光源104及光电检测器106可沿组织表面定位使得光电检测器106检测由一或多个光源104发射的光，在由组织内的血液吸收部分所发射光之后。如第6,763,256号、第8,818,476号及第9,314,197号美国专利中说明，光电检测器106可定位在与光源104相同的表面上以检测经发射光穿过组织(也如图1B中描绘)及/或组织(例如，手指)的相对侧(例如，垂直相对)及/或半透射半反射率以检测光穿过组织(也如图1C中描绘)的透射。在反射血氧测定法中，光源通常被放置在中央光电检测器周围(在毗邻组织表面的单个主体上)，所述中央光电检测器可由光屏蔽环绕以最小化尚未行进穿过受试者的组织的光的检测，如图1D及1E中描绘。具有大约8nm直径的此实施例描绘于图3.11的约翰TB莫伊尔(John TB Moyle)的脉 搏血氧测定法31(Pulse Oximetry 31)(第2版，2002)中。
传感器外壳
仍参考图1D及1E，传感器主体102可为可放置或固持在所期望组织表面之上的棒或探针。
此组合件可进一步经安装到、耦合到及/或并入于支撑结构组件内以抵靠组织表面固定组合件。示范性组件包含经调适以环绕身体部分的带(例如，约6cm到约10cm的带以适应放置在手指之上，约15cm到约23cm的带以适应放置在手腕周围，及类似物)，其可在环绕组织、套筒、手套及类似物之后固定到本身。所述带、套筒、手套、封套、弹簧负载式壳或夹子或其它组件可包含一或多个弹性构件、钩环扣(例如，以商标可从荷属安的列斯群岛的维可洛实业公司(Velcro Industries B.V.of the Netherlands Antilles)购得的钩环扣)及类似物。
在每一情况中，传感器主体102可经设计以毗邻预期身体结构结构及/或与预期身体结构结构配准或配合且进一步支撑成经定义的空间关系的光源104及光电检测器106，使得光源104及光电检测器106在使用期间根据传感器100经设计用于的反射、透射或半透射半反射操作模式而适当地定位。
传感器主体102可经配置用于应用到一或多个特定组织表面。举例来说，传感器主体102可经配置用于应用到受试者的手指及/或指尖，例如图1B及1C中描绘，揭示于第4,825,879号、第8,554,297号、第8,818,476号及第9,314,197号美国专利及第2006/0224058号及第2007/0244377号美国专利申请公开案中，应用到受试者的手腕上，如揭示于第9,314,197号美国专利中，应用于隐形眼镜中，如揭示于第8,971,978号美国专利中，应用于脚后跟(例如，婴儿的脚后跟)上，及类似物。
在各种实施例中，传感器主体102经配置以毗邻且密封组织表面以屏蔽或基本上屏蔽光源104、光电检测器106及/或组织免受环境光。举例来说，在图1D及1E中，壳体102环绕光源104及/或光电检测器106，使得光被引导(且有时被准直)朝向组织200及/或使得光电检测器106仅可接收从组织200散发的光。虽然在图1D及1E中展示四个光源及单个光电检测器，但在其它实施例中，可实施更多或更少个光源104及/或光电检测器106。对于其它(例如，透射)实施方案，光源104及光电检测器106可在组织200的相对侧上间隔，如本文论述，例如，在间隔的线性阵列中沿柔性包裹物。
在一个实施例中，传感器100包含支撑结构(例如，绳、短袜、手套或套筒)，其具有明确经设计以与人类身体结构的特定部分(例如，手指、手、前臂等)配准的配置，且传感器主体例如通过将其安装在衬底上或将其安装到衬底(例如柔性手套或柔性套筒)而被布置在支撑结构上对应于预期位置的经预先确定的位置中且在人类身体结构上如传感器所期望的间隔。支撑结构借此行为有点像用于将传感器布置在人类身体结构上相对于彼此所期望的空间布置中的三维模板或夹具。此支撑结构的示范性实施例在图4A到4J中展示。图4K到4L说明根据本发明的实施例的经设计以与特定人类身体结构部分配准的支撑结构的示范性实施例。以此方式，传感器的结构帮助用户正确地使用传感器，因为其不需要用户遵循广泛指导、身体结构知识或医学专业知识以相对于身体结构正确地放置传感器，而是以适合外行的方式简化过程-例如，仅需要将一个人的手放置在手套中或将一个人的脚放置在短袜中。
在其它实施例中，传感器可包含支撑结构，其更通用且能够与人类身体结构的明显不同的部分配准，例如弹簧加载式夹子或夹钳。
无创血压传感器的控制
在各种实施例中，一或多个光源104中的每一光源可在不同时间激活，使得一次仅激活一个光源104。举例来说，如图2中描绘，由光电检测器106接收到的所得光可基于特定光源104的激活与通过光电检测器106的稍后检测之间的时间延迟与特定光源104(及色彩)相关联。
现参考图3，提供控制无创血压传感器的方法300。虽然在图3中按经预先确定的次序说明了具体步骤，但在各种实施例中，可排除步骤中的一或多者及/或可添加额外步骤。此外，可按任何次序执行所述步骤。
在步骤S302中，光源经控制以发射第一光信号。在各种实施例中，此可包含控制光源以特定波长光发射光信号。在一个实施例中，光源中的每一者可经控制以连续地以特定波长施加每一光信号(例如，蓝色、接着绿色、接着红色、接着红外，但是可使用任何次序)。可在非重叠时间周期应用所述光源。在各种实施例中，所述光源可以此频率(例如，60Hz或更大)打开及关闭使得所述光源可以看起来连续照射到人眼。
在步骤S304中，所得光可由一或多个光电检测器检测。控制器可经编程以基于步骤S302上的发射序列监测及记录检测到的光。举例来说，光可首先在蓝色波长中检测，接着是绿色，接着是红色，接着是红外。观察波形，其中峰值对应于收缩期间的脉动血流，且谷值是舒张期的静止期。峰值与谷值之间的差是经测量的所关注振幅。
在步骤S306中，所得光信号可基于预期值范围验证(例如，以确认光源及光电检测器被正确地定位)。在各种实施例中，每次执行测量时执行验证。在其它实施例中，在仪表已被应用到受试者之后执行验证，且一旦装置已被验证，就不再执行验证。在又其它实施例中，基于受试者供应的命令或在经测量的血压水平偏离预期范围时执行验证。
在步骤S308中，所得光信号可经预处理(例如，通过平均数次心跳或其它统计技术)以移除或最小化噪声、异常或其它变化。
用于在脉搏血氧测定领域以及用于实施脉搏血氧测定的硬件中验证及预处理数据的各种技术描述于约翰TB莫伊尔(John TB Moyle)的脉搏血氧测定法(第2版，2002)中且可在计算血压水平之前应用。
在步骤S310中，受试者的血压水平可如下文描述那样计算。
接着，可连续或周期性地重复所述方法以提供更新的血压水平。光发射的计算、预处理、验证检测及控制可由传感器/仪表的控制器108执行。
血压水平的计算
本发明的实施例可基于峰值与谷值之间的时间计算血压水平，如下文论述。参数PTT被计算为由上游光源与光电检测器对计算的近端峰值与由下游光源与光电检测器对计算的远端峰值之间的差(如图5B中描绘)且可用于计算收缩血压(SBP)。参数PTTV被计算为由上游光源与光电检测器对计算的近端峰值与由下游光源与光电检测器对计算的远端谷值之间的差(如图5C中描绘)且可用于计算舒张血压(DBP)。在两个参数中，术语“近端”是指从在上游或比“远端信号”更靠近心脏的光电检测器获得的信号。图5A描绘强加于相同图形上的两个脉动波形。虚线说明来自近端(或上游)光源与光电检测器对的波形，且实线波形是来自远端(或下游)光源与光电检测器对。两个波形之间的偏差是脉搏传导时间。
参数HR是以每分钟心跳为单位的受试者的脉搏率，其可基于由光电检测器106的任何者计算的峰值或谷值确定。举例来说，60秒可除以峰值间(或谷值间)时间(以秒为单位)。在另一实例中，可计数60秒(或其它周期，例如5、10、15或30秒)内峰值(或谷值)的数目。
收缩血压SBP可使用下文的示范性方程式(1)(例如，由控制器108)计算。
用于方程式(1)的示范性校准值被提供于下文表2中。
收缩血压DBP可使用下文的示范性方程式(2)(例如，由控制器108)计算。
用于方程式(2)的示范性校准值被提供于下文表3中。
计算得到的血压及/或脉搏值可由控制器108显示、传递及/或存储。
尽管向方程式(1)及(2)提供示范性校准值，但所属领域的一般技术人员应了解，这些校验值可针对特定实施方案而不同(例如，使用不同光谱及/或强度的光源104、不同光谱及/或敏感度的光电检测器106，传感器100的预期放置及类似物)。用于给定实施例的特定校准值可通过获得多个波长的振幅值及通过其它方法(例如使用血压计)获得的受试者的测试人群的血压水平确定。各种拟合算法可用于优化所述校准值以最小化预测的误差。示范性算法描述于以下论文中：例如鲁道夫J.弗罗因德(Rudolf J.Freund)等人的回归分 析(Regression Analysis)(第2版，2006)；P.G.格斯特(P.G.Guest)的曲线拟合的数值方法(Numerical Methods of Curve Fitting)(1961)；及哈维莫特尔斯基(Harvey Motulsky)及亚瑟克里斯托普洛斯(Arthur Christopoulos)的使用线性及非线性回归拟合生物数据 模型(Fitting Models to Biological Data Using Linear and Nonlinear Regression)(2003)。
另外，校准值可使用相同技术经拟合到特定受试者。即使在无拟合的情况的，装置仍可跟踪趋势以获得到受试者的反馈。
与其它装置通信
无创血压传感器100的实施例可经设计以重复使用或单一使用且可使用一或多个通信链路以与控制器108通信，如本文将进一步描述。举例来说，无创血压传感器100可实施一或多个有线或无线通信协议。
在一个实施例中，无创血压传感器100可包含适当硬件及/或软件以实施以下通信协议中的一或多者：通用串行总线(USB)、USB 2.0、IEEE 1394、外围组件互连(PCI)、以太网(Ethernet)、千兆以太网及类似物。USB及USB 2.0标准描述于公开案中：例如安德鲁S.塔嫩鲍姆(Andrew S.Tanenbaum)的结构化计算机组织区段(Structured Computer Organization Section)§3.6.4(第5版，2006)；及安德鲁S.塔嫩鲍姆(AndrewS.Tanenbaum)的现代操作系统32(Modem Operating Systems)(第2版，2001)。IEEE 1394标准描述于安德鲁S.塔嫩鲍姆(Andrew S.Tanenbaum)的现代操作系统32(Modem Operating Systems)(第2版，2001)中。PCI标准描述于安德鲁S.塔嫩鲍姆(Andrew S.Tanenbaum)的现 代操作系统31(Modem Operating Systems)(第2版，2001)；安德鲁S.塔嫩鲍姆(AndrewS.Tanenbaum)的结构化计算机组织91(Structured Computer Organization),183-89(第4版，1999)中。以太网及前兆以太网标准论述于安德鲁S.塔嫩鲍姆(Andrew S.Tanenbaum)的计算机网络(Computer Networks)17,65-68,271-92(第4版，2003)。
在其它实施例中，无创血压传感器100可包含适当硬件及/或软件以实施以下通信协议中的一或多者：IEEE 802.11、IEEE 802.15.4及类似物。标准论述于安德鲁S.塔嫩鲍姆(Andrew S.Tanenbaum)的计算机网络(Computer Networks)21,310-17(第4版，2003)。IEEE 802.11标准论述于安德鲁S.塔嫩鲍姆(Andrew S.Tanenbaum)的计算机网络(Computer Networks)292-302(第4版，2003)。IEEE802.15.4标准描述于黄昱凯(Yu-Kai Huang)及庞小爱(Ai-Chan Pang)的MSWiM'07 405-08(2007)中的“IEEE 802.15.4中的低电力操作的综合研究(A Comprehensive Study ofLow-Power Operation in IEEE 802.15.4)”。
控制器
无创血压传感器可作为独立外围装置出售，或无创血压传感器100可作为包含传感器102及/或控制器108及/或显示器装置110的集成仪表装置出售。
在一个实施例中，无创血压传感器100包含控制器108，所述控制器108经配置以从传感器102的一或多个光电检测器106获得所得信号。控制器108可进一步经配置以将指令提供到每一光源104以发射光且将指令提供到每一光电检测器106以测量所得光强度。
控制器108可被安置在传感器主体102或与传感器主体102分离的衬底上。在一个实施例中，控制器108滤波、处理及/或转换一或多个所得信号以确定受试者的血压值。
控制器108可为固定单元，其处置控制及测量的所有方面且(例如)通过显示器输出血压水平(及潜在地其它测量)或与另一装置通信，或可依赖于包含软件及/或硬件的外部装置(例如，智能电话或计算机)，所述软件及/或硬件包含用于控制光源104及光电检测器106的操作及基于接收到的值计算血压水平的指令。
控制器108可为经编程以控制系统的操作以实现所期望结果的电子装置。控制器108可经编程以基于光的发射及检测自主确定受试者中的血压水平。
控制器108可为计算装置，例如通用计算机(例如，个人计算机(“PC”)、膝上型计算机、桌上型计算机)、工作站、主机计算机系统、患者遥测装置、智能电话(例如，以商标由加州库比蒂诺苹果有限公司(Apple,Inc.of Cupertino,California)出售、以商标由华盛顿雷德蒙德的微软公司(Microsoft Corporation ofRedmond Washington)出售、以ANDROIDTM商标由加州山景城的谷歌有限公司(GoogleInc.of Mountain View)及类似物出售的装置)、平板计算机(例如，以商标从加州库比蒂诺苹果有限公司出售及以商标从内华达里诺的亚马逊技术有限责任公司(Amazon Technologies,LLC of Reno,Nevada)出售的装置，及利用可从华盛顿雷德蒙德的微软公司购得的操作系统或可从加州山景城的谷歌有限公司购得的操作系统的装置)、电子游戏机(例如，可从华盛顿州雷德蒙德的任天堂美国公司(Nintendo of America Inc.of Redmond,Washington)购得的WII控制台；可从日本东京的株式会社索尼公司(Kabushiki Kaisha Sony Corporation of Tokyo,Japan)购得的PLAYSTATIONTM控制台；可从华盛顿州雷蒙德市的微软公司(MicrosoftCorporation of Redmond,Washington)购得的XBOXTM控制台)、智能扬声器装置(例如，以AMAZON ECHOTM商标从内华达州里诺的亚马逊技术有限责任公司(AmazonTechnologies,LLC of Reno,Nevada)出售的装置、以GOOGLE HOMETM商标由加州山景城的谷歌有限公司(Google Inc.of Mountain View,California)出售的装置及以商标由罗德岛州约翰斯顿的CastleOS软件有限责任公司出售的装置)、医疗装置(例如，胰岛素泵、医院监测系统、静脉注射(IV)泵)、电子医疗记录(EMR)系统、电子健康记录(EHR)系统及类似物。
控制器108可包含处理器装置(或中央处理单元“CPU”)、存储器装置、存储装置、用户接口、系统总线及/或通信接口。
处理器可为用于实施指令、处理数据等的任何类型的处理装置。
存储器装置可为任何类型的存储器装置，其包含随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、快闪存储器、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)等。
存储装置可为用于从任何可装卸及/或集成光学、磁性及/或光磁存储媒体及类似物(例如，硬盘、光碟只读存储器“CD-ROM”、可重写CD(CD-RW)、数字多功能光碟ROM“DVD-ROM”、DVD-RW等)读取/写入到所述任何可装卸及/或集成光学、磁性及/或光磁存储媒体及类似物。存储装置还可包含用于连接到系统总线的控制器/接口。因此，存储器装置及存储装置可适用于存储数据以及指令以用于经编程过程以在处理器上执行。
用户接口可包含触摸屏、控制面板、键盘、小键盘、显示器、语音辨识及控制单元或任何其它类型的接口，其可通过对应输入/输出装置接口/适配器连接到系统总线。
通信接口可经调适及配置以与任何类型的外部装置通信。通信接口可进一步经调适及配置以与任何系统或网络通信，例如局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)、因特网等上的一或多个计算装置。通信接口可直接连接到系统总线或可通过合适的接口连接。
控制器108可因此本身及/或与一或多个额外装置合作地提供执行过程，所述一或多个额外装置可包含用于根据本发明控制光源及光电检测器的各种组件的算法。控制器108可经编程或指示以根据任何平台上的任何通信协议及/或编程语言执行这些过程。因此，所述过程可以数据以及存储于存储器装置及/或存储装置中的指令体现或在用户接口及/或通信接口处接收以在处理器上执行。
控制器108可以多种方式控制系统组件的操作。举例来说，控制器108可调制提供到组件的电力电平。替代地，控制器108可将指令及/或参数传输到系统组件以供由系统组件实施。
计算机可读媒体及/或硬件中的实施方案
本文描述的方法可容易地实施于可存储于计算机可读媒体中以供计算机处理器执行的软件中。举例来说，计算机可读媒体可为易失性存储器(例如，随机存取存储器及类似物)、非易失性存储器(例如，只读存储器、硬盘、软盘、磁带、光碟、纸带、打孔卡及类似物)。
另外或替代地，本文描述的方法可实施于计算机硬件中，例如专用集成电路(ASIC)中。
工作实例
现参考图4A到4J中展示的传感器400，第一对光源404a、404b(例如，蓝色光源404a及绿色光源404b)及第一光电检测器406a定位在第一传感器主体412a内在手指的(例如，近端指骨之上)根部处，二第二对光源404c、404d(例如，红色光源404c及红外光源404d)及第二光电检测器406b定位在第二传感器主体412b内，第二传感器主体412b定位在同一手指的指尖之上。如根据律师案卷号368114.00005(P2)的2016年11月3日申请的序列号为62/417,226的美国临时专利申请案中进一步描述，光源404a、404b、404c、404d及光电检测器406a、406b沿肢体(例如，手指)的分布有利于使用通过控制器408所确定的脉搏传导时间测量血压。(额外任选脉搏血氧测定法传感器414也描绘于图4A及4B中，但对本文描述的本发明不是必需的。)
等效物
尽管已使用特定术语描述了本发明的优选实施例，但此描述仅出于说明性目的，且应理解，可在不背离以下权利要求书的精神或范围的情况下做出改变及变化。
通过引用并入
所有专利、发布的专利申请案及本文所述的其它参照物的全部内容特此以其全文引用方式明确并入本文中。
附录

Claims (36)

1.一种无创血压传感器，其包括：
一或多个传感器主体，其经配置以与组织表面配合；
第一光源与光电检测器对，其在受试者上的近端身体结构位置之上成经预先确定的空间关系地安置在所述一或多个传感器主体中的一者上；及
第二光源与光电检测器对，其在所述受试者上的远端身体结构位置之上成经预先确定的空间关系地安置在所述一或多个传感器主体中的一者上。
2.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述第一光源与光电检测器对及所述第二光源与光电检测器对被安置在所述一或多个传感器主体上相对于彼此成经预先确定的空间关系。
3.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述一或多个传感器主体是刚性的。
4.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述一或多个传感器主体选自由以下各者组成的群组：夹钳、壳、夹子、棒及探针，其中每一者具有支撑所述光源与光电检测器对的组织接合构件。
5.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述一或多个传感器主体被安装在支撑结构上。
6.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述支撑结构是柔性的且选自由以下各者组成的群组：带、手套、袖口及套筒，其中每一者经配置以依经预先确定的方式与对应人类身体结构部分配准，相对于所述对应人类身体结构部分以经预先确定的空间关系支撑所述光源与光电检测器对。
7.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述组织表面选自由以下各者组成的群组：手指、指尖、脚趾、前额、头、耳朵、耳垂、胸、手腕、脚踝及鼻孔。
8.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述经预先确定的关系经选择以有利于在从由以下各者组成的群组中选定一或多个路径之后捕获从所述组织表面散发的光：透射、反射及半透射半反射。
9.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述光源与光电检测器对各自包含光源及光电检测器。
10.根据权利要求9所述的无创血压传感器，其中所述一或多个传感器主体经配置以固持所述光源及所述光电检测器，使得当所述一或多个传感器主体被压抵于所述组织表面时，所述光电检测器屏蔽环境光，使得所述光电检测器仅测量在由所述光源发射之后从所述组织表面散发的光。
11.根据权利要求9所述的无创血压传感器，其中所述一或多个传感器主体是光学不透明的。
12.根据权利要求9所述的无创血压传感器，其中所述经预先确定的空间关系经选择以使所述光电检测器在所述一或多个传感器主体与所述组织表面配合时邻近所述光源定位且接收在反射或半透射半反射之后由所述光源发射的光。
13.根据权利要求9所述的无创血压传感器，其中所述经预先确定的空间关系经选择以使所述光电检测器在所述一或多个传感器主体与所述组织表面配合时位于与所述光源相对的组织表面上且接收在透射之后由所述光源发射的光。
14.根据权利要求9所述的无创血压传感器，其中所述光源发射具有选自由以下各者组成的群组的色彩的光：紫外、蓝紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色、红色、近红外及红外。
15.根据权利要求9所述的无创血压传感器，其进一步包括：
控制器，其经编程以：
从所述光电检测器接收一或多个信号；及
依据由所述光源发射之后从所述光电检测器接收到的至少所述一或多个信号来计算血压值。
16.根据权利要求15所述的无创血压传感器，其中所述控制器进一步经编程以控制所述光源的选择性致动。
17.根据权利要求15所述的无创血压传感器，其中所述控制器进一步经编程以在离散时间间隔期间控制所述光源的选择性致动。
18.根据权利要求15所述的无创血压传感器，其中所述控制器进一步经编程以：
识别从所述光电检测器获得的时间数据序列内的多个峰值及谷值；及
基于以下各者之间的时间差计算所述受试者的血压：
由所述第一光源与光电检测器对检测到的近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的远端峰值；及
由所述第一光源与光电检测器对检测到的近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的远端谷值。
19.根据权利要求18所述的无创血压传感器，其中所述控制器进一步经编程以使用方程式计算所述血压：
及
其中：
PTT是以秒为单位的由所述第一光源与光电检测器对检测到的所述近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的所述远端峰值之间的差；
PTTV是以秒为单位的由所述第一光源与光电检测器对检测到的所述近端峰值与由所述第二光源与光电检测器对检测到的所述远端谷值之间的差；
HR是以每分钟心跳为单位的所述受试者的脉搏率；及
α、β、γ、δ、ε、α'、β'、γ'、δ'及ε'是校准常数。
20.根据权利要求19所述的无创血压传感器，其中：
α是约64.8705；
β是约1413.7155；
γ是约0.0004；
δ是约0.1；
ε是约0.00010417；
α'是约64.7501；
β'是约1413.7155；
γ'是约0.0004；
δ'是约0.1；及
ε'是约0.00010417。
21.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中第一光源与光电检测器对经配置用于安装在所述受试者的手指的近端指骨之上。
22.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述第一光源与光电检测器对及所述第二光源与光电检测器对两者都被安装在经设定尺寸及经配置以容纳人手的手套上。
23.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其中所述第一光源与光电检测器对及所述第二光源与光电检测器对两者都被安装在经设定尺寸及经配置以容纳人类肢体的套筒上。
24.根据权利要求1所述的无创血压传感器，其进一步包括：
听诊器，其中所述第一光源与光电检测器对被安装于所述听诊器中；及
手表或腕带，其中所述第二光源与光电检测器对被安装于所述手表或腕带中。
25.根据权利要求24所述的无创血压传感器，其中所述手表或腕带进一步包括时间显示器。
26.一种无创血压传感器，其包括：
近端光学布置，其经调适及经配置用于安装于受试者上的近端身体结构位置中，所述近端光学布置包括：
一或多个第一光源；及
一或多个第一光电检测器，其经定位以测量在从所述受试者的皮肤透射、反射或半透射半反射之后来自所述一或多个第一光源中的一或多者的光；及
远端光学布置，其经调适及经配置用于安装于所述受试者上的远端身体结构位置中，所述远端光学布置包括：
一或多个第二光源；及
一或多个第二光电检测器，其经定位以测量在从所述受试者的皮肤透射、反射或半透射半反射之后来自所述一或多个第二光源中的一或多者的光。
27.根据权利要求26所述的无创血压传感器，其进一步包括：
控制器，其经编程以：
识别从所述一或多个第一光电检测器及所述一或多个第二光电检测器获得的时间数据序列内的多个峰值及谷值；
基于以下各者之间的时间差计算所述受试者的血压：
由所述近端光学布置检测到的近端峰值与由所述远端光学布置检测到的远端峰值；及
由所述近端光学布置检测到的近端峰值与由所述远端光学布置检测到的远端谷值。
28.根据权利要求27所述的无创血压传感器，其中所述控制器进一步经编程以使用方程式计算所述血压：
及
其中：
PTT是以秒为单位的由所述近端光学布置检测到的所述近端峰值与由所述远端光学布置检测到的所述远端峰值之间的差；
PTTV是以秒为单位的由所述近端光学布置检测到的所述近端峰值与由所述远端光学布置检测到的所述远端谷值之间的差；
HR是以每分钟心跳为单位的所述受试者的脉搏率；及
α、β、γ、δ、ε、α'、β'、γ'、δ'及ε'是校准常数。
29.根据权利要求28所述的无创血压传感器，其中：
α是约64.8705；
β是约1413.7155；
γ是约0.0004；
δ是约0.1；
ε是约0.00010417；
α'是约64.7501；
β'是约1413.7155；
γ'是约0.0004；
δ'是约0.1；及
ε'是约0.00010417。
30.根据权利要求27所述的无创血压传感器，其中所述近端光学布置、所述远端光学布置及所述控制器经容置于整体组合件中。
31.根据权利要求27所述的无创血压传感器，其中所述近端光学布置及所述远端光学布置经容置于整体组合件中，且所述控制器容置在所述整体组合件外。
32.根据权利要求26所述的无创血压传感器，其中所述近端光学布置经调适及经配置用于安装在所述受试者的手指的近端指骨之上。
33.根据权利要求26所述的无创血压传感器，其中所述近端光学布置及所述远端光学布置两者都被安装在经设定尺寸及经配置以容纳人手的手套上。
34.根据权利要求26所述的无创血压传感器，其中所述近端光学布置及所述远端光学布置两者都被安装在经设定尺寸及经配置以容纳人类肢体的套筒上。
35.根据权利要求26所述的无创血压传感器，其进一步包括：
听诊器，其中所述近端光学布置被安装于所述听诊器中；及
手表或腕带，其中所述远端光学布置被安装于所述手表或腕带中。
36.根据权利要求35所述的无创血压传感器，其中所述手表或腕带进一步包括时间显示器。
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