CN111867458A - 用于心血管健康监测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

如图1和图2所示，一个实施例的健康监测系统(100)包括被配置为朝着用户身上的目标身体区域发送电磁信号的电磁发送器(110)；被配置为从用户身上的目标身体区域接收反射能量的电磁接收器(120)；测量用户的参考心血管相关参数(例如血管压力、刚度或运动)的校准传感器(130)；以及被配置成检测用户的活动状态的活动传感器(140)。该系统还包括用于将电磁发送器、电磁接收器、校准传感器和活动传感器固定到用户身上的附接机构(150)；以及用于将电磁发送器和电磁接收器固定在离用户身上的目标身体区域的已知支起距离处的支起机构(160)。

Description

用于心血管健康监测的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月15日提交的序列号为62/643,490的美国临时申请的利益，该美国临时申请通过这个引用被全部并入。

本申请涉及于2016年10月28日提交的序列号为15/337,127的美国申请，该美国申请通过这个引用被全部并入。

技术领域

本发明总体上涉及生物统计领域，并且更具体地涉及用于监测心血管健康的新的且有用的系统和方法。

附图简述

图1是本发明的第一优选实施例的示意性表示；

图2是沿图1中的线a-b截取的横截面视图；

图3是本发明的又一实施例的示意性表示；

图4是本发明的另一实施例的示意性表示；

图5是本发明的另一实施例的示意性表示；

图6是本发明的可选实施例的流程图表示；

图7是本发明的另一实施例的流程图表示；

图8是本发明的又一实施例的流程图表示；

图9是本发明的又一实施例的流程图表示；

图10是本发明的可选实施例的流程图表示；

图11是本发明的另一实施例的代表性曲线图；以及

图12是沿图1中的线a-b截取的横截面视图。

优选实施例的描述

下面的对本发明的优选实施例的描述并不意欲将本发明限制到这些优选实施例，而是使本领域中的任何技术人员能够实行并且使用本发明。

1.用于生成情境化血压数据集的系统

如图1和图2所示，一个实施例的健康监测系统100包括被配置为朝着用户身上的目标身体区域发送电磁信号的电磁发送器110；被配置为从用户身上的目标身体区域接收反射能量的电磁接收器120；测量用户的参考心血管相关参数(例如血管压力、刚度、或运动)的校准传感器130；以及被配置成检测用户的活动状态的活动传感器140。该系统还包括用于将电磁发送器、电磁接收器、校准传感器和活动传感器固定到用户的附接机构150；以及用于将电磁发送器和电磁接收器固定在离用户身上的目标身体区域的已知支起距离处的支起机构160。该支起确保目标身体区域保持在电磁发送器和电磁接收器的反应近场之外。该系统还包括电气地耦合到电磁接收器、电磁发送器、校准传感器和活动传感器的处理器170。处理器170被配置成基于接收到的反射能量来评估用户的心血管相关参数。健康监测系统100还可以包括其他部件(未示出)，例如显示器、触摸屏、电池、充电单元、无线通信(例如，Wi-fi、蓝牙)、GPS和其他外围单元。在另一个实施例中，处理器可在校准模式和操作模式之间操作。在可选的实施例中，校准传感器或活动传感器或这两个传感器可以在健康监测系统100的外部。校准传感器和/或活动传感器的输出可以通过无线通信或手动输入而被输入到健康监测系统100内。在其他实施例中，外部处理器(例如远程服务器)可以用于评估用户的心血管相关参数。

电磁发送器110用于生成电磁信号并朝着用户的目标身体区域发送电磁信号，例如动脉表面脉冲；然后，信号从用户身上反射出去，并被电磁接收器120接收。在一个实施例中，发送信号在毫米波频带中(例如在30和300GHz之间)。在一个实施例中，发送信号是在57和63GHz之间的毫米波信号。在一个实施例中，电磁发送器利用调频连续波信号，如将被用于调频连续波雷达系统中的调频连续波信号。在另一个实施例中，电磁发送器利用固定连续波信号。在另一个实施例中，电磁发送器利用脉冲信号。电磁发送器可以包括用于帮助电磁能量的辐射的发送天线子系统。

电磁接收器120用于接收来自用户的目标身体区域的反射信号，例如动脉脉冲波形。接收到的信号的定时、形状、相位和振幅将被动脉脉冲波形影响，这又实现了对用户的血压的确定。在一个实施例中，所发送和接收的信号被耦合到处理器170中以形成雷达系统。特别地，处理器可以执行对接收到的信号的混合、滤波和信号处理以提取与用户的目标身体区域的位置和运动相关的信息。在一个实施例中，雷达系统是调频连续波雷达系统。在另一个实施例中，雷达系统是连续波雷达，例如连续波多普勒雷达。在另一个实施例中，雷达系统是脉冲雷达，例如脉冲无线电超宽带雷达。在一个实施例中，只有接收到的信号被耦合到处理器中以形成雷达系统。电磁接收器可以包括用于帮助电磁能量的接收的接收天线子系统。在一个实施例中，可以用相同的天线子系统来执行发送和接收功能。

附接机构150用于将电磁发送器和电磁接收器固定到用户身上，以及使电磁发送器和电磁接收器朝向目标身体区域，例如用户的动脉。在一个实施例中，附接机构还用于将校准传感器固定到用户身上。在一个实施例中，附接机构包括外壳155以容纳电磁发送器和电磁接收器。在一个实施例中，外壳具有允许发送和/或接收信号的最小扰动的几何特征(例如薄塑料窗口或敞开窗口)。在一个实施例中，附接机构包括两个附接机构——一个附接机构将电磁发送器和电磁接收器固定到用户身上，而另一个附接机构将校准传感器固定到用户身上。在一个实施例中，附接机构包括条带(band)。可选地，附接机构包括：尼龙搭扣(Velcro)、带子(straps)、粘合剂、硅树脂或任何其他合适的附接机构或它们的组合。在一个实施例中，附接机构被配置为附接到被安装到用户身上的单独设备。在另一个实施例中，附接机构被配置成将发送器和接收器耦合到可穿戴的健身设备。可选地，附接设备被固定到健身器械，并且实现到用户身上的临时安装。

支起机构160用于使电磁发送器和电磁接收器相对于用户身上的目标身体区域偏离已知支起距离。这个偏离将外壳定位成使得外壳避免干扰目标身体区域的生理机能，并且使用户的覆盖动脉的皮肤和组织能够相对于发送器和接收器自由移动。可选地或此外，该偏离将目标身体区域保持在电磁发送器和电磁接收器的反应近场之外，因而防止了不可预测的性能。如图1和图2所示，在一个实施例中，支起机构包括两个间隔件。在一个实施例中，每个间隔件在抵靠用户搁置(或搁置在靠近用户身体的物体(例如衣服)上)的位置处弯曲。弯曲的边缘也可以充当用于在用户身上的附接机构的定向和放置的导向装置。在可选的实施例中，支起机构包括可以以网格布置的一个或更多个突出物。在一个实施例中，突出物是具有圆端的棒。在一个实施例中，支起机构也是附接机构。例如，在一个实施例中，在支起间隔件的边缘上的材料包括粘合剂。由支起机构规定的支起距离可以在1和20毫米之间。在一个实施例中，支起距离在4和14毫米之间。在可选的实施例中，对于每个发送器和接收器，支起距离是不同的。

注意，在用户的皮肤与发送器和接收器之间可以有材料，作为系统100的一部分或者与系统100分开。在一个实施例中，在电磁发送器和电磁接收器之间的区域165包括增强从目标身体区域反射的接收信号的导向结构。参考图12，在一个实施例中，导向结构由窗口400组成，该窗口400被切割或被插入到外壳155中并且对于发送和接收信号实质上是透明的。该窗口可以被配置成使得在发送天线和接收天线与该窗口之间的反射能量小于50％。在另一个实施例中，窗口可以被配置成使得在发送天线和接收天线与窗口之间的反射能量小于10％。该窗口可以由低损耗材料(例如空气、聚苯乙烯、聚酰亚胺或其他这样的材料)构成。在一个实施例中，导向结构由整形元件410组成，整形元件410位于极接近发送天线和接收天线处，并增强天线的辐射模式以最大化来自目标身体区域的响应。整形元件可以由衍射能量的低损耗绝缘材料、反射能量的金属材料或吸收能量的吸收性材料构成。在一个实施例中，导向结构由反射贴片430组成，反射贴片430被放置在目标身体区域中，并用于增加来自目标的反射或散射的量。反射贴片可以由良导体(例如铜、金或其他这样的材料)构成。在一个实施例中，导向结构包括掩模420，掩模420被放置在目标身体区域周围并用于最小化从在目标身体区域之外的区域获取的信号的量。掩模可以由吸收性或反射材料构成。在其他实施例中，外壳本身155通过为外壳选择合适的形状和材料来形成导向结构。

活动传感器140用于检测用户的活动，以便将血压测量结果与用户的活动状态一起情境化。活动传感器通信地耦合到控制器170。被包括在活动传感器中的传感器的示例包括：惯性测量单元、陀螺仪、加速度计、磁力计、高度计、光学传感器、压力传感器、或任何其他合适的感测设备、或它们的组合。在可选的实施例中，活动传感器包括(例如视距、多光谱、超光谱、IR、立体等)相机。更特别地，在该可选的实施例中，活动传感器包括与电磁发送器和电磁接收器分开地被容纳的相机。在另一个实施例中，活动传感器被包含在单独的可穿戴设备上，该单独的可穿戴设备记录运动或其他数据并且可通信地耦合到处理器的外部子系统，如图3所示。可以包含活动传感器的设备的示例包括：电话、平板电脑、眼镜、健身跟踪器、手表、医疗设备、健康护理监测器、或任何其他合适的可穿戴设备、或它们的组合。

处理器170可以连同所发送和接收的信号一起被用来创建雷达系统。此外，处理器可在校准模式和操作模式之间操作，并用于生成情境化血压数据集。在校准模式的一个实施例中，来自雷达系统和校准传感器的测量结果被利用来创建一组校准参数。校准参数用于将雷达测量结果关联到校准传感器，并随后关联到导出的血压。在一个实施例中，处理器触发从电磁发送器的信号的输出。在一个实施例中，校准传感器包括与处理器通信的第二电磁发送器和电磁接收器，因而形成雷达系统的双重性(duality)。处理器接收来自第一雷达系统和第二雷达系统的信号，并测量运动，例如在沿着动脉的两个位置上的动脉脉动。在第一雷达系统和第二雷达系统处收集在脉冲信号之间的时间延迟；时间延迟用于计算动脉脉搏波速度，其又用于导出血压或血压的代理(proxy)。可选地或此外，处理器被配置成根据脉冲信号数据集计算脉冲传播时间(pulse transit time)。在另一个备选方案中，处理器分析波形形状以导出血压，包括：脉冲波形分析、频率分析、振幅分析、滤波、或任何其他合适形式的信号分析、或它们的组合。更具体地，在校准模式中的处理器可以识别在脉冲信号数据集中记录的动脉脉冲波形的开始时间。甚至更特别地，可以借助于一个或更多个模板动脉脉冲波形形状来确定该开始时间。可选地，可以通过波形分析的任何合适的方法(包括频率分析、振幅分析、或滤波、或它们的组合)来确定该开始时间。在另一个实施例中，校准传感器包括第二电磁接收器，该第二电磁接收器从第一发送器接收能量以形成第二雷达系统。

在操作模式的一个实施例中，处理器与所发送和接收的信号一起被用来创建雷达系统，并且此外，处理器被耦合到活动传感器。在该实施例中，处理器被配置为使用来自雷达系统以及活动传感器的测量结果，并且被配置为基于雷达数据和校准参数集生成情境化血压数据集。在一个实施例中，校准传感器可以在校准参数生成之后被关闭，同时处理器继续周期性地根据雷达系统生成雷达数据。在可选的实施例中，校准传感器继续运行，并且雷达系统和校准传感器都用于周期性地确定血压。在一个实施例中，通过将接收到的活动传感器数据分类为活动状态类别并随后基于该分类标记血压来生成血压数据集。在一个实施例中，类别之一指示用户在给定时间段内处于低活动水平(即，“休息”)。在一个实施例中，该时间段大于1分钟。在一个实施例中，该时间段大于5分钟。另外，在一个实施例中，当活动传感器数据被分类为“休息”时，处理器转变到校准模式。可选地，只有当活动传感器数据被分类为“休息”时，处理器才记录来自雷达系统和校准传感器的数据。

处理器可以包括耦合到附接机构150或附接机构内的外壳155的本地微处理器子系统。可选地，处理器包括本地处理子系统172以及远程处理子系统174，如图3所示。两个子系统都可以包括通信地耦合到彼此的通信系统。在一个实施例中，该远程处理子系统被容纳在电话、平板电脑、计算机、或具有处理能力的任何其他合适的设备、或它们的组合上。在另一备选方案中，处理器包括耦合到附接机构的本地通信系统和分开地被容纳的远程处理子系统(包括通信系统)。在任何实施例中，通信系统可以包括一个或更多个无线电装置或任何其他合适的部件。通信系统可以是远程通信系统、短程通信系统、或任何其他合适的通信系统。通信系统可以促进有线通信和/或无线通信。通信系统的示例包括：802.11x、Wi-Fi、Wi-Max、WLAN、NFC、RFID、蓝牙、蓝牙低能耗、BLE远程、ZigBee、蜂窝电信(例如2G、3G、4G、LTE等)、无线电(RF)、微波、IR、音频、光学、有线连接(例如USB)、或任何其他合适的通信设备、或它们的组合。

可选地，处理器可以通信地耦合到附加传感器，包括：心电图传感器、心率监测器、光电容积脉搏波(photoplethysmography)传感器、温度传感器、血压计、激光传感器、或任何其他合适的传感器、或它们的组合。

处理器可以由电源供电。电源可以是有线连接、无线连接(例如感应充电器、RFID充电等)、电池(例如二次电池或可充电电池、原电池等)、能量收集系统(例如太阳能电池、压电系统、热电体、热电组件等)、或任何其他合适的系统、或它们的组合。

如图4所示，在一个实施例中，可选地，显示器175被包括在系统中以显示情境化血压数据集。显示器可以被配置为根据相对应的检测到的活动状态来标记血压测量结果。在另一变形(如图5所示)中，显示器绘出血压和活动状态的曲线。在另一变形中，显示器仅显示在特定活动状态期间获得的血压测量结果。在这个变形中，显示器只可显示当活动状态被分类为“休息”时获得的血压测量结果。在一个实施例中，显示模块是在电话、平板电脑、或计算机上的应用。可选地，显示器被固定到附接机构或支起机构。

2.用于生成情境化血压数据集的方法

如图6所示，用于生成关于用户的情境化血压数据集的方法200优选地包括经由电磁发送器发送指向用户的动脉的一组电磁信号S210，以及在电磁接收器处收集包括由电磁发送器发送的信号的接收到的反射信号数据集S220。该方法此外包括用校准传感器测量用户的心血管参数S230，以及生成将接收器的反射信号数据集关联到测量到的心血管参数的一组校准参数S240。该方法还包括用活动传感器检测用户的活动状态S250，以及生成具有关联到活动状态的用户的血压的情境化血压数据集S260。方法200用于周期性地非侵入性地确定用户的血压，并提供关于血压读数的情境。附加地或可选地，方法200可包括基于检测到的用户的活动状态来在选定时间收集血压数据的步骤(如图7所示)；该步骤可用于提供更准确的血压数据集。方法200优选地由系统100实现，但是附加地或可选地，可以由能够与接收器通过接口连接的任何系统实现。

经由电磁发送器发送指向目标身体区域(例如用户的动脉)的一组信号的步骤S210优选地用于发送从用户的皮肤反射且然后在步骤S220中被接收的信号。在可选的实施例中，接收到的信号通过导向结构(例如窗口或整形元件)被增强以最大化在发送天线和接收天线与目标之间的能量的传输。在另一个可选的实施例中，导向结构包括被固定到用户的皮肤的反射贴片，其中材料相对于动脉的运动而移动。在这种情况下，材料厚度可以小于2mm或小于1mm。在另一个可选的实施例中，导向结构包括固定到用户的皮肤的掩模，其中材料留下被暴露的目标身体区域(例如用户的动脉)并吸收撞击其他区域的能量。

S210的优选实施例包括发送毫米波信号。更优选地，电磁发送器发送具有30至300GHz的频率的信号。在另一变形中，所发送的信号具有在57和63GHz之间的频率。在一个实施例中，S210包括发送可用于调频连续波雷达的调频连续波信号。在另一个实施例中，S210包括发送连续波信号。在另一个实施例中，S210包括发送脉冲信号。

收集反射信号数据集的步骤S220用于接收由电磁发送器生成的并从用户反射的信号。接收到的信号的定时、形状、相位和振幅将被动脉脉冲波形影响，这又实现对用户的血压的确定。在一个实施例中，S220包括收集调频连续波信号。在另一个实施例中，S220包括收集连续波信号。在另一个实施例中，S220包括收集脉冲信号。优选地，S220包括子步骤：对反射信号数据集进行混合、滤波和执行雷达信号处理以提取与用户的目标身体区域的位置和运动相关的信息，例如动脉脉冲波形。S220可以包括对反射信号数据集进行采样。可选地，对反射信号数据集的混合、滤波和信号处理可以在S240期间发生或在任何其他合适的步骤发生。

用校准传感器测量用户的血压的步骤S230优选地用于实现接收器的校准参数的计算，使得从接收器接收的数据可以用于导出血压而无需使用校准传感器。可选地，校准传感器周期性地用于防止校准的准确度随着时间的推移而损失。在另一备选方案中，当检测到的活动状态改变、温度改变时或基于任何其他相关信号，校准传感器被采用。校准传感器优选为第二接收器。可选地，校准传感器是第二发送器和第二接收器。更优选地，校准过程是实质上被描述为方法300的方法。然而，校准传感器可以可选地是血压计、光电血管容积图(photoplethysmogram)传感器、光学传感器、或任何其他合适的血压测量设备、或它们的组合。甚至更优选地，S230包括在校准之后关闭校准传感器。可选地，S230可以包括将校准传感器电气地或通信地耦合到处理器，该处理器又电气地耦合到接收器。更特别地，S230可以包括在校准之后将校准传感器解耦。

生成将接收器的反射信号数据集关联到测量到的血压的校准参数的步骤S240用于在不使用校准传感器的情况下实现血压的导出。在该实施例中，S240后面是步骤S210和S220的重复。然后在另一个步骤S245中使用校准参数：根据在重复的步骤S220期间收集的反射信号数据集计算血压。在优选实施例中，在不使用校准传感器的情况下执行S245。然而，可选地，S240用于通过实现反射信号数据集相对于血压相关性的任何偏移的分析来增加血压读数的准确度。在该实施例中，校准传感器继续周期性地被使用，并且校准参数被重新计算。优选地，参考检测到的活动状态来跟踪校准参数的偏移。更优选地，参考替换的传感器数据或用户输入来附加地或可选地跟踪校准参数的偏移。

优选地，校准参数是修改将反射信号数据集转换成血压值的一个或更多个等式的参数。优选地用作在等式中的输入的反射信号数据集的变量包括：振幅、频率、快速傅立叶变换分析结果、形状、宽度、导数、或波形的任何其他合适的方面、或它们的任何组合。可选地，校准参数是将反射信号数据集转换成血压值的等式。血压值优选地是两个数字：一个数字对应于收缩压，一个数字对应于舒张压。可选地，血压值是代表收缩压和舒张压的组合(包括总收缩压或总舒张压)的单个数字。在另一个备选方案中，血压值是关联到或对应于相关血压测量结果的一个或多个代理值。在另一备选方案中，血压值对应于血压的类别。血压的示例类别包括：高、低、稍高、稍低、不安全、和正常。

用活动传感器检测用户的活动状态的步骤S250优选地用于提供关于血压测量结果的情境。更优选地，活动状态是基于运动水平的阈值被分类的。甚至更优选地，任何检测到的活动状态对应于至少一个活动状态类别。用户活动状态的一些示例类别包括：不活动、活动、休息、行走、跑步、和睡眠。最优选地，活动状态是使用活动水平的阈值以及时间阈值(在该时间阈值期间，运动在给定持续时间阈值内实质上保持高于或低于给定活动阈值)确定的。例如，如图8所示，活动状态类别之一指示用户在给定时间段内处于低活动水平(即，“休息”)。甚至更优选地，该时间段大于1分钟。最优选地，该时间段大于5分钟。活动检测方法的示例包括下列项的使用：惯性测量单元、陀螺仪、加速度计、磁力计、高度计、光学传感器、压力传感器、或任何其他合适的通信模块、或它们的组合。在另一个实施例中，S250包括将活动传感器电气地或通信地耦合到处理器，该处理器又电气地耦合到接收器。

在方法200的可选实施例中，S250用于实现对血压测量的定时的调节。作为这样的实施例的示例，如图7所示，以下步骤被包括：S258基于检测到的活动状态来触发血压数据集的生成。优选地，S210、S220、S230、和S240在S258之前被执行；在该变形中，接收器已经参考测得的血压被校准，因此在S258之后的步骤将是(再次)S210和(再次)S220。更优选地，当活动状态低于或高于特定运动阈值时，执行S258。甚至更优选地，当活动状态低于(或高于)特定运动阈值并且在指定时间段内实质上保持低于(或高于)该阈值时，执行S258(如图8所示)。最优选地，该时间段大于5分钟。该时间段可以可选地是任何合适的时间段，并且运动阈值可以是适合于对接收到的活动传感器信号分类的任何阈值。注意，如果活动状态短暂地越过阈值(即小于5秒)，则在指定的时间段内该状态仍可被考虑为低于(或高于)阈值。在可选的实施例中，接收器持续地收集反射信号数据集，并且情境化血压数据集的生成是基于活动状态而被触发的。注意，在一个实施例中，情境化血压数据集是血压数据集，其中血压测量结果是在检测到的活动状态的特定类别期间被获得的。例如，情境化血压数据集包含当用户的检测到的运动被分类为“休息”时获得的血压。

在方法200的另一个可选实施例中，S250用于实现对传感器校准的定时的调节。优选地，该实施例将包括以下步骤：触发将接收器的反射信号数据集关联到测量到的血压的校准参数的生成。更优选地，周期性地执行S210、S220和S230，而S240是基于检测到的活动状态而被执行的。更优选地，当活动状态低于或高于特定运动阈值时，执行S240的触发。甚至更优选地，当活动状态低于(或高于)特定运动阈值并且在指定的时间段内实质上保持低于(或高于)该阈值时，执行S240的触发(如图8所示并且如前所述)。最优选地，该时间段大于5分钟。该时间段可以可选地是任何合适的时间段，并且运动阈值可以是适合于对接收到的活动传感器信号分类的任何阈值。在另一个备选方案中，该实施例可以类似地包括触发其他步骤，包括：S210、S220和S230。

生成具有与活动状态有关的用户血压的情境化血压数据集的步骤S260优选地用于将从接收器接收的数据与检测到的活动状态组合，因而给用户和医疗专业人员提供对用户的心血管健康的更好理解。更优选地，S260包括基于对应于检测到的活动状态的活动状态类别来标记血压。在S240中详述了活动状态分类子步骤的实施例。可选地，活动状态分类子步骤发生在S260期间。最优选地，血压还被标记有对应于血压读数或活动状态读数被获得时的时间。

在可选的实施例中，S260用于通过基于用户的活动状态将血压数据分组或过滤来使血压数据集明晰。优选地，在该实施例中，对每个相关血压读数执行S250，因而使每个读数能够对应于活动状态。在该实施例中，S260然后基于相对应的活动状态将血压读数分组以生成情境化血压数据集。更优选地，存在对应于休息状态的组，在休息状态中活动状态在给定时间段内被检测为低水平的活动(如图8所示)。最优选地，优先以对应于休息状态的组来过滤情境化血压数据集。可选地，在过滤情境化数据集子步骤中，有多个组被给予优先权。

在方法200的另一个实施例中，存在步骤：从传感器收集附加数据。该步骤用于向血压数据集提供额外的情境信息。传感器可以包括：(例如视距、多光谱、超光谱、IR、立体等)相机、方位传感器(例如加速度计、陀螺仪、高度计)、声传感器(例如麦克风)、光学传感器(例如光电二极管等)、温度传感器、压力传感器、流量传感器、振动传感器、接近传感器、化学传感器、电磁传感器、力传感器、心电图传感器、心率监测器、光电容积脉搏波传感器、血压计、或任何其他合适的传感器。在该实施例中，S260组合血压、检测到的活动状态、和附加传感器数据以生成情境化血压数据集。

在方法200的另一个实施例中，如图6所示，存在附加步骤：输入用户定义的信息S265。该附加步骤用于使用户(或医疗从业者)能够提供与用户相关的附加情境：心血管参数、年龄、性别、种族、病史、健康状况、健身(fitness)、一般活动水平、当前活动状态、在特定时间的活动状态、或任何其他相关情境信息。在该实施例中，S260组合血压、检测到的活动状态、和用户输入、或它们的任何组合，以生成情境化血压数据集。更优选地，存在将来自多个用户的血压数据集组合成综合数据集(conglomerate dataset)并通过在S265中输入的因子来将综合数据集分组的附加步骤。这个综合数据集实现关于较大人口的血压数据的分析。最优选地，这个综合数据集生成包括得到来自用户的同意的子步骤。可选地，用户定义的信息用于规定活动状态类别的阈值。另一备选方案使用用户定义的信息来规定血压类别的阈值。在另一个实施例中，S265使用户能够校正错误的活动传感器读数。优选地，在情境化血压数据集中，相对于活动传感器检测到的活动状态，优先考虑用户定义的活动状态。可选地，优先考虑活动传感器检测到的活动状态。

如图4和图5所示，在一个实施例中，包括附加步骤：显示情境化血压数据集。在系统100的情况下，该步骤用显示模块175执行。该步骤优选地用于在血压被确定的活动状态的情境中显示在一段时间内的血压。优选地，该步骤包括根据相对应的检测到的活动状态在显示器上标记血压测量结果(如图4所示)。在另一变形(如图5所示)中，该步骤包括绘制在一段时间内的血压和活动状态的曲线。可选地，该步骤用于显示被认为基于血压被确定时的活动状态相关的血压读数。更优选地，在该变形中，显示模块显示当活动状态被分类为“休息”时获得的血压测量结果。该显示步骤还可以用于说明用户或医生的关心的地方。例如，在一个实施例中，显示模块显示在一段时间的过程内的血压和活动水平的曲线图(图5)；血压相对于活动状态高于预期的时间可以指示用户在该时间是紧张的。

如图9所示，在方法200的一个实施例中，包括以下附加步骤：设置血压阈值，使得当血压高于血压阈值时，血压对应于不安全状态，并且如果血压超过血压阈值，则发送警报。优选地，不安全状态对应于高于120mmHg或低于90mmHg的收缩压以及高于80mmHg或低于60mmHg的舒张压。可选地，不安全状态阈值是任何合适的血压值，包括：收缩压、舒张压、和平均血压。不安全状态可以取决于种族、性别、年龄、病史、或任何其他相关因素。更优选地，规定了多个级别的不安全状态，包括当收缩压高于120mmHg但低于140mmHg时的警告状态。可选地，不安全状态由用户、医生或任何其他合适的人规定。在另一个实施例中，为每个用户具体地确定不安全状态。例如，首先在初始时间测量血压，且该初始血压确定不安全状态的阈值。更优选地，在一个或更多个活动状态期间测量初始血压，并且不安全状态取决于检测到的活动状态。该方法此外可以包括如果警报被发送则显示警报。例如，在患有高血压的患者的情况下，如果测得的血压(收缩压或舒张压)高于安全值并且保持高持续至少5分钟，则警报被发送给用户的医生并被显示在用户的电话上。

3.用于校准接收器以导出血压的方法

如图10所示，用于校准接收器以导出用户的血压的方法300包括：经由电磁发送器发送指向用户的动脉的一组信号S310；在第一电磁接收器和第二电磁接收器处收集第一反射信号数据集和包括由发送器发送的信号的第二反射信号数据集S320；确定在第一和第二接收器处收集的反射信号数据集之间的时间延迟S330；基于时间延迟来计算动脉脉搏波速度S340；基于动脉脉搏波速度来导出用户的血压S350；以及生成实质上将第一接收器的反射信号数据集关联到血压的校准参数S360。方法300用于通过第二接收器校准第一接收器，因而允许从第一接收器非侵入性地导出血压。方法300可以此外或可选地包括收集可以用于提供血压读数的情境的活动传感器数据。

方法300的优选实施例包括如根据系统100描述的系统。方法300的另外或可选的实施例包括方法200的任何步骤或它们的任何组合。

经由电磁发送器发送指向用户的动脉的一组信号的步骤S310优选地用于生成从用户的皮肤反射且然后在步骤S320中被接收的信号。优选地，信号由两个发送器发送，每个发送器相对于第一电磁接收器和第二电磁接收器中的一个被安装，因而实现在S320中收集的反射信号数据集的精度的提高。在另一个实施例中，S310由一个电磁发送器执行。更优选地，在该实施例中，S310包括以相对于表示从发送器到关注的动脉的最短距离的线的非零角度发送一组信号。步骤S310类似于步骤S210；S310的附加变形在S210的实施例的讨论中被详述。

在第一电磁接收器和第二电磁接收器处收集反射信号数据集的步骤S320优选地用于接收由电磁发送器生成的并从用户身上反射的信号。接收到的信号的定时、形状、相位和振幅将受动脉脉冲波形影响，这又将实现对用户的血压的确定。在优选实施例中，S320包括收集调频连续波信号。在另一个实施例中，S320包括收集连续波信号。在另一个实施例中，S320包括收集脉冲信号。优选地，S320包括子步骤：对第一反射信号数据集和第二反射信号数据集进行混合、滤波和执行雷达信号处理以提取与用户的目标身体区域的位置和运动相关的信息，例如动脉脉冲波形。S320可以包括对反射信号数据集进行采样。可选地，反射信号数据集的混合、滤波和信号处理可以在S330期间或者与任何其他步骤一起发生。

如图11所示，确定在第一接收器和第二接收器处收集的反射信号数据集之间的时间延迟的步骤S330优选地用于实现动脉脉搏波速度的计算，该动脉脉搏波速度又可用于导出血压或血压的代理。更优选地，时间差表示动脉脉搏波沿着动脉行进与将第一接收器和第二接收器隔开的接收器间隔距离对应的距离的时间。然而，由于信号被发送和接收的角度，时间延迟可能包括额外的延迟(正或负)。例如，如果将第一接收器和发送器(或发送用于第一接收器的信号的发送器的部分)隔开的距离不同于将第二接收器和发送器(或发送用于第二接收器的信号的发送器的部分)隔开的距离，则在第一反射信号数据集和第二反射信号数据集之间的时间延迟可以不同于动脉脉冲沿着等于传感器间隔距离的距离的脉冲传播时间。类似地，如果第一接收器接收反射信号的角度不同于第二接收器接收反射信号的角度，则时间延迟可以不表示沿着等于传感器间隔距离的距离的脉冲传播时间。在这种情况下，步骤S340将优选地考虑差异。

在优选实施例中，S330包括识别记录在反射信号数据集中的动脉脉冲波形的开始时间。甚至更优选地，借助于一个或更多个模板动脉脉冲波形形状来确定该开始时间。可选地，可以通过波形分析的任何合适的方法(包括频率分析、振幅分析或滤波或其组合)来确定该开始时间。开始时间被定义为沿着波形的任何点，包括：峰、谷、上升波形、下降波形、或在反射信号数据集中的任何合适位置。可选地，开始时间可以根据被分析的波形的形状而偏移。更优选地，当开始时间位置确定方法针对不同的反射信号数据集改变时，开始时间继续表示在第一反射信号数据集和第二反射信号数据集中的等效位置，使得在开始时间之间的差异对应于动脉脉冲的时间延迟。

基于时间延迟计算动脉脉搏波速度的步骤S340优选地用于实现血压的导出。在优选实施例中，时间延迟表示动脉脉冲沿着等于传感器间隔距离的距离的脉冲传播时间。因此，在该实施例中，S340包括将传感器间隔距离除以时间延迟。可选地，首先根据时间延迟计算脉冲传播时间。更特别地，根据时间延迟计算脉冲传播时间包括对信号从发送器行进到第一接收器和第二接收器的距离和角度的调整。例如，如果当与雷达信号从发送器行进到第一接收器(在反射之后)的距离比较时信号从发送器行进到第二接收器更远(在反射之后)，则时间延迟可以包括与脉冲传播时间比较的附加延迟(正或负)。优选地，基于接收器和发送器的相对位置来计算该附加延迟。更优选地，从时间延迟减去这个附加延迟以计算脉冲传播时间，其又用于计算动脉脉搏波速度。可选地，在S350期间使用该附加延迟。

基于动脉脉搏波速度导出用户血压的步骤S350优选地用于将计算出的动脉脉搏波速度转换成血压值。脉搏波速度已表明与血压相关。优选地，S350包括使用在从一个或更多个受验者得到的脉搏波速度和血压之间的关联。可选地，附加传感器用于将脉搏波速度校准到用户的血压。附加传感器的一些示例包括：血压计、光电血管容积图传感器、光学传感器、或任何其他合适的血压测量设备、或它们的组合。在另一个实施例中，附加地或可选地，S350是通过反射信号数据集的波形形状的分析(包括脉冲波形分析、频率分析、振幅分析、滤波、或信号分析的任何其他合适的形式、或它们的组合)以导出血压来执行的。

血压值优选地是两个数字：一个数字对应于收缩压，一个数字对应于舒张压。可选地，血压值是代表收缩压和舒张压的某种组合(包括总收缩压或总舒张压)的单个数字。在另一个备选方案中，血压值是关联到或对应于相关血压测量结果的一个或更多个代理值。在另一备选方案中，血压值对应于血压的类别。血压的示例类别包括：高、低、稍高、稍低、不安全、和正常。

生成将第一接收器的反射信号数据集实质上关联到血压的校准参数的步骤S360优选地用于实现关于用户的血压测量结果的导出。在该实施例中，S360后面是步骤S310和S320的重复。然后在S357中使用校准参数：根据在重复的步骤S320期间收集的反射信号数据集计算血压。在优选实施例中，

S357是在不使用第二接收器的情况下被执行的。更优选地，S360包括在校准之后关闭第二接收器。可选地，S360用于通过实现反射信号数据集相对于血压相关性的任何偏移的分析来增加血压读数的准确度。在该实施例中，第二接收器继续周期性地收集数据，并且校准参数被重新计算。优选地，参考替换的传感器数据或用户输入数据来跟踪校准参数的变化。

校准参数优选地是修改将反射信号数据集转换成血压值的一个或更多个等式的参数。优选地用作等式中的输入的反射信号数据集的变量包括：振幅、频率、快速傅立叶变换分析结果、形状、宽度、导数、或波形的任何其他合适的方面、或它们的任何组合。可选地，校准参数是将反射信号数据集转换成血压值的等式。

方法300可以另外包括步骤S305：在已知的支起距离处将第一电磁发送器和第二电磁发送器以及第一电磁接收器和第二电磁接收器安装到用户身上。S305用于将第一和第二发送器和接收器固定到用户身上，以及使第一和第二发送器和接收器偏离用户身上的关注点已知的支起距离。这个支起使用户的覆盖动脉的皮肤能够相对于发送器和接收器移动；它还使目标身体区域能够保持在电磁发送器和接收器的反应近场之外，因而防止不可预测的性能。在优选实施例中，根据支起机构规定的支起距离在1和20毫米之间。甚至更优选地，支起距离在4和14毫米之间。在可选的实施例中，对每个发送器和接收器，支起距离是不同的。

在一个实施例中，S305另外用于将第一电磁接收器和第二电磁接收器以分开已知的间隔距离进行固定。优选地，间隔距离大于0.25厘米。更优选地，间隔距离大于1厘米。

在一个实施例中，S305包括用腕带将第一接收器和第二接收器安装到用户身上。可选地，S305包括对以下的使用：尼龙搭扣、带子、粘合剂、和/或硅树脂。在优选实施例中，S305包括安装到单独的设备上，该单独的设备被安装到用户身上。更优选地，S305包括将电磁发送器和电磁接收器安装到可穿戴的健身设备上。可选地，S305包括安装到健身器械以及实现到用户身上的临时安装。

系统和/或方法的实施例可以包括各种系统部件和各种方法过程的每个组合和置换，其中本文描述的方法和/或过程的一个或更多个实例可以通过和/或使用本文描述的系统、元件和/或实体的一个或更多个实例异步地(例如顺序地)、同时地(例如一起地、并行地等)或以任何其他合适的顺序被执行。随附的系统和/或方法的部件和/或过程可以与在上面提到的申请中公开的系统和/或方法的全部或一部分一起使用、对它们进行补充、代替它们、或以其他方式与它们整合在一起，其中的每一种方式通过这种引用被全部并入。

如本领域中的技术人员将从先前的详细描述以及从附图和权利要求中认识到的，可以对本发明的优选实施例做出修改和改变而不偏离在随附的权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (18)

1.一种用于评估用户的心血管相关参数的系统，所述系统包括：

电磁发送器，所述电磁发送器用于朝着用户身上的目标身体区域发送信号；

电磁接收器，所述电磁接收器用于接收来自所述目标身体区域的反射能量；

处理器，所述处理器用于基于所接收到的反射能量来评估所述用户的心血管相关参数；

外壳，所述外壳用于容纳所述电磁发送器和所述电磁接收器；以及

支起机构，所述支起机构用于将所述电磁发送器和所述电磁接收器的天线子系统定位到相对于所述目标身体区域的反应近场之外。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述支起机构还将所述外壳定位成使得所述外壳实质上避免干扰所述目标身体区域的生理机能。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括附接机构，所述附接机构适于将所述外壳定位在所述目标身体区域附近，并且其中，所述附接机构实质上保持所述外壳相对于所述目标身体区域的位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，导向结构以由以下项组成的组中的至少一项进行布置以影响所接收到的反射能量的至少一个属性：被布置在所述电磁发送器和所述目标身体区域之间、被布置在所述电磁接收器和所述目标身体区域之间、或者被布置在所述电磁发送器和所述电磁接收器与及所述目标身体区域之间。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器能够在下列模式之间进行操作：

校准模式，在所述校准模式中所述处理器从校准传感器接收基于测量到的用户的心血管参数的一组输入参数，并输出一组校准参数；以及

操作模式，在所述操作模式中所述处理器被配置成基于所接收的反射能量和一组校准参数来生成血压数据集。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括用于检测所述用户的活动状态的活动传感器，并且其中，所述处理器被配置为基于所述活动状态来生成情境化血压数据集。

7.一种用于评估用户的心血管相关参数的方法，所述方法包括：

用电磁发送器朝着用户身上的目标身体区域发送信号；

用电磁接收器接收来自所述目标身体区域的反射能量；

基于从校准传感器接收的用户的一组测量到的心血管参数来生成一组校准参数；以及

基于所接收到的反射信号和一组校准参数来生成血压数据集。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括在生成所述一组校准参数之后关闭所述校准传感器。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括：

用活动传感器检测所述用户的活动状态；

确定对应于所检测到的活动状态的活动状态类别；以及

基于所述活动状态类别来标记在所述血压数据集中的血压。

10.一种用于非侵入性地生成用户的情境化血压数据集的方法，所述方法包括：

用电磁发送器朝着用户身上的目标身体区域发送信号；

用电磁接收器接收来自所述目标身体区域的反射信号；

基于从校准传感器接收到的用户的一组测量到的心血管参数来生成一组校准参数，其中，所述校准参数实质上将所述电磁接收器的反射信号数据集关联到来自所述校准传感器的所述测量到的心血管参数；

用活动传感器检测所述用户的活动状态，其中，所述活动状态是在与所述反射信号数据集实质上相同的时间被检测的；以及

基于所述活动状态来生成情境化血压数据集。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括在生成所述一组校准参数之后关闭所述校准传感器。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：

确定对应于所检测到的活动状态的活动状态类别；

基于所述活动状态类别来标记在所述情境化血压数据集中的血压。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括：

设置活动阈值和持续时间阈值，使得如果所述活动状态在大于所述持续时间阈值的持续时间内低于所述活动阈值，则所述活动状态类别被设置为休息；以及

如果所述活动状态类别被设置为休息，则生成一组校准参数。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括：

如果在所述情境化血压数据集中的血压在预定血压阈值之外，则发送警报。

15.一种用于非侵入性地确定用户的血压的方法，所述方法包括：

用电磁发送器朝着用户身上的目标身体区域发送信号；

在第一电磁接收器处接收第一反射信号以及在第二电磁接收器处接收第二反射信号，其中，所述第一电磁接收器和所述第二电磁接收器的天线子系统被接收器间隔距离隔开；

确定在所述第一反射信号和所述第二反射信号之间的时间差；

基于所述时间差和所述接收器间隔距离来确定所述用户的血压；以及

生成一组校准参数，其中，所述校准参数实质上将所述第一反射信号关联到所述血压。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，确定所述时间差包括确定在所述第一反射信号上的开始时间和在所述第二反射信号上的开始时间。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，基于所述时间差和所述接收器间隔距离来确定所述用户的血压包括确定脉搏波速度。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括：

用活动传感器检测所述用户的活动状态；以及

基于所述活动状态来生成情境化血压数据集。

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