CN112312832A - 测定血液和心血管状况的设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种血液和心血管状况测定设备。所述血液和心血管状况测定设备可以包括第一脉搏波信号传感器、第二脉搏波信号传感器和处理单元。所述第一脉搏波信号传感器可以被配置为产生与活体的第一部分相关联的第一脉搏波信号。所述第二脉搏波信号传感器可以被配置为产生与所述活体的第二部分相关联的第二脉搏波信号。所述处理单元可以基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定至少一种血液和心血管状况。所述至少一种血液和心血管状况可以包括血压、血糖水平、血氧水平、血管老化水平或血液粘度中的至少一种。

Description

测定血液和心血管状况的设备及其使用方法
技术领域
本申请一般涉及血液和心血管状况的测定，尤其涉及用于基于脉搏波信号测定血液和心血管状况的系统、方法和设备。
背景技术
在美国，心脏病是主要的死亡原因，每年导致六十万人死亡。心脏病每年也在美国造成约2000亿美元的损失，其中包括医疗保健服务、药物和生产力损失的费用。高血压(或高血压症)和高血糖(或高血糖症)是心脏病的两个最常见的危险因素，没有什么比控制血压和血糖能挽救更多生命。
除了血压和血糖外，其他血液和心血管状况，例如，血氧水平、血管老化水平或血液粘度也与心脏病有关。但是，当与那些血液和心血管状况相关的值波动并可能导致生命危险时，通常很难立即发现症状。因此，预防与心脏病有关的猝死的关键可能是通过监测这些血液和心血管状况。期望提供用于有效地测定血液和心血管状况的方法和系统。
发明内容
在本申请的一方面，提供了一种血液和心血管状况测定设备。所述血液和心血管状况测定设备可以包括第一脉搏波信号传感器、第二脉搏波信号传感器和处理单元。所述第一脉搏波信号传感器可以被配置为产生第一脉搏波信号。所述第一脉搏波信号传感器可以包括第一发光器，所述第一发光器被配置为向活体的第一部分发射第一光信号，其中所述第一光信号被所述第一部分反射。所述第一脉搏波信号传感器可以进一步包括第一受光器，所述第一受光器被配置为接收反射的第一光信号并基于所述反射的第一光信号产生所述第一脉搏波信号。所述第二脉搏波信号传感器可以被配置为产生第二脉搏波信号。所述第二脉搏波信号传感器可以包括第二发光器，所述第二发光器被配置为向所述活体的第二部分发射第二光信号，其中所述第二光信号被所述第二部分反射。所述第二脉搏波信号传感器可以进一步包括第二受光器，所述第二受光器被配置为接收反射的第二光信号并基于所述反射的第二光信号生成所述第二脉搏波信号。所述处理单元可以被配置为基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，所述至少一种血液和心血管状况可以包括血压、血糖水平、血氧水平、血管衰老水平或血液粘度中的至少一种。
在一些实施例中，所述第一光信号可以被配置为测定所述活体的第一血液和心血管状况，所述第二光信号可以被配置为测定所述活体的第二血液和心血管状况。
在一些实施例中，所述第一光信号可以被配置为具有比所述第二光信号更高的强度。所述处理单元可以进一步被配置为测定饱和的所述第一脉搏波中的至少一个第一片段和测定所述第二脉搏波中的至少一个对应的第二片段，其中所述至少一个对应的第二片段分别与所述至少一个第一片段处于相同的时间段。所述处理单元可以进一步被配置为用所述至少一个对应的第二片段代替所述第一脉搏波中的所述至少一个第一片段，以产生组合的脉搏波信号。所述处理单元可以进一步被配置为基于所述组合的脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，所述处理单元还可被指示为基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号来测定平均脉搏波信号，以及基于所述平均脉搏波信号来测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，可以指导所述处理单元测定所述第一脉搏波信号的第一信噪比(SNR)和所述第二脉搏波信号的第二SNR。所述处理单元还可被指示为基于所述第一SNR和所述第二SNR来测定所述第一脉搏波信号的第一权重和所述第二脉搏波信号的第二权重。所述处理单元还可被配置为基于所述第一脉搏波信号、所述第二脉搏波信号、所述第一权重和所述第二权重来测定所述平均脉搏波信号。
在一些实施例中，所述第一光信号可以包括至少两个不同的波长。
在一些实施例中，所述血液和心血管状况测定设备还可包括温度传感器，所述温度传感器被配置为当接收到所述第一光信号时获得第一部分的温度。所述处理单元还可以被配置为基于第一组织部分的温度来更新所述第一脉搏波信号，以生成更新的第一脉搏波信号，并基于所述更新的第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号来测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，所述血液和心血管状况测定设备可进一步包括温度控制器，所述温度控制器被配置为维持所述活体的所述第一部分的温度。
在一些实施例中，所述血液和心血管状况测定设备可以进一步包括运动传感器，所述运动传感器被配置为当接收到所述第一光信号时获得第一部分的运动。所述处理单元可以进一步被配置为基于所述第一部分的运动来更新所述第一脉搏波信号以生成更新的第一脉搏波信号。所述处理单元可以进一步被配置为基于所述更新的第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，所述血液和心血管状况测定设备可以进一步包括配置成获取所述活体的生物电势信号的ECG电极。所述处理单元还可被配置为基于所述第一脉搏波信号、所述第二脉搏波信号和所述生物电势信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，所述第一脉搏波信号传感器或所述第二脉搏波信号传感器中的至少一个可以在附接到人体的手指的可穿戴设备上实现。
在一些实施例中，所述血液和心血管状况测定设备可以进一步包括被配置为显示所述至少一种血液和心血管状况的屏幕。
在一些实施例中，所述血液和心血管状况测定设备还可包括收发器，所述收发器被配置为将所述至少一种血液和心血管状况发送到电子设备。
在本申请的另一方面，提供了一种血液和心血管状况测定方法。所述血液和心血管状况测定方法可以在具有至少一个处理器、至少一个计算机可读存储介质以及连接到网络的通信平台的计算设备上实现。所述血液和心血管状况测定方法可以包括通过第一脉搏波信号传感器产生第一脉搏波信号。所述第一脉搏波信号的产生可以包括：通过第一发光器向活体的第一部分发射第一光信号，其中，所述第一光信号被所述第一部分反射；以及通过第一受光器接收反射的第一光信号并基于所述反射的第一光信号产生所述第一脉搏波信号。所述血液和心血管状况测定方法还可以包括通过第二脉搏波信号传感器产生第二脉搏波信号。所述第二脉搏波信号的产生可以包括：通过第二发光器向所述活体的第二部分发射第二光信号，其中所述第二光信号被所述第二部分反射，以及通过第二受光器接收反射的第二光信号并基于所述反射的第二光信号产生所述第二脉搏波信号。所述血液和心血管状况测定方法还可包括：处理单元基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号来测定所述活体的至少一种血液和心血管状况。
在本申请的又一方面，提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质。当由系统的至少一个处理器执行时，所述指令可以使系统执行血液和心血管状况测定方法。所述血液和心血管状况测定方法可以包括通过第一脉搏波信号传感器产生第一脉搏波信号。所述第一脉搏波信号的产生可以包括：通过第一发光器向活体的第一部分发射第一光信号，其中，所述第一光信号被所述第一部分反射；以及通过第一受光器接收反射的第一光信号并基于所述反射的第一光信号产生所述第一脉搏波信号。所述血液和心血管状况测定方法可以进一步包括通过第二脉搏波信号传感器产生第二脉搏波信号。所述第二脉搏波信号的产生可以包括：通过第二发光器向所述活体的第二部分发射第二光信号，其中，所述第二光信号被所述第二部分反射，以及通过第二受光器接收反射的第二光信号并基于所述反射的第二光信号产生所述第二脉搏波信号。所述血液和心血管状况测定方法还可以包括：处理单元基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的至少一种血液和心血管状况。
本申请的一部分附加特征可以在以下描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特征对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过实践或使用在下面讨论的本申请示例中阐述的方法、手段和组合的各个方面来实现和获得。
附图说明
本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：
图1是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定系统的示意图；
图2是示出根据本申请的一些实施例的计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；
图3是示出根据本申请的一些实施例的可以在其上实现终端的移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；
图4是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的示意图；
图5是示出根据本申请的一些实施例的示例性数据处理设备的框图；
图6是示出根据本申请的一些实施例的用于测定血液和心血管状况的示例性过程的流程图；
图7是示出根据本申请的一些实施例的用于产生组合的脉搏波信号的示例性过程的示意图；
图8是示出根据本申请的一些实施例的用于更新第一脉搏波信号的示例性过程的流程图；
图9是示出根据本申请的一些实施例的用于产生组合的脉搏波信号的示例性方法的示意图；
图10A是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的透视图的示意图；
图10B是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的仰视图的示意图；
图11A是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的侧视图的示意图；
图11B是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的侧视图的示意图；以及
图12是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的佩戴图的示意图。
具体实施方式
呈现以下描述以使本领域的任何技术人员能够制作和使用本申请，并且在特定应用及其要求的上下文中提供。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所披露的实施例做出各种改变，并且在不偏离本申请的精神和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示的实施例，而是应被赋予与权利要求一致的最宽范围。
本申请中所使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而非限制性的。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”同样可以包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本申请说明书中使用的术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整数、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其它特征、整数、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。
通常，这里使用的词语“模块”、“单元”或“块”是指体现在硬件或固件中的逻辑，或者是软件指令的集合。这里描述的模块、单元或块可以实现为软件和/或硬件，并且可以存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其他存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。应当理解，软件模块可以从其他模块/单元/块或从它们自身调用，和/或可以响应检测到的事件或中断来调用。配置用于在计算设备上执行的软件模块/单元/块可以在计算机可读介质上提供，例如光盘、数字视频光盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质，或者作为数字下载(并且最初可以以压缩或可安装的格式存储，在执行之前需要安装、解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的储存在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以嵌入固件中，例如可擦除可编程只读内存(EPROM)。还应当理解，硬件模块/单元/块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以包括可编程单元，例如可编程门阵列或处理器。这里描述的模块/单元/块或计算设备功能可以实现为软件模块/单元/块，但是可以用硬件或固件表示。通常，这里描述的模块/单元/块指的是逻辑模块/单元/块，其可以与其他模块/单元/块组合或者分成子模块/子单元/子块，尽管它们是物理组织或存储器件。该描述可适用于系统、引擎或其一部分。
可以理解的是，除非上下文另有明确说明，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、模块或块“上”、“连接”或“耦合至”另一单元、引擎、模块或块时，其可以直接在其它单元、引擎、模块或块上，与其连接或耦合或与之通信，或者可能存在中间单元、引擎、模块或块。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。
根据以下对附图的描述，本申请的这些和其它的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。
本申请中使用的流程图图示了根据本申请中的一些实施例的系统实现的操作。应当理解的是，流程图中的操作可以不按顺序执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将一个或以上其他操作添加到这些流程图中。也可以从流程图中删除一个或以上操作。
此外，尽管本申请主要披露了关于血液和心血管状况的测定的系统、方法和/或设备，但是还应该理解，这仅仅是一个示例性实施例。本申请的系统、方法和/或设备可以应用于测定任何其他种类的健康状况(例如，体温、体脂百分比、肝胆功能、甲状腺功能、骨密度)。
本申请中的术语“活体”可以指可以在血液和心血管状况测定系统中检测到的个体。例如，活体可以是人、动物、人的一部分(例如，手指、手腕、手臂、头部、心脏等)或其组合。
本申请的一个方面涉及用于血液和心血管状况测定的系统、方法和设备。该设备可以包括第一脉搏波信号传感器、第二脉搏波信号传感器和处理器(或微控制器单元，MCU)。第一脉搏波信号传感器和第二脉搏波信号传感器可各自包括发光器和受光器。发光器可以向活体的一部分发射光，并且该光可以被活体的一部分反射。反射光可以由受光器获得以产生脉搏波信号。例如，第一脉搏波信号传感器可以产生活体的第一部分的第一脉搏波信号，第二脉搏波信号传感器可以产生活体的第二部分的第二脉搏波信号。处理器可以基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号来测定活体的至少一种血液和心血管状况。例如，第一脉搏波信号和第二脉搏波信号都可以与血压有关，并且处理器可以通过取第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的平均值来测定活体的血压。如本文所用，“与血压有关”是指由发光器发射的光处于特定的穿透特性(例如强度、波长、扩散角)，使得可以根据第一脉搏波信号获得血压。不同的血液和心血管可能需要不同的渗透特性。又例如，第一脉搏波信号可以与血压有关，并且第二脉搏波信号可以与血氧水平有关。处理器可以基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号来生成活体的血压和血氧水平。在一些实施例中，第一脉搏波信号传感器和第二脉搏波信号传感器中的一个可以是主传感器，而另一个可以是辅助传感器。主传感器通常具有较高的SNR，但是易于饱和(例如，由于传感器的设计限制而达到最大值)。当主传感器未饱和时，由主传感器产生的脉搏波信号可用于测定至少一种血液和心血管状况。当主传感器饱和时，可以将由两个传感器生成的脉搏波信号组合以生成组合的脉搏波信号。至少一种血液和心血管状况可由组合的脉搏波信号测定。
图1是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定系统的示意图。如图1所示，血液和心血管状况测定系统100可以包括血液和心血管状况测定设备110、网络120、终端130、服务器140和数据库150。
在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备110可以是血压计、血糖仪、脉搏血氧饱和度计等，或其任意组合。在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备110可以是任何其他种类的健康状况测定设备(例如，温度传感器、体内脂肪百分比检测设备、肝胆扫描)。血液和心血管状况测定设备110可以包括被配置为获得活体的各种信息的至少两个传感器。至少两个传感器可以包括但不限于脉搏波信号传感器、温度传感器、运动传感器等，或其任意组合。血液和心血管状况测定设备110还可包括温度控制器(例如，金属电极)和/或心电图电极。至少两个传感器，温度控制器和/或心电图(ECG)电极可以被配置在血液和心血管状况测定设备110的一侧，通过该传感器，血液和心血管状况测定设备110还被附接到活体一部分。在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备110被缠绕在活体的可感测到动脉的部分上并紧靠该部分。
例如，血液和心血管状况测定设备110可以包括带子和传感器、温度控制器和/或ECG电极可以被配置在带子的内侧。传感器、温度控制器和/或ECG电极可以被制造为血液和心血管状况测定设备110的一部分。备选地，传感器、温度控制器和/或ECG电极可以与血液和心血管状况测定设备110分离。可以将带子缠绕在活体的手指(作为手指的身高)、手腕、前臂、上臂、躯干、大腿、小腿、脚趾或脚踝周围。仅仅作为示例，血液和心血管状况测定设备110可包括两条(或更多条)相似或相同的带子(携带传感器)，这些带子缠绕在活体的两个部分(例如，两个手指、一根手指和一根脚指)。在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备110可以包括处理器(或MCU)，该处理器(或MCU)被配置为处理从传感器和ECG电极接收的信号以产生活体的至少一种血液和心血管状况。可以在本申请的其他地方找到示例性血液和心血管状况测定设备的详细描述(例如，图4、10A、10B、11A、11B、12及其说明)。
网络120可以促进血液和心血管状况测定系统100的信息和/或数据的交换。在一些实施例中，血液和心血管状况测定系统100的一个或以上组件(例如，血液和心血管状况测定设备110、终端130、服务器140、数据库150等)可以传达信息和/或通过网络120与血液和心血管状况测定系统100的一个或以上其他组件进行数据交互。例如，服务器140可以经由网络120从血液和心血管状况测定设备110的对应组件获得脉搏波信号、温度信号、运动信号和/或ECG信号。又例如，服务器140可以经由网络120从终端130获得用户指令。
网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网、无线网络(例如802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机，和/或其任意组合。仅作为示例，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公共电话交换网(PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等，或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络120可以包括诸如基站和/或互联网交换点之类的有线和/或无线网络接入点，血液和心血管状况测定系统100的一个或以上组件可以通过其连接至网络120以进行交换数据和/或信息。
终端130可以与血液和心血管状况测定设备110和/或服务器140通信。例如，用户可以经由终端130的输入设备(例如，键盘、触摸屏)来设置参数(例如，要监测的血液和心血管状况的类型、年龄、身高、生物的重量)。终端130可以经由网络120将参数发送到血液和心血管状况测定设备110。又例如，终端130可以从服务器140或血液和心血管状况测定设备110获得活体的血液和心血管状况的测定结果。测定结果可以显示在终端130的图形用户界面(GUI)上。终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手镯、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣物、背包、智能配件等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、膝上型计算机、平板计算机、台式机等，或其任意组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任意组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM等。在一些实施例中，一个或以上终端130可以是服务器140的一部分。
服务器140可以处理从血液和心血管状况测定设备110、终端130和/或数据库150获得的数据和/或信息。例如，服务器140可以处理从血液和心血管状况测定设备110获得的信号，并测定活体的至少一种血液和心血管状况(例如，血压)。在一些实施例中，服务器140可以是计算机、用户控制台、单个服务器或服务器组等。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，服务器140可以是本地的或远程的。例如，服务器140可以经由网络120访问存储在血液和心血管状况测定设备110、终端130和/或数据库150中的信息和/或数据。又例如，服务器140可以直接连接到血液和心血管状况测定设备110、终端130和/或数据库150以访问存储的信息和/或数据。在一些实施例中，服务器140可以在云平台上实现。仅作为示例，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等，或其任意组合。在一些实施例中，服务器140的一些或全部任务可以被分配给血液和心血管状况测定设备110中的处理器。例如，可以省略服务器140，并且可以由血液和心血管状况测定设备110中的MCU直接处理脉搏波信号、温度信号和/或运动信号，以生成活体的至少一种血液和心血管状况。又例如，血液和心血管状况测定设备110中的处理器可以处理脉搏波信号，而服务器140可以基于温度和/或运动信息来更新脉搏波信号并基于更新的脉搏波信号测定活体的至少一种血液和心血管状况。
数据库150可以存储数据，指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，数据库150可以存储从血液和心血管状况测定设备110、终端130和/或服务器140获得的数据。在一些实施例中，数据库150可以存储服务器140可以执行或用来执行本申请的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，数据库150可以包括大容量内存、可移动内存、易失性读写内存、只读内存(ROM)等，或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写内存可以包括随机存取内存(RAM)。示例性RAM可包括动态随机存取内存(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取内存(DDRSDRAM)、静态随机存取内存(SRAM)、晶闸管随机存取内存(T-RAM)和零电容随机存取内存(Z-RAM)等。示例性ROM可包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘ROM等。在一些实施例中，数据库150可以在云平台上实现。仅作为示例，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等，或其任意组合。
在一些实施例中，数据库150可以连接到网络120以与血液和心血管状况测定系统100(例如，血液和心血管状况测定设备110、服务器140、终端130等)中的一个或以上其他组件进行通信。血液和心血管状况测定系统100中的一个或以上组件可以通过网络120访问数据库150中存储的数据或指令。在一些实施例中，数据库150可以直接连接至血液和心血管状况测定系统100(例如，血液和心血管状况测定设备110、服务器140、终端130等)中的一个或以上与之通信的其他组件。在一些实施例中，数据库150可以是血液和心血管状况测定设备110或服务器140的一部分。
图2是示出根据本申请的一些实施例的可以在其上实现服务器140或其一部分的计算设备200的示例性硬件和软件组件的示意图。例如，服务器140可以被实现在计算设备200上并且被配置为执行本申请的服务器140的功能。
计算设备200可以是通用计算机或专用计算机，两者都可以用于实现本申请的血液和心血管状况测定系统100。计算设备200可以用于实现如本文所述的用于信号处理的任何组件。例如，服务器140可以由其硬件、软件程序、固件或其任意组合在计算设备200上实现。尽管仅示出了一台这样的计算机，但是为了方便起见，与本文所述的数据处理有关的计算机功能可以以分布式方式在多个类似平台上实现，以分配处理负荷。
计算设备200例如可以包括连接到网络或来自网络的通信(COMM)端口260，以促进数据通信。计算设备200还可以包括一个或以上处理器形式的处理器230(例如，微控制器单元(MCU))，用于执行程序指令。示例性计算机平台可以包括内部通信总线220、不同形式的程序内存和数据内存，例如磁盘210、只读内存器(ROM)240或随机存取内存器(RAM)250、用于计算机要处理和/或传输的各种数据文件。该示例性计算机平台还可以包括存储在ROM240、RAM 250和/或要由处理器230执行的另一种类型的非暂时性存储介质中的程序指令。本申请的方法和/或流程可以以程序指令的方式实现。计算设备200还包括I/O组件270，该I/O组件270支持计算机与其中的其他组件(例如用户界面元素280)之间的输入/输出。计算设备200还可以通过网络通信来接收编程和数据。
仅出于说明目的，在计算设备200中仅示出了一个处理器。然而，应注意，本申请中的计算设备200还可以包括多个处理器，因此，如本申请中所述的由一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合或分开地执行。例如，如果在本申请中，计算设备200的处理器同时执行操作A和操作B，则应当理解，操作A和操作B也可以由两个不同的处理器在计算设备200中共同或分别地执行(例如，第一处理器执行操作A，第二处理器执行操作B，或者第一处理器和第二处理器共同执行操作A和B)。
图3是示出根据本申请的一些实施例的可以在其上实现终端130的示例性移动设备300的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图3所示，移动设备300可包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、微控制器单元(MCU)340、I/O 350、内存360、操作系统(OS)370、应用程序380和存储设备390。在一些实施例中，任何其他合适的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可包括在移动设备300内。在一些实施例中，移动操作系统370(例如，iOSTM,AndroidTM,Windows PhoneTM等)和一个或以上应用程序380可以从存储设备390被加载到内存360中以便由MCU 340执行。应用程序380可以包括浏览器或任意其他合适的移动应用程序，用于从服务器140接收和呈现与信号处理有关的信息或其他信息。应用程序380可以是与血液和心血管状况测定设备110和服务器140协同工作的血液和心血管状况测定应用。与血液和心血管状况测定应用程序，即应用程序380有关的数据可以存储在移动设备300的存储设备390中，并通过网络120与血液和心血管状况测定设备110和服务器140同步(如图1所示)。例如，用户可以经由安装在移动设备300上的应用程序380来选择要监测的血液和心血管状况(例如，血压、血糖)。该选择可以经由网络120同时发送到血液和心血管状况测定设备110和服务器140。血液和心血管状况测定设备110可以获得与血液和心血管状况有关的信号，并且血液和心血管状况测定设备110中的服务器140或处理器可以基于该信号来测定活体的血液和心血管状况。可以通过移动设备300的GUI在显示器320上的应用程序380中向用户显示血液和心血管状况。可以通过I/O 350实现与信息流的用户交互，并通过网络120将其提供给服务器140和/或血液和心血管状况测定系统100的其他组件。
图4是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的示意图。如图4所示，血液和心血管状况测定设备110可以包括脉搏波信号传感器405、温度传感器430、温度控制器440、运动传感器450、收发器460、电极470、MCU 480和屏幕490。
脉搏波信号传感器405可以包括发光器410和受光器420。发光器410可以被配置为向活体的一部分发射光信号。光信号可以穿透活体的一部分或被活体的一部分反射。由发光器410发射的光信号可以具有不同的穿透特性。渗透特性可以包括波长、扩散角、渗透深度等，或其任意组合。例如，发光器410可以以小扩散角发射具有红外波长(例如700nm-1mm)的光信号。不同的血液和心血管状况可能对渗透特性有不同的要求。在一些实施例中，发光器410可以是激光二极管(LD)或发光二极管(LED)。
受光器420可以被配置为接收反射或穿透的光信号并生成脉搏波信号。更具体地，受光器420可以执行信号的光电转换，该信号将反射光信号的强度转换成脉搏波信号的电压或电流。在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备110可以包括两个或以上脉搏波传感器(两个或以上发光器410和受光器420)。
温度传感器430可以被配置为测量活体的温度。通常通过假设活体的温度在36.5℃来测定血液和心血管状况。但是，从活体部分测得的实际温度可能与体温略有不同。例如，从额头测量的温度略低于从腋窝测量的温度。又例如，活体的该部分的实际温度还可以取决于室温。可以基于活体部分的实际温度以及温度和血液与心血管状况之间的关系或36.5℃之间的温差来更新(或被称为“校正”或“补偿”)血液和心血管状况和活体切片的实际温度以及血液和心血管状况。在一些实施例中，基于实际温度以及温度与脉搏波信号之间的关系来更新或校正脉搏波信号。更新或校正的脉搏波信号可用于测定血液和心血管状况。脉搏波信号校正的详细描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图8及其本申请)。
温度控制器440可以被配置为维持活体的该部分的温度。在一些实施例中，温度控制器440可以在整个检测过程中将部分的温度维持在恒定值或在预定范围内。在一些实施例中，在检测到部分的温度低于第一温度阈值(例如20℃)或大于第二温度阈值(例如45℃)时，可以激活温度控制器440以维持截面温度。在一些实施例中，温度控制器440可以是恒温器(例如，双金属恒温器)、金属电极等，或其任意组合。
运动传感器450可以是加速度计、陀螺仪、梯度仪或任意其他运动感测设备。在一些实施例中，运动传感器450可以被配置为检测活体的该部分的运动。该部分的运动可以包括但不限于从一侧到另一侧移动、向上和向下倾斜、颤抖等。并且可以用各种参数来描述，包括距离、速度、方向、强度和/或运动轨迹。运动传感器450可以检测截面在一个方向或多个方向上的运动。例如，三轴加速度计可以在x、y和z方向上输出活体截面的加速度。
在一些实施例中，运动传感器450可以被配置为当光信号由发光器410发射或由受光器420接收时获得活体的该部分的运动。可以基于活体部分的运动以及运动与血液和心血管状况之间的关系来更新或校正血液和心血管状况。在一些实施例中，可以基于截面的运动以及运动与脉搏波信号之间的关系来更新或校正脉搏波信号。更新或校正的脉搏波信号可用于测定血液和心血管状况。脉搏波信号的校正的详细描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图8及其本申请)。
收发器460可以被配置为向终端130和/或服务器140发送信息或从终端130和/或服务器140接收信息。该信息可以是脉搏波信号、温度信号、运动信号、ECG信号、测定的血液和心血管状况、健康指数等，或其任意组合。在一些实施例中，收发器460可以是光纤收发器(FOT)。
电极470可以被配置为捕获活体的该部分的ECG信号。ECG信号可以单独评估，也可以与脉搏波信号结合评估，以测定活体的至少一种血液和心血管状况或心脏状况。
微控制器单元(MCU或处理器)480可以处理由受光器420、温度传感器430、运动传感器450和/或电极470接收的信号，并基于该信号测定活体的至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，MCU 480的一些或全部功能可以在服务器140上实现，因此，可以简化MCU 480的功能或者可以省去MCU 480。由受光器420、温度传感器430、运动传感器450和/或电极470接收的信号可以被发送到服务器140以被进一步处理。又例如，MCU 480可以处理脉搏波信号，而服务器140可以基于温度和/或运动信号来更新脉搏波信号。
屏幕490可以显示信息。屏幕显示的信息可以从受光器420、温度传感器430、运动传感器450、电极470和/或MCU 480接收。例如，屏幕490可以显示实时检测到的活体的脉搏波信号。又例如，屏幕490可以显示活体的运动的动画。显示的信息可以是文本、声音、图像、视频等，或其任意组合。在一些实施例中，屏幕490可以显示活体的一种或以上血液和心血管状况。例如，屏幕490可以显示活体的舒张压为70mmHg以及活体的收缩压为120mmHg。又例如，屏幕490可以显示活体的血糖水平为5mmol/L以及活体的血氧水平为95％。又例如，屏幕490可以结合活体的动画运动来显示血压和血糖水平。应当注意，屏幕490的一些功能可以由移动设备300(或终端130)的显示器320实现。例如，如果在血液和心血管状况测定设备中省略了屏幕490，则该信息可以显示在移动设备300(或终端130)的显示器320上。
图5是示出根据本申请的一些实施例的示例性服务器140的框图。如图5所示，服务器140可以包括获取模块510、存储模块520和处理模块530。服务器140的至少一部分可以如图2所示在计算设备200上或如图3所示在移动设备300上实现。
获取模块510可以获取数据。数据可以从血液和心血管状况测定系统100的一个或以上组件中获取，例如血液和心血管状况测定设备110。在一些实施例中，可以经由网络120从外部数据源获取数据。所获取的数据可以包括关于活体或活体的一部分(例如、手指、腕部、手臂、心脏)的信息。例如，获取的数据可以是与活体的血压相对应的脉搏波信号。在一些实施例中，获取模块510可以包括无线收发器，以经由网络120接收信息。
存储模块520可以存储数据。存储的数据可以是数值、信号、图像、活体信息、指令、算法等，或其任意组合。所存储的数据可以在系统初始化期间或在数据处理操作之前由获取模块510获取，经由终端130导入，在处理模块530中生成或预先存储在存储模块520中。存储模块520可以包括整体(基本上不可移动)提供的系统存储设备(例如，磁盘)，或通过例如端口(例如，UBS端口、火线端口等)、驱动器(磁盘驱动器等)连接到系统的可移动存储设备，等等。内存模块520可以包括例如硬盘、软盘、选择内存、随机存取内存器(RAM)、动态随机存取内存器(DRAM)、静态随机存取内存器(SRAM)、气泡内存器、薄膜内存器、磁镀线内存器、相变内存器、闪存、云盘等，或其任意组合。存储模块520可以连接到获取模块510和/或处理模块530或与获取模块510和/或处理模块530通信。在一些实施例中，存储模块520可以经由网络120与一个或以上虚拟存储资源(例如，云存储、虚拟专用网络、其他虚拟存储资源等)可操作地连接。
处理模块530可以处理数据并测定活体的至少一种血液和心血管状况。可以从获取模块510、存储模块520等获取数据。在一些实施例中，可以经由网络120从外部数据源获取处理的数据。例如，处理模块530可以从获取模块510获得脉搏波信号、温度信号和运动信号。处理模块530可以基于温度信号和/或运动信号来更新脉搏波信号以生成更新的脉搏波信号。处理模块530可以基于更新的脉搏波信号测定活体的至少一种血液和心血管状况。
在一些实施例中，处理模块530可以包括通用处理器，例如，可编程逻辑设备(PLD)、专用集成电路(ASIC)、微处理器、片上系统(SoC)、数字信号处理器(DSP)等，或其任意组合。处理模块530中的这些通用处理器中的两个或以上可以集成到硬件设备中，或者可以彼此独立地集成两个或以上硬件设备。应当理解，处理模块530中的通用处理器可以通过各种配置实现。例如，处理模块530的处理过程可以通过硬件、软件或硬件软件的组合来实现，不仅可以通过超大规模集成电路中的可编程硬件设备中的硬件电路、门阵列芯片、诸如晶体管之类的半导体或现场可编程门阵列、可编程逻辑器件，也可以通过由各种处理器执行的软件，也可以通过上述硬件和软件的组合(例如，固件)。
图6是示出根据本申请的一些实施例的用于测定血液和心血管状况的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程600可以被实现为存储在存储器390、ROM 240或RAM 250中的指令集(例如、应用程序)。血液和心血管状况测定设备110、处理器230和/或MCU 340可以执行指令集，并且当执行指令时，血液和心血管状况测定设备110、处理器230和/或MCU340可以被配置为执行过程600。下面呈现的所示过程的操作旨在进行说明。在一些实施例中，过程600可以利用未描述的一个或以上附加操作和/或没有在此讨论的一个或以上操作来完成。另外，如图6所示和下面描述的过程操作的顺序不是限制性的。
在610中，血液和心血管状况测定设备110(例如，第一发光器410)可以将第一光信号发射到活体的第一部分。在一些实施例中，第一光信号可以具有特定的穿透特性，包括光波长、扩散角、穿透深度等，或其任意组合。
在一些实施例中，光波长可以在红外波长(例如700nm-1mm)、红色波长(例如620-750nm)、蓝色波长(例如450-495nm)、紫外线波长(例如10nm-400nm)、绿色波长(例如495-570nm)等，或其任意组合。在一些实施例中，可以基于发光器内部的发光体的类型来测定扩散角。例如，激光二极管(LD)可以具有小的扩散角，而发光二极管(LED)可以具有大的扩散角。在一些实施例中，可以基于光波长来测定穿透深度。例如，具有长波长(例如，红色波长)的第一光信号可以穿透皮肤并到达例如皮肤深处的血管，而具有短波长(例如，紫外线波长)的第一光信号可能会穿透皮肤并到达比皮肤下方血管浅的毛细血管。第一光信号可以被血管或毛细血管反射并被第一受光器(例如，受光器420)接收。
在一些实施例中，由第一发光器发射的第一光信号可以包括处于单个光波长的光信号。在一些实施例中，由第一发光器发射的第一光信号可以包括具有相同或不同的光波长的至少两个光信号。
在一些实施例中，活体可以指可以在血液和心血管状况测定系统100中检测到的个体。例如，活体可以是人、动物、人的一部分(例如，头部、心脏、体外组织)等，或其组合。第一部分可以包括皮肤表面、血管、活体的毛细管和/或活体的一部分(例如，手指、手腕、手臂、心脏)。
在620中，血液和心血管状况测定设备110(例如，第一受光器420)可以接收反射的第一光信号并生成第一脉搏波信号。更具体地，第一受光器可以执行信号的光电转换，该信号将反射光信号的强度转换为脉搏波信号的电压或电流。
在630中，血液和心血管状况测定设备110(例如，第二发光器410)可以将第二光信号发射到活体的第二部分。第二光信号可以具有特定的穿透特性。在一些实施例中，第二光信号的穿透特性可以与第一光信号的穿透特性相同或不同。例如，第一光信号可以具有长波长(例如，在红外波长范围内)和高脉搏速度。第二光信号可以具有低波长(例如，在蓝色波长至紫外波长的范围内)和低于第一光信号的脉搏速度。第二发光器可以以与第一发光器类似的方式工作，并且在此不重复其描述。
在640，血液和心血管状况测定设备110(例如，第二受光器420)可以接收反射的第二光信号并生成第二脉搏波信号。更具体地，第二受光器可以执行信号的光电转换，该信号将反射光信号的强度转换为脉搏波信号的电压或电流。第二受光器可以以与第一受光器类似的方式工作，并且在此不重复其描述。
在650中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号来测定活体的至少一种血液和心血管状况。如本文所用，血液和心血管状况可以包括血液状况，例如血糖水平、血氧水平或血液粘度，以及心血管状况，例如血压、动脉硬化、血管老化水平或心电图。
在一些实施例中，可以分别通过分析第一脉搏波信号和第二脉搏波信号来获得至少一个血液和心血管状况。例如，第一血液和心血管状况是血压，并且是根据第一脉搏波信号测定的。第二血液和心血管状况是血液中的氧气，是根据第二脉搏波信号测定的。
在一些实施例中，可以通过共同分析第一脉搏波信号和第二脉搏波信号来获得血液和心血管状况。在一些实施例中，第一脉搏波信号的一部分可以是饱和的并且被第二脉搏波信号的一部分代替，以产生组合的脉搏波信号。可以在相同时间段获得第一脉搏波信号的一部分和第二脉搏波信号的一部分。组合的脉搏波信号的产生的详细描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图7、9及其说明)。
在一些实施例中，可以基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的平均脉搏波信号来获得血液和心血管状况。在一些实施例中，第一脉搏波信号和第二脉搏波信号可以具有相同的权重。在一些实施例中，第一脉搏波信号和第二脉搏波信号可以具有不同的权重(在这种情况下，平均脉搏波信号变为加权平均脉搏波信号)。可以基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的不同的信噪比(SNR)来测定不同的权重。在一些实施例中，权重可以与SNR成比例。例如，第一脉搏波信号与第二脉搏波信号的SNR之比为2：3，第一脉搏波信号的权重为0.4，第二脉搏波信号的权重为0.6。信号可以表示为：0.4*第一脉搏波信号+0.6*第二脉搏波信号。
在一些实施例中，可以基于活体的第一部分和第二部分的温度信息和运动信息来校正第一脉搏波信号和第二脉搏波信号。校正的详细说明可以在本申请的其他地方找到(例如，图8及其说明)。
在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以基于活体的生物电势信号(例如ECG)和脉搏波信号来测定活体的至少一种血液和心血管状况。生物电势信号可以由ECG电极获取。
应当注意的是，以上描述仅出于说明的目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。在一些实施例中，在示例性过程600中可以省略一个或以上操作。例如，可以省略操作630和640。处理模块530可以仅基于第一脉搏波信号来测定活体的至少一种血液和心血管状况。
图7是示出根据本申请的一些实施例的用于产生组合的脉搏波信号的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程700可以被实现为存储在存储器390、ROM 240或RAM 250中的指令集(例如，应用程序)。血液和心血管状况测定设备110、处理器230和/或MCU 340可以执行指令集，并且当执行指令时，血液和心血管状况测定设备110、处理器230和/或MCU340可以被配置为执行过程700。下面呈现的所示过程的操作旨在进行说明。在一些实施例中，过程700可以利用未描述的一个或以上附加操作和/或没有在此讨论的一个或以上操作来完成。另外，如图7所示和下面描述的过程操作的顺序不是限制性的。可以在例如620和640中接收到第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之后执行过程700。
在710，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以测定第一脉搏波中至少一个第一片段，该第一片段是饱和的。如本文所使用的，饱和的片段可以指的是与该片段有关的所有值都处于最大电压，并且不能示出实时检测到的脉搏波的实际形状。第一脉搏波的第一片段的饱和可能是由于受光器的设计限制或例如由于活体的运动引起的。
在720中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以分别测定第二脉搏波信号中与至少一个第一片段相对应的至少一个第二片段。所述至少一个第二片段可以分别与所述至少一个第一片段处于相同的时间段。在一些实施例中，第一脉搏波信号的形状类似于第二脉搏波信号，但是第一脉搏波信号可以表现出比第二脉搏波信号更高的测量值。第一脉搏波信号由于高测量值可能在一个片段处饱和，因此第二脉搏波信号在相应的片段处不太可能饱和。
在730中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以用至少一个对应的第二片段来代替第一脉搏波中的至少一个第一片段以产生组合的脉搏波信号。在一些实施例中，与第二脉搏波信号中与第一脉搏波信号中的饱和片段相对应的第二片段有关的值可以乘以一个因子，使得第二片段平滑地适合于第一脉搏波信号中的不饱和片段。组合的脉搏波信号的产生的详细说明可以在本申请的其他地方找到(例如，图9及其说明)。
在740中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以基于组合的脉搏波信号来测定活体的至少一种血液和心血管状况。可以类似于操作650找到对至少一种血液和心血管状况的测定，在此不再重复其描述。
图8是示出根据本申请的一些实施例的用于更新第一脉搏波信号的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程800可以被实现为存储在存储器390、ROM 240或RAM 250中的指令集(例如，应用程序)。血液和心血管状况测定设备110、处理器230和/或MCU 340可以执行指令集，并且当执行指令时，血液和心血管状况测定设备110、处理器230和/或MCU340可以被配置为执行过程800。下面呈现的所示过程的操作旨在进行说明。在一些实施例中，过程800可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或不具有本文所讨论的一个或以上操作来完成。另外，图8所示和以下描述的过程的操作顺序并非旨在限制。可以在620中生成第一脉搏波信号之后执行过程800，作为用于更新、校正或补偿第一脉搏波信号的过程。
在810中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以接收与活体的第一部分相对应的第一脉搏波信号。在本申请的其他地方(例如，图6中的610、630)可以找到第一脉搏波信号的产生的详细描述，并且在此不再重复其描述。
在820中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以获得活体的第一部分的温度。在一些实施例中，温度可以由温度传感器430测量。
在830中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以获得活体的第一部分的运动。在一些实施例中，可以通过运动传感器450来检测运动。运动传感器450可以是加速度计、陀螺仪、梯度计等，或任意其他运动感测装置。该部分的运动可以包括但不限于从一侧到另一侧移动、向上和向下倾斜、颤抖等。并且可以用各种参数来描述，包括距离、速度、方向、强度和/或运动轨迹。
在840中，血液和心血管状况测定设备110(例如，MCU 480)或服务器(处理模块530)可以测定温度是否低于第一温度阈值(例如，5℃、10℃、30℃)或高于第二温度阈值(例如38℃、45℃、50℃)。在一些实施例中，第一温度阈值和第二温度阈值可以相同(例如36.5℃)。响应于测定温度低于第一温度阈值或高于第二温度阈值，过程800可以进行到850；否则，过程800可以进行到860。
在850中，温度控制器440可以将活体的第一部分维持在特定温度(例如，正常温度36.5℃、第一温度阈值、第二温度阈值)或在温度范围内(例如，在第一温度阈值和第二温度阈值之间的一个范围)。温度控制器440可以是恒温器(例如，双金属恒温器)、金属电极等，或它们的任意组合。例如，当血液和心血管状况测定设备110测定第一部分的温度低于第一温度阈值时，温度控制器440可以将第一部分加热到正常温度或第一温度阈值。
在860中，可以基于温度和/或运动来更新第一脉搏波信号。在一些实施例中，可以基于补偿算法来测定第一脉搏波信号的更新。例如，补偿算法包括补偿系数与活体的正常温度(或者在计算第一脉搏波信号时的默认温度)与第一部分的温度之间的差之间的关系或者补偿系数与第一部分的温度之间的关系。可以基于补偿系数来更新第一脉搏波信号。在一些实施例中，在820中获得的温度和在830中获得的运动可以用于直接更新在例如650或740中测定的血液和心血管状况。
图9是示出用于产生组合的脉搏波信号的示例性方法的示意图。如图9所示，左边的信号1、信号2和输出信号3可以对应于脉搏波信号的第一次检测，右边的信号1'、信号2'和输出信号3'可以对应于脉搏波信号的第二次检测。可以相对于活体的第一部分从第一脉搏波信号传感器接收信号1和信号1'。可以从第二脉搏波信号传感器相对于活体的第二部分接收信号2和信号2'。输出信号3可以是基于信号1和信号2生成的组合的脉搏波信号，而输出信号3'可以是基于信号1'和信号2'生成的组合的脉搏波信号。
第一脉搏波信号传感器和第二脉搏波信号传感器可以发射(并且接收)具有相似穿透特性的光信号，除了第一脉搏波信号传感器发射的光信号具有比第二脉搏波信号传感器发射的光信号更高的强度。在第一次检测中，信号1和信号2由于具有相似的穿透特性而具有相似的波形。由于信号1是由高强度的光信号生成的，因此信号1的总脉搏波显示出比信号2更大的振幅。在一些实施例中，信号1的信噪比(SNR)可以大于信号2，并且在第一检测中可以将信号1直接指定为输出信号。
在第二次检测中，信号1'饱和，即，信号1'的一个片段(第一片段)处于最大电压，并且不能显示脉搏波的真实形状。信号1'的饱和可以由例如活体的运动引起。信号2'未饱和，因为信号2'是由低强度的光信号产生的。此外，信号2'显示出脉搏波的真实形状，但是SNR低于信号1'。为了获得在显示出脉搏波的真实形状的同时保持尽可能高的SNR的脉搏波信号，可以将信号1'和信号2'组合在一起以生成组合的脉搏波信号。尤其是，可以将信号1'中的不饱和片段与信号2'中的与信号1中的饱和片段相对应的片段(第二片段)组合，即，信号1'的不饱和片段被替换为信号2'的相应片段。在一些实施例中，可以将信号2'中与信号1'中的饱和片段相对应的第二片段乘以一个因子，以使信号2中的第二片段平滑地适合于信号1'中的不饱和片段。
图10A是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的透视图的示意图。如图10A所示，血液和心血管状况测定设备1000(即，图1中的血液和心血管状况测定设备110)可以包括两个带子1020和配置在该设备的内侧的两个分别连接导线1030和插头1040的脉搏波信号传感器1010。
在一些实施例中，脉搏波信号传感器1010可以是光电容积描记术(PPG)信号传感器，其接收已经穿过或被活体的一部分反射的光。两个脉搏波信号传感器1010中的每一个可以包括发光器(例如，LED)和受光器(例如，光电接收器)。
带子1020可以包裹在活体的部分(例如，手指、手臂、手腕)周围。例如，两条带子1020可以分别包裹活体的两个相邻的手指或非相邻的手指以收集两个分开的脉搏波信号。带子1020可以由使带子能够弯曲的材料制成。在一些实施例中，每个带子1020的长度可以是可调节的，以适合不同的活体或活体的不同部分。例如，带子1020可以包括至少两个按钮以调节长度，使得带子可以匹配不同尺寸的手指。在一些实施例中，带子1020中的不同部分可以具有不同的厚度。例如，带子1020的中间部分可以比带子1020的两侧厚(带子1020的中间部分也可以被称为主体)。带子1020的中间部分可以包含一个或以上内置设备(例如，温度传感器、运动传感器、金属电极、ECG电极、处理器、电池、无线收发器)。
在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备110还可包括在血液和心血管状况测定设备1000的表面上的屏幕(图中未示出)。屏幕可以是平面屏幕显示器或可弯曲的柔性显示器。
在一些实施例中，连接线1030和插头1040可以连接至处理模块530并与处理模块530交换信息。在一些实施例中，插头1040可以与电源连接以向血液和心血管状况测定设备1000供电。由两个脉搏波信号传感器1010收集的数据可以经由连接线1030传输到终端130和服务器140。在一些实施例中，血液和心血管状况测定设备1000可以进一步包括诸如蓝牙的内置无线通信模块，其使得血液和心血管状况测定设备1000与终端130和/或服务器140之间的数据交换成为可能。
图10B是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的仰视图的示意图。
图11A是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的侧视图的示意图。血液和心血管状况测定设备1000可包括LED1110、光电接收器1120、温度传感器1130和运动传感器1140。
LED1110可以被配置在血液和心血管状况测定设备1000的内表面上。当血液和心血管状况测定设备1000开始操作时，LED1110可以发射穿过活体的一部分(和/或被活体的一部分反射)的光信号。例如，LED1110可以发射具有红外波长的光信号。光电接收器1120可以被配置在血液和心血管状况设备1000的内表面上与LED1110相反或相同的一侧。光电接收器1120可以接收穿透或反射的光信号1110并产生脉搏波信号。
温度传感器1130可以被配置在血液和心血管状况测定设备1000的内表面上。当血液和心血管状况测定设备1000被附接到活体的该部分时，温度传感器1130被定位成与活体的该部分接触。温度传感器1130可以基于温度和脉搏波信号之间的关系来测量活体的温度以更新脉搏波信号。
运动传感器1140可以放置在血液和心血管状况测定设备1000的带子1020的中间部分中。运动传感器1140可以检测活体的运动。运动传感器1140可以是加速度计、陀螺仪、梯度仪，或任意其他运动感测设备。
图11B是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的侧视图的示意图。
图12是示出根据本申请的一些实施例的示例性血液和心血管状况测定设备的佩戴图的示意图。如图12所示，当血液和心血管状况测定设备的两条带子(例如，带子1020)分别缠绕两个手指时，在血液和心血管状况测定设备的内侧上配置的传感器与两个手指接触。例如，脉搏波传感器、温度传感器、温度控制器和/或ECG电极可以与两个手指接触。可以从两个手指收集脉搏波信号，并且可以由血液和心血管状况测定设备或服务器140内部的处理器基于脉搏波信号来测定至少一种血液和心血管状况。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述申请披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“一个实施例”，“一个实施例”或“替代实施例”的两个或以上引用不一定都指的是同一实施例。此外，本申请的一个或以上实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。因此，本申请的各方面可以完全以硬件、完全以软件(包括固件、常驻软件、微代码等)或通过组合软件和硬件的实现方式来实现，这些实现方式在本文中通常都统称为“块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的方面可以采取在计算机可读程序代码的一个或以上计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式。
计算机可读信号介质可以包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如，在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等，或任意合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任意上述介质的组合。
可以以一种或多种编程语言的组合来编写用于执行本申请的各方面的操作的计算机程序代码，所述编程语言包括诸如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C、C的面向对象的编程语言。该程序代码可以完全在用户计算机上运行，或作为独立的软件包在用户计算机上运行，或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行，或完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机，或者可以与外部计算机建立连接或在内部连接，或者云计算环境或作为服务(例如软件即服务(SaaS))提供。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但是它也可以实现为仅软件的解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或以上发明实施例的理解，前文对本申请的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所主张的对象需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

Claims (29)

1.一种血液和心血管状况测定设备，包括：
第一脉搏波信号传感器，被配置为产生第一脉搏波信号，包括：
第一发光器，被配置为向活体的第一部分发射第一光信号，其中所述第一光信号被所述第一部分反射；以及
第一受光器，被配置为接收反射的第一光信号并基于所述反射的第一光信号产生所述第一脉搏波信号；
第二脉搏波信号传感器，被配置为产生第二脉搏波信号，包括：
第二发光器，被配置为向所述活体的第二部分发射第二光信号，其中所述第二光信号被所述第二部分反射；以及
第二受光器，被配置为接收反射的第二光信号并基于所述反射的第二光信号产生所述第二脉搏波信号；以及
处理单元，被配置为基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的至少一种血液和心血管状况。
2.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，所述至少一种血液和心血管状况包括血压、血糖水平、血氧水平、血管老化水平或血液粘度中的至少一项。
3.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于：
所述第一光信号被配置为测定所述活体的第一血液和心血管状况；以及
所述第二光信号被配置为测定所述活体的第二血液和心血管状况。
4.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，所述第一光信号被配置为具有比所述第二光信号更高的强度，并且所述处理单元还被配置为：
测定所述第一脉搏波中至少一个第一片段，所述第一片段为饱和的；
测定所述第二脉搏波中的至少一个对应的第二片段，其中，所述至少一个对应的第二片段分别与所述至少一个第一片段处于相同的时间段；
将所述第一脉搏波中的所述至少一个第一片段替换为所述至少一个对应的第二片段，以产生组合的脉搏波信号；以及
基于所述组合的脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
5.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，所述处理单元还被配置为：
根据所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定平均脉搏波信号；以及
根据所述平均脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
6.根据权利要求5所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，为了基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号来测定所述平均脉搏波信号，所述处理单元还被配置为：
测定所述第一脉搏波信号的第一信噪比(SNR)和所述第二脉搏波信号的第二信噪比；
基于所述第一SNR和所述第二SNR测定所述第一脉搏波信号的第一权重和所述第二脉搏波信号的第二权重；以及
根据所述第一脉搏波信号、所述第二脉搏波信号、所述第一权重和所述第二权重测定所述平均脉搏波信号。
7.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，所述第一光信号包括至少两个不同的波长。
8.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，还包括：
温度传感器，被配置为当接收到所述第一光信号时获得所述第一部分的温度，
其中，所述处理单元还用于：
根据第一组织切片的温度更新所述第一脉搏波信号，以产生更新的第一脉搏波信号；以及
基于所述更新的第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号，测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
9.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，还包括：
温度控制器，被配置为维持所述活体的所述第一部分的温度。
10.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，还包括：
运动传感器，被配置为在接收到所述第一光信号时获得所述第一部分的运动，
其中，所述处理单元还用于：
根据所述第一部分的运动更新所述第一脉搏波信号，以产生更新的第一脉搏波信号；以及
基于所述更新的第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号，测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
11.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，还包括：
ECG电极，配置为获取所述活体的生物电势信号，以及
其中，所述处理单元还用于：
基于所述第一脉搏波信号、所述第二脉搏波信号和所述生物电势信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
12.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，所述第一脉搏波信号传感器或所述第二脉搏波信号传感器中的至少一个在附接到人体的手指的可穿戴设备上实现。
13.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，还包括：
屏幕被配置为显示所述至少一种血液和心血管状况。
14.根据权利要求1所述的血液和心血管状况测定设备，其特征在于，还包括：
收发器，被配置为将所述至少一种血液和心血管状况传送到电子设备。
15.一种血液和心血管状况测定方法，所述方法在具有至少一个存储设备的计算设备上实现，所述至少一个存储设备存储用于测定至少一个血液和心血管状况的指令集，以及至少一个处理器与所述至少一个存储设备通信，所述血液和心血管状况测定方法包括：
第一脉搏波信号传感器产生第一脉搏波信号，其中，所述第一脉搏波信号的产生包括：
通过第一发光器向活体的第一部分发射第一光信号，所述第一光信号被所述第一部分反射；以及
第一受光器接收反射的第一光信号并基于所述反射的第一光信号产生所述第一脉搏波信号；
第二脉搏波信号传感器产生第二脉搏波信号，其中，所述第二脉搏波信号的产生包括：
通过第二发光器向所述活体的第二部分发射第二光信号，所述第二光信号被所述第二部分反射；以及
第二受光器接收反射的第二光信号并基于所述反射的第二光信号产生所述第二脉搏波信号；以及
处理单元基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的至少一种血液和心血管状况。
16.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，所述至少一种血液和心血管状况包括血压、血糖水平、血氧水平、血管老化水平或血液粘度中的至少一种。
17.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于：
所述第一光信号被配置为测定所述活体的第一血液和心血管状况；以及
所述第二光信号被配置为测定所述活体的第二血液和心血管状况。
18.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，所述第一光信号被配置为具有比所述第二光信号更高的强度，并且所述血液和心血管状况测定方法还包括：
测定所述第一脉搏波中至少一个第一片段，所述第一片段为饱和的；
测定所述第二脉搏波中至少一个对应的第二片段，其中，所述至少一个对应的第二片段分别与所述至少一个第一片段处于相同的时间段；
将所述第一脉搏波中的所述至少一个第一片段替换为所述至少一个对应的第二片段，以产生组合的脉搏波信号；以及
基于所述组合的脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
19.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，还包括：
根据所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定平均脉搏波信号；以及
根据所述平均脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
20.根据权利要求19所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号来测定所述平均脉搏波信号包括：
测定所述第一脉搏波信号的第一信噪比(SNR)和所述第二脉搏波信号的第二SNR；
基于所述第一SNR和所述第二SNR测定所述第一脉搏波信号的第一权重和所述第二脉搏波信号的第二权重；以及
基于所述第一脉搏波信号、所述第二脉搏波信号、所述第一权重和所述第二权重测定所述平均脉搏波信号。
21.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，所述第一光信号包括至少两个不同的波长。
22.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，还包括：
当接收所述第一光信号时，通过温度传感器获取所述第一部分的温度；
根据第一组织切片的温度更新所述第一脉搏波信号，以生成更新的第一脉搏波信号；以及
基于所述更新的第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
23.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，还包括：
通过温度控制器保持所述活体的所述第一部分的温度。
24.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，还包括：
当接收所述第一光信号时，通过运动传感器获取所述第一部分的运动；
根据所述第一部分的运动来更新所述第一脉搏波信号，以生成更新的第一脉搏波信号；以及
基于所述更新的第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
25.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，还包括：
通过心电电极获取所述活体的生物电势信号；以及
基于所述第一脉搏波信号、所述第二脉搏波信号和所述生物电势信号测定所述活体的所述至少一种血液和心血管状况。
26.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，所述第一脉搏波信号传感器或所述第二脉搏波信号传感器中的至少一个在附接到人体的手指的可穿戴设备上实现。
27.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，还包括：
在屏幕上显示所述至少一种血液和心血管状况。
28.根据权利要求15所述的血液和心血管状况测定方法，其特征在于，还包括：
通过收发器将所述至少一种血液和心血管状况发送到电子设备。
29.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令在由系统的至少一个处理器执行时使所述系统执行血液和心血管状况测定方法，所述血液和心血管状况测定方法包括：
第一脉搏波信号传感器产生第一脉搏波信号，其中，所述第一脉搏波信号的产生包括：
通过第一发光器向活体的第一部分发射第一光信号，所述第一光信号被所述第一部分反射；以及
第一受光器接收反射的第一光信号并基于所述反射的第一光信号产生所述第一脉搏波信号；
第二脉搏波信号传感器产生第二脉搏波信号，其中，所述第二脉搏波信号的产生包括：
通过第二发光器向所述活体的第二部分发射第二光信号，所述第二光信号被所述第二部分反射；以及
第二受光器接收反射的第二光信号并基于所述反射的第二光信号产生所述第二脉搏波信号；以及
处理单元基于所述第一脉搏波信号和所述第二脉搏波信号测定所述活体的至少一种血液和心血管状况。
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