CN112367912A - 改进的个人健康数据收集 - Google Patents

改进的个人健康数据收集 Download PDF

Info

Publication number
CN112367912A
CN112367912A CN201980044646.0A CN201980044646A CN112367912A CN 112367912 A CN112367912 A CN 112367912A CN 201980044646 A CN201980044646 A CN 201980044646A CN 112367912 A CN112367912 A CN 112367912A
Authority
CN
China
Prior art keywords
msad
sad
phm
pressure
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980044646.0A
Other languages
English (en)
Inventor
C·艾略特
M-E·琼斯
P·布塞尔
D·克莱克
S·加瓦德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leman Micro Devices SA
Original Assignee
Leman Micro Devices SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GBGB1807341.1A external-priority patent/GB201807341D0/en
Priority claimed from GBGB1818626.2A external-priority patent/GB201818626D0/en
Application filed by Leman Micro Devices SA filed Critical Leman Micro Devices SA
Publication of CN112367912A publication Critical patent/CN112367912A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/02233—Occluders specially adapted therefor
    • A61B5/02241—Occluders specially adapted therefor of small dimensions, e.g. adapted to fingers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0048—Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli
    • A61B5/0053—Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli by applying pressure, e.g. compression, indentation, palpation, grasping, gauging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02007—Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A61B5/02055—Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6843—Monitoring or controlling sensor contact pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6898—Portable consumer electronic devices, e.g. music players, telephones, tablet computers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • A61B5/7435—Displaying user selection data, e.g. icons in a graphical user interface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/04—Constructional details of apparatus
    • A61B2560/0462—Apparatus with built-in sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Abstract

本文公开的发明涉及收集个人健康数据的改进。它还涉及个人健康监测器(PHM)，其可以是个人手持式监测器(PHHM)，其结合了信号采集设备(SAD)和带有其伴随屏幕和其他外围设备的处理器。SAD适于采集信号，该信号可用于得出与用户健康相关的参数的一个或多个测量。与SAD整合的PHM的计算和其他设备适用于控制和分析从SAD接收的信号。SAD收集的个人健康数据可以包括与以下一项或多项相关的数据：血压、脉搏率、血氧水平(SpO2)、体温、呼吸率、ECG、心输出量、心功能时机、动脉硬度、组织硬度、水合作用、血液的例如葡萄糖或酒精的成分的浓度以及用户的身份。

Description

改进的个人健康数据收集
技术领域
本文公开的发明涉及对收集个人健康数据的改进。它还涉及个人健康监测器(PHM)，其可以是个人手持式监测器(PHHM)，它使信号采集设备(SAD)和处理器与其伴随屏幕和其他外围设备结合。SAD适于采集可用于得出与用户健康相关的参数的一个或多个测量的信号。与SAD整合在一起的PHM的计算和其他设备(facilities)适用于控制和分析从SAD接收的信号。SAD收集的个人健康数据可以包括与以下一个或多个有关的数据：血压、脉搏率、血氧水平(SpO2)、体温、呼吸率、ECG、心输出量、心功能时机、动脉硬度、组织硬度、水合作用、血液的例如葡萄糖或酒精的成分的浓度以及用户的身份。
本发明的第一方面涉及PHM和SAD的调适，以将指尖用作将SAD压在其上或压在SAD上的身体部位。
本发明的第二方面涉及收集和解释来自SAD的数据以便实现以下一项或多项的装置：较短的测量时间；通过脉搏更完整地测量压力；和计算在其处进行测量的动脉以外的动脉(例如主动脉)中的压力。
本发明的第三方面涉及通过将SAD与一副“智能眼镜”整合而形成的不同类型的PHM的调适，“智能眼镜”是眼镜的一种形式，其结合了处理器，该处理器例如提供通信、计算和显示能力，同时将脸颊作为将SAD压在其上或压在SAD上的身体部位。
本发明的第四方面涉及构造SAD以降低成本和提高可制造性的方式。
本发明的第五方面涉及PHM和SAD的调适，以允许从数据中提取附加参数，特别是组织硬度。
本发明的每个方面本身都导致更廉价、更易于使用、更准确和更有效的PHM。本发明的各个方面可以任何和所有可能的组合来使用以提供进一步的改进。
背景技术
WO2013/001265(PCT1)公开了一种PHHM，其中，信号采集设备(SAD)与诸如蜂窝电话的个人手持式计算设备(PHHCD)整合在一起，并且适用于测量例如血压或几个其他与健康相关的参数中的一个或多个。SAD适合于压在身体部位上或使身体部位压在其上，例如，其中，身体部位是手指的指尖。
WO2014/125431(PCT2)公开了PCT1中所述方面的若干改进，包括使用：凝胶来测量压力；鞍形表面与身体部位相互作用；相对于设备校正动脉的实际位置；以及使用对用户的交互式指令。
WO2014/125355(PCTG1)公开了对PCT1中公开的非侵入性血液分析的改进，包括对测量的特异性和准确性的改进。
WO2016/096919(PCT3)公开了对PCT1和PCT2中描述的方面的一些进一步改进，包括对凝胶和压力感测装置的改进、用于提取血压的数学程序的使用和其他信号处理方面、用于识别用户的装置、对用于测量的电系统的改进以及对设备进行测试和校准的几个实施例。
WO2017/140748(PCT4)公开了对提取血压和可以从测量数据得出的若干其他健康相关参数的进一步改进。
WO2017/198981(PCTG2)公开了对PCTG1中公开的方面的改进，由此可以使用小且廉价的部件来构建设备。
PCT1、PCT2、PCTG1、PCT3、PCT4和PCTG2都在莱曼微设备有限公司(Leman MicroDevices SA)的名下，因此在本文中统称为“莱曼申请”。莱曼申请在此通过引用整体并入本申请。
发明内容
本发明的各个方面在本说明书末尾提出的独立权利要求中限定。
在本说明书末尾阐述的从属权利要求中限定了本发明各个方面的优选特征。
在下面的描述中更详细地描述了本发明的各个方面。然而，本发明在其任何方面均不限于下文描述的任何特定特征。本发明的范围仅由独立权利要求限定。
本文公开的本发明的各方面还可包括在莱曼申请中公开的特征的一个或多个或任何组合，包括但不限于：
SAD可包括适于仅被压在身体部位的一侧上或仅将身体部位的一侧压在其上的血流闭塞装置，用于测量由身体部位施加或施加于身体部位的压力的装置，以及用于检测通过与血流闭塞装置接触的身体部位的血流的装置(PCT1，权利要求1)；
在SAD包括用于检测血流的装置的情况下，该设备可以适于以任意顺序在一定范围的压力下检测血流(PCT1，第23页第4至6行)；
在SAD包括用于检测血流的装置的情况下，用于检测血流的装置可以采用示波法(PCT1，权利要求2)或光学传感器(PCT1，权利要求3)；
在存在血流闭塞装置的情况下，该设备可以适于向用户提供听觉或视觉指示，以调节将血流闭塞装置压在身体部位上或将身体部位压到血流闭塞装置上的力(PCT1，权利要求4)；
在设备适于提供血压测量的情况下，其可以适于通过将测量数据拟合到将血液流速与外部施加压力相关的理论曲线上来估计收缩血压(SBP)和舒张血压(DBP)(PCT1，权利要求10)；
该设备可以包括温度传感器，该温度传感器适于测量身体部位的温度(PCT1，权利要求20)；
SAD可适于包括作为测辐射热计的体温传感器，并且还可包括用于在屏幕上显示温度的装置(PCT2，权利要求51至53)；
该设备可以适于提供用户血液中分析物浓度的测量(PCT1，权利要求25)；
在SAD包括压力传感器的情况下，可以通过将压力传感器浸入其中的柔性且基本上不可压缩的凝胶来感测压力(PCT2，权利要求1)；
该设备可以适于估计其相对于受试者身体上的固定点的高度(PCT2，权利要求38和39)；
该设备可以适于确定该设备是处于最佳位置或被正确使用(PCT3，权利要求56)；
该设备可以适于执行测量DBP值和SBP值的过程，其中，以这样的方式来估计DBP和SBP值：使得所测量的光信号与将由DBP和SBP值的估计产生的光信号之间的差最小(PCT3，权利要求8)；
该设备可以包括设置在SAD上或附近的电极，或者外壳的至少一部分由导电材料制成，其中，该电极适合于传输来自被压在SAD上的受试者的身体部位的电信号(PCT3，权利要求35至39)；
该设备可以适于从与受试者的身份相关的信号中提取一个或多个特征(PCT3，权利要求80至86)；
该设备可以适于执行测试和校准过程(PCT3，权利要求96至118)；
该设备可以适于发现和分析特征(PCT4，权利要求1至22)；
该设备可以适于校正身体部位的位置(PCT4，权利要求23至27)；
该设备可以适于检测心脏对触发心脏跳动的自然电信号的机械响应，这通过将设备保持靠在胸部并处理来自ECG传感器和加速度计的信号(PCT5，权利要求33至37和40至47)；
该设备可以使用一个或多个光电发射器来将光传输到用户的身体部位，其中该光是绿光(PCT2，权利要求62)；和
该设备可以估计动脉硬度(PCT4权利要求41)。
附图说明
下面参考附图仅以举例的方式描述本发明，其中：
图1示出了指尖中的一般动脉网；
图2示出了适用于在指尖上的测量的SAD的一般配置；
图3a示出了安装在智能电话背面、被挤压在手指和拇指之间的SAD；
图3b示出了安装在智能电话侧面的SAD，其被其食指的指尖挤压，手托住智能电话的背面；
图4示出了在单个心跳的整个周期中动脉PINT中的一般压力，以上称为f(t)；
图5示出了随透壁压力PTMP而变的管腔面积A，以下称为g(PTMP)；
图6示出了随测量压力而变的管腔面积的一般曲线，在下文中称为PM；
图7以四部分示出了去卷积方法的模拟结果，其中：
图7a示出了模拟的PINT；
图7b示出了模拟的PM；
图7c示出了测量的管腔面积，其中，实线假定没有噪声，而虚线添加了噪声以测试算法；和
图7d示出了通过使用测量数据优化模型参数找到的作为结果的PINT；
图8示出了当附接到一副智能眼镜时设备的大概位置；
图9示出了头部的解剖结构，着眼于右耳，因此面部在图的右侧，且耳垂在左下；
图10是膜覆盖的信号采集设备(MSAD)的侧视图；
图11是没有膜的MSAD的平面图，示出了部件的位置；
图12是切块(dicing)之前准备好进行测试和校准的4个MSAD的块的示意图；和
图13示出了随施加压力而变的透射的红光与绿光的测量的比率，其中，身体部位为指尖。
应该清楚地理解，对于所有方面和实施例，附图及其描述纯粹是通过说明的方式提供的，并且这些方面和实施例的范围不限于对特定特征的描述；而是，这些方面和实施例的范围在所附权利要求中阐明。
具体实施方式
方面1：使用指尖
莱曼申请公开了一种SAD，该SAD被压在身体部位上或身体部位被压在该SAD上。莱曼申请中公开的特定实施例的许多细节涉及主要适于与食指的侧面相互作用或对于体温与额头相互作用的SAD。已经发现，莱曼申请公开的设备是有效的，但是一些人发现难以使用手指的侧面。本方面提高了血压测量的可用性和准确性。
本发明提供了适于与指尖相互作用的SAD。可以将SAD压在指尖上，或可以将指尖压在SAD上。图1显示，动脉网络不同于例如在手指侧面或手腕处发现的少数优势动脉。此外，指尖的形状与其他身体部位不同。优选地，调适包括改变SAD的外表面的形状(参见下面的0026段)；改变分析中使用的权重(参见下面的0034段)，改变位移的估算(参见下面的0035段)以及改变光学传感器中使用的光的颜色(参见下面的0033段)。
该方面的SAD将优选地至少包括用于测量由SAD与指尖的相互作用产生的压力的压力传感器和用于测量通过指尖的血流的血流传感器，以便可以获得血压的测量。然而，如果SAD适于测量不同的或附加的健康相关参数，则如莱曼申请中所述，在SAD中可以包括不同的或附加的传感器。
优选地，本方面的SAD可以与诸如蜂窝电话的手持式设备整合。
图1示出了手中的手掌动脉网络和食指的远侧手掌动脉弓101。
为了能够使用具有一体的SAD的本发明该方面的设备(例如，智能电话)进行血压测量，SAD的外表面必须适于在指尖上进行测量。优选地，外表面支撑指尖的侧面，以便在指尖内产生比从平坦表面获得的更恒定的压力场。优选地，该设备适于引导用户以帮助他或她将手指正确地放置在SAD的感测元件上方。
图2以平面图和截面示出了该方面的SAD的外表面的优选配置。存在脊部201，手指的指尖放置在脊部201上。这确保了它正确地位于压力传感器202和光学窗口203上方。截面示出了脊部201如何形成为支撑手指的侧面。指尖的曲率半径通常为6到10mm，并且选择此截面中的脊部的形状，以便它对此范围的指尖半径提供有效的定位和挤压。选择垂直于截面A-A的截面中的脊部的形状，以便较小的手指自然位于脊部的下方，从而确保指尖的中心保持在压力传感器202和光学窗口203上方。
优选地，在脊部内并且优选地在脊部之外提供平坦区域204以支撑指尖。
优选地，光学窗口203与表面齐平，而不是如莱曼申请中所述的鞍形表面那样倾斜。
优选地，如图3a所示，SAD位于智能电话的背面，并且通过将智能电话捏在右手食指302和拇指303之间进行操作。因此，拇指303被放置在智能电话301的屏幕上。大多数智能电话的屏幕至少是触敏的，因此能够定位手指触摸屏幕的位置。有些智能电话还可以测量触摸屏幕的手指所施加的力。优选地，智能电话(或可以与SAD整合的任何其他设备)的处理器适于使用触敏屏幕来指示用户应将他或她的拇指放在哪里以确保食指的正确位置并检查拇指是否位于此位置。
拇指产生的力可以用作压力传感器，这是因为屏幕是力敏感的，或者是因为屏幕检测到与拇指接触的区域，该区域在拇指更用力按压时会扩展。力估计指示施加到已知区域的SAD的压力，因此提供了对该压力的独立估计。所述估计可以用于补充、检查或替代由SAD中的压力传感器进行的测量。它还可用于确保在使用不包括压力传感器的设备进行受该压力影响的测量(例如血氧浓度)时，用户施加近似正确的压力。
在替代实施例中，如图3b所示，SAD安装在智能电话屏幕的左侧，并且用户右手托住智能电话的背面握住智能电话，将食指指尖压在SAD上。在该实施例中，省略了图2所示的外表面。
如图1所示，指尖具有动脉网络，而不是其他身体部位遇到的单个优势动脉。这些中的一些可以位于压力传感器的侧面，并且如果用户以侧面或剪切运动的方式推动手指，则可能导致这些区域中的压力不同于压力传感器上方的压力。优选地，该SAD适于使用至少一个LED，该至少一个LED发出在手指的组织中被强烈吸收的颜色的光，例如绿光(PCT2，权利要求62)，使得由该SAD检测到的吸收主要来自靠近光学传感器并因此在压力传感器上方的区域。优选地，来自该LED的信号与来自其他LED的信号(其被组织吸收较少)之间的差异用于校正压力不均匀的任何残余影响(PCT4，权利要求23至27)。
优选地，处理器适于适应从指尖获得的信号与从其他身体部位获得的信号之间的差异。例如，压力脉冲的幅度较小。优选地，用于找到血压的单独估计的加权平均的权重(PCT4，权利要求19及其后的权利要求)适合于当在指尖上使用时适合每个单独的估计的准确性。PCT4、权利要求23及其后的权利要求公开了调适，以允许针对身体部位的位置校正测量值。
优选地，这些被调适为使得对传感器相对于动脉的位置的位移、指尖的旋转和/或指尖的大小进行估计。
方面2：用于收集和解释数据的装置
动脉中的血液的瞬时压力在每个脉搏周期期间变化，并且在连续的周期上近似重复。典型压力随时间变化的关系如图4所示，其中，纵轴为动脉血压，横轴为时间。压力从舒张401到达收缩402，然后下降，并出现被称为“重搏切迹”的微扰403。
动脉内的血液的压力(PINT)与动脉外的组织中的压力POUT之间的差导致动脉壁拉伸，直到跨动脉壁的压力变化(跨壁压(Trans-Mural Pressure)PTMP)等于PINT-POUT。动脉壁的材料是弹性的，但是是非线性的，因为它的硬度取决于其被拉伸的程度。
图5通过绘制纵轴502上的管腔面积A相对于横轴501上的PTMP来说明这一点。当PTMP为负时，动脉外部的压力大于内部压力，并且动脉塌缩(医学术语为“闭塞”)以接近零管腔面积。当内部压力超过外部压力时，动脉打开(医学术语为“开放”)。随着PTMP的增加，动脉变得更硬，因此管腔面积随PTMP的增加而增加。已经提出了各种等式来描述这种动脉壁行为，包括Langewouters(Clin Phys Physiol Meas 1986，第7卷，1，43-55)、Drzewiecki(Biomed Eng Annals，第22卷，第88-96页，1994)和Bank(Circ Res.1995Nov；77(5):1008-16)所提出的等式。莱曼申请通过形式为A＝PTMPk的幂次定律来近似这些定律，其中，k的数量级为0.3至0.6。
瞬时管腔面积确定了穿过动脉周围组织的光的吸收的一部分。这是脉搏血氧仪的原理，并且在莱曼申请中用作光信号，以确定当动脉从闭塞变为开放时面积的变化。当动脉从闭塞变为开放时，动脉的外部区域也会增加，但是由于壁随着拉伸而变薄，该外部区域增加不及管腔面积那么多。这在组织中引起压力脉冲，该压力脉冲由常规示波血压计以及在莱曼申请中用于确定面积变化。
大多数自动血压计根据每个脉搏周期上随POUT而变的面积变化曲线来确定收缩和舒张动脉血压。图6示出了这样的曲线，其中，横轴601为POUT，纵轴602为管腔面积变化的量度，来自许多脉搏周期的测量点位于线603上，并且舒张压604和收缩压605由虚线示出，这些虚线穿过由经验规则确定的曲线603上的点。
在莱曼申请中公开的设备还使用该方法以及基于当动脉变为开放时和当其闭塞时通过脉搏周期的时间的补充方法。在莱曼申请中，用户将设备压在身体部位上或将身体部位压在设备上。设备中的压力传感器借助该压力通过皮肤的传输来测量身体部位中的压力。设备中的光学部件检测动脉中的血液对光的吸收，从而得出管腔面积的估计。
所有这些方法具有两个局限性：
它们只找到动脉压的两个值，即收缩压和舒张压；和
它们仅使用整个脉搏周期内可收集的数据的一小部分。
本方面解决了这两个局限性。这很有价值，原因有两个：
了解动脉系统中除进行测量的点以外的其他点(尤其是主动脉中)处的压力，具有相当大的医学价值。例如，Stergiopulos发表了“从外周向主动脉的压力转移的物理基础(Physical basis of pressure transfer from periphery to aorta)”(Am J PhysiolHeart Circ Physiol 274:H1386-H1392，1998)，示出了可以如何转换外周动脉压力脉冲的完整波形以找到主动脉压。如果仅在收缩压和舒张压处知道波形，则这是不可能的；和
使用更多的数据允许收集更少的数据，从而减少了测量时间，并可以抑制噪声和系统性微扰，从而提高了准确性。
由莱曼申请公开的SAD是有效和准确的，并且满足它们应适合整合到蜂窝电话中的目标。它们通过分析在所施加压力的一定范围内收集的数据来测量收缩压和舒张压。
本方面被称为基于模型的优化(MBO)。它应用了优化的数学过程来从从光信号推断出的A的值中提取对动脉压力脉冲波形的模型参数的准确估计。
为了说明优化的应用，描述了示例。此处描述的优化过程是对压力波进行求算的多种方法之一。其他的是本领域技术人员已知的。
假设：
动脉中的瞬时压力PINT＝f(t)，其中t是通过脉搏周期的时间；
动脉的瞬时管腔面积A＝g(Pint-Pout)；
POUT的瞬时值是施加到组织上的测量压力PM；和
通过检测穿过动脉周围组织的光测得的瞬时光信号S(t)＝uA(t)+v，其中v是由于光穿过而未被动脉中血液吸收而产生的准静态贡献。
然后可以将其写成：
S＝ug(f(t)-Pm)+v 等式1
如果对S和PM进行了足够的测量，则可以使用优化来找到f(t)，从而找到整个心跳的PINT。
为了说明该方面，f(t)可以由使用以下六个参数的简单模型表示：
收缩压和舒张压；
收缩前上升和收缩后下降后的速率；
重搏切迹的时间和幅度；
MBO只需找到这六个值。
可以使用模拟数据来说明该示例性优化过程，假设该数据是通过用户将指尖压在莱曼申请中公开的类型的传感器上而获得的。假定收缩压(120mmHg)和舒张压(80mmHg)的典型值，以及构成f(t)的其他参数的典型值。通过脉搏周期得到的模型压力如图7a所示。显然，即使是这个简单的六参数模型也可以创建具有图4的很多复杂度的波形，并且一个或两个更多参数或由这些参数定义的更实际的等式将允许甚至更精确的对准。
指示系统的用户施加100mmHg的压力，但是实际上，肌肉动作导致以100mmHg为中心的随机压力被施加，如图7b所示。
如在莱曼申请中一样，已经假定面积和PTMP之间的关系具有幂律，具有如图5所示的扩展，以便直到PTMP约为-20mmHg时面积才达到零。
如果测量系统中没有噪声，则将通过该组假设生成的S(t)由图7c中的实线示出。然后添加随机噪声，以使S(t)的测量值由图上的图7c中的虚线所示(被移位以更容易看到)。
优化过程估计f’(t)的一组参数，从而找到模拟的作为结果的S’(t)。然后，它改善估计的参数以找到使误差最小的模拟组，其中：
Error＝Σ[S(t)–S’(t)]^2等式2。
这是平方差的总和。
图7d示出了所产生的压力波和真实波以进行比较。即使在数据和用户施加的压力中存在相当大的噪声，但重建也非常准确。优选地，通过本领域技术人员众所周知的标准优化技术来提高准确性，例如：
加权等式2的误差函数，以充分利用有意义的数据点；
优化等式2以使用误差的绝对值及其幂；
通过包括附加参数或对这些参数的不同依赖关系来优化图7a所示的简单参数模型，以给出更现实的函数，如图4所示；和
优化噪声模型，例如以避免在模型中出现负管腔面积。
故意简化了模拟以说明该方面。它不包括找到对S(t)的准静态贡献(在等式1中称为v)，并且它仅从一个脉搏周期中获取数据。优选地，该方面使用来自几个脉搏周期的数据，并且优选地指示用户改变目标压力以确保以任何顺序创建一定范围的PM值。
优选地，优化使用在人工智能中使用的机器学习技术。它找到表示整个脉搏的瞬时压力的模型参数。
如果压力场在光学系统的视场上变化，则测量数据被“模糊”，因为它是在POUT范围内动脉行为的总和。这会降低优化的有效性，或者需要考虑更多参数(PCT4权利要求8至12)。优选地，使用光学传感器获得优化中使用的数据，该光学传感器使用至少一个其波长在组织中被强烈吸收的LED，例如绿光LED(PCT2，权利要求62)，以减小遇到的压力的范围。
可以使用与用于优化的相同的数据来执行通过莱曼申请中描述的任何其他方法来估计SBP和DBP。这些可以提供SBP和DBP的一个或多个独立估计，这些估计可用于提高优化的准确性或减少数据量，并从而减少所需的测量时间。
方面3：使用脸颊
莱曼申请对于被压在传感器上或传感器压在其上的身体部位是不可知论的(agnostic)。在某些情况下，设备适用于特定的身体部位，例如手指的侧面。本方面提供一种适于与耳朵前面的脸颊相互作用的SAD。该SAD将被压在外颈动脉上。
SAD将优选地至少包括用于测量通过SAD与脸颊的相互作用产生的压力的压力传感器和用于测量通过脸颊的血流的血流传感器，从而可以获得血压的测量。然而，如果SAD适于测量不同的或附加的健康相关参数，则如莱曼申请中所述，在SAD中可以包括不同的或附加的传感器。SAD收集的个人健康数据可以包括与以下一项或多项相关的数据：血压、脉搏率、血氧水平(SpO2)、体温、呼吸率、ECG、心输出量、心功能时机、动脉硬度、组织硬度、水合作用、血液的例如葡萄糖或酒精的成分的浓度以及用户的身份。
本方面的SAD可以与一副“智能眼镜”整合，后者是眼镜的一种形式，其结合了提供例如通信、计算和显示能力的处理器。
图8示出了SAD 801的大致位置，该位置在一副智能眼镜的臂802之一上靠近耳朵，它们共同构成了PHM。SAD 801悬挂在臂下方，靠近正好在皮肤下方延伸的外颈动脉，近似垂直，并在朝向面部的一侧靠近耳朵。
图9示出了解剖结构，着眼于右耳，因此面部位于图的右侧，而耳垂906位于左下方。颈外动脉901从颈部向上延伸。它具有分支：耳后动脉905，上颌动脉902和面部横动脉903，然后成为颞浅动脉904。
SAD 801具有平坦的外表面。凝胶或其他压力感测装置的表面与该平坦表面的其余部分保持共面。用户通过用手指将SAD 801压在脸颊上来操作包括SAD 801的智能眼镜，并根据由智能眼镜产生的听觉或视觉指示来改变施加的力，以闭塞外颞动脉。优选的是，用于找到血压的单独估计的加权平均的权重(PCT4，权利要求19及其后的权利要求)适于适合在脸颊上使用时每个单独的估计的准确性。PCT4的权利要求23及其后的权利要求公开了可以针对身体部位的位置校正测量值。优选地，对传感器相对于动脉的位置的位移以及SAD的平坦外表面不与脸颊共面的程度进行估计。
用于检测发起收缩的电信号的装置(PCT1，权利要求15，PCT3，权利要求35-39)优选地检测脸颊和用于将SAD 301压在脸颊上的手指之间的电信号。替代地，如果第二电极位于不带SAD的智能眼镜的臂上，并且另一只手的手指被压在这上，则它可以检测两只手的手指之间的信号。
也可以包括如PCT1中所述的温度传感器。优选地，温度传感器测量与SAD接触的皮肤表面的温度，而不是如在PCT2的权利要求51及其后的权利要求中公开的那样是发射的红外辐射。这是因为颈外动脉上方的皮肤温度与颞动脉上方的皮肤温度相似，因此不需要单独的温度感测过程。可以针对不同位置优化用于补偿环境温度的参数(PCT1，权利要求23)。
PCT1的权利要求25至29、PCTG1和PCTG2中公开的血液分析物传感器也可以用在适于被压在脸颊上的SAD中。该方面的一个可能的实施例包括两个SAD，智能眼镜的每个臂上一个，一个SAD适用于测量血压、温度和相关参数，而另一个适于测量一种或多种血液分析物。如果这样做，则优选在两只手的手指之间测量电信号，两只手的手指之一压在每个设备上。
方面4：SAD的构建
莱曼申请公开的SAD是有效和准确的，并且满足它们应适合整合到蜂窝电话中的目标。但是，蜂窝电话的生产量为数亿计，并且其部件的价格至关重要。莱曼申请中公开的SAD制造复杂，这增加了它们的成本。本方面降低了它们的成本。
本方面涉及用于收集个人健康数据的膜覆盖的信号采集设备(MSAD)。它还涉及个人健康监测器(PHM)，它可以是包括MSAD的个人手持式监测器(PHHM)。MSAD适于采集信号，该信号可用于得出与用户健康相关的参数的一个或多个测量。优选地，MSAD与诸如智能电话的蜂窝电话(也称为移动电话)整合。MSAD可以与之整合的PHM的计算和其他设备适于控制和分析从MSAD接收的信号。MSAD收集的个人健康数据可以包括与以下一项或多项相关的数据：血压、脉搏率、血氧水平(SpO2)、体温、呼吸率、ECG、心输出量、心功能时机、动脉硬度、组织硬度、水合作用、血液的例如葡萄糖或酒精的成分的浓度以及用户的身份。
根据本方面，提供了一种膜覆盖的信号采集设备(MSAD)，其包括：
基板，例如印刷电路板(PCB)或集成电路，其包括MSAD操作所需的电子部件，并且具有上表面和下表面；
在基板的上表面中的至少一个孔；
位于孔中的传感器；和
覆盖孔的柔性膜。
图10示出了本方面的MSAD的侧视图，其中有多层PCB 101，其中具有五个孔。在每个孔中分别为一个或多个发光二极管102(LED)、一个或多个光电二极管103、微机电系统(MEMS)热电堆104和专用集成电路(ASIC)106。包含热电堆的孔在其下表面具有两个排气口105。PCB的上表面(包括所有孔)被硬的、可变形的材料的膜107覆盖，该膜的下侧结合有压阻应变仪(strain gauge)108。所述应变仪下方的壁可以有类似于排气口105的排气口。电连接109形成在PCB的下侧上。
图11示出了MSAD的平面图，该图示出了所有部件的位置。该图中不出现膜。
优选地，通过以下方式组装MSAD：
将所有部件焊接或引线键合到PCB上表面中的适当孔中；
将膜粘合到MSAD的上表面，在适当的地方使用导电胶以形成到(一个或多个)应变仪的电连接；和
冲洗(flushing)MEMS热电堆周围的开口以清除胶水中的任何烟气，并用合适的惰性气体(如干燥的氮气或氩气)取代它们，然后密封排气口。
替代地，可以将PCB分开，以使得有薄的PCB，在其上安装部件，而第二PCB粘合在其上以形成孔。这使得无需在孔内进行操作即可连接部件。
基板可以仅为MSAD的部件提供支撑。
优选地，基板提供用于电连接传感器和电子部件的电连接。
例如，基板可以是在其上印刷有电连接的PCB，传感器和电子部件电连接到该电连接。PCB还可以有嵌入其中的电子部件。替代地或附加地，电子部件可以存在于基板的上表面中的另外的一个或多个孔中，并且通过PCB的电连接而连接在一起。
替代地，基板可以包括集成电路，其中，一些或全部电连接件和电子部件被内置到集成电路中。
MSAD包括用于将MSAD连接到与MSAD一起形成PHM的设备的电连接。MSAD优选地被配置为与蜂窝电话物理和电连接，使得由传感器产生的信号可以由蜂窝电话的处理器处理。
基板在其上表面中可包括一个以上的孔，在这种情况下，柔性膜覆盖基板中存在的所有孔。
如果有一个以上的孔，则在至少一个孔中将为传感器。
在其中存在传感器的每个孔包括用于控制传感器并将信号从传感器传输到处理器的电连接。在每个这样的孔中，还可以存在传感器的操作所需的一个或多个电子部件。
在其中没有传感器的任何孔可以在其中具有MSAD的操作所需的一个或多个电子部件。
每个孔的大小和形状由在其中的传感器和/或(一个或多个)部件确定。
存在于所述孔或每个孔中的(一个或多个)传感器或(一个或多个)电子部件不需要与孔接触。它们仅需要电连接到MSAD的其他部件，并且连接或可连接到处理器。例如，可以将传感器附接到膜的面向基板的下表面的面。
第一实施例
在本方面的第一实施例中，MSAD适于测量受试者的血压。在这种情况下，在一个孔中，将一个或多个应变仪安装在膜的面对基板下表面的表面上，并且例如通过以下方式电连接至MSAD的(一个或多个)电子部件：印刷在膜表面上的导电线和在膜与基板之间的导电粘合剂。在该方面的该实施例中，MSAD还包括血流传感器。
在使用中，将身体部位压在(一个或多个)应变仪上方的膜上或将应变仪上方的膜压在身体部位上。身体部位和膜之间的压力使应变仪弯曲。应变仪的变形产生与身体部位和膜之间的压力相关的电信号。这允许测量身体部位的皮肤内的压力。同时，血流传感器产生与身体部位内的血流相关的电信号。这些电信号可由PHM的处理器处理，以产生血压的测量。在莱曼申请中详细描述了这样的压力和血流信号的处理，并且本方面的PHM可以使用其中描述的处理方法或任何其他合适的处理方法来得出血压的量度。
优选地，将膜粘合或夹在孔上，并在其上安装一个或多个电阻式应变仪。优选地，使用压阻材料(例如嵌入在通常为10至20微米厚的环氧基质中的二氧化钌)将所述应变仪或每个应变仪丝网印刷到膜上。优选地，该应变仪或每个应变仪具有银连接垫，该银连接垫具有到基板的银/钯互连。这是本领域技术人员已知的成熟技术。
优选地，膜的上表面在压敏区域内并且基本上在其之外均是基本上平坦的，以实现对身体部位中的压力的准确测量。在该方面的一些实施例中，在适于接触身体部位的区域之外，膜的表面然后弯曲以匹配身体部位的形状以产生更均匀的压力场。
孔可以被排气以防止变形随着大气压而改变。优选地，膜由杨氏模量为0.1至1.0GPa并且厚度为100至500微米的材料制成。将其安装在优选为圆形的孔上方，并且其边缘牢固地附接至基板。对于圆形孔，孔上方膜中间部分的变形Y通过下式给出：
Y＝0.171pr4/(t3E) 等式3
其中p是施加在膜上的压力，r是孔的半径，E是杨氏模量，且t是膜的厚度。应变S在膜的中间具有最大值，由下式给出：
S＝3pr2/(4t2E) 等式4
优选地，位移不大于20微米。应变高达0.5％，因此可以使用常规应变仪轻松测量。
优选地，血流传感器包括光源，例如LED，其位于基板的孔中并适于将光传输至(一个或多个)应变仪上方的在使用中身体部位将位于的区域；以及光电检测器，其也位于基板的孔中并适于接收由身体部位反射或折射的光。光源和光电检测器可以在相同的孔中，但是优选地在不同的孔中，并且可以在或可以不在(一个或多个)应变仪所位于的孔中。可以有多个光源和/或多个光电检测器。
在血流传感器使用光透射的情况下，膜对(一个或多个)相关波长的光是透明的。在莱曼申请中详细描述了合适的光波长以及用于光源和光电检测器的布置，并且本方面的MSAD可以使用其中描述的任何波长和布置或任何其他合适的波长和布置。
第二实施例
根据本方面的第二实施例，提供了如该方面的第一实施例中所描述的MSAD，但是其并不旨在用于测量血压，因此应变仪和相关联的电子设备不一定存在。这样的MSAD可以适于测量血流，从中可以得出诸如脉搏和心律不齐的健康相关数据。替代地或另外地，该方面的该实施例的MSAD可以适于提供对分析物例如氧气的浓度的测量，以提供对血氧水平(SpO2)、水的度量，从而提供水合作用、葡萄糖(例如供糖尿病受试者使用)和酒精的指示。
通过发现以下人体部位中光的差异吸收来测量由莱曼申请公开的SAD和本申请公开的MSAD测量的与健康相关的一些参数：
在一个以上的波长下；和/或
当动脉小时在舒张期时，而当动脉大时在收缩期时。
例如，SpO2的测量依赖于两个光学波长来区分含氧和不含氧的血液，并且莱曼申请公开了可用于测量血液中总血红蛋白、葡萄糖、酒精或其他分析物的其他光信号。测量的吸收受到施加到身体部位或由身体部位施加的压力以及压力在光信号视场内变化的方式的影响。为了获得准确的测量，必须保持合理地受控的压力。
在莱曼申请中公开的SAD和根据该方面的该实施例的MSAD优选地包括压力传感器，以便即使不需要血压测量也提高光学测量的准确性。这允许在受控压力下进行光学测量。
压力传感器可以是如第一实施例所公开的，或者可以是在莱曼申请中公开的各种压力传感器中的一个。
第三实施例
根据本方面的第三实施例，MSAD中的传感器之一是温度传感器，例如MEMS热电堆。优选地，温度传感器对红外光敏感，在这种情况下，膜对红外光透明。
某些类型的温度传感器(例如热电堆)的准确性可能会受到其周围气体的影响。将膜粘合到基板上的过程可能会将气体释放到包含温度传感器的孔中。优选地，提供有一个或多个排气口，其可在施加膜之后用于排出气体，并且可以通过其引入优选的气体，之后可以密封该排气口。
第四实施例
根据第四实施例，本方面提供了一种膜覆盖的信号采集设备(MSAD)，其包括诸如印刷电路板(PCB)或集成电路的基板，该基板包括MSAD的操作所需的电子部件，并具有上表面和下表面以及覆盖基板的上表面的膜，其中；
膜的远离基板的上表面是导电的并且电连接到基板的原本电绝缘的电子部件；和
基板包括裸露的电触点，其电连接到基板的原本电绝缘的电子部件，
使得在使用中，受试者可以将受试者的身体的一个部位与膜接触，并将另一身体部位与触点接触，并且MSAD适于得出与受试者的身体电活动相关的信号。
在使用中，根据该方面的第四实施例的包括MSAD的PHM适于测量诸如呼吸率、ECG、心输出量和心功能时机的参数。
第五实施例-测试和校准
优选地，根据该方面的第四实施例中的任何一个的MSAD通过生产MSAD的块来制造，然后将该块切割以形成单独的MSAD。优选地，当在块中时，对该块中的每个MSAD进行测试和校准。通过这种方式，简化了测试和校准过程，并降低了成本。优选地，该块包括100至200个MSAD，确切的数量取决于形成和附接膜的精度。
图12是示出四个MSAD作为单个块121的表示。这四个MSAD用虚线122标记。该块有环绕部123，其不包含MSAD。电连接器设置在块的侧面或下表面上。
期望应该可以以低成本制造、测试和校准由莱曼申请公开的SAD。可以以减少的材料和组装成本来制造本申请的MSAD，但是如果考虑到能够以每秒3个或更多个的速率生产MSAD的需要，那么如果测试和校准的成本很高，那么这几乎没有价值。优选地，同时在许多设备上进行测试和校准。
校准要求：
MSAD的响应要作为施加到任何压力传感器的压力和其温度的函数进行测量；
要测量任何光源的波长；和
要测量任何温度传感器对辐射温度的响应。
为此，可以将许多MSAD制成单个块，并在测试和校准后才切粒成单个传感器。优选地，该块有不包含MSAD的环绕部。连接器设置在块的侧面或表面下方，用于连接至校准系统。
优选地，各个MSAD中的膜得自块的顶表面上的单片，在适当位置在其上印刷有任何应变仪。
优选地，该块具有销钉或类似的键(key)，以确保片在块上的正确定位。
当每个MSAD是块的一部分时，可以访问到每个MSAD的连接，因此可以单独地测试和校准每个MSAD。
替代地，MSAD可以连接在一起以允许到校准系统的更简单的接口。如果存在，则每个MSAD中的任何ASIC都具有总线连接，优选地是I2C。优选地，所有MSAD具有相同的总线地址，使得每个单独的MSAD可以安装在移动电话或使用相同的软件的其他PHHCD中。对于测试和校准，需要单独地对块中的每个MSAD进行寻址，并读取每个ASIC生成的数据。优选地，每个MSAD中的ASIC具有多个地址输入，其被配置成使得它们可以被外部输入拉高或拉低，但是在没有这样输入的情况下默认为正常状态。
块中的每个MSAD被配置为将位于其下游的MSAD的输入拉到唯一地址。这可以确保每个MSAD在块中时都是唯一可寻址的，但是在将块切粒之后，所有MSAD都还回复为相同的默认地址。ASIC的输出在块中捆绑在一起，以便单个输入即可读取它们中的任何一个。
优选地，每个MSAD具有可以通过总线读取的唯一标识符。优选地，通过将压力容器(pressure vessel)夹紧到环绕部并且然后将受控的压力施加到压力容器并且因此施加到压力传感器来实现压力校准。经过测试和校准后，将块切粒以产生单独的MSAD。
第六实施例-自测
在本方面的任何MSAD或包括温度传感器的莱曼申请中的任何一个的SAD中，如果MSAD的膜或覆盖SAD的温度传感器的窗口损坏或变脏，则可能会产生误差。因此，本方面还提供了一种用于自测使用热电堆测辐射热计作为其温度传感器的MSAD或SAD的方法，从而可以检测和避免这样的误差。
如果存在温度传感器上方的膜或窗口上的任何污垢或对膜或窗口的损坏，则将会降低温度传感器对热辐射的灵敏度并导致其温度测量误差。可以通过将温度传感器指向表面并使用存在的任何光源散发的热量来使冷端(cold junction)加热，从而以适当的间隔检查灵敏度。表面的表观温度不应发生变化，因为热电堆的冷端的温度被测量并用于补偿测量的温度。尽管这种方法对于温度传感器的绝对校准可能不够准确，但是可以检测通过此技术测量的校准变化，并将其用于警告用户清洁膜或窗口的表面。
本方面还提供一种PHM，优选是PHHM，更优选地是蜂窝电话，包括本方面的MSAD，在所有方面的实施例中，其与PHM整合或连接。
所有实施例
在本方面的所有实施例中，膜形成水密和防尘的密封并且可以充当MSAD的部件的窗口。
优选地，用于膜的材料延伸以基本上覆盖基板的整个上表面。有利地，该材料在用于任何光学传感器的波长下是透明的(温度传感器的红外范围从5微米到12微米，对于光学传感器可见到近红外)，坚固到足以承受使用，在化学上惰性，并且尤其是无细胞毒性的。
优选地，膜由高密度聚乙烯制成，更优选地由超高分子量高密度聚乙烯制成。
可以对膜的外表面进行处理以吸收UV光，UV光已知会引起聚乙烯和其他材料的劣化。
将理解，本方面的MSAD可以包括该方面的任何或所有实施例的特征。
方面5：可以从数据中提取的其他参数
组织的硬度是水合作用的指标并且可以更一般地指示健康。从莱曼申请和本申请的该方面公开的SAD和PHM得出的数据提供了组织硬度的几个独立指示。
由本文公开的每个实施例获得的独立指示可以被组合，并且如果需要，可以通过与包括水合作用的属性的独立测量的相关来进行校准，以便提取组织的硬度和/或水合作用的估计。
第一实施例
PCT4的权利要求25及随后的权利要求公开了可以针对身体部位的位置校正测量值。使用从光学传感器和压力传感器得出的数据，以及在一定范围的施加压力下获得的数据，存在几种独立的估计。它们各自取决于：
身体部位相对于传感器的位置；和
身体部位的组织的机械特性，特别是组织对的压力脉冲的传播。
在第一实施例中，这些独立估计的经验组合可以用于通过减少或消除它们对身体部位的依赖性来单独地对组织的机械特性进行依赖性分离。
第二实施例
组织硬度可以通过使用发射对水合作用敏感的波长的光的LED添加一个或多个其他光信号来测量。处理器适于组合来自所有光信号的结果，以标准化来自一个或多个附加光信号的数据，以便提供水合作用和/或组织硬度的估计。
第三实施例
众所周知，动脉中的压力脉冲的波速取决于动脉的硬度和血压，如Moens-Koenig等式所述。动脉的硬度取决于动脉壁的特性和动脉周围组织的硬度。通过莱曼申请和本申请公开的方法发现血压。可以从SAD和PHM捕获的数据中找到动脉硬度(PCT4的权利要求41)。测得的脉搏波速与根据血压和动脉硬度预测的脉搏波速之间的差是动脉周围组织的硬度已改变多少动脉硬度的量度。
第四实施例
可以根据光在光学传感器中的平均传播来直接测量在压力下的组织的变形。这使用信号的DC分量，这与使用AC分量的动脉的管腔面积的检测不同。随着将身体部位更用力地压在SAD上，或将SAD更用力地压在身体部位上，组织会变形并改变可用来透射光的横截面积。
图13示出了根据施加的压力而透射的红光与绿光的测量比率，其中，身体部位是指尖。数据点线的斜率和偏移是单位压力的变形量的度量，因此也是硬度的度量。
上面仅通过示例的方式描述了本发明、其方面和实施例。本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和功能的变化。

Claims (81)

1.一种用于采集能够用于得出用户血压的测量的信号的信号采集设备(SAD)，该SAD包括适于被压在指尖的仅一侧上或使指尖的仅一侧压在其上并支撑和定位指尖的血流闭塞装置，用于测量由此在指尖产生的压力的装置，以及用于检测通过与所述血流闭塞装置接触的指尖的血流的装置。
2.根据权利要求1所述的SAD，其中，用于检测血流的装置是光学传感器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的SAD，其中，用于测量压力的装置包括浸入在基本上不可压缩的凝胶中的压力传感器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的SAD，其包括以下中的一个或多个：(另一)光学传感器、(另一)压力传感器、电传感器和温度传感器。
5.根据权利要求2或4所述的SAD，其中，所述光学传感器或所述光学传感器之一适于发射绿光。
6.一种个人健康监测器(PHM)，包括与设备整合的根据权利要求1至5中任一项所述的SAD，所述设备包括处理器，所述处理器用于处理由所述SAD产生的信号以提供血压测量，并且如果存在适当的传感器，还提供与用户健康相关的其他测量。
7.根据权利要求6所述的PHM，其中，所述设备的处理器适于提供通信、计算和显示能力。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的PHM，其是个人手持式监测器(PHHM)。
9.根据权利要求8所述的PHM，其中，所述SAD安装在所述PHHM的背面或侧面上。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的PHHM，其中，所述设备是具有触敏屏幕的蜂窝电话，其中，所述处理器适于确定当用户将手指或拇指压在所述触敏屏幕上时施加的压力的值，并从该值得出与用户健康相关的一个或多个参数的测量。
11.根据权利要求10所述的PHHM，其中，所施加的压力的值用于补充、检查或替代由所述SAD中的压力传感器进行的测量。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的PHHM，其中，所施加的压力的值用于确保在适当的压力下进行与用户健康相关的一个或多个参数的测量。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的SAD或根据权利要求6至12中任一项所述的PHM，其还适于测量与用户健康相关的一个或多个其他参数，例如以下中的一个或全部：血压、脉搏率、血氧水平(SpO2)、体温、呼吸率、ECG、心输出量、心脏功能时机、动脉硬度、组织硬度、水合作用、血液的例如葡萄糖或酒精的成分的浓度以及用户的身份。
14.一种个人健康监测器(PHM)，用于采集能够用于得出用户血压的测量的信号的信号采集设备(SAD)，该SAD包括适于被压在身体部位的仅一侧上或使身体部位的仅一侧压在其上的血流闭塞装置，用于测量由身体部位施加或施加到身体部位的压力的装置，以及用于检测通过与所述血流闭塞装置接触的身体部位的血流的装置，其中，所述PHM或所述SAD的处理器适于确定整个脉搏周期的血压。
15.根据权利要求14所述的PHM，其中，用于检测血流的装置是光学传感器。
16.根据权利要求15所述的PHM，其中，所述光学传感器适于发射绿光。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的PHM，其中，用于测量压力的装置包括浸入在基本上不可压缩的凝胶中的压力传感器。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的PHM，其包括以下中的一个或多个：(另一)光学传感器、(另一)压力传感器、电传感器和温度传感器。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的PHM，其适于指示用户将身体部位保持靠在所述SAD上，以便控制所测量的压力。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的PHM，其中，所述PHM的处理器适于通过参数等式来表示通过脉搏周期的压力。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的PHM，其中，所述PHM的处理器适于通过参数等式来表示动脉面积和动脉的内部与外部之间的压差之间的关系。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的PHM，其中，所述PHM的处理器适于使用参数模型和所测量的压力来预测动脉的管腔面积。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的PHM，其中，所述PHM的处理器适于找到最小化动脉的预测面积与由光学传感器所暗示的面积之间的差异的一组参数。
24.根据权利要求23所述的PHM，其中，所述PHM的处理器适于使用来自几个脉搏周期的数据。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的PHM，其中，所述PHM适于利用从所述SAD得出的数据，以提供收缩压和舒张压的独立估算，以便增加的参数优化的准确性，或减少参数优化所需的测量时间。
26.一种用于采集能够用于得出用户血压的测量的信号的信号采集设备(SAD)，其中，该SAD包括适于在颈动脉区域中被压在脸颊上并匹配脸颊的形状的血流闭塞装置，用于测量施加到脸颊的压力的装置以及用于检测通过与所述血流闭塞装置接触的脸颊的血流的装置。
27.根据权利要求26所述的SAD，其中，用于检测血流的装置是光学传感器。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的SAD，其中，用于测量压力的装置包括浸入在基本上不可压缩的凝胶中的压力传感器。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的SAD，其包括以下中的一个或多个：(另一)光学传感器、(另一)压力传感器、电传感器和温度传感器。
30.根据权利要求27或权利要求29所述的SAD，其中，所述光学传感器或所述光学传感器之一适于发射绿光。
31.一种个人健康监测器(PHM)，包括与一副智能眼镜整合的根据权利要求26至30中任一项所述的SAD。
32.根据权利要求31所述的PHM，其中，第二SAD附接到所述智能眼镜的第二臂，并且适于测量与用户健康相关的一个或多个参数，该一个或多个参数补充由第一SAD测量的参数。
33.根据权利要求32所述的PHM，其中，所述第二SAD用于测量分析物的浓度。
34.根据权利要求33所述的PHM，其中，所述分析物是葡萄糖、乙醇、血红蛋白、肌酐或胆固醇。
35.根据权利要求26至30中任一项所述的SAD或根据权利要求31至34中任一项所述的PHM，其还适于测量与用户健康相关的一个或多个其他参数，例如以下中的一个或全部：血压、脉搏率、血氧水平(SpO2)、体温、呼吸率、ECG、心输出量、心脏功能时机、动脉硬度、组织硬度、水合作用、血液的例如葡萄糖或酒精的成分的浓度以及用户的身份。
36.一种膜覆盖的信号采集设备(MSAD)，包括：
基板，例如印刷电路板(PCB)或集成电路，其包括所述MSAD操作所需的电子部件，并且具有上表面和下表面；
基板的上表面中的孔；
位于所述孔中的传感器；和
柔性膜，其覆盖孔传感器，其中，所述柔性膜的覆盖孔的部分适于被压在身体部位上或使身体部位压在其上。
37.根据权利要求36所述的MSAD，其在其上表面中包括一个以上的孔，并且所述柔性膜覆盖存在于所述基板中的所有孔。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的MSAD，其中，所述基板为所述MSAD的所有部件提供支撑。
39.根据权利要求36至38中任一项所述的MSAD，其中，所述基板提供用于电连接所述传感器和所述电子部件的电连接。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的MSAD，其中，所述基板是PCB，其上印刷有电连接，所述传感器和所述电子部件电连接至所述电连接。
41.根据权利要求40所述的MSAD，其中，所述PCB具有嵌入其中的电子部件。
42.根据权利要求40或权利要求41所述的MSAD，其中，在所述基板的上表面中的另外一个或多个孔中存在电子部件，并且所述电子部件通过所述电连接而连接在一起。
43.根据权利要求36至39中任一项所述的MSAD，其中，所述基板包括集成电路，其中，一些或全部电连接和电子部件被内置到所述集成电路中。
44.权利要求36至43中任一项所述的MSAD，其包括用于将MSAD连接到与所述MSAD一起形成PHM的设备的电连接。
45.根据权利要求44所述的MSAD，其被配置为与蜂窝电话物理连接和电连接，使得由所述传感器产生的信号能够由蜂窝电话的处理器处理。
46.根据权利要求36至45中任一项所述的MSAD，其中，所述柔性膜被用作压力传感器。
47.根据权利要求36至46中任一项所述的MSAD，其中，所述传感器是一个或多个应变仪，其安装在所述膜的表面上，所述应变仪电连接至所述MSAD的一个或多个电子部件，并且所述MSAD包括血流传感器。
48.根据权利要求47所述的MSAD，其中，所述应变仪或每个应变仪通过印刷在所述膜的表面上的导电线连接到所述MSAD的其他部件。
49.根据权利要求47或权利要求48所述的MSAD，其中，使用压阻材料将所述应变仪或每个应变仪丝网印刷到所述膜上，所述压阻材料例如嵌入在通常为10至20微米厚的环氧基质中的二氧化钌。
50.根据权利要求49所述的MSAD，其中所述应变仪或每个应变仪具有银连接垫，所述银连接垫具有到所述基板的银/钯互连。
51.根据权利要求47至50中任一项所述的MSAD，其中，所述膜的表面在压敏区域内并且基本上在压敏区域之外均是基本平坦的。
52.根据权利要求51所述的MSAD，其中，在适于接触身体部位的区域之外，所述膜的表面然后弯曲以匹配身体部位的形状以产生更均匀的压力场。
53.根据权利要求47至52中任一项所述的MSAD，其中，一个或多个应变仪所位于的孔中被排气以防止变形随着大气压而改变。
54.根据权利要求47至53中任一项所述的MSAD，其中，所述膜由杨氏模量为0.1至1.0GPa并且厚度为100至500微米的材料制成。
55.根据权利要求47至54中任一项所述的MSAD，其中，所述血流传感器包括光源，例如LED，其位于所述基板的孔中并适于将光传输至一个或多个应变仪上方的、在使用中身体部位将位于的区域；以及光电检测器，其也位于基板的孔中并适于接收由身体部位反射或透射的光。
56.根据权利要求55所述的MSAD，其中，所述光源和所述光电检测器在同一孔中。
57.根据权利要求55所述的MSAD，其中，所述光源和所述光电检测器在不同的孔中，并且也不在一个或多个应变仪所位于的孔中。
58.根据权利要求55所述的MSAD，其中，所述光源和/或所述光电检测器在一个或多个应变仪所位于的孔中。
59.根据权利要求36至45中任一项所述的MSAD，其中，所述传感器是血流传感器。
60.根据权利要求59所述的MSAD，其中，所述血流传感器包括光源，例如LED，其位于所述基板的孔中并适于将光传输至所述膜上方的在使用中身体部位将位于的区域；以及光电检测器，其也位于基板的孔中并适于接收由身体部位反射或折射的光。
61.根据权利要求60所述的MSAD，其中，所述光源和所述光电检测器在同一孔中。
62.根据权利要求60所述的MSAD，其中，所述光源和所述光电检测器在不同的孔中。
63.根据权利要求36至45中任一项所述的MSAD，其中，所述传感器是温度传感器。
64.根据权利要求63所述的MSAD，其中，所述温度传感器对由身体部位发射的红外光敏感，并且所述膜对红外光透明。
65.一种膜覆盖的信号采集设备(MSAD)，包括基板，例如印刷电路板(PCB)或集成电路，该基板包括所述MSAD的操作所需的电子部件，并且具有上表面和下表面以及覆盖所述基板的上表面的膜，其中；
所述膜的远离基板的表面是导电的并且电连接到基板的原本电绝缘的电子部件；和
所述基板包括裸露的电触点，其电连接到基板的原本电绝缘的电子部件，
使得在使用中，受试者能够将受试者的身体的一个部位与膜接触，而将另一身体部位与触点接触，并且MSAD适于得出与受试者的身体电活动有关的信号。
66.根据权利要求36至65中任一项所述的MSAD，其中，所述膜由高密度聚乙烯制成，更优选地由超高分子量高密度聚乙烯制成。
67.根据权利要求36至66中任一项所述的MSAD，其中，所述膜的外表面经处理以吸收UV光。
68.根据权利要求36至45中任一项所述的MSAD，其中：
所述传感器包括光源，例如LED，其位于所述基板的孔中并适于将光传输到在使用中身体部位将被定位为抵靠其的区域，
所述MSAD包括光电检测器，其也位于所述基板的孔中并适于接收由身体部位反射或透射的光；
所述MSAD包括压力传感器，该压力传感器用于检测在与所述膜接触时身体部位中的血压；
选择所述光源发射的光的波长，以使得在使用中光被血液中可能存在的特定分析物吸收；并且
来自光电检测器和压力传感器的信号适于由PHM的处理器处理，以产生血液中分析物浓度的测量。
69.一种PHM，包括根据权利要求36至68中任一项所述的MSAD。
70.根据权利要求69所述的PHM，其是蜂窝电话。
71.一种方法，包括制造根据权利要求36至68中任一项所述的MSAD的块，然后将所述块切割以形成单独的MSAD。
72.根据权利要求71所述的方法，其中，当MSAD在所述块中时，对所述块中的每个MSAD进行测试和校准。
73.根据权利要求71或权利要求72所述的方法，其中，所述块包括100至200个MSAD。
74.根据权利要求71至73中任一项所述的方法，其中，组成的MSAD被连接到一个或多个总线，并且所述块使得组成的MSAD中的每一个当在所述块中时具有唯一地址，并且在所述块被切割以形成单独的MSAD之后具有相同地址。
75.用于自测根据权利要求36至45中任一项所述的MSAD的方法，其包括将所述温度传感器引导在表面处并且使用存在的任何光源所耗散的热量来使冷端被加热。
76.如在莱曼申请中的任一申请中或在本申请的权利要求1至70中任一项中所公开的SAD或PHM，其适于测量与身体部位的组织的水合作用和/或硬度相关的一个或多个参数。
77.根据权利要求76所述的SAD或PHM，所述SAD或PHM适于根据对身体部位中的动脉与所述SAD的相对位置的估计来估计身体部位的组织的水合作用和/或硬度。
78.根据权利要求76所述的SAD或PHM，其适于根据使用发射对水合作用敏感的波长的光的LED的一个或多个另外的光信号来估计身体部位的组织的水合作用和/或硬度。
79.根据权利要求76所述的SAD或PHM，其适于根据脉搏波速度、血压和动脉硬度的测量的组合来估计身体部位的组织的水合作用和/或硬度。
80.根据权利要求76所述的SAD或PHM，其适于根据随施加到所述SAD的压力而变的各种颜色的光的传播的测量来估计身体部位的组织的水合作用和/或硬度。
81.根据权利要求76所述的SAD或PHM，适于使用权利要求77至80中公开的一个或多个估计。
CN201980044646.0A 2018-05-04 2019-05-03 改进的个人健康数据收集 Pending CN112367912A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1807341.1 2018-05-04
GBGB1807341.1A GB201807341D0 (en) 2018-05-04 2018-05-04 Signal acquisition device for personal health data collection
GB1818626.2 2018-11-15
GBGB1818626.2A GB201818626D0 (en) 2018-11-15 2018-11-15 Membrane-covered signal acquisition device for personal health data collection
PCT/IB2019/053640 WO2019211807A1 (en) 2018-05-04 2019-05-03 Improved personal health data collection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112367912A true CN112367912A (zh) 2021-02-12

Family

ID=66676859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980044646.0A Pending CN112367912A (zh) 2018-05-04 2019-05-03 改进的个人健康数据收集

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210236013A1 (zh)
EP (2) EP4311481A3 (zh)
CN (1) CN112367912A (zh)
AU (1) AU2019263114A1 (zh)
WO (1) WO2019211807A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115135236A (zh) 2019-12-17 2022-09-30 莱曼微设备有限公司 改进的个人健康数据收集
GB202116701D0 (en) 2021-11-18 2022-01-05 Mercer Christopher Paul Measurement of blood pressure using passive pressure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120190944A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Nitto Denko Corporation Devices and methods for non-invasive optical physiological measurements
US20140066793A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 Board Of Trustees Of Michigan State University Methods and apparatus for determining cuff blood pressure
CN105120737A (zh) * 2013-02-13 2015-12-02 莱曼微设备有限公司 个人健康数据收集

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201111138D0 (en) * 2011-06-30 2011-08-17 Leman Micro Devices Uk Ltd Personal health data collection
US11412987B2 (en) * 2014-12-16 2022-08-16 Leman Micro Devices Sa Personal health data collection
GB201602875D0 (en) * 2016-02-18 2016-04-06 Leman Micro Devices Sa Personal hand-held monitor
GB201608781D0 (en) 2016-05-19 2016-07-06 Leman Micro Devices Sa Non-invasive blood analysis
KR102451023B1 (ko) * 2017-10-11 2022-10-04 삼성전자주식회사 생체정보 측정 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120190944A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Nitto Denko Corporation Devices and methods for non-invasive optical physiological measurements
US20140066793A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 Board Of Trustees Of Michigan State University Methods and apparatus for determining cuff blood pressure
CN105120737A (zh) * 2013-02-13 2015-12-02 莱曼微设备有限公司 个人健康数据收集

Also Published As

Publication number Publication date
EP4311481A3 (en) 2024-04-10
AU2019263114A1 (en) 2020-11-12
US20210236013A1 (en) 2021-08-05
EP4311481A2 (en) 2024-01-31
EP3787490A1 (en) 2021-03-10
WO2019211807A1 (en) 2019-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2020202142B2 (en) Personal health data collection
US11534071B2 (en) Blood pressure measurement
CN105559762B (zh) 个人健康数据采集
US10856812B2 (en) Methods and apparatus for detecting motion via optomechanics
CN109496137B (zh) 光学生命体征传感器
CN109890277B (zh) 使用压力传感器阵列的血压信号获取
CN101646924B (zh) 光功率调制
US20190209030A1 (en) Blood pressure status measuring apparatus
KR20190011591A (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
CN105120737A (zh) 个人健康数据收集
KR20170124943A (ko) 심혈관 특성 추출 장치 및 방법
WO2014165312A2 (en) Ear-related devices implementing sensors to acquire physiological characteristics
CN112367912A (zh) 改进的个人健康数据收集
KR20220083970A (ko) 생체 특징 정보의 검출 장치 및 전자 기기
WO2015143729A1 (zh) 一种脉象检测装置及测量方法、相关装置和通信系统
WO2012145938A1 (zh) 一种压电血压传感器
CN112739255A (zh) 血压测量设备
US20230172499A1 (en) Vital signs or health monitoring systems and methods
JP7133576B2 (ja) 位相差法による連続血圧測定システム
KR20080069859A (ko) 혈압 측정 장치
JP2004081285A (ja) 携帯型血圧測定装置
JP7261491B2 (ja) 生体情報測定装置
KR200278413Y1 (ko) 맥파측정용 어레이 센서장치
CN114983366A (zh) 无创无袖带测量用户血压的系统和方法
CN116269274A (zh) 血压监测智能贴片及动态血压监测方法、设备、存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination