CN113543705A - 在临床条件下监测氧饱和度水平的设备 - Google Patents
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Abstract
一种氧饱和度监测器(10)包括具有相对的第一夹具部分(14)和第二夹具部分(16)的夹具(12)。光源(18)的阵列被设置在第一夹具部分上。每个光源能够在以下各项之间进行切换：(i)关闭，(ii)发射第一波长或光谱范围的光，(iii)发射不同于所述第一波长或光谱范围的第二波长或光谱范围的光，以及(iv)发射第一和第二波长或光谱范围两者的光。光探测器(20)的阵列被设置在第二夹具部分上以面向光源的阵列。光探测器的阵列中的每个光探测器被对准以探测来自光源的阵列中的对应光源的发射光。
Description
技术领域
以下总体上涉及患者监测领域、氧饱和度监测领域、脉搏血氧测定领域、运动补偿领域及相关领域。
背景技术
脉搏血氧计是临床设置中使用的常见设备。脉搏血氧计用于监测患者的血氧饱和度(SpO2)水平。通常，在临床环境设置中，脉搏血氧计可以附接到(即挂在)患者上，并且脉搏血氧计连续测量SpO2水平。由于脉搏血氧计需要持续附接到患者，因此脉搏血氧计被设计为使得其不会与患者身体部分附接得太紧。该设备通常挂在成年患者的食指之一(或任何其他手指)上。对于儿科用途，该设备被设计为挂在患者的腿上。脉搏血氧计应该足够松，使得其不会由于长使用持续时间而对患者造成伤害或不适。然而，这种设计使得设备在患者身体移动时易受移动的影响。
脉搏血氧计被配置为基于由血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)对红光和红外光的吸收的测量差异，并且还基于组织的测量区域中的动脉血量来确定SpO2水平。吸收或测量体积的测量差异的任何变化或干扰影响来自脉搏血氧计的最终SpO2读数。例如，患者的运动可能引起SpO2区域的测量位置的变化。这种变化能够导致SpO2读数的差异，因为并非身体组织的每个区域具有相同体积的动脉血。支配SpO2的测量准确度的另一因子是设备的光源，因为这能够影响红色和红外(IR)波长或范围内的测量的吸收差异的准确度。然而，脉搏血氧计通常在外部应用(例如，使用附接到手指、耳垂、婴儿脚等的夹子)，并且在这些布置中，光探测器传感器和患者皮肤之间通常存在间隙。该间隙能够允许环境光落到设备的光探测器上，并贡献噪声，其会对SpO2测量的准确度产生不利影响。
下面公开了克服这些问题的新的和改进的系统和方法。
发明内容
在一个公开的方面，一种氧饱和度监测器，包括：夹具，其具有相对的第一夹具部分和第二夹具部分。光源的阵列被设置在所述第一夹具部分上。每个光源能够在以下各项之间进行切换：(i)关闭，(ii)发射第一波长或光谱范围的光，(iii)发射不同于所述第一波长或光谱范围的第二波长或光谱范围的光，以及(iv)发射所述第一波长或光谱范围和所述第二波长或光谱范围两者处的光。光探测器的阵列被设置在第二夹具部分上面向所述光源的阵列。所述光探测器的阵列中的每个光探测器被对准以探测来自所述光源的阵列中的对应光源的发射光。
在另一个公开的方面，氧饱和度监测器包括具有相对的第一夹具部分和第二夹具部分的夹具。光源的阵列被设置在第一夹具部分上。光探测器的阵列被设置在第二夹具部分上。至少一个运动传感器被设置在所述第一夹具部分和所述第二夹具部分中的至少一个夹具部分上并且被配置为检测所述第一夹具部分和第二夹具部分中的至少一个夹具部分的运动数据。至少一个电子处理器被编程为：接收由光探测器探测到的红光数据、红外光数据和环境光数据；从至少一个运动传感器接收移动数据；校正接收到的光数据以消除探测到的环境光并补偿运动数据；并根据经校正的光数据计算氧饱和度信号。
在另一个公开的方面，一种氧饱和度监测器包括具有相对的第一夹具部分和第二夹具部分的夹具。光源的阵列被设置在第一夹具部分上。光探测器的阵列被设置在第二夹具部分上。光探测器的阵列中的每个光探测器被配置为探测仅来自对应光源的发射光。加速度计被配置为测量所述第一夹具部分和所述第二夹具部分中的至少一个夹具部分的位移。陀螺仪被配置为测量所述第一夹具部分和所述第二夹具部分中的至少一个夹具部分的旋转。至少一个电子处理器被编程为：校正接收到的由所述光探测器探测到的红光数据、红外光数据和环境光数据以消除探测到的环境光，从而生成经校正的光信号；将由所述加速度计测量的位移数据与由所述陀螺仪测量的位移数据进行加和；使用加和的位移数据和所述经校正的光信号来确所述光源的阵列中的光源和所述光探测器的阵列中的光探测器以测量所述红光数据和所述红外光数据；使用所确定的光源和所确定的光探测器来探测红光和红外光；并且根据探测到的红光和探测到的红外光来计算氧饱和度信号。
一个优点在于以改进的准确度提供患者的血氧饱和度水平的测量结果。
另一个优点在于减少患者运动对血氧饱和度水平测量结果的影响。
另一个优点在于减少环境光对血氧饱和度水平测量结果的影响。
另一个优点在于补偿血氧饱和度水平测量结果的运动引起的伪影。
另一个优点在于提供一种对患者移动和环境照明的变化较不敏感的脉搏血氧计。
给定的实施例可以不提供上述优点，提供一个、两个、更多或所有上述优点，和/或可以提供其他优点，如对于本领域普通技术人员来说在阅读和理解了本公开后将变得显而易见的。
附图说明
本公开可以采用各种部件和部件布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排的形式。附图仅用于图示优选实施例的目的而不应被解释为对本公开的限制。
图1图解地示出了根据一方面的氧饱和度监测器。
图2和图3图解地示出了图1的氧饱和度监测器的不同实施例。
图4示出了图1的氧饱和度监测器的示例性流程图操作。
具体实施方式
常规夹钳式脉搏血氧计具有夹具设计，在一个夹具件中具有红色和红外光源并且在相对的夹具件中具有光探测器。该设备夹到指尖、耳垂、在婴儿的情况下的脚上，或夹在足够薄的其他身体部分上，以使来自光源的光透过身体组织，从而在光探测器处被探测到。基于透射的红外光(例如950nm)与红光(例如650nm)的比率，测量外围SpO2水平。然而，SpO2测量可能受由光探测器拾取的杂散光的不利影响。
在本文公开的一些实施例中，为了改进对杂散光的鲁棒性，采用了IR/R光源/光电探测器对的阵列，其中，每个IR/R光源(其自身实际上是一对光源，一个发射红光，而另一个发射IR光)被布置为照射光探测器中的单个光探测器。说明性阵列是3x3，但预期了其他尺寸。在SpO2测量期间，仅单个IR/R光源/光电探测器对被用于测量(未校正的)SpO2信号。与被用于测量SpO2信号的对相邻的探测器被用于探测任何杂散光。下面公开了用于基于由相邻探测器测量的强度来校正所测量的SpO2信号的校正因子κ的公式。
在本文公开的其他实施例中，脉搏血氧计可以被提供有位移测量单元，所述位移测量单元包括被安装在设备上的加速度计和陀螺仪。可以利用这种组合检测平移和旋转运动两者。位移测量可以以多种方式使用，例如当设备处于运动时触发测量暂停，触发杂散光校正因子κ的新计算(因为随着设备移动，其能够接收对杂散光的不同的暴露)，或更新被用于测量(未校正的)SpO2信号的IR/R光源/光电探测器对的选择。
在备选实施例中，机器学习(ML)可以被用于训练杂散光校正因子κ、位移校正或两者。
参考图1，示出了氧饱和度监测器10的说明性实施例。在一些实施例中，氧饱和度监测器10可以是脉搏血氧计，其中，一个或多个生命体征根据从氧饱和度监测器获得的测量结果来导出。氧饱和度监测器10可以被配置为夹具12，夹具12具有第一夹具部分14和相对的第二夹具部分16，其通过夹钳机构17(诸如具有偏置弹簧的铰链)耦合在一起。在操作中，当夹具12附接到身体部分时，夹钳机构17朝向彼此偏置相应的第一和第二夹具件14、16的相对面14F、16F。夹钳机构17操作于使两个相对面14F、16F彼此足够接近以确保身体部分(例如手指F)由相对面14F、16F牢固地保持。将意识到，面可以任选地基于身体部分的预期几何结构来轮廓化，并且夹钳机构17被设计为提供足够的夹钳力以将监测器10保持到身体部分，而不因过度的夹具压力而使患者不适。如图1所示，夹具12被配置为可附接到患者的手指F的手指夹具(尽管夹具可以附接到患者的任何合适部分，例如脚踝、腕部等，其足够薄以使来自光源18的光透过患者的身体组织(例如，通过手指F)，从而由光探测器20探测到)。在说明性示例中，第一夹具部分14被设置在手指的“顶部”部分上，而第二夹具部分16被设置在手指的“底部”部分上。
能够注意到，光源18和光探测器20通常嵌入在相应夹具部分14、16的相应面14F、16F中，并且因此当监测器10被夹钳到手指F时能够被遮挡而无法看到；这在图1中通过使用虚线示出光源18和光探测器20来指示。还将注意到，如图1所示，在光源18和/或光探测器20与手指F之间可能存在一些间隙或空间。将意识到，这些间隙或空间可以提供进入路径，经由其，杂散光可以到达探测器20。此外，即使不存在这样的间隙，监测器10夹到其上的身体部分(例如手指F)必须在红色和红外中是光学半透明的，以便来自光源18的光到达光探测器20，并且因此杂散光可以穿过半透明身体部分以到达光探测器20。
继续参考图1，并且现在参考图2，光源18包括被设置在第一夹具部分14上的光源18的阵列，并且光探测器20的阵列被设置在第二夹具部分16上面向光源的阵列，如图1所看到的。光探测器20的阵列中的每个光探测器被对准以探测来自光源18的阵列中的对应光源的发射光。如图2所示，光源18的说明性阵列包括9个光源18.1-18.9，并且光探测器20的说明性阵列包括9个对应光探测器20.1-20.9。光探测器20.1-20.9被布置为仅探测来自对应光源18.1-18.9的红光和/或IR光(例如，光探测器20.1仅探测从光源18.1发射的光，光探测器20.2仅探测从光源18.2发射的光，等等)。如图2所示，光源18的阵列和光探测器20的阵列两者以3×3矩阵被布置，但任何合适的配置是可能的。此外，光源18的阵列中的光源的数目(并且同样地，光探测器20的阵列中的光探测器的数目)可以是除9之外的任何合适的数目，只要光源的数目与光探测器的数目相同)。
光源18的阵列中的光源18.1-18.9中的每个可在多个操作模式之间切换，包括：(i)关闭，(ii)发射第一波长或光谱范围的光，(iii)发射不同于第一波长或光谱范围的第二波长或光谱范围的光；(iv)发射第一和第二波长或光谱范围两者的光。例如，在一个实施例中，第一波长或光谱范围是红光，而光谱范围的第二波长是红外(IR)光。为此，在一个合适的配置中，每个光源18.1-18.9包括红光源和红外光源。这在图2中图解地示出，其中，组成光源标记为IR光源18IR和红光源18R。(为了说明方便，仅对光源18.3进行该标记，但光源18.1-18.9中的每个类似地包括两个组成光源)。
为了在这些多种操作模式之间控制光源18.1-18.9的操作，氧饱和度监测还包括至少一个电子处理器22(例如，微处理器)，其被编程为控制光源18的阵列以由光源的阵列中的单个有源光源(例如，光源18.3)发射切换的红光和红外光，而光源的阵列中的所有其他光源(例如，光源18.1-18.2和18.4-18.9)关闭。这适当地通过以下操作完成：启用红外光源18IR以输出红外光；启动红光源18R以输出红光；或在关闭时不启用光源18IR或18R。电子处理器22还被编程为控制光探测器20的阵列的操作。例如，电子处理器22被编程为控制(或选择性地读取)光探测器20的阵列以使用光探测器20.1-20.9探测切换的红光和红外光，所述光探测器被对准以探测从对应中心光源发射的单个有源光源的发射光(例如，中心光源18.5被配置为发射光，并且对应光探测器20.5被控制为探测来自中心光源的发射光的唯一光探测器)。此外，其他光探测器(例如，光探测器20.1-20.4和20.6-20.9，或这些其他光探测器的一些子集)由电子处理器22控制(或读取)以探测环境光(例如，光不从对应光源18.1-18.4和18.6-18.9发射)。
氧饱和度监测器10被配置为确定患者的氧饱和度值(并且任选地，一个或多个生命体征，例如从红光和/或红外光的脉动变化确定的心率)。在一些实施例中，电子处理器22被编程为计算探测到的切换的红光和红外光的红光强度/红外光强度比率，基于探测到的环境光校正红光强度/红外光强度比率，并将经校正的红光强度/红外光强度比率转换为氧饱和度值。
基于透射的红R(例如λ1＝650nm)光与红外IR(例如λ2＝950nm)光的比率，测量外周氧饱和度(SpO2)水平。例如可以计算比率：
其中，Iac1、Iac2分别是红光(即索引ac1)和IR光(即索引ac2)强度的ac分量。使用对于具有全氧饱和度水平(例如，SpO2＝100％)的健康患者确定的合适的校准查找表或校准函数将信号R转换为SpO2读数，单位为百分比(其中，SpO2＝100％是全氧血)。脉冲(即心率)也可以被检测为探测到的光的强度振荡的周期性。
然而，SpO2测量结果(或等效地，上述示例中的比率R的值)能够受到由光探测器(例如，非中心光探测器20.1-20.4和20.6-20.9)中一个或多个拾取的杂散光的不利影响。为了改进对杂散光的鲁棒性，光源18的阵列和光探测器20的阵列布置成对。如图2所示并且如针对示例性光源18.3所标记，光源18.1-18.9各自被布置为一对切换的光源，一个光源18R发射红光而另一个光源18IR发射IR光。光源18.1-18.9照射对应光探测器20.1-20.9。在SpO2测量期间，仅单个IR/R光源/光电探测器对(例如，光源18.5和光探测器20.5)被用于测量信号比率R。然而，相邻对的探测器(例如，光探测器20.1-20.4和20.6-20.9)操作为探测任何杂散光。由所选对测量的信号R可以基于由相邻探测器(此处索引为j)测量的强度值使用校正R校正＝R-κ进行校正，其中，校正κ由等式(1)给出：
κ＝∑jαjβjIj (1)
其中，
在校正κ中，索引j在与用于测量信号R的对(例如，光源18.5和光探测器20.5)相邻的一组探测器上运行，因子aj是探测器j(例如，更靠近阵列的边缘的探测器(例如，探测器20.3、20.6、20.9，如图2所示，与探测器20.1、20.4、20.7相比接收更多更高杂散光)被预期为探测到更高的杂散光强度，并且因此具有更高的α值)的贡献因子，因子βj与探测器j到用于测量信号R的对的欧几里得距离成比例。在没有任何光源18.1-18.9针对给定的源探测器20.1-20.9组合操作的情况下测量强度Ist1和Ist2。强度Ist1对应于由探测器j观察到的杂散光的红光分量的强度的AC分量，并且类似地强度Ist2对应于由探测器j观察到的杂散光的IR强度分量的ac分量。
在其他实施例中，电子处理器22被编程为使用机器学习(ML)模型基于探测到的环境光来校正红光强度/红外光强度比率。ML模型在历史氧饱和度测量值上训练。例如，可以针对具有SpO2＝100％的健康测试对象收集数据，并在完全黑暗中(例如，放置在没有杂散光存在的暗室中)采集标准数据测量结果。杂散光的各种强度水平和空间取向然后可以在SpO2测量期间与其他探测器的测量值一起应用，其中，该组光源18中的所有光源关闭。ML模型(其例如可以是支持向量机(SVM)、神经网络等)被训练为接收这些作为输入并输出κ值，其校正测量结果以输出先验已知标准数据SpO2＝100％。
现在参考图3，并继续参考图1，氧饱和度监测器10任选地还包括至少一个运动传感器，该至少一个运动传感器被配置为测量第一夹具部分14和第二夹具部分16中的至少一个的移动。在这些实施例中，电子处理器22被编程为基于探测到的红光和红外光连同探测到的移动来确定氧饱和度值。
至少一个运动传感器包括：(i)加速度计24，其被配置为测量第一夹具部分14和第二夹具部分16中的至少一个的位移；(ii)陀螺仪26，其被配置为测量第一夹具部分和第二夹具部分中的至少一个的旋转。如图3所示，加速度计24被设置在第一夹具部分14上(并被配置为测量其位移)，并且陀螺仪26被设置在第二夹具部分16上(并被配置为测量其旋转)，但是可以实施相反的布置。应该注意，由于第一和第二夹具部分14、16通过夹钳机构17机械连接，因此预期第一和第二夹具部分14、16(连同夹钳机构17)将作为单个刚性单元发生位移或旋转。
加速度计24被配置为测量第一夹具部分14在三个维度上(例如沿x、y和z轴)的移动(例如，横向移动)数据。由电子处理器22根据加速度计24的移动测量数据来确定第一位移值。第一位移值由等式2确定：
位移(加速度计)＝V(原始位置)–V(新位置) (2)
其中，V是加速度计24在x、y和z方向上的位置的总和。
陀螺仪26被配置为测量第二夹具部分16在三个轴(例如，沿着俯仰轴、滚动轴和偏航轴)上的移动(例如，旋转移动)数据。由电子处理器22根据由陀螺仪26测量的移动数据来确定第二位移值。第二位移值由等式3确定：
其中，
是沿着陀螺仪26的滚动轴的旋转数据。将意识到，仅沿着陀螺仪26的滚动轴的移动(例如，手指F在顺时针/顺时针方向上的旋转)被收集，因为手指不会沿着陀螺仪的横向于滚动轴的俯仰轴或偏航轴旋转。在确定氧饱和度值时，电子处理器22被编程为通过将第一位移值(例如，来自根据等式2由加速度计24收集的数据)和第二位移值(例如，来自根据等式3由陀螺仪26收集的数据)加和来确定最终位移值。
在其他实施例中，电子处理器22被编程为使用机器学习(ML)模型来确定位移值。ML模型在历史氧饱和度测量值上训练，其中，补偿位移值。例如，可以针对具有SpO2＝100％的健康测试对象收集数据，其中，在监测器完全不动的情况下采集标准数据测量结果。然后可以连同加速度计和陀螺仪的测量一起在SpO2测量期间应用各种位移和/或旋转运动。ML模型(其例如可以是SVM、神经网络等)被训练以接收这些作为输入并输出运动校正，该运动校正校正测量结果以输出先验已知标准数据SpO2＝100％。
还将意识到，运动传感器24、26可以以各种方式与环境光校正结合使用。例如，为了减少计算负载，可以仅间歇性地计算环境光校正因子κ。这基于预期环境光不改变的预期，除非伴随着氧饱和度监测器10的运动时。例如，如由监测器10看到的环境光可以在监测器10移动或旋转的任何时间改变，因为在这种情况下，监测器10相对于床头灯或(一个或多个)其他环境光源的位置和/或取向可能改变。另一方面，只要监测器10静止，由监测器10“看到”的环境光不太可能快速变化。即使在床头灯关闭的情况下，例如在熄灯时，这常常伴随着患者的一些运动。因此，在一些预期实施例中，相对不频繁地(例如，以三分钟间隔)重新测量和重新计算环境光校正κ，但监测器10的探测到的移动将触发紧接重新测量和重新计算κ。
返回参考图1，氧饱和度监测器10还包括计算设备28(或由其控制)(例如，通常地工作站计算机，或更一般地计算机，但是还预期另一形状因子，例如平板电脑、智能手机等等)。工作站28包括具有典型部件的计算机或其他电子数据处理设备，诸如至少一个电子处理器22(其备选地嵌入夹具12中)、至少一个用户输入设备(例如鼠标、键盘、轨迹球等)30，以及显示设备32。在一些实施例中，显示设备32可以是与计算机28分开的部件。
还提供了一个或多个非瞬态存储介质34以存储数据和指令(例如，软件)，其可由计算设备28读取和执行以执行如本文公开的氧饱和度值测量过程和/或可由工作站或另一个控制器18执行以控制氧饱和度监测器10来测量氧饱和度值(例如，通过确定和使用最终位移值和如上所述的经校正的红光强度/红外光强度比率)。通过非限制性说明性示例，非瞬态存储介质34可以包括以下中的一项或多项：磁盘、RAID或其他磁存储介质；固态驱动器、闪存驱动器、电可擦除只读存储器(EEROM)或其他电子存储器；光盘或其他光存储设备；其各种组合；等等。存储介质34可以包括多个不同的介质，任选地不同类型的，并且可以不同地分布。存储介质34可以存储可由电子处理器22执行以执行氧饱和度值确定方法或过程100的指令。根据最终位移值和经校正的红光强度/红外光强度比率，电子处理器22被编程为使用氧饱和度值确定法来确定氧饱和度值。
参考图4，氧饱和度方法100的说明性实施例被图解地示出为流程图。在102处，当夹具12固定到患者时，电子处理器22被编程为控制中央光源/探测器对(例如，光源18.5和光探测器20.5)以测量红光和IR光，而剩余的光源/探测器对被控制以测量环境光。
在104处，电子处理器22被编程为通过从测量的光中减去环境光贡献来校正测量的红光和IR光数据以生成经校正的氧饱和度值。该校正可以由电子处理器22使用等式1执行。在一些示例中，经校正的氧饱和度值可以显示在计算设备28的显示设备32上。
在106处，电子处理器22被编程为控制加速度计24和陀螺仪26以测量相应的横向移动和旋转移动数据。将意识到，操作106可以在操作102(即，光的探测)之前、之后或与其同时执行。
在108处，电子处理器22被编程为根据由加速度计24和陀螺仪26测量的运动数据计算最终位移值。利用最终位移值，电子处理器被编程为计算夹具12在患者上的位移。例如，夹具12的原始位置(在操作102处)可以被校准为具有(0,0,0)的笛卡尔坐标。位移坐标可以计算为(δt1,δt2,δt3)。
在110处，电子处理器22被编程为将位移坐标(δt1,δt2,δt3)映射到对应于如原始测量的相同解剖区域(例如，夹具12被附接之处)的最佳可能光源/光探测器对。“最佳”光源/光探测器对是使用等式1确定的探测最少量的环境光(并且因此探测最多量的红光和/或IR光)的对。为此，电子处理器22被编程为根据等式1确定探测器20.1-20.9的新α值和β值，以根据映射的位移坐标(δt1,δt2,δt3)测量环境光。例如，夹具12相对于夹具附接到的患者区域的移动能够导致光探测器20.1-20.9之一的不同权重(例如，α和/或β)。在一个示例中，光源/探测器对18.5/20.5被用于记录SpO2值。手指F的顺时针旋转运动引起由陀螺仪26检测到的夹具12的类似移动。该检测到的移动可以触发电子处理器22以确定新源/探测器对(例如，光源/探测器对18.8/20.8)应该映射到手指F的用于测量运动前的SpO2值的对应相同解剖区域(例如，由源/探测器对18.5/20.5覆盖的手指的部分)。手指F的该探测到的移动引起光源18的阵列和光探测器20阵列的布局的改变，这需要电子处理器22为所有探测器计算新α和β值。例如，利用新的计算，探测器20.9将具有新α和β值，其与探测器20.6在检测到旋转运动之前具有的相似，因为探测器20.9更接近新源/探测器对20.8，在类似的线上，可以针对每个光源/探测器对18.1-18.9/20.1-20.9计算所有其他探测器权重。
在另一示例中，光源/探测器对18.5/20.5再次用于记录SpO2值。由于其接近探测器20.5，探测器20.6的α值高而其β值低。如果患者朝手腕调节夹具12(例如，通过沿着手指F滑动夹具)，则该平移移动由加速度计24检测到。源/探测器对18.4/20.4开始覆盖手指F的先前由源/探测器对18.5/20.5覆盖的相同解剖区域。电子处理器22为所有探测器20确定新α和β值以确定源/探测器对18.4/20.4应该被用于测量SpO2值。
在112处，电子处理器22被编程为使用光源的阵列18中的新光传感器组来将该新组标记为新光源/探测器对18.5/20.5，以探测红光和IR光信号，从而确定患者的氧饱和度值。
已经参考优选实施例描述了本公开。其他人在阅读和理解前面的详细描述后可能会想到修改和变更。本公开旨在被解释为包括所有这样的修改和变化，只要其落入所附权利要求或其等效方案的范围内。
Claims (20)
1.一种氧饱和度监测器(10)，包括：
夹具(12)，其具有相对的第一夹具部分(14)和第二夹具部分(16)；
光源(18)的阵列，其被设置在所述第一夹具部分上，每个光源能够在以下各项之间进行切换：(i)关闭，(ii)发射第一波长或光谱范围的光，(iii)发射不同于所述第一波长或光谱范围的第二波长或光谱范围的光，以及(iv)发射所述第一波长或光谱范围和所述第二波长或光谱范围两者的光；
光探测器(20)的阵列，其被设置在所述第二夹具部分上以面向所述光源的阵列；
其中，所述光探测器的阵列中的每个光探测器被对准以探测来自所述光源的阵列中的对应光源的发射光。
2.根据权利要求1所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述第一波长或光谱范围是红光，并且所述第二波长或光谱范围是红外光；并且所述氧饱和度监测器还包括电子处理器(22)，所述电子处理器被编程为：
控制所述光源(18)的阵列以通过所述光源的阵列中的单个有源光源(18.1-18.9)发射切换的红光和红外光，而所述光源的阵列中的所有其他光源关闭；
使用所述光探测器(20)的阵列中被对准以探测来自所述单个有源光源的从对应的中心光源发射的发射光的光探测器(20.1-20.9)来探测所述切换的红光和红外光；并且
使用所述光探测器的阵列中除了被对准以探测来自所述单个有源光源的发射光的所述光探测器之外的光探测器(20.1-20.9)来探测环境光。
3.根据权利要求2所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述电子处理器(22)还被编程为：
计算针对探测到的切换的红光和红外光的红光强度/红外光强度比率；
基于探测到的环境光来校正所述红光强度/红外光强度比率；并且
将经校正的红光强度/红外光强度比率转换为氧饱和度值。
4.根据权利要求3所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述电子处理器(22)被编程为通过包括以下操作的操作来校正所述红光强度/红外光强度比率：
根据由所述光探测器(20)的阵列中除了被对准以探测来自所述单个有源光源(18.1-18.9)的发射光的所述光探测器之外的所述光探测器(20.1-20.9)探测到的所述环境光来计算校正因子(κ)，所述校正因子是基于相应探测器与被对准以探测来自所述单个有源光源的发射光的所述光探测器的欧几里得距离(β)来缩放的；并且
通过从所述红光强度/红外光强度比率中减去所述校正因子来校正所述红光强度/红外光强度比率。
5.根据权利要求4所述的氧饱和度监测器(XX)，其中，所述校正因子是：
κ＝∑jαjβjIj
其中，
其中，κ是所述校正因子，α是针对探测器j的贡献因子，β是所述探测器j与从对应光源(18.1-18.9)接收红光和红外光的探测器(20.1-20.9)之间的欧几里德距离，并且λi是光的波长，并且Ist1和Ist2是在没有任何光源针对给定的对应探测器进行操作的情况下测量的光强度。
6.根据权利要求2-5中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述电子处理器(22)还被编程为：
使用机器学习模型基于探测到的环境光来校正所述红光强度/红外光强度比率。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述光源(18)的阵列和所述光探测器(20)的阵列两者被布置在3×3矩阵中。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，还包括：
至少一个运动传感器(24、26)，其被配置为测量所述第一夹具部分(14)和所述第二夹具部分(16)中的至少一个夹具部分的移动；以及
至少一个电子处理器(22)，其被编程为至少基于由所述光源的阵列输出并且由所述光探测器的阵列测量的所述第一波长或光谱范围和所述第二波长或光谱范围的光并且还基于探测到的移动来确定氧饱和度值。
9.一种氧饱和度监测器(10)，包括：
夹具(12)，其具有相对的第一夹具部分(14)和第二夹具部分(16)；
光源(18)的阵列，其被设置在所述第一夹具部分上；
光探测器(20)的阵列，其被设置在所述第二夹具部分上；
至少一个运动传感器(24、26)，其被设置在所述第一夹具部分和所述第二夹具部分中的至少一个夹具部分上并且被配置为检测所述第一夹具部分和第二夹具部分中的至少一个夹具部分的运动数据；
至少一个电子处理器(XX)，其被编程为：
接收由所述光探测器探测到的红光数据、红外光数据和环境光数据；
从所述至少一个运动传感器接收移动数据；
校正接收到的光数据以消除探测到的环境光并且针对所述运动数据进行补偿；并且
根据经校正的光数据来计算氧饱和度信号。
10.根据权利要求10所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述至少一个运动传感器(24、26)包括：
加速度计(24)，其被配置为测量所述第一夹具部分(14)和所述第二夹具部分(16)中的至少一个夹具部分的位移；并且
陀螺仪(26)，其被配置为测量所述第一夹具部分和第二夹具部分中的至少一个夹具部分的旋转。
11.根据权利要求9和10中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述加速度计(24)被设置在所述第一夹具部分(14)中，并且所述陀螺仪(26)被设置在所述第二夹具部分(16)中。
12.根据权利要求10-12中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述至少一个电子处理器(22)被编程为：
根据由所述加速度计(24)测量的位移数据来确定第一位移值；
根据由所述陀螺仪(26)测量的旋转数据来确定第二位移值；并且
根据所述位移值的总和来计算氧饱和度值。
13.根据权利要求12所述的氧饱和度监测器(10)，其中：
所述第一位移值由下式确定：
位移(加速度计)＝V(原始位置)–V(新位置)
其中，V是所述加速度计(24)在x方向、y方向和z方向上的位置的总和；并且
所述第二位移值由下式确定：
其中，D滚动是对应于所述陀螺仪(26)的滚动轴的原始数据。
14.根据权利要求13所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述至少一个电子处理器(22)被编程为：
实施机器学习模型以根据所述第一位移值和所述第二位移值来确定经校正的氧饱和度测量值。
15.根据权利要求9-14中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述光源(18)的阵列和所述探测器(20)的阵列被布置在矩阵中；
其中，所述光探测器的阵列中的每个光探测器被配置为探测仅来自对应光源的发射光。
16.根据权利要求9-14中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，其中：所述至少一个电子处理器(22)被编程为：
基于由所述至少一个运动传感器(24、26)检测到的移动来确定新的光源(18.1-18.9)与光探测器(20.1-20.9)的对以探测红光和红外光。
17.一种氧饱和度监测器(10)，包括：
夹具(12)，其具有相对的第一夹具部分(14)和第二夹具部分(16)；
光源(18)的阵列，其被设置在所述第一夹具部分上；
光探测器(20)的阵列，其被设置在所述第二夹具部分上，其中，所述光探测器的阵列中的每个光探测器被配置为探测仅来自对应光源的发射光；
加速度计(24)，其被配置为测量所述第一夹具部分和所述第二夹具部分中的至少一个夹具部分的位移；
陀螺仪(26)，其被配置为测量所述第一夹具部分和所述第二夹具部分中的至少一个夹具部分的旋转；
至少一个电子处理器(22)，其被编程为：
校正接收到的由所述光探测器探测到的红光数据、红外光数据和环境光数据以消除探测到的环境光，从而生成经校正的光信号；
将由所述加速度计测量的位移数据与由所述陀螺仪测量的位移数据进行加和；
使用加和的位移数据和所述经校正的光信号来确定测量所述红光数据和所述红外光数据的所述光源的阵列中的光源和所述光探测器的阵列中的光探测器；
使用所确定的光源和所确定的光探测器来探测红光和红外光；并且
根据探测到的红光和探测到的红外光来计算氧饱和度信号。
18.根据权利要求17所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述光源(18)的阵列和所述光探测器(20)的阵列两者被布置在3×3矩阵中；
其中，所述光源的阵列中的每个光源(18.1-18.9)被配置为发射红光和红外光；并且
其中，所述光探测器(20)的阵列中的单个光探测器(20.1-20.9)被配置为探测从对应光源发射的红光和红外光，并且其他光探测器被配置为探测从对应光源发射的红光和红外光以及环境光。
19.根据权利要求18所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述至少一个电子处理器(22)还被编程为：
接收由所述单个光探测器(18.1-18.9)探测到的红光数据和红外光数据，以及来自所述其他光探测器(20.1-20.9)的探测到的环境光数据；
校正接收到的数据以消除所述探测到的环境光；并且
根据探测到的红光数据和探测到的红外光数据来计算氧饱和度信号。
20.根据权利要求17-19中的任一项所述的氧饱和度监测器(10)，其中，所述加速度计(24)被设置在所述第一夹具部分(14)中，并且所述陀螺仪(26)被设置在所述第二夹具部分(16)中。
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