CN113729697A - 用于感测生命体征的可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于感测生命体征的可穿戴设备，包括柔性外壳、附接至所述柔性外壳的至少一个光发射器，该至少一个光发射器被配置为发射光信号，以及附接至所述柔性外壳的光传感器。所述光传感器定位在所述至少一个光发射器的相对侧上。所述柔性外壳被构造为附接至皮肤表面，并且至少部分地在解剖结构周围弯曲，使所述光传感器能够在受试者胸部附近接收反射光信号和透射光信号。

Description

用于感测生命体征的可穿戴设备
背景技术
脉搏血氧仪是一类经常用于测量外周血氧饱和度(SpO2)的设备。脉搏血氧仪通常通过用光照射皮肤表面并测量皮肤下的血液中的光吸收的变化来操作。
在透射式脉搏血氧测定中，脉搏血氧仪具有位于解剖结构的相对侧上的光发射器和光传感器，使得来自光发射器的光穿过解剖结构，并被另一侧上的光传感器接收。透射式脉搏血氧测定的一个可能的缺点是，它限于感测能够使光通过的位置，诸如手指、脚趾或耳垂。
另一方面，反射式脉搏血氧测定在解剖区域的同一侧上使用光发射器和光传感器，其允许多种感测位置，诸如前额、前臂、腹部和腿部。但是，反射式脉搏血氧测定可能提供较差的信号质量，其可能导致不可靠且不准确的SpO2测量值。
发明内容
总体而言，本公开涉及一种用于感测生命体征的可穿戴设备。在一种可能的配置中，可穿戴设备在附接至受试者的身体的一部分时(此时一般无法提供用于测量血氧饱和度的有用数据)，通过感测血氧饱和度水平来提供技术效果。在本公开中描述了各种方面，其包括但不限于以下方面。
在一方面中，用于感测生命体征的可穿戴设备包括柔性外壳；附接至柔性外壳的至少一个发光器，该至少一个发光器被配置为发射光信号；以及附接至柔性外壳的光传感器，该光传感器定位为与至少一个光发射器至少部分地相对。柔性外壳附接至皮肤表面，并且至少部分地在解剖结构周围弯曲，使光传感器能够在受试者胸部附近接收反射光信号和透射光信号。
在另一方面中，测量外周血氧饱和度的方法包括：将可穿戴设备附接至胸部附近的解剖结构周围，使得可穿戴设备部分地围绕胸部附近的解剖结构；使用可穿戴设备来获得胸部附近的光信号；以及使用所获得的光信号来计算外周血氧饱和度。
在另一方面中，测量无袖带血压的方法包括：将可穿戴设备附接至胸部附近的解剖结构周围，使得可穿戴设备部分地围绕胸部附近的解剖结构；使用可穿戴设备获得胸部附近的光信号；使用所获得的光信号计算血管容积图；以及使用血管容积图计算无袖带血压。
在另一方面中，用于感测生命体征的可穿戴设备包括：柔性外壳；位于柔性外壳内的光学单元，该光学单元包括：发射光信号的透射序列的光发射器；位于光发射器的相对侧的光传感器；且其中，柔性外壳被构造为附接至皮肤表面并在解剖结构周围弯曲，使光传感器能够在受试者胸部附近接收反射光信号和透射光信号。
附图说明
形成本申请的一部分的以下附图说明了所描述的技术，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1示意性地示出患者监控系统。
图2示意性地示出用于感测生命体征的可穿戴设备。
图3是可穿戴设备的仰视图。
图4是连接至监控设备的可穿戴设备的视图。
图5是可穿戴设备的部件分解图。
图6是附接至受试者的可穿戴设备的剖视图。
图7是在受试者胸部上第一放置方向的视图。
图8是在受试者胸部上第二放置方向的视图。
图9是示出在受试者胸部上各种放置方向的表格。
图10示意性地示出测量受试者胸部附近的外周血氧饱和度的方法。
图11示意性地示出测量无袖带血压的方法。
图12示出可用于实现本公开的方面的计算设备的示例性架构。
具体实施方式
图1示意性地示出患者监控系统10，该患者监控系统10包括由受试者S佩戴的可穿戴设备100，以测量一个或多个生命体征。可穿戴设备100可以是柔性的，使得其可以至少部分地围绕受试者S胸部附近的皮肤表面，使得可穿戴设备100可以接收反射光信号和透射光信号。通过接收例如反射光信号和透射光信号，当可穿戴设备100被佩戴在受试者S胸部附近时，可穿戴设备100可以减少噪声并改善信号质量，以提供更可靠且准确的SpO2和PPG测量值。
可穿戴设备100是“可穿戴的”，因为其可以应用于皮肤表面，并且在指定时段内将抵抗无意的移动。例如，可穿戴设备100可以被受试者S连续佩戴五天或更多天。
可穿戴设备100检测用于测量生命体征的光信号。在一些实施例中，光信号用于测量受试者S的外周血氧饱和度(SpO2)。在此类实施例中，光信号包含受试者S血液中的氧血红蛋白和脱氧血红蛋白之间的光吸收的差异。
在一些实施例中，光信号用于通过检测受试者S的组织的微血管床中的光吸收的变化来测量受试者S的血管容积图(PPG)。在一些实施例中，从光信号测量的PPG信号用于测量受试者S的无袖带血压。
可穿戴设备100可以附接至受试者S身体的任何区域以检测光信号。在某些实施例中，可穿戴设备100附接至受试者S的胸部上或胸部附近以检测光信号。有利地，可穿戴设备100是柔性的，使得其可以部分地围绕锁骨(clavicle)(即，颈骨)、肩胛骨、腋窝(即，腋下)中的皮肤褶皱或受试者S胸部附近的另一区域。
如图1所示，可穿戴设备100将从可穿戴设备100上的光传感器获取的电信号12传输到监控设备200。在某些实施例中，监控设备200是智能电话、平板计算机或其他便携式计算设备。在进一步的实施例中，监控设备200是被固定到墙壁上或医疗保健设施(诸如床)内的另一设备上的生命体征监控器，或者是可以在设施周围移动的便携式现场监控器。
通过到监控设备200的模拟前端202的连接来传输电信号12。在一些示例中，监控设备200的模拟前端202可以驱动可穿戴设备100的光学单元110，其包括光发射器112和光传感器114(参见图2)。
在一些实施例中，到模拟前端202的连接是无线的，使得可穿戴设备100不束缚于监控设备200。有利地，无线连接允许受试者S相对于监控设备200自由移动，以改善受试者S在佩戴可穿戴设备时的移动性。可穿戴设备100和监控设备200之间的无线连接的示例包括但不限于蓝牙、Wi-Fi、射频识别(RFID)、近场通信(NFC)、ZigBee等。
在一些实施例中，电信号12包括由监控设备200处理的原始数据。监控设备200包括计算设备1200，用于将电信号12处理为测量的生命体征，诸如SpO2或PPG。计算设备1200包括以下参考图12的更详细描述的至少一个处理单元和存储器。计算设备1200的存储器储存一种或多种算法，其在由处理单元执行该算法时执行本文描述的方法、操作、计算或过程中的一种或多种。
患者监控系统10可以包括相对于可穿戴设备100和监控设备200远程定位的服务器1300。在某些实施例中，监控设备200将电信号12作为原始数据，经由网络250传输到服务器1300，服务器1300使用计算设备1200将电信号12处理为测量的生命体征。然后可以将测量的生命体征经由网络250传输回监控设备200和/或可穿戴设备100。
网络250可以包括任何类型的有线连接或无线连接或其任何组合。无线连接的示例包括数字蜂窝网络连接，诸如5G。在一些实施例中，可以使用但不限于蓝牙、Wi-Fi、RFID、NFC、ZigBee等来完成无线连接。
在某些实施例中，可穿戴设备100将电信号12处理为测量的生命体征。例如，可穿戴设备100可以包括具有至少一个处理单元和存储器的计算设备(例如，参见图2)。
在进一步的实施例中，检测到的光信号处理为测量的生命体征的过程在可穿戴设备100、监控设备200和/或服务器1300之间共享并可根据一个或多个参数而变化，这些参数包括但不限于各个设备的处理能力、各个设备的电池电量、传输电信号12的能源成本、光信号中的噪声水平和/或用于将各个设备连接在一起的链接速率和链接可靠性等。
在某些实施例中，监控设备200包括显示设备204，以显示测量的生命体征，诸如受试者S的SpO2、PPG和无袖带血压。SpO2、PPG和无袖带血压测量值以数字、图形或数字和图形表示的任意组合的形式显示在显示设备204上。
在某些实施例中，监控设备200包括警报单元206。当SpO2、PPG和无袖带血压测量值在预定值范围之外时，警报单元206生成一个或多个警报。警报单元206在显示设备204上生成声音警报和/或视觉警报。除了生成声音警报和/或视觉警报之外或作为其替代，警报单元206生成直接发送给一个或多个看护者的消息，以通知看护者SpO2、PPG和无袖带血压测量值超过预定值范围。这样的消息的示例可以包括文本消息、即时消息、电子邮件等。
在某些实施例中，监控设备200使用网络250自动将SpO2、PPG和无袖带血压测量值传递到电子病历系统260(也称为电子健康档案，EMR/EHR)。有利地，SpO2、PPG和无袖带血压测量值被实时地自动储存在受试者S的电子病历或电子健康档案中。
图2示意性地示出可穿戴设备100。如图2所示，可穿戴设备100包括检测光信号的光学单元110。如将更详细描述的，光信号可以有利地包括透射光信号和反射光信号。在某些实施例中，光学单元110是血管容积图(PPG)传感器。优选地，光学单元110可以在单个组件中与其他传感器结合，以提供小、轻量且易于集成的传感器封装。
光学单元110包括一个或多个光发射器112，其发射光信号，以照亮受试者S皮肤表面下的血管。光发射器112可以在透射序列中发射红外(IR)和可见红光形式的光信号。例如，光发射器112可以在发射红外和可见红光之间交替。光发射器112可以包括发光二极管(LED)、激光器、灯具等。光发射器112也可以是多波长光发射器，其发射紫外、紫蓝、黄、绿和附加色谱，用于收集受试者S皮肤表面下的组织和流体(例如，血液)的多光谱测量值。
在一些实施例中，将从光发射器112中发射的光信号编程为以预定时间间隔脉冲化，使得在佩戴可穿戴设备100时，光发射器112不会不断发射光信号。有利地，这可以减少可穿戴设备100的电力消耗，特别是当受试者S长时间佩戴可穿戴设备100时。
光学单元110包括一个或多个光传感器114，以接收从血管反射回来的光信号(反射式脉搏血氧测定)和通过血管透射的光信号(透射式脉搏血氧测定)。光传感器114响应来自光发射器112的红外和可见红光的透射序列，以检测附接了可穿戴设备100地方的血液中的红外和红光吸收的变化。在一些示例中，光传感器114是光电探测器或光电二极管。
红外和可见红光的吸收在载有氧气的血液和缺氧的血液之间差异显著。例如，氧血红蛋白吸收更多的红外光，并允许更多的可见红光通过。脱氧血红蛋白允许更多的红外光通过，并吸收更多的可见红光。
由光传感器114测量从光发射器112发射的每个波长的光的吸收量。计算可见红光吸收与红外光吸收的比率，以确定氧合血红蛋白与去氧血红蛋白的比率，并将该比率转换为SpO2测量值。
光的每个波长的吸收量还可以用于生成血管容积图(PPG)和评估血液灌注。如上所述，PPG可以用于测量受试者S的无袖带血压。
在某些示例中，可穿戴设备100仅包括光学单元110(例如，包括光发射器112、光传感器114)以及到监控设备200的模拟前端202的连接。在替代示例中，诸如图2中的示例所示，可穿戴设备100可以以独立模式操作，以测量PPG和SpO2。在这样的替代示例中，可穿戴设备100可以进一步包括电路板120，以机械地支撑并电连接可穿戴设备100的各种电子元件。电路板120可以包括模拟前端122。
可穿戴设备100进一步包括用于控制光学单元110的操作的计算设备1200。计算设备1200包括至少一个处理单元和存储器。在某些实施例中，存储器储存算法，其在由处理单元执行时，将由光传感器114接收的反射光信号和透射光信号处理为受试者S的SpO2、PPG和无袖带血压测量值。
可穿戴设备100包括收发器130，其将所计算的SpO2、PPG和无袖带血压测量值传输送到监控设备200，用于显示在显示设备204上。可替代地，收发器130可以将原始的、未处理的数据(即，电信号12)传输给监控设备200，然后监控设备200执行算法，以计算受试者S的SpO2、PPG和无袖带血压测量值。在进一步的替代实施例中，监控设备200将原始的、未处理的数据(即，电信号12)发送给服务器1300，然后服务器1300执行算法，以计算SpO2、PPG和无袖带血压测量值。
在某些实施例中，可穿戴设备100包括电源140，以为可穿戴设备100的各个元件供电，包括光学单元110的元件，诸如光发射器112和光传感器114。电源140可以包括一次性电池或充电电池。在替代实施例中，可穿戴设备100不包括电源，而是诸如通过一根或多根电线从监控设备200中接收电力。
可穿戴设备100可以被包括在包括附加传感器的组件中。例如，可穿戴设备100可以包括在由受试者S佩戴的贴片中，该贴片包括附加传感器，以无创地确定各种生命体征，诸如体温、心电图(ECG)、心率、呼吸率、心输出量、心搏量和无袖带血压。在一些实施例中，可穿戴设备100被包括在贴片中，该贴片基于无创确定的生命体征来计算预警分数。可穿戴设备100无论是包括在带有附加传感器的贴片中还是单独使用，都可以有利地佩戴在医疗保健设施外面，诸如在受试者S家中，使得可以远程监控受试者S的生命体征。可穿戴设备100还可以用于早期恶化检测，例如在受试者S被许可进入医疗保健设施之前。
图3是可穿戴设备100的仰视图。如上所述，可穿戴设备100包括一个或多个光发射器112，其发射光信号以照亮皮肤表面下的血管。光发射器112通过底层104暴露，使得从光发射器112发出的光具有到皮肤表面的直接路径。光发射器112发射红外(IR)和可见红光形式的光信号。
在某些实施例中，光发射器112包括以圆形图案布置的多个LED。多个LED以圆形图案的布置增加了光发射器112的表面积，其增加了朝向皮肤表面并且可以穿透附接了可穿戴设备100的皮肤表面的光量。这是有利的，因为在某些情况下，可能需要将可穿戴设备100附接至锁骨上以测量SpO2和PPG，并且此解剖区域具有密度小于人体其他区域的毛细血管床。因此，多个LED的布置可以增强光进入毛细管床的穿透。
可以控制多个LED，以对可见红光和红外光的透射进行排序。在一些实施例中，可见红光具有约660nm的波长，并且红外光具有约940nm的波长。多个LED通过在发射可见红光和红外光之间来回交替，来对可见红光和红外光的透射进行排序。如上所述，在充氧血液和缺氧血液之间，红外光和可见红光的吸收显著不同。
光传感器114位于光发射器112的相对侧上。因此，在一些示例中，可穿戴设备100包括两个或更多个光传感器114(例如，光电二极管)，其被放置在距光发射器112(例如，发光二极管)一定距离处，以优化穿过组织的光收集。例如，第一光传感器114a位于光发射器112的第一侧，并且第二光传感器114b位于光发射器112的相对的第二侧。在一些示例中，第一光传感器114a和第二光传感器114b与光发射器112间隔10-20mm的距离。第一光传感器114a和第二光传感器114b在光发射器112的相对侧上的位置增加了光传感器114a、114b的表面积，这增加了由光传感器114a、114b吸收的反射光信号和透射光信号的量。这增加了光信号的信噪比，并且提高了当将设备佩戴在胸部附近时，从光信号计算出的SpO2和PPG测量值的可靠性和准确性，该光信号由可穿戴设备100获得。
在图3所示的示例中，光发射器112和光传感器114a、114b通过电线107并行连接至连接器108。连接器108可以插入到监控设备200中(参见图4)，以将由可穿戴设备100的光传感器114a、114b检测到的电信号12传输到监控设备200。在替代实施例中，电信号12可以无线传输到监控设备200，而无需使用电线107或连接器108，使得可穿戴设备100不通过一根或多根电线物理地连接至监控设备200。
图4是连接至监控设备200的可穿戴设备100的视图。在图4所示的示例实施例中，可穿戴设备100的连接器108被连接至监控设备200的相应的连接器208，其终止从监控设备200延伸的电线210的末端。监控设备200包括显示设备204，以显示从电信号12计算出的一个或多个生命体征，诸如SpO2、PPG和无袖带血压。监控设备200可以提供电力，以通过电线210、107为可穿戴设备100供电。
在替代实施例中，可穿戴设备100将由光传感器114a、114b检测到的电信号12无线传输到监控设备200，使得可穿戴设备100不包括电线107和连接器108。在这类实施例中，可穿戴设备100(参见图2)的收发器130和监控设备200(参见图1)的模拟前端202一起工作，以在可穿戴设备100和监控设备200之间提供无线连接，诸如通过蓝牙、Wi-Fi、RFID、近场通信(NFC)、ZigBee等。此外，可穿戴设备100可以具有它自己的电源140(参见图2)，例如一次性电池或充电电池。
图5是可穿戴设备100的部件分解图。参考图5，可穿戴设备100包括柔性外壳101，其构造为在受试者S胸部附近的解剖结构周围弯曲。柔性外壳101包括夹在顶层102和底层104之间的泡沫层106。柔性外壳101构造为容纳可穿戴设备100的光学单元110(参见图2)。
柔性泡沫层106包括用于容纳光传感器114a、114b的切口116以及用于容纳光发射器112的切口118。柔性泡沫层106可以包括额外的切口，以容纳可穿戴设备100的其他元件，诸如电路板120、收发器130、电源140和计算设备1200。
顶层102保护可穿戴设备100(包括光发射器112和光传感器114a、114b)的内部元件免受外部因素的影响。顶层102可以包括覆盖有薄膜的柔性泡沫，以在佩戴期间保护可穿戴设备100免受渗水的影响，并且防止可穿戴设备100从皮肤表面脱落。薄膜还可以提供防水、无菌的屏障，其保护受试者S的皮肤表面免受诸如液体、细菌和病毒的外部污染物的侵害。
底层104提供可穿戴设备100与皮肤表面的紧密接合，以最大化从光发射器112到光传感器114a、114b的光耦合。底层104可以包括压敏胶粘剂(PSA)，当向皮肤表面上的可穿戴设备100施加压力时，压敏胶粘剂在可穿戴设备100和皮肤表面之间形成粘结。底层104和皮肤表面之间的粘结可以持续五天或更多天，使得可以连续佩戴可穿戴设备100。
图6是附接至受试者S的可穿戴设备100的剖视图。在图6的示例布置中，底层104附接至紧挨着受试者S的锁骨22的皮肤表面20上。提供图6作为说明性示例，并且其未按比例绘制。因此，光发射器112到光传感器114a、114b的定位可以根据受试者和锁骨骨头的大小，以及可穿戴设备100在受试者锁骨周围的物理轮廓上的相对位置而变化。例如，在可穿戴设备100附接至锁骨区域的某些情况下，光发射器112可以直接定位在锁骨的顶部，而非图6所示的侧面。
可穿戴设备100(包括夹在顶层102和底层104之间的柔性泡沫层106)的柔性允许可穿戴设备100部分地围绕锁骨22。可穿戴设备100的柔性还允许该设备附接至其他皮肤表面，从而部分地围绕胸部附近的附加解剖区域，诸如肩胛骨或腋窝中的皮肤褶皱。
有利地，通过部分地围绕受试者S胸部附近的解剖区域，可穿戴设备100可以同时接收来自胸部附近的小动脉床的透射光信号和反射光信号。因此，可穿戴设备100执行透射式脉搏血氧测定和反射式脉搏血氧测定。与仅能够在受试者胸部附近执行反射式脉搏血氧测定的其他可穿戴设备相比，这提高了从可穿戴设备100获得的光信号的质量。
现在参考图5和图6，可穿戴设备100通过例如以下方式来执行透射式脉搏血氧测定：从光发射器112以红外(IR)和可见红光的形式发射光信号序列，并使用第一光传感器114a、第二光传感器114b来收集透射光信号。在图6的示例实施例中，光传感器114a位于锁骨22针对光发射器112而言的相对侧，使得光传感器114a定位为收集透射光信号。在替代布置中，光传感器114b可以位于锁骨22针对光发射器112而言的相对侧，使得光传感器114b定位为收集透射光信号。因此，光传感器114a、114b在光发射器112的相对侧上的定位通过提高收集通过锁骨22周围的血管透射的透射光信号的能力来提供技术效果。
图7是可穿戴设备100附接至受试者S胸部上时可穿戴设备100的第一放置方向103的视图。在第一放置方向103中，可穿戴设备100基本垂直于锁骨22的长度。同时图7示出可穿戴设备100安装在左侧锁骨上，第一放置方向103还可以包括将可穿戴设备100垂直安装在右侧锁骨上。
图8是可穿戴设备100附接至受试者S胸部上时可穿戴设备100的第二放置方向105的视图。在第二放置方向105中，可穿戴设备100基本平行于锁骨22的长度。同时图8示出可穿戴设备100安装在左侧锁骨上，第二放置方向105还可以包括将可穿戴设备100平行安装在右侧锁骨上。而且，在某些情况下，可穿戴设备100可以以基本平行于锁骨22的长度的方向安装在锁骨22下方的胸部上。在这种情况下，可穿戴设备100没有安装在锁骨骨头的轮廓上。
如上所述，可穿戴设备100的柔韧性还允许可穿戴设备100附接至到其他皮肤表面，从而部分地围绕受试者S胸部附近的其他解剖区域，诸如腋窝中。
图9是示出受试者的胸部上的各种放置方向的表格900。例如，在表格900的第一行中，可穿戴设备100以第一放置方向103附接至受试者胸部，使得可穿戴设备100基本垂直于锁骨22的长度。在表格900的第二行，可穿戴设备100以第二放置方向105附接至受试者S胸部，使得可穿戴设备100基本平行于锁骨22的长度。
另外，可以调节从光发射器112的中心到光传感器114a、114b(其分别位于光发射器112的相对侧上)的中心的距离。例如，光传感器114a、114b的中心应当与光发射器112的中心间隔足够远，以确保从光发射器112发射的光的波长经过足够的血液灌注组织。然而，光传感器114a、114b的中心应当与光发射器112的中心间隔足够近，以确保检测到的光信号主要由从光发射器112发射的光能组成并且没有其他来源。
光传感器114的中心与光发射器112的中心间隔在大约5至20毫米的范围内。例如，在表格900的第一列中，可穿戴设备100的第一实施例具有与光发射器112的中心间隔5毫米的光传感器114的中心。在表格900的第二列中，可穿戴设备100的第二实施例具有与光发射器112的中心间隔10毫米的光传感器114的中心。在表格900的第三列中，可穿戴设备100的第三实施例具有与光发射器112的中心间隔15毫米的光传感器114的中心。在表格900的第四列中，可穿戴设备100的第四实施例具有与光发射器112的中心间隔20毫米的光传感器114的中心。
可以调节放置方向(例如，第一放置方向103对比第二放置方向105)以及从光发射器112的中心到光传感器114a、114b的中心的距离(例如，表格900的1-4列)，以优化可穿戴传感器100的性能，以获得可靠且准确的SpO2和PPG测量值。考虑其他方向和实施例。
图10示意性地示出测量受试者S胸部附近的外周血氧饱和度(SpO2)的方法1000。方法1000包括操作1002：将可穿戴设备100附接至受试者S，使得设备部分地围绕受试者S胸部附近的解剖区域。
在一些实施例中，解剖区域是锁骨，并且操作1002包括将可穿戴设备100基本垂直于锁骨的长度放置(即，第一放置方向103)或将可穿戴设备100基本平行于锁骨的长度放置(即第二放置方向105)。在一些实施例中，解剖区域是腋窝中的皮肤褶皱，并且操作1002包括放置可穿戴设备100，以部分地围绕腋窝中的皮肤褶皱。在一些其他实施例中，解剖区域是肩胛骨，并且操作1002包括放置可穿戴设备100以部分地围绕肩胛骨。
接下来，方法1000包括操作1004：使用可穿戴设备100从受试者S胸部附近的解剖区域获得光信号。在一个实施例中，光信号包括反射光信号和透射光信号。在替代实施例中，光信号仅包括反射光信号。在进一步的替代实施例中，光信号仅包括透射光信号。
接下来，方法1000包括操作1006：使用所获得的光电信号计算受试者S的SpO2测量值。在一些实施例中，可穿戴设备100保持长时间附接至受试者S，以便连续更新并监控受试者S的SpO2测量值。在一些实施例中，受试者S连续佩戴可穿戴设备100五天或更多天，以连续监控并更新SpO2五天或更多天。
方法1000可以包括进一步的操作1008：使用所获得的光信号计算受试者S的PPG测量值。在一些实施例中，该方法包括操作1006和1008。在一些实施例中，方法1000不包括操作1006和1008，使得操作1008是可选的。在一些其他实施例中，操作1008代替操作1006，使得方法1000计算受试者S的PPG测量值而非SpO2测量值。
在一些实施例中，方法1000可以包括进一步的操作1010：使用PPG测量值计算受试者S的无袖带血压。在可穿戴设备100保持长时间附接至受试者S的实施例中，可以连续更新并监控受试者S的无袖带血压。
图11示意性地示出测量无袖带血压的方法1100。方法1100包括操作1102：将可穿戴设备100附接至受试者S，使得设备部分地围绕胸部附近的解剖区域。
在一些实施例中，解剖区域是锁骨，并且操作1102包括将可穿戴设备100基本垂直于锁骨放置(即，第一放置方向103)或将可穿戴设备100基本平行于锁骨放置(即，第二放置方向105)。在一些实施例中，解剖区域是腋窝中的皮肤褶皱，并且操作1102包括放置可穿戴设备100以部分地围绕腋窝中的皮肤褶皱。在进一步的实施例中，解剖区域是肩胛骨，并且操作1002包括放置可穿戴设备100以部分地围绕肩胛骨。
接下来，方法1100包括操作1104：使用可穿戴设备100从受试者S胸部附近的解剖区域获得光信号。在优选实施例中，光信号包括反射光信号和透射光信号。在替代实施例中，光信号仅包括反射光信号。在进一步的替代实施例中，光信号仅包括透射光信号。
接下来，方法1100包括操作1106：使用所获得的光信号计算受试者S的PPG测量值。在一些实施例中，可穿戴设备100保持长时间附接至受试者S，使得连续更新并监控受试者S的PPG测量值。在一些实施例中，受试者S连续佩戴可穿戴设备100五天或更多天，以连续监控并更新PPG五天或更多天。
接下来，方法1100包括操作1108：使用PPG测量值计算受试者S的无袖带血压。在可穿戴设备100保持长时间附接至受试者S的实施方式中，可以连续更新并监控受试者S的无袖带血压。
图12示出计算设备1200的示例性架构，其可以用于实现本公开的各方面，诸如上述可穿戴设备100和监控设备200的功能。计算设备1200包括处理单元1202、系统存储器1208和将系统存储器1208耦合到处理单元1202的系统总线1220。处理单元1202是诸如中央处理单元(CPU)的处理设备的示例。系统存储器1208包括随机存取存储器(“RAM”)1210和只读存储器(“ROM”)1212。在ROM 1212中存储有基本输入/输出逻辑，其包含诸如在启动期间有助于在计算设备内的元件之间传递信息的基本例程。
计算设备1200还可以包括能储存软件指令和数据的大容量存储设备1214。大容量存储设备1214通过连接至系统总线1220的大容量存储控制器(未示出)连接至处理单元1202。大容量存储设备1214和其关联的计算机可读数据存储介质为计算设备1200提供非易失性、非暂时性存储。
尽管本文中包含的计算机可读数据存储介质的描述是指大容量存储设备，但是本领域技术人员应当理解，计算机可读数据存储介质可以是任何可用的非暂时性物理设备或设备可从其读取数据和/或指令的产品。大容量存储设备1214是计算机可读存储设备的示例。
计算机可读数据存储介质包括以用于存储诸如计算机可读软件指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息的以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机可读数据存储介质的示例类型包括但不限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储技术，或任何其他可用于存储信息并且可以由设备访问的介质。
计算设备1200可以使用通过诸如本地网络、因特网或另一类型网络的网络250到远程网络设备的逻辑连接来在网络环境中操作。该设备通过连接至系统总线1220的网络接口单元1204而连接至网络250。网络接口单元1204还可以用来连接至其他类型的网络和远程计算系统。
计算设备1200还可以包括输入/输出控制器1206，其用于接收和处理来自多个输入设备的输入。类似地，输入/输出控制器1206可以将输出提供给多个输出设备。
大容量存储设备1214和RAM 1210可以储存软件指令和数据。软件指令可以包括适合控制设备的操作的操作系统1218。大容量存储设备1214和/或RAM 1210还储存软件指令1216，其在由处理单元1202执行时使设备提供本文讨论的设备的功能。例如，大容量存储设备1214和/或RAM 1210可以存储软件指令，其在由处理单元1202执行时使可穿戴设备发送或接收生命体征测量值。
以上描述的各种实施例仅以举例说明的方式提供，并且不应被解释为以任何方式进行限制。在不脱离本公开的真实精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (20)

1.一种用于感测生命体征的可穿戴设备，包括：
柔性外壳；
附接至所述柔性外壳的至少一个光发射器，所述至少一个光发射器被配置为发射光信号；以及
附接至所述柔性外壳的光传感器，所述光传感器定位在所述至少一个光发射器的相对侧上；
其中，所述柔性外壳被构造为附接至皮肤表面，并且至少部分地在解剖结构周围弯曲，使所述光传感器能够在受试者胸部附近接收反射光信号和透射光信号。
2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述光信号包括红外波长和可见红光波长。
3.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述至少一个光发射器包括多个发光二极管。
4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其中，所述多个发光二极管包括：被配置为发射可见光的至少一个发光二极管和被配置为发射红外光的至少一个发光二极管。
5.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其中，所述多个发光二极管以圆形图案布置。
6.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述光传感器包括：定位在所述至少一个光发射器的第一侧上的第一光传感器和定位在所述至少一个光发射器的相对的第二侧上的第二光传感器。
7.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述光传感器与所述至少一个光发射器间隔在5毫米至20毫米之间的范围内。
8.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述柔性外壳包括夹在顶层和底层之间的泡沫层，并且其中，所述泡沫层包括用于容纳所述光传感器和所述至少一个光发射器的切口。
9.根据权利要求8所述的可穿戴设备，其中，所述顶层包括覆盖有薄膜的柔性泡沫，以保护所述光传感器和所述至少一个光发射器免受渗水的影响，并且防止所述可穿戴设备从所述皮肤表面脱落。
10.根据权利要求8所述的可穿戴设备，其中，所述底层包括压敏胶粘剂，当向所述皮肤表面上的所述可穿戴设备施加压力时，所述压敏胶粘剂在所述可穿戴设备和所述皮肤表面之间形成粘结。
11.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述解剖结构是锁骨骨头、腋窝中的皮肤褶皱或肩胛骨。
12.一种测量外周血氧饱和度的方法，所述方法包括：
将可穿戴设备附接至胸部附近的解剖结构周围，使得可穿戴设备部分地围绕所述胸部附近的所述解剖结构；
使用所述可穿戴设备以在所述胸部附近获得光信号；以及
使用所获得的光信号计算外周血氧饱和度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述解剖结构是锁骨骨头、腋窝中的皮肤褶皱或肩胛骨。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述可穿戴设备附接至所述解剖结构周围包括将所述可穿戴设备相对于所述锁骨骨头垂直附接。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述所获得的光信号包括：从所述解剖结构附近的血管反射回来的反射光信号和透射通过所述解剖结构附近的所述血管的透射光信号。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
使用所述所获得的光信号计算血管容积图。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
使用所述血管容积图计算无袖带血压。
18.一种用于感测生命体征的可穿戴设备，包括：
柔性外壳；
位于所述柔性外壳内的光学单元，所述光学单元包括：
发射光信号的透射序列的光发射器；
位于所述光发射器的相对侧的光传感器；以及
其中，所述柔性外壳被构造为附接至皮肤表面并在解剖结构周围弯曲，使所述光传感器能够在受试者胸部附近接收反射光信号和透射光信号。
19.根据权利要求18所述的可穿戴设备，其中，所述光发射器是发射多个波长谱中的光的多波长光发射器，并且所述光传感器收集所述胸部附近的组织和流体的多光谱测量值。
20.根据权利要求18所述的可穿戴设备，其中，所述解剖结构是锁骨骨头、腋窝中的皮肤褶皱或肩胛骨。
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