CN115605129A - 改进的ppg测量 - Google Patents

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CN115605129A CN202180020354.0A CN202180020354A CN115605129A CN 115605129 A CN115605129 A CN 115605129A CN 202180020354 A CN202180020354 A CN 202180020354A CN 115605129 A CN115605129 A CN 115605129A
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巴列·哈耶斯-伊尔
詹姆斯·卡彭特
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Surepulse Medical Ltd
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Abstract

本申请公开了装置，包括光学生理传感器(100)和另一测量系统(150)。所述光学生理传感器(100)包括光发射器(111)和光检测器(121)，所述光检测器(121)被配置成检测在已被包括血管的组织衰减之后的来自所述光发射器(111)的光。所述光学生理传感器(100)被配置成从所检测到的光确定生理参数值。所述另一测量系统(150)被配置成确定所述生理参数值何时可能是可靠的。所述另一测量系统(150)包括至少一个测量子系统，每个所述测量子系统采用也不同于用于确定所述生理参数值的测量模态的不同测量模态。

Description

改进的PPG测量
技术领域
本发明涉及脉搏血氧测定法(pulse oximetry)。具体地，本发明涉及新生儿(婴儿)的SpO2测量的精确性和可靠性的改进。
背景技术
在心脏跳动时，心电脉冲在全身循环。如果用光(可见或不可见)照射皮肤，则返回包括非变分量和变化分量的光级。在心电脉冲到达时，随着血容量增加，更多的光被吸收，并且因此，所检测到的光照级别有衰减。被检测到的时变光学信号被称为光电容积脉搏波(PPG)。PPG是一种与心率有关的AC信号，“坐”在由不移动的血红蛋白、皮肤和骨骼吸收所引起的(非变分量)DC信号顶部上。
对PPG的检测取决于光的波长、光源和检测器之间的分离、对无论是反射或是透射的部署、温度和生理条件。
通过测量不同波长下的PPG，可检测到血红蛋白中的氧饱和度的水平，这是由于Hb(脱氧血红蛋白)和HbO2(氧合血红蛋白)的吸收系数不同，作为等吸收点两侧波长的函数，在约800nm处(参见图1)。
WO2017/149325(A1)公开了用于婴儿的盖帽(hat)和监测系统，特别用于监测婴儿的生理状况(诸如，血氧饱和度(例如，SpO2))。本文所述的盖帽包括中心部分、第一侧部分和附接到中心部分的相对侧的第二侧部分、第一紧固件、顶部帽檐(top flap)和第二紧固件。盖帽具有未折叠构型和穿戴构型。在未折叠构型中，第一部分和第二部分在相反的方向上从中心部分彼此远离地延伸。在穿戴构型中，盖帽包裹在婴儿的头部，其中，中心部分与婴儿的头部的后部接触，该第一部分包裹在婴儿的头部的第一侧周围，并且第二部分包裹在婴儿的头部的第二侧周围。第一部分和第二部分被配置成以穿戴构型由第一紧固件被紧固在一起，使得第一部分、中心部分和第二部分共同限定围绕婴儿的头部的盖帽边缘(hatrim)。顶部帽檐被配置成以穿戴构型覆盖婴儿的头部的顶部。顶部帽檐被配置成由第二紧固件被紧固到第一部分、中心部分和第二部分中的至少一个。盖帽还包括光学生理传感器，所述光学生理传感器可包括：柔性电路板、光发射器和光检测器；柔性电路板具有：传感器部分，光发射器和光检测器连接到所述传感器部分；模块部分，包括用于将光发射器和光检测器电连接至可移动读出模块的接触件；以及位于传感器部分和模块部分之间的细长引线部分。在盖帽处于穿戴构型中时，光学生理传感器保持与婴儿的头部接触。为了获取可靠的PPG(和SpO2)测量，利用合适量的接触压力将传感器适当放置在头部上是必要的。接触压力过小可能导致移动伪影(artefact)(例如，由于移动期间的传感器抬升)，接触压力过大可能导致皮肤转白。
灌注指数为来自皮肤(即，PPG/DC)的光的变化分量和非变分量的比率。SpO2，周边氧饱和度(对血液中的氧饱和度水平的估计)与使用红光和IR测量的灌注指数(PI)的比率有关。SpO2可通过脉搏血氧测定法使用以下公式来确定：
Figure BDA0003841118130000021
SpO2＝f(R)
其中，f(R)表示R值与SpO2值的关系，并且通过特定传感器的校准根据经验确定(并且可取决于光源和检测器分离)，PPGred为所检测到的红光的脉冲分量(被组织吸收后)，DCred为所检测到的红光的非变分量(被组织吸收后)，PPGIR为所检测到的红外光的脉冲分量(被组织吸收后)，DCred为所检测到的红外光的非变分量(被组织吸收后)。红光和IR光的示例性波长分别为660nm和940nm(但也可使用其他波长)。
在角质层、表皮和潜在生理机能(即，肌肉、软骨、韧带等)中，PPG和DC(人类和动物两者)均强烈依赖于身体上的各种空间位置(导致空间PPG和DC变化)和微皮肤变化(导致利用检测器和光源相对于皮肤的移动伪影造成短暂的PPG和DC干扰)。这些变化可导致难以获取可靠的PPG和SpO2测量。
因此，在各种紧急情况下，期望改进PPG测量的可靠性以及因此的SpO2测量，特别是针对婴儿护理，其可能需要监测SpO2，以便于确定是否需要复苏术。此类改进可帮助降低婴儿的死亡率。
发明内容
根据第一方面，提供了装置(例如，光电容积脉搏波装置(photoplethysmographydevice))，包括：
光学生理传感器，其中，所述光学生理传感器包括光发射器和光检测器，所述光检测器被配置成检测在已被包括血管的组织衰减之后的来自所述光发射器的光，并且所述光学生理传感器被配置成从所检测到的光确定生理参数值；
另一测量系统，所述另一测量系统被配置成确定所述生理参数值何时可能是可靠的，所述另一测量系统包括至少一个测量子系统，每个所述测量子系统采用也不同于用于确定所述生理参数值的测量模态的不同测量模态。
所述至少一个测量子系统可至少包括第一测量子系统和第二测量子系统。
所述另一测量系统可包括被配置成确定所检测到的光的第一波长和被所述组织衰减之后的不同的第二波长的非变分量的DC光比率的测量子系统。
所述第一波长可对应于绿光，并且所述第二波长可对应红光或红外光。
所述装置可被配置成使用所述DC光比率确定所述装置抵靠所述组织的最佳压力。
所述另一测量系统可包括测量系统，所述测量系统包括电容式传感器，所述电容式传感器具有被配置成与所述组织接触的电极。
所述电容式传感器可包括压敏电容式传感器。
所述压敏电容式传感器可包含一对电极和夹置在所述电极之间的可压缩电介质。
所述电容式传感器可包括多个电容式传感器，其中，所述电容式传感器中的每个被设置在邻近所述光学生理传感器的不同位置处。
所述另一测量系统可包括测量子系统，所述测量子系统包括压力传感器或力传感器。
所述压力传感器或力传感器包括多个压力传感器或多个压力传感器，每个压力传感器或每个压力传感器设置在所述光学生理传感器周围的不同位置处。
所述装置可包括位于所述光检测器和所述组织之间的检测器透镜，以及位于所述光发射器和所述组织之间的照明透镜。
所述光学生理传感器可包括光电容积描记(PPG)传感器和/或脉冲血氧仪。
所述光发射器可包含多个发光二极管(LED)。
所述光检测器可包含光电二极管。
根据第二方面，提供了盖帽，包括根据第一方面所述的装置，其中，所述盖帽被配置成保留带有所述光学生理传感器的所述装置，所述光学生理传感器与患者的前额接触。
所述盖帽的尺寸可被设定成适合婴儿。
所述盖帽可依据WO2017/149325公开的内容，包括其可选特征中的任一特征。
根据第三方面，提供了利用光电容积描记装置确定光学生理测量的方法，包括：
对组织的一部分进行照明；
在光已被所述组织衰减之后对其进行检测；
从所检测到的光确定所述光学生理测量；使用至少一个另一测量系统确定所述生理测量何时可能是可靠的。
所述光学生理测量可包括PPG测量或SpO2测量。
使用所述另一测量系统可包括以下各项中的至少一个或至少两个：
i)确定所检测到的光的第一波长和被所述组织衰减之后的不同的第二波长的非变分量的DC光比率；
ii)使用电容式传感器以检测与所述组织的适当的接触；
iii)使用压力传感器以检测适当的接触。
检测器透镜可被设置在所述光检测器和所述组织之间，并且照明透镜被设置在所述光发射器和所述组织之间。
所述方法可包括自动指示或标记所述光学生理测量是否依赖于来自所述另一测量系统的输出。
每个方面的特征可与任何其他方面的那些特征组合。例如，第三方面的所述方法可使用第一方面(包括其可选特征中的任一特征)的装置或者第二方面的盖帽进行执行。第一方面的装置或者第二方面的盖帽可被配置成执行第三方面的方法，包括其可选特征中的任一特征。
附图简要说明
下面通过示例并参考附图进一步详细地描述本发明，其中：
图1示出了脱氧血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)的吸收光谱的示例，其是由Scott Prahl从“血红蛋白的光学吸收”中获取到的(https://omlc.org/spectra/hemoglobin/)；
图2示出了手的背面的光谱的示例，其是由Elli Angelopoulou从“人体皮肤的反射光谱”中获取到的(https://repository.upenn.edu/cgi/viewcontent.cgi？article＝1616&context＝cis reports)；
图3示出了与边缘相比来自头部的反射光谱的示例，其是由Muhammad Uzair等人从“脸的光谱反射是可靠的生物识别吗？”中获取到(https://doi.org/10.1364/OE.23.015160)；
图4示出了在五种不同的场景中的PPG传感器的DC比率空间的示例；
图5示出了利用压缩进行IR增强的示例，其是由Andreia
Figure BDA0003841118130000051
等人从“可见光和红外光中的远端PPG信号的来源的新见解”中获取到；
图6示出了具有(黄色的)圆形电容式传感器示例PPG传感器的照片；
图7示出了具有另外的电容式传感器的示例PPG传感器的示意图；
图8示出了具有测量婴儿的充电率(PBO)的计时器以及一个带有另外的电容的正在靠近的第三方临床医生的示例充电电路(PDO)的示意图；
图9示出了作为将盖帽戴上或摘下或由第三方触摸传感器的结果的圆形电极的充电/放电时间；
图10示出了DC绿/DC红与DC红外/DC红相比于五种不同的场景中电容感测水平的3D绘图的示例；
图11示出了使用PPG传感器旁边的圆形电极板在PPG传感器和与所应用的盖帽压力有关的头部之间的分离的示例；
图12示出了其间具有基于压缩的电介质的集成电极的示例；
图13示出了对变化的举例说明，如沿单条线和平均每列的200个像素通过人的手掌上的PixelFly相机看到的；
图14示出了关于比率R与从根据根据实施方案获取的PPG数据确定的所测得的SpO2值相关的示例性校准曲线；
图15示出了关于比率R与所获取的PPG数据确定的所测得的SpO2值相关的示例性校准曲线，而未过滤这些值，以仅选择被指示为可靠的那些值；
图16示出了装置的示例实施方案；
图17示出了根据实施方案的示例方法。
具体实施方式
图1示出了脱氧血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)的吸收光谱的示例。如上文所讨论的，通过使用对不同波长下的PPG的检测，可检测到血红蛋白中的氧饱和度的水平，这是由于Hb和HbO2的吸收系数不同，作为等吸收点两侧波长的函数，在约800nm处。
皮肤的光学标记可用于确定光学生理传感器何时被适当定位以确定可靠的PPG或SpO2测量。通过理解并考虑皮肤的光学特征，可能产生更可靠的PPG，并且因此更可靠地确定各种紧急情况下的SpO2值。
某些实施方案提供了多模式方法，用于在PPG信号和DC信号被信任时确定，以用户呈现准确且可靠的SpO2值，并且增加用户对所获得的SpO2值的置信度。
加速度计可用于确定传感器是否受到运动的影响。然而，加速度计可相对较大并且通常使传感器笨重。即使是微型装置，但也经常需要额外的电线，并且所产生的电磁干扰可严重影响检测来自PPG信号和DC信号的小的光电流。
已发现，通过组合在下文更详细讨论的五种不同技术(或模式或模态)中的两种或更多种，可能获取令人意想不到的结果。所得到的结果可用于确定盖帽(包含传感器)是否被适当地适配在受试者上(诸如，婴儿)。这可极大改进了PPG信号测量和/或SpO2测量的准确性和可靠性。五种技术可进行如下分类：1)对不同波长的DC光比率的测量；2)对人体电容的检测；3)利用压力对传感器的电容变化的检测；4)对压电力的检测；5)采用基于透镜的光电子空间还原。
如果光学生理传感器放置正确以获取可靠的传感器的情况下，仅使用上文所列出的技术之一可能不会产生已知的期望效果。在基于盖帽的传感器的上下文中，类似于WO2017/149325中所公开的内容，这些技术可用于评估盖帽是否适当地适配。这些技术中的两种或更多种的组合可用于确定盖帽是否适当地适配，并且因此，传感器得位置正确地放置在受试者上(例如婴儿的头部)。
结合上文所列出的这些技术中的两种或更多种的技术可能有几个优势。另外的感测模态(例如，压力、电容、DC光比率等)可向主治医师团队提供在调整盖帽的位置和或松紧度以便于避免遮挡时可使用的上下文信息。经由一种、两种或更多种另选的感测模态检测到的任何运动可允许实时的SpO2测量，以消除欺诈数据，并将置信度标志连接到测量数据。任何被检测到的动作的记录均可允许显著的后处理协助。
下面将详细讨论上文所列出的五种技术。
1)处于不同波长的DC光比率的测量
参考图2，例如，具有在其旁边部署的三个LED的光电二极管可用于检测以反射模式工作的三种不同波长的PPG信号(虽然本领域技术人员会理解传输模式的交替使用)。所使用的这些波长对应于绿光、红光和红外光。“坐”在其值根据光检测器(例如光电二极管)而变化的DC电平(DC level)的顶部的每个PPG(AC信号)在看波长是多少。例如，在某人观察手背的反射光谱，如图2所示，可看到更大的变化和签名。
如图2中所示的签名包括550nm附近的“W”形，其为手的软骨的特征。绿色波长(550nm处，或更通常地495nm-570nm处)和红色波长(650nm处，或更通常地620nm-750nm处)之间的反射率的变化导致接近100％的反射率增加。因此，在某人获取到DC绿与DC红的比率的情况下，所述比率(在正常情况下)将小于一(例如，在图2中，其约等于0.8)。小于1的比率值提供了某人能感测到皮肤的良好指示，但这不是肯定的。如上文所讨论的，为了确定盖帽(以及传感器)适当地适配，可能需要另外的技术(或模态)。
图3再次示出了反射光谱，但这次是人体的其他部位，即前额和嘴唇。特别是对于与前额相关的光谱，特征“W”不再存在。然而，在这种情况下，存在绿光(550nm处)和红光(650nm处)之间的DC反射信号的显著改变。在此，DC绿与DC红(或DC红外>900nm)的比率现在仅近似等于0.4(或更通常地在0.3和0.5之间)。除了以上讨论的特定值外，DC绿和DC红之间或DC红和DC红外之间的显著差异(例如，超过20％))是皮肤(在这种情况下，前额)被感测到的另一良好迹象，但这也不是肯定的。同样，另外的技术(或模态)可用于消除任何漏报率。
参考图4，作为其用途的示例，被集成到新生儿(例如，婴儿)的盖帽(如在WO2017/149325所述)的Surepulse PPG传感器可在五种不同的场景中部署，即：i)传感器面向上朝向房间灯光(SU)；ii)传感器面向下放置在桌面上(SD)；iii)盖帽材料折叠在传感器上(SF)；iv)盖帽宽松地适配在人的前额上(CL)；和v)盖帽牢固地适配在人的前额上(CT)。
图4示出了所得到的DC红外与DC红的DC比率与DC绿和DC红的DC比率的曲线图。针对每个场景，可在100秒内进行3次计时epoch平均测量(但可以使用低于1秒的任何值)，每100Hz采样一次DC值。可以看出，SU、SD和SF与牢固适配的盖帽(CT)占据完全不同的空间。另一方面，宽松地适配的盖帽(CL)占据大量空间。牢固适配的盖帽(CT)可从以下项识别到：DC绿/DC红<0.6；和/或DC红外/DC红介于1和1.1之间。
因此，不仅可能确定传感器是否接触到人体皮肤，并且还可评估盖帽是否牢固佩戴。
参考图5，其示出了漫反射率(DR)与波长，示出了DC红外与DC绿的比率的压缩的和未压缩的皮肤的光谱还提供了潜在的可能性。这已从DC绿与DC红和DC绿与DC红外的实验结果确认。根据这些比率，可能在与其他特征组合时确定皮肤的最佳压缩度，从而允许明确地区分最佳压力。
图16示意性地示出了该方法之后的示例性实施方案，包括光学生理传感器100，该光学生理传感器100包括处理器101、光发射器111和光检测器121。光发射器111可包括多于一个发光元件(例如，发射具有不同波长的光，诸如红光和绿光)。光检测器121可包括多于一个光检测元件，并且被配置成检测在已被包括血管的组织衰减之后的来自光发射器111的光。在一些实施方案中，每个光检测元件可能对不同的波长敏感。处理器101(可能是嵌入式微处理器)被配置成响应于光检测器121检测到光从光检测器121接收信号。处理器101被配置成从信号(即，所检测到的光)确定生理参数(诸如，SpO2，如在背景技术部分中解释的)。处理器101被配置成实现另一测量系统150，其中，检查第一波长与由组织衰减之后的不同的第二波长的被检测光的非变分量的DC光比率。如上文所述，DC光提供了光学生理传感器是否适当地放置在组织上的指示器，因此可指示SpO2测量(例如)何时可能是可靠的。
2)对人体电容的检测
电容式电极(例如，循环板)可被添加到被配置成测量PPG信号的装置，以便于确定装置是否与受试者的皮肤接触。
图6示出了在PPG传感器旁边具有(黄色)圆形电容式传感器的示例性PPG感测装置的照片。PPG感测装置的示例示意图在图6和图7中示出。PPG感测装置包括被定位在PPG传感器3旁边的圆形电容式传感器5。
参考图8，‘Cs’表示用户设置的电容(通常为1nf到47nF)，‘Rs’表示用户设置的电阻，以调整充电范围和灵敏度(通常为l kΩ到10kΩ)，‘Cx’表示相邻圆形电极的电容(例如，如图6和图7中所示的圆形电容传感器)，‘Cb’表示自然存在于人类/动物实验受试者身上的电容(或电荷)，‘Rb’表示身体的电阻式部件(包括瓦尔堡阻抗)，并且‘Ct’表示可触摸传感器的第三方人员(诸如，临床医生)。
具体地，图8示出了从微控制器的部署过程中获取的结果，以对Cs路径、Rs路径、Cx路径和Cb路径进行充电。由于Cs和Rs为已知的，充电时间(由微处理器计时器所测量的)将显示Cx和Cb的组合值。充电时间可被重复确定。因此，多个充电时间值可被存储。此外，在Cx和Cb由具有电容Ct的第三方(诸如，临床医生)触摸的情况下，该电容将被并联添加。因此，可计算出与Cb+Ct相关的不同充电时间。
图9示出了作为三种情况的函数的充电时间的样本结果，即：i)盖帽未戴在头上；ii)盖帽戴在头上；iii)盖帽被第三方触摸。三种情况中的每种情况可通过被标记在图9的y轴上的产生的充电时间明显地区分开来。充电时间明显使得能够区分盖帽何时戴在头上或从头上摘下，并且区分第三方是否触摸所述盖帽。
通过组合电容式充电时间(技术2)的两种结果和光的DC比率(技术1)，更严格的区分可在盖帽被戴上和盖帽被摘下的情况之间看到。该结果被示出为图10中的3D曲线。
虽然技术1和技术2的组合可能在某些设置下非常有用，但其可能仍然不可能在宽松适配的盖帽和牢固适配的盖帽之间区分。此外，在传感器摇晃或甚至倾斜的情况下，靠其自身组合的结果可能不能满足需求。
3)利用压力对传感器的电容变化的检测
压敏电容器(电容值随压力变化的电容器)可设置在PPG测量装置上或与PPG测量装置相邻。
图11示出了具有下电极(例如圆形电容板)和用作电介质的气隙(下电极和患者的头部上的皮肤之间)下电极与患者的头部上的皮肤之间)的装置的示例示意图。所述装置可类似于或等同于在技术2中采用的装置。电容可被进一步调整以适应通过在下电极和患者的前额之间引入电介质(dielectric)的特定场景。具有相对介电常数εr的此类电介质可导致电容Cx等于：
Figure BDA0003841118130000101
其中，A＝电容面积；ε0＝自由空间的介电常数；并且dx为电极-皮肤(头部)分离。
图12示出了在图11中示出的装置的变化的示例。在图11中示出的装置可通过引入具有厚度dx’和两个导电电极El、E2(红光)的可压缩电介质(蓝光)修改。电介质可夹置在两个电极之间，并且可包括具有相对较低(例如低于10MPa)的弹性模量的泡沫或弹性材料。该结构的优势在于电极E2定义两个电极中的一个电极，而不是依靠受试者的必须充当电极的角质层/表皮(皮肤)。对电介质的压缩提供了作为所施加的压力的函数的电容(和充电时间)的非线性调整。这实现了从El和E2之间的电容来确定与皮肤适当接触的最佳压力-既不太紧(导致闭塞，并且因此导致转白)，也不太松(导致大的移动伪影)。
可压缩电介质层dx’可包括多种不同的材料。可压缩电介质可包括聚合物弹性体。可被选择、制造或调谐的聚合物弹性体可提供所需的电气性能和可压缩性。可压缩电介质可包括聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)、硅酮弹性体(silicone elastomer)。容易且有效的操作PDMS可能是理想的。PDMS的属性诸如生物相容性和化学惰性可能使其成为PPG测量装置(以及其他PPG相关场景)的合适的选择。
多个电容式模块(电极对夹置压敏电介质)可被定位在PPG感测装置上(或周围)的不同位置处。例如，四个独立的电容式模块可被定位在PPG感测装置的“北”、“南”、“东”和“西”位置处。此类布置可允许用户或医生确定PPG感测装置的哪些区域被适当定位，并且哪些区域需要调整。本领域技术人员将理解到的是，电容模块的其他数量和布置可能是可取的。
4)力传感器或压力传感器
在PPG感测装置上添加力传感器或压力传感器可向用户提供上下文信息。此类装置不限于电容式传感器，并且可包括其他换能器，包括压阻式电阻材料、压电式电阻材料和压力响应式电阻材料。力传感器或压力传感器可被定位在PPG传感器的边缘处或周围。示例性材料诸如由Tekscan提供的材料可被定制成四个独立的力检测区域，被设置在PPG感测装置的“北”、“南”、“东”和“西”位置处。在四个位置中的每个位置处施加的压力可向医师医疗团队提供关于整体施加的压力的信息，从而允许确定盖帽是否太紧(并且因此阻塞下层皮肤，清空有血液的皮肤下方的血管)。
此外，当由于传感器相对于患者的皮肤的摇摆或倾斜而产生不同的力时，存在四个力检测位置(例如压电等)可允许医务人员重新调整传感器。
每个力传感器可包括由压敏流体层分开的两层导电聚合物(当受到压力时，改变两个电极之间的电阻)。该两层导电聚合物可使用粘合剂层压在一起。该结构的优势在于其为薄的，并且可易于定制成与PPG传感器相同的占用空间，并可允许在中心设置来自PPG传感器的光(或通过皮肤传输或从皮肤反射)可穿过的窗口。
5)采用基于透镜的光电空间还原
在皮肤与光源或检测器之间发生运动的情况下，皮肤的微观和宏观空间变化可能会对所记录的PPG(以及DC)信号值具有重大影响。
参考图13，反射光中的DC变化如例如由Butler M J(2016)所示的在手的手掌上发生(https://doi.org/10.1088/0967-3334/37/5/N27)。皮肤的细胞结构、色素沉着的变化和底层的血管网络都对所检测到的光的所测量到的幅度造成了极大的扰动。
可在每个PPG传感器的光源和检测器处引入透镜。透镜不仅可有效地聚焦和收集光(与没有透镜的PPG传感器相比)，还可通过限制和/或定义感兴趣的区域(ROI)在空间上对信号中的DC变化平均化。约1mm的对象/皮肤处的聚焦区域(例如)可能不能完全消除PPG信号中的大的DC变化，但对透镜的部署可极大地帮助做到这一点，并可能改进被测量的PPG信号。
透镜可被配置成在PPG传感器的光源和/或检测器的表面上突出，使得透镜可撞击在受试者的皮肤上。此类布置可在物理上减少PPG感测装置相对于受试者的皮肤的X移动和Y移动，并且因此改进所测量的PPG信号的准确性和可靠性。
仅使用技术1-5中的一种技术可能无法以很高的确定性是否将盖帽(PPG传感器)适当地适配在新生儿(婴儿)的头部上。然而，已经表明，通过组合技术1-5中的任两种或更多种技术，事实上，其可能确定(以很高的确定性)盖帽是否适当地适配，并且因此有可能获取准确且可靠的PPG信号测量和SpO2测定。
为了进行重申，某些实施方案可向医师团队提供上下文信息，医师团队可允许调整盖帽，例如就紧密度而言以避免光学传感器的遮挡和光学传感器的倾斜。此外，运动检测可允许提供有置信度标志的欺诈数据或在SpO2测量期间消除欺诈数据。从本文所述的技术中的至少一种技术(并且优选地采用这些方法中的至少两种方法)导出的运动日志可允许显著的后处理辅助。
图14a和图14b示出了两个新生儿的结果，从而显示从PPG测量获取的R值，PPG测量从与WO 2017/149325中公开的盖帽类似的盖帽获取。SpO2的值(在y轴上)是从新生儿的手腕上的传感器获取的。R值(在x轴上)从安装的光学传感器获取，该光学传感器通过盖帽保持与新生儿的前额接触。光学传感器包括绿色发射器、红色发射器和红外光发射器，并被配置成确定DC绿/DC红和/或DC绿/DCIR的比率(如上问所讨论的)，并且还包括电容式传感器，以用于检测光学传感器何时与皮肤适当接触。通过选择稳定和低的DC比率，图14a和图14b中的PPG值已被选择为可能是可靠的，并且选择稳定的并指示适当接触的电容值。
可以看出，选择可能是可靠的PPG测量(基于进一步的测量模态)产生高度线性的校准曲线，以用于使R与SpO2相关。
图15示出了在不过滤PPG测量的情况下获取的类似的R曲线，以选择可能是可靠的那些测量。从图15可以看出，存在相对较大的散射度和较差的线性度。
图17示出了根据示例性实施方案的方法，包括步骤101至步骤104。在步骤101处，受试者的一部分组织被照明(例如，利用红光和绿光)。在步骤102处，在已利用组织(包括血管的组织)衰减之后，检测到来自照明的光。在步骤103处，光学生理测量从所检测到的光例如SpO2或心率上确定。在步骤104处，另一测量系统(例如，如上文所讨论的)用于确定生理测量(在步骤103中确定)是否可能是可靠的。
虽然已讨论了特定的示例，但将理解的是，各种变化在本发明的范围内是可能的，这应该参考所附权利要求书来确定。变型是有意在权利要求书的范围内的。

Claims (22)

1.装置，包括：
光学生理传感器，其中，所述光学生理传感器包括光发射器和光检测器，所述光检测器被配置成检测在已被包括血管的组织衰减之后的来自所述光发射器的光，并且所述光学生理传感器被配置成从所检测到的光确定生理参数值；
另一测量系统，所述另一测量系统被配置成确定所述生理参数值何时可能是可靠的，所述另一测量系统包括至少一个测量子系统，每个所述测量子系统采用也不同于用于确定所述生理参数值的测量模态的不同测量模态。
2.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个测量子系统至少包括第一测量子系统和第二测量子系统。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述另一测量系统包括被配置成确定所检测到的光的第一波长和被所述组织衰减之后的不同的第二波长的非变分量的DC光比率的测量子系统。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一波长对应于绿光，并且所述第二波长对应红光或红外光。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其中，所述装置被配置成使用所述DC光比率确定所述装置抵靠所述组织的最佳压力。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述另一测量系统包括测量系统，所述测量系统包括电容式传感器，所述电容式传感器具有被配置成与所述组织接触的电极。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述电容式传感器包括压敏电容式传感器。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述压敏电容式传感器包含一对电极和夹置在所述电极之间的可压缩电介质。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的装置，其中，所述电容式传感器包括多个电容式传感器，其中，所述电容式传感器中的每个被设置在邻近所述光学生理传感器的不同位置处。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述另一测量系统包括测量子系统，所述测量子系统包括压力传感器或力传感器。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述压力传感器或所述力传感器包括多个压力传感器或力传感器，所述多个压力传感器或力传感器各自设置在所述光学生理传感器周围的不同位置处。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括位于所述光检测器和所述组织之间的检测器透镜，以及位于所述光发射器和所述组织之间的照明透镜。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述光学生理传感器包括光电容积脉搏波(PPG)传感器和/或脉搏血氧仪。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述光发射器包含多个发光二极管(LED)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述光检测器包含光电二极管。
16.盖帽，包括根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述盖帽被配置成保留带有所述光学生理传感器的所述装置，所述光学生理传感器与患者的前额接触。
17.根据权利要求16所述的盖帽，其中，所述盖帽的尺寸被设定成适合婴儿。
18.利用光电容积脉搏波装置确定光学生理测量的方法，包括：
对组织的一部分进行照明；
在光已被所述组织衰减之后对光进行检测；
从所检测到的光确定所述光学生理测量；
使用至少一个另一测量系统确定所述生理测量何时可能是可靠的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述光学生理测量包括PPG测量或SpO2测量。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，使用所述另一测量系统包括以下各项中的至少一个或至少两个：
i)确定所检测到的光的第一波长和被所述组织衰减之后的不同的第二波长的非变分量的DC光比率；
ii)使用电容式传感器以检测与所述组织的适当的接触；
iii)使用压力传感器以检测适当的接触。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中，检测器透镜被设置在所述光检测器和所述组织之间，并且照明透镜被设置在所述光发射器和所述组织之间。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，还包括自动指示或标记所述光学生理测量是否依赖于来自所述另一测量系统的输出。
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