RU2680190C1 - Датчик показателей жизненно важных функций и способ измерения показателей жизненно важных функций пользователя - Google Patents
Датчик показателей жизненно важных функций и способ измерения показателей жизненно важных функций пользователя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680190C1 RU2680190C1 RU2017147020A RU2017147020A RU2680190C1 RU 2680190 C1 RU2680190 C1 RU 2680190C1 RU 2017147020 A RU2017147020 A RU 2017147020A RU 2017147020 A RU2017147020 A RU 2017147020A RU 2680190 C1 RU2680190 C1 RU 2680190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- wavelength
- user
- wavelengths
- sensor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title description 4
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 title 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 29
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 28
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 21
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 21
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 8
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-yl)-7-methyl-1h-1,8-naphthyridin-4-one Chemical compound N=1C2=NC(C)=CC=C2C(O)=CC=1C1=CC=CO1 INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010064719 Oxyhemoglobins Proteins 0.000 description 2
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 2
- 108010002255 deoxyhemoglobin Proteins 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 230000008081 blood perfusion Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 210000004207 dermis Anatomy 0.000 description 1
- 230000010247 heart contraction Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000013186 photoplethysmography Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
-
- 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
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
- A61B5/02427—Details of sensor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
- A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
- A61B5/7214—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using signal cancellation, e.g. based on input of two identical physiological sensors spaced apart, or based on two signals derived from the same sensor, for different optical wavelengths
-
- 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
- A61B2562/0233—Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00
- A61B2562/0238—Optical sensor arrangements for performing transmission measurements on body tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
-
- 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
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0261—Measuring blood flow using optical means, e.g. infrared light
-
- 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
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0295—Measuring blood flow using plethysmography, i.e. measuring the variations in the volume of a body part as modified by the circulation of blood therethrough, e.g. impedance plethysmography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к медицинской технике. ФПГ-датчик излучает свет по меньшей мере с тремя длинами волн (Y-Y) и регистрирует отраженный свет. ФПГ-датчик содержит блок коррекции движения для корректировки артефактов движения по зарегистрированным световым сигналам путем вычитания выходного сигнала зарегистрированного света со второй длиной волны (Y) из среднего для выходных сигналов зарегистрированного света с первой и третьей длиной волны (Y, Y). Три длины волн (Y-Y) имеют величину приблизительно около 550 нм. Вторая длина волны (Y) равноудалена от первой и третьей длин волн. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к датчику показателей жизненно важных функций, а также к способу измерения показателей жизненно важных функций пользователя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Оптические датчики частоты сердечных сокращений широко известны в области мониторинга или регистрации показателей жизненно важных функций, например частоты сердечных сокращений, пользователя. Такой датчик частоты сердечных сокращений может быть основан на применении фотоплетизмографического (ФПГ, PPG) датчика и может использоваться для измерения величины объема органа. При помощи оптических пульсовых датчиков или пульсовых оксиметров регистрируют изменения поглощения света кожей человека, и на основе этих измеренных значений может быть определена частота сердечных сокращений или другие показатели жизненно важных функций пользователя. ФПГ-датчики содержат источник света, подобный светоизлучающему диоду (СИД), который излучает свет в кожу пользователя. Излучаемый свет рассеивается в коже и по меньшей мере частично поглощается кровью. Часть света выходит из кожи и может захватываться фотодетектором. Количество света, захватываемого фотодетектором, может представлять собой показатель объема кровенаполнения кожи пользователя. ФПГ-датчик может осуществлять мониторинг перфузии крови в дерме и жировой клетчатке кожи посредством измерения поглощения света конкретной длины волны. Если объем крови вследствие сердечных сокращений изменяется, рассеянный свет, который возвращается назад от кожи пользователя, также изменяется. Таким образом, осуществляя мониторинг сигнала регистрируемого света посредством фотодетектора, можно определить пульс в тканях кожи пользователя и, следовательно, частоту сердечных сокращений. Кроме того, если используются по меньшей мере два цвета, могут быть определены такие соединения в крови, как оксигемоглобин и дезоксигемоглобин, а также насыщение крови кислородом.
Импульсный сигнал сердечного ритма может быть зарегистрирован с использованием фотоплетизмографии (ФПГ), которая измеряет изменение объема крови в ткани человека. В ФПГ-датчике для излучения света на кожу пользователя используются светоизлучающие диоды, например, с длинами волн от 520 нм (зеленый) до 850 нм (инфракрасный). При ФПГ-измерении проходного типа используют свет в диапазоне длин волн 650-850 нм, а для ФПГ-измерения отражающего типа используется свет в диапазоне 520-570 нм.
Свет рассеивается в коже пользователя, при этом часть света поглощается кровью. Отраженный свет выходит из кожи и может быть зарегистрирован фотодиодом. Таким образом, выходной сигнал фотодиода может указывать на объем крови, а также на его изменение, то есть на пульс в коже пользователя.
На фиг. 1 представлен график, показывающий выходной сигнал ФПГ-датчика без движения в соответствии с предшествующим уровнем техники. На графике частота сердечных сокращений или импульсный сигнал является четко определяемыми.
Однако при наличии движения выходной сигнал ФПГ-датчика может быть искажен.
На фиг. 2 показан выходной сигнал ФПГ-датчика в соответствии с предшествующим уровнем техники без движения и при наличии движения. На фиг. 2 показано выходное напряжение V ФПГ-датчика в зависимости от времени. В области А1, также как и в области A3, движение отсутствует. Однако в области А2 движение присутствует. Как можно видеть, в области А2 импульсные сигналы сложнее определить из-за влияния движения. Большая часть артефактов в области А2 обусловлена кровенаполнением вен пользователя, поскольку давление крови в венах ниже.
В US 7727159 В2 раскрыт ФПГ-датчик, выполненный с возможностью коррекции артефактов движения.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание датчика показателей жизненно важных функций с увеличенным отношением сигнал/шум путем устранения артефактов движения в выходном сигнале датчика показателей жизненно важных функций.
Согласно аспекту настоящего изобретения предложен оптический датчик показателей жизненно важных функций для измерения или определения показателей жизненно важных функций пользователя. Оптический датчик показателей жизненно важных функций может быть фотоплетизмографическим датчиком (ФПГ). Источник света выполнен с возможностью генерирования по меньшей мере трех длин волн, направленных на кожу пользователя. Датчик также содержит блок фотодетектора, выполненный с возможностью определения интенсивности света по меньшей мере для трех длин волн, причем указанный свет характеризует отражение света, направленного на кожу пользователя или от нее. Датчик также содержит блок коррекции движения, выполненный с возможностью корректировки артефактов движения по интенсивности света, определенной фотодетектором, путем вычитания интенсивности света, определенной для второй длины волны, из среднего значений интенсивности света, определенных для первой длины волны и для третьей длины волны. Первая, вторая и третья длины волн имеют величину приблизительно около 550 нм. Вторая длина волны равноудалена от первой и второй длин волн. В качестве примера первая длина волны составляет 530 нм, вторая длина волны составляет 550 нм, и третья длина волны составляет 570 нм.
Согласно аспекту изобретения вторая длина волны соответствует сумме первой и третьей длин волн, деленной на 2. Если выбрать соответственно первую, вторую и третью длину волны, это обеспечит легкую и эффективную коррекцию артефактов движения.
Согласно еще одному аспекту изобретения вторая длина волны соответствует приблизительно 550 нм. Соответственно, первая длина волны может составлять 530 нм, а третья длина волны может составлять 570 нм. Альтернативно, первая длина волны может составлять 540 нм, а третья длина волны может составлять 560 нм.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ измерения или определения показателей жизненно важных функций пользователя оптическим датчиком показателей жизненно важных функций, который выполнен с возможностью измерения или определения показателей жизненно важных функций пользователя. Оптический датчик показателей жизненно важных функций представляет собой ФПГ-датчик. Свет генерируют по меньшей мере с тремя длинами волн и направляют на кожу пользователя. Интенсивность света, характеризующая отражение света, излученного на кожу пользователя или с нее, обнаруживают по меньшей мере для трех длин волн. Артефакты движения корректируют по регистрируемому свету путем вычитания интенсивности света, определенной для второй длины волны, из среднего значений интенсивности света, определенных для первой длины волны и для третьей длины волны. Первая, вторая и третья длины волн имеют величину приблизительно около 550 нм. Вторая длина волны равноудалена от первой и третьей длин волн.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложена компьютерная программа для мониторинга частоты сердечных сокращений пользователя в оптическом датчике показателей жизненно важных функций, как определено выше. Компьютерная программа содержит средства программного кода, обусловливающие выполнение оптическим датчиком показателей жизненно важных функций этапов способа измерения или определения показателей жизненно важных функций пользователя, когда компьютерная программа запущена на компьютере, управляющем оптическим датчиком показателей жизненно важных функций, или если компьютерная программа запущена в оптическом датчике показателей жизненно важных функций.
Согласно другому аспекту изобретения датчик показателей жизненно важных функций содержит ФПГ-датчик на основе светоизлучающего диода. Свет светоизлучающего диода проходит в ткань кожи пользователя, отражается и некоторая его часть может достигать фотодетектора. Выходной сигнал фотодетектора можно использовать для контроля объемной доли крови и соединений крови, таких как оксигемоглобин и дезоксигемоглобин. В частности, величина поглощения или отражения света от СИД-источника света может быть использована для определения частоты сердечных сокращений, а также объемной доли крови или соединений крови. Частота сердечных сокращений связана с объемной долей крови. Кроме того, согласно изобретению ФПГ-датчик является, соответственно, оптическим датчиком, обеспечивающим возможность неинвазивного измерения показателей жизненно важных функций пользователя.
Согласно другому аспекту изобретения ФПГ-датчик предназначен для измерения или определения частоты сердечных сокращений пользователя. ФПГ-датчик содержит по меньшей мере один источник света, например, СИД и по меньшей мере один фотодетектор, например, фотодиод. Сигнал, полученный фотодиодом, обрабатывается для определения частоты сердечных сокращений пользователя. Чтобы скорректировать любые артефакты движения, которые создаются движением пользователя во время ношения ФПГ-датчика, ФПГ-датчик излучает свет с тремя различными длинами волн, которые равно удалены друг от друга и имеют величину приблизительно около 550 нм. Для удаления артефактов движения из выходных сигналов фотодетектора, выходной сигнал фотодетектора и вторая длина волны вычитают из среднего выходного сигнала фотодетектора при первой и третьей длинах волн.
Следует понимать, что предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения также может быть комбинация зависимых пунктов формулы изобретения или вышеуказанных вариантов осуществления или аспектов с соответствующими независимыми пунктами формулы изобретения.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны и будут объяснены со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанный(е) в представленном ниже описании.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На следующих чертежах:
на фиг. 1 показан график выходного сигнала ФПГ-датчика в соответствии с предшествующим уровнем техники,
на фиг. 2 показан выходной сигнал ФПГ-датчика в соответствии с предшествующим уровнем техники,
на фиг. 3 в целом показан принцип работы датчика показателей жизненно важных функций согласно одному аспекту изобретения,
на фиг. 4 представлен график, показывающий интенсивность света, отраженного от кожи пользователя согласно одному аспекту изобретения,
на фиг. 5 представлен график, показывающий зависимость амплитуды выходного сигнала от длины волны света от ФПГ-датчика,
на фиг. 6 представлен график, показывающий спектр света, отраженного кровью, а также спектр света, отраженного сухожилием пользователя,
на фиг. 7 показана блок-схема оптического датчика показателей жизненно важных функций согласно одному аспекту изобретения, и
на фиг. 8 показан график выходного сигнала ФПГ-датчика без коррекции движения и с коррекцией движения согласно одному аспекту изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 3 в целом показан принцип работы датчика показателей жизненно важных функций. На фиг. 3 датчик 100 частоты сердечных сокращений со своей контактной поверхностью 101 расположен или размещен, например, на руке пользователя. Датчик показателей жизненно важных функций может быть выполнен на основе фотоплетизмографического ФПГ-датчика. Контактная поверхность 101 может быть размещена непосредственно на коже 1000 пользователя. Датчик 100 частоты сердечных сокращений содержит по меньшей мере один источник 110 света и по меньшей мере один фотодетектор 120. Источник 110 света излучает свет, например, через контактную поверхность 101 на кожу 1000 или в ткань кожи пользователя. Некоторая часть света отражается и отраженный свет может быть зарегистрирован фотодетектором 120. Некоторая часть света может проходить через ткань пользователя и регистрироваться фотодетектором 120. На основе отраженного света могут быть определены показатели жизненно важных функций пользователя, например, частота сердечных сокращений. Блок 130 коррекции движения выполнен с возможностью корректировки артефактов движения выходного сигнала по меньшей мере одного фотодетектора 120, для улучшения отношения сигнал/шум и определения частоты сердечных сокращений или других показателей жизненно важных функций пользователя.
Выходной сигнал ФПГ-датчика указывает на движение крови по сосудам пользователя. Качество выходного сигнала ФПГ-датчика может зависеть от скорости потока крови, морфологии кожи и температуры кожи. Кроме того, оптические потери в ФПГ-датчике также могут оказывать влияние на качество выходного сигнала ФПГ-датчика. Оптическая эффективность ФПГ-датчика может зависеть от потерь на отражение, при прохождении света из одной среды в другую. Кроме того, рассеяние света на поверхности кожи пользователя также может влиять на оптическую эффективность ФПГ-датчика.
ФПГ-датчик или оптический датчик показателей жизненно важных функций согласно одному аспекту изобретения могут быть реализованы как наручные устройства (например, часы или смарт-часы). Оптический датчик показателей жизненно важных функций может быть реализован в виде устройства, которое носится за ухом пользователя, например, как слуховой аппарат.
В некоторых случаях ФПГ-датчик согласно изобретению также может быть реализован в виде неинвазивного датчика, не имеющего контакта или бесконтактного датчика. Такой бесконтактный датчик может содержать по меньшей мере два (не имеющих контакта) оптических волокна (одно оптическое волокно в качестве передатчика или источника света и одно оптическое волокно в качестве приемника) и может использоваться для определения показателей жизненно важных функций пользователя.
На фиг. 4 представлен график, показывающий интенсивность света, отраженного от кожи пользователя, согласно одному аспекту изобретения. На фиг. 4 спектр света I, отраженного от кожи 1000 пользователя, изображен в зависимости от длины волны W(нм). Однако амплитуда отраженного света может изменяться из-за пульсации крови, а также движения пользователя или перемещения ФПГ-датчика относительно пользователя.
На фиг. 5 представлен график, показывающий зависимость амплитуды РА выходного сигнала от длины волны W(нм) света от ФПГ-датчика. На фиг. 5 показана амплитуда отраженного света в связи с движением ФПГ2, а также амплитуда отраженного света в связи с импульсом ФПГ1 в зависимости от длины волны.
Как можно видеть на фиг. 5, амплитуда импульсов является особенно высокой и заметной при длинах волн около 550 нм.
На фиг. 6 представлен график, показывающий спектр света, отраженного кровью, а также спектр света, отраженного сухожилием пользователя. На фиг. 6 верхняя кривая показывает зависимость спектра света I при отражении кровью пользователя. Нижняя кривая показывает спектр света I при отражении сухожилием пользователя. В то время как свет, отраженный кровью, имеет два различимых пика, свет, отраженный сухожилием, имеет график спектра, почти соответствующий линейному снижению при увеличении длины волны W(нм).
На фиг. 7 представлена блок-схема оптического датчика показателей жизненно важных функций согласно одному аспекту изобретения. Оптический датчик 100 показателей жизненно важных функций может содержать контактную поверхность 101, которая может находиться в непосредственном контакте с кожей 1000 пользователя. Оптический датчик показателей жизненно важных функций содержит источник 110 света, который может содержать три светоизлучающих диода 111-113. Указанные три светоизлучающих диода 111-113 могут излучать свет 111а, 112а, 113а с тремя различными длинами волн. Альтернативно, источник 110 может также содержать один настраиваемый светоизлучающий диод, который может излучать свет 111а, 112а, 113а с тремя различными длинами волн.
Кроме того, оптический датчик 100 показателей жизненно важных функций содержит блок 120 фотодетектора, выполненный с возможностью регистрировать отраженный свет 121а-123с. Источник 110 света может излучать свет 111а-113а с тремя длинами волн. Фотодетектор 120 может содержать три различных фотодиода 121-123, которые выполнены с возможностью регистрировать отраженный свет с тремя различными длинами волн 121а-123b. Выходной сигнал фотодетектора 120 направляется в блок 130 коррекции движения, который выполняет коррекцию влияния движения на выходные сигналы. Блок 130 коррекции движения служит для удаления артефактов движения из выходного сигнала фотодетектора.
Пусть, например тремя различными длинами волн являются Y1, Y2 и Y3. Данные три длины волны Y1-Y3 расположены на одном из максимумов вблизи значения 550 нм. Согласно одному аспекту изобретения выходной сигнал фотодетектора представляет собой сумму выходного сигнала фотодетектора, полученного в результате отражения света от крови В пользователя, и выходного сигнала фотодетектора, полученного в результате отражения света от сухожилий Т. Таким образом, выходной сигнал Ybt может представлять собой Yb+Yt, где индекс «b» соответствует крови, а индекс «t» соответствует сухожилиям. Если данное уравнение применить к трем точкам, получаются следующие результаты:
Как можно вывести из фиг. 6, координаты трех точек могут быть членами арифметического ряда, так что
Согласно одному аспекту изобретения, средняя длина волны равноудалена от первой и третьей длин волн, так что
Согласно одному аспекту изобретения коррекция влияния движения может основываться на следующей формуле:
Если уравнения 1-4 подставить в приведенное выше уравнение, можно видеть, что влияние сухожилий исключается, что в результате дает
Поскольку Y1b и Y3b практически равны друг другу, уравнение имеет следующий вид:
Соответственно, если использовать данную формулу, влияние сухожилий можно устранить, так что определяется только отраженный свет, обусловленный изменением крови.
Например, первая длина волны Y1 составляет 530 нм, вторая длина волны Y2 составляет 550 нм и третья длина волны Y3 составляет 570 нм.
Также возможны другие длины волн, если вторая длина волны равноудалена от первой и третьей длины волны. Другими словами, вторая длина волны лежит посередине между первой и третьей длинами волн.
На фиг. 8 представлен график выходного сигнала ФПГ-датчика без коррекции влияния движения и с коррекцией влияния движения согласно одному аспекту изобретения.
Другие вариации описанного варианта осуществления могут быть поняты и реализованы специалистом в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения на практике после ознакомления с чертежами, описанием и приложенной формулой изобретения.
В пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а грамматические показатели единственного числа не исключают множественное число.
Отдельный блок или отдельное устройство может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в пунктах формулы изобретения. Сам факт того, что определенные меры перечислены в отдельных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что возможна успешная комбинация таких мер. Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе информации, таком как оптическое запоминающее устройство или твердотельное запоминающее устройство, который поставляется вместе или как часть других аппаратных средств, но может также распространяться другими способами, например, через сеть Интернет или с использованием других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем.
Все ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объем.
Claims (12)
1. Оптический датчик (100) показателей жизненно важных функций, выполненный с возможностью измерения показателей жизненно важных функций пользователя, содержащий:
источник (110) света, выполненный с возможностью генерирования света (111а-113а), направляемого на кожу (1000) пользователя (1000), по меньшей мере с тремя длинами волн (Y1-Y3), где первая, вторая и третья длины волн (Y1-Y3) находятся в диапазоне 530-570 нм, причем вторая длина волны (Y2) равноудалена от первой и третьей длин волн (Y1, Y3),
по меньшей мере блок (120) фотодетектора, выполненный с возможностью определения интенсивности света с указанными по меньшей мере тремя длинами волн (113b-113b), причем указанный свет характеризует отражение света, излучаемого на кожу (1000) пользователя или от нее, и
блок (130) коррекции движения, выполненный с возможностью корректировки артефактов движения по интенсивности света, определенной фотодетектором (120), путем вычитания интенсивности света, определенной для второй длины волны, из среднего для значений интенсивности света, определенных для первой длины волны (Y1) и для третьей длины волны (Y3).
2. Оптический датчик показателей жизненно важных функций по п. 1, в котором вторая длина волны (Y2) соответствует сумме первой и третьей длин волн (Y1, Y3), деленной на 2.
3. Оптический датчик показателей жизненно важных функций по п. 2, в котором вторая длина волны (Y2) соответствует приблизительно 550 нм.
4. Оптический датчик показателей жизненно важных функций по п. 1, который является фотоплетизмографическим (ФПГ) датчиком.
5. Способ измерения показателей жизненно важных функций пользователя оптическим датчиком (100) показателей жизненно важных функций, включающий в себя следующие этапы:
генерирование света (111a-113а), направляемого на кожу (1000) пользователя, по меньшей мере с тремя длинами волн (Y1-Y3),
определение интенсивности света (121b-123b) с указанными по меньшей мере тремя длинами волн (Y1-Y3), причем указанный свет характеризует отражение света, излучаемого от кожи (1000) пользователя, и
корректировку артефактов движения по определенному свету путем вычитания интенсивности света, определенной для второй длины волны (Y2), из среднего для значений интенсивности света, определенных для первой длины волны (Y1) и для третьей длины волны (Y3), где первая, вторая и третья длины волн (Y1-Y3) находятся в диапазоне 530-570 нм, причем вторая длина волны (Y2) равноудалена от первой и третьей длин волн (Y1, Y3).
6. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу для мониторинга оптического датчика по п. 1, содержащую средства компьютерного кода, сконфигурированного для выполнения этапов способа по п. 5, при выполнении указанной компьютерной программы на компьютере, управляющем указанным оптическим датчиком.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP15187156.3 | 2015-09-28 | ||
| EP15187156 | 2015-09-28 | ||
| PCT/EP2016/073030 WO2017055307A1 (en) | 2015-09-28 | 2016-09-28 | Vital signs sensor and method of measuring vital signs of a user |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680190C1 true RU2680190C1 (ru) | 2019-02-18 |
Family
ID=54238316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017147020A RU2680190C1 (ru) | 2015-09-28 | 2016-09-28 | Датчик показателей жизненно важных функций и способ измерения показателей жизненно важных функций пользователя |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20170086753A1 (ru) |
| EP (1) | EP3355775B1 (ru) |
| JP (1) | JP6602469B2 (ru) |
| CN (1) | CN107847167B (ru) |
| BR (1) | BR112018002192A2 (ru) |
| RU (1) | RU2680190C1 (ru) |
| WO (1) | WO2017055307A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786614C1 (ru) * | 2022-02-16 | 2022-12-22 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Способ и устройство измерения частоты сердечных сокращений с подавлением артефактов движения |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017199597A1 (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | ソニー株式会社 | 生体情報処理装置、生体情報処理方法、及び情報処理装置 |
| CN111065326A (zh) * | 2017-08-25 | 2020-04-24 | 博能电子公司 | 增强光学心脏活动测量 |
| JP7056045B2 (ja) * | 2017-09-11 | 2022-04-19 | セイコーエプソン株式会社 | 検出装置および生体情報測定装置 |
| EP3613337A1 (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-26 | Nokia Technologies Oy | An apparatus, method and computer program for determining a biometric parameter |
| US12066702B1 (en) | 2018-09-25 | 2024-08-20 | Apple Inc. | Systems and methods for distinguishing between a user and an object |
| KR102640331B1 (ko) | 2018-10-19 | 2024-02-26 | 삼성전자주식회사 | 생체정보 추정 장치 및 방법과, 생체정보 추정 지원 장치 |
| KR102702367B1 (ko) * | 2019-03-25 | 2024-09-04 | 삼성전자주식회사 | 폐쇄성 수면 무호흡 위험도 선별을 위한 전자 장치 및 그것의 동작 방법 |
| US11573351B2 (en) | 2020-03-06 | 2023-02-07 | Apple, Inc. | Optical sensor having a magnetic optical barrier |
| US11556095B2 (en) | 2020-04-15 | 2023-01-17 | Apple Inc. | Modular sensing assembly for an electronic device |
| US12089931B1 (en) | 2020-09-11 | 2024-09-17 | Apple Inc. | Optical sensor for skin-contact detection and physiological parameter measurement at wearable electronic device |
| SE2130200A1 (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-17 | Rths Ab | A sensing arrangement for obtaining data from a body part |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994003102A1 (en) * | 1992-08-01 | 1994-02-17 | University College Of Swansea | Optical monitor (oximeter, etc.) with motion artefact suppression |
| US20050038349A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for detecting blood flow signal free from motion artifact and stress test apparatus using the same |
| RU99946U1 (ru) * | 2010-06-09 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессиоанльного образования Ижевский государственный технический университет | Устройство для фотоплетизмографии |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55120858A (en) * | 1979-03-13 | 1980-09-17 | Minolta Camera Kk | Nonnvisual oxyymeter |
| EP1104254A2 (en) * | 1998-08-13 | 2001-06-06 | Whitland Research Limited | Optical device |
| CA2435653A1 (en) | 2001-01-24 | 2002-08-01 | Auckland Uniservices Limited | Anti-cancer 2,3-dihydro-1h-pyrrolo[3,2-f]quinoline complexes of cobalt and chromium |
| US7865223B1 (en) * | 2005-03-14 | 2011-01-04 | Peter Bernreuter | In vivo blood spectrometry |
| GB0607270D0 (en) | 2006-04-11 | 2006-05-17 | Univ Nottingham | The pulsing blood supply |
| US8068891B2 (en) * | 2006-09-29 | 2011-11-29 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Symmetric LED array for pulse oximetry |
| EP1946697A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-23 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA Recherche et Développement | Device for monitoring arterial oxygen saturation |
| US8419649B2 (en) | 2007-06-12 | 2013-04-16 | Sotera Wireless, Inc. | Vital sign monitor for measuring blood pressure using optical, electrical and pressure waveforms |
| US9526431B2 (en) * | 2011-10-19 | 2016-12-27 | Biovotion Ag | System for noninvasive optical measurements of physiological properties in tissue |
| US8948832B2 (en) | 2012-06-22 | 2015-02-03 | Fitbit, Inc. | Wearable heart rate monitor |
| RU2640006C2 (ru) | 2012-08-01 | 2017-12-25 | Конинклейке Филипс Н.В. | Способ и система идентификации артефактов перемещения и повышения надежности измерений и сигналов тревоги в фотоплетизмографических измерениях |
| ITMI20130104A1 (it) * | 2013-01-24 | 2014-07-25 | Empatica Srl | Dispositivo, sistema e metodo per la rilevazione e il trattamento di segnali di battito cardiaco |
| US10342441B2 (en) * | 2015-02-27 | 2019-07-09 | Qualcomm Incorporated | Estimating heart rate by tracking optical signal frequency components |
| US10342466B2 (en) * | 2015-03-24 | 2019-07-09 | Covidien Lp | Regional saturation system with ensemble averaging |
-
2016
- 2016-09-28 US US15/278,317 patent/US20170086753A1/en not_active Abandoned
- 2016-09-28 JP JP2018516025A patent/JP6602469B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2016-09-28 WO PCT/EP2016/073030 patent/WO2017055307A1/en active Application Filing
- 2016-09-28 EP EP16775636.0A patent/EP3355775B1/en not_active Not-in-force
- 2016-09-28 CN CN201680045016.1A patent/CN107847167B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2016-09-28 RU RU2017147020A patent/RU2680190C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2016-09-28 US US15/763,474 patent/US10376164B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-09-28 BR BR112018002192A patent/BR112018002192A2/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994003102A1 (en) * | 1992-08-01 | 1994-02-17 | University College Of Swansea | Optical monitor (oximeter, etc.) with motion artefact suppression |
| US20050038349A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for detecting blood flow signal free from motion artifact and stress test apparatus using the same |
| RU99946U1 (ru) * | 2010-06-09 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессиоанльного образования Ижевский государственный технический университет | Устройство для фотоплетизмографии |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786614C1 (ru) * | 2022-02-16 | 2022-12-22 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Способ и устройство измерения частоты сердечных сокращений с подавлением артефактов движения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10376164B2 (en) | 2019-08-13 |
| US20170086753A1 (en) | 2017-03-30 |
| CN107847167A (zh) | 2018-03-27 |
| JP6602469B2 (ja) | 2019-11-06 |
| US20180303358A1 (en) | 2018-10-25 |
| BR112018002192A2 (pt) | 2018-09-18 |
| EP3355775B1 (en) | 2019-05-22 |
| JP2018533390A (ja) | 2018-11-15 |
| CN107847167B (zh) | 2019-04-05 |
| EP3355775A1 (en) | 2018-08-08 |
| WO2017055307A1 (en) | 2017-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2680190C1 (ru) | Датчик показателей жизненно важных функций и способ измерения показателей жизненно важных функций пользователя | |
| RU2720663C2 (ru) | Оптический датчик жизненных показателей | |
| US10426360B2 (en) | Portable pulse measuring device | |
| RU2703638C9 (ru) | Оптический датчик жизненных показателей | |
| US20170215747A1 (en) | Optical vital signs sensor | |
| RU2684560C2 (ru) | Устройство для определения физиологического показателя | |
| US20080188728A1 (en) | Method and Device for Determining the Perfusion of Blood in a Body Member | |
| EP3232919A1 (en) | Optical vital signs sensor | |
| JP6085725B2 (ja) | ユーザの心拍を測定する光学デバイス | |
| US10034639B2 (en) | Optical vital signs sensor | |
| RU2696422C2 (ru) | Система и способ оптического анализа | |
| KR20170064906A (ko) | 생체신호 측정장치 및 방법 | |
| WO2016055260A1 (en) | Optical vital signs sensor. | |
| US20190290146A1 (en) | Optical vital signs sensor | |
| WO2017133883A1 (en) | Optical vital signs sensor | |
| US20220192529A1 (en) | Pulse recognition and blood oxygen saturation systems and methods | |
| WO2018186108A1 (ja) | 生体関連情報測定装置 | |
| CN117918836A (zh) | 一种无创光电反射式生理参数测量的传感器及可穿戴装置 | |
| CA3205676A1 (en) | System for optically measuring vital parameters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200929 |