TWI592648B - 用於改良式生物訊號取得之功能性近紅外系統及儲存媒體 - Google Patents

用於改良式生物訊號取得之功能性近紅外系統及儲存媒體 Download PDF

Info

Publication number
TWI592648B
TWI592648B TW104137353A TW104137353A TWI592648B TW I592648 B TWI592648 B TW I592648B TW 104137353 A TW104137353 A TW 104137353A TW 104137353 A TW104137353 A TW 104137353A TW I592648 B TWI592648 B TW I592648B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
absorption
absorption spectrum
wavelengths
values
spectrum data
Prior art date
Application number
TW104137353A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201625924A (zh
Inventor
梅納德 福爾克納
威廉 貝爾特曼
Original Assignee
英特爾股份有限公司
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
Application filed by 英特爾股份有限公司 filed Critical 英特爾股份有限公司
Publication of TW201625924A publication Critical patent/TW201625924A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI592648B publication Critical patent/TWI592648B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7278—Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/004—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
    • A61B5/0042—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the brain
    • 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
    • A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • 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
    • A61B5/0084—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
    • A61B5/0086—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters using infrared radiation
    • 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
    • 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
    • A61B5/14552—Details of sensors specially adapted therefor
    • 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
    • A61B5/7221—Determining signal validity, reliability or quality
    • 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
    • A61B2560/0475—Special features of memory means, e.g. removable memory cards
    • 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
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
    • A61B2576/02—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part
    • A61B2576/026—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part for the brain
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

用於改良式生物訊號取得之功能性近紅外系統及儲存媒體
本發明係有關於用於改良式生物訊號取得之多頻譜量測。
功能性近紅外線光譜(functional near infra-red spectroscopy；fNIR)為涉及自近紅外線(NIR)光衰減、時間的或相位的改變的測量所解析之發色團濃度的量化之非侵入式成像方法。fNIR可被使用以藉由測量作為局部大腦活動之指標的腦中血氧濃度程度來偵測大腦活動(亦即神經負載)。具體言之，fNIR可使用兩種不同波長之紅外線發光二極體(LED)用以偵測決定大腦活動所需之血氧濃度程度。紅外線(IR)波長係被選擇在組織、皮膚、及骨骼之IR「窗」內(例如700nm-900nm)且對應至血紅素與含氧血紅素之IR吸收。血紅素與含氧血紅素之濃度位準中的改變可使用改良的貝爾-朗伯特定律(Beer-Lambert law)來決定：OD=-log(I/Io)=ε[X]d ×DPF+G其中OD為自所偵測的光密度I對於光Io的入射強度之負的對數概度比決定的取樣之光密度。OD係有關於組織ε之吸收係數、[X]為發色團濃度、而d為光自來源至偵測器之淨距離，乘上微分路徑-長度因子(differential path-length factor)DPF加上幾何因子(geometry factor)G。
110‧‧‧血紅素
111‧‧‧含氧血紅素
200‧‧‧流程
205‧‧‧方塊
210‧‧‧方塊
215‧‧‧方塊
220‧‧‧方塊
225‧‧‧方塊
230‧‧‧方塊
235‧‧‧方塊
300‧‧‧波長
301‧‧‧波長
302‧‧‧波長
303‧‧‧波長
304‧‧‧波長
305‧‧‧波長
310‧‧‧曲線
311‧‧‧曲線
312‧‧‧反曲點
320‧‧‧吸收值
321‧‧‧吸收值
322‧‧‧吸收值
323‧‧‧吸收值
324‧‧‧吸收值
325‧‧‧吸收值
410‧‧‧曲線
411‧‧‧曲線
420‧‧‧吸收值
421‧‧‧吸收值
422‧‧‧吸收值
423‧‧‧吸收值
424‧‧‧吸收值
425‧‧‧吸收值
510‧‧‧曲線
511‧‧‧曲線
520‧‧‧資料值
521‧‧‧資料值
522‧‧‧資料值
523‧‧‧資料值
524‧‧‧資料值
525‧‧‧資料值
1000‧‧‧系統
1014‧‧‧I/O裝置
1018‧‧‧匯流排橋接器
1020‧‧‧第二匯流排
1022‧‧‧鍵盤/滑鼠
1024‧‧‧音訊I/O
1026‧‧‧通訊裝置
1028‧‧‧資料儲存單元
1030‧‧‧碼
1032‧‧‧記憶體
1034‧‧‧記憶體
1038‧‧‧圖形引擎
1039‧‧‧點對點互連
1050‧‧‧點對點互連
1062‧‧‧點對點互連
1070‧‧‧第一處理元件
1072‧‧‧記憶體控制器(MC)邏輯
1074a‧‧‧處理器核心
1074b‧‧‧處理器核心
1076‧‧‧點對點介面
1078‧‧‧點對點介面
1080‧‧‧第二處理元件
1082‧‧‧記憶體控制器邏輯
1084a‧‧‧處理器核心
1084b‧‧‧處理器核心
1086‧‧‧點對點介面
1088‧‧‧點對點介面
1090‧‧‧子系統
1092‧‧‧介面
1094‧‧‧點對點介面
1096‧‧‧介面
1098‧‧‧點對點介面
10104‧‧‧點對點互連
10110‧‧‧第一匯流排
本發明之實施例的特徵及優點將藉由所附申請專利範圍、下列的一或多個例示實施例之詳細說明、及對應的圖式而變得淺顯易懂。在經考量為適當處，元件符號已在圖式中重複以表示對應或類比的元件。
第1圖包含用於血紅素及含氧血紅素之吸收頻譜曲線。
第2圖包含於本發明之實施例中用於適配對於血紅素及含氧血紅素之吸收值至吸收頻譜曲線之流程。
第3圖包含於本發明之實施例中當含氧血紅素濃度低且血紅素濃度高時，用於適配對於血紅素及含氧血紅素之吸收值至吸收頻譜曲線之曲線。
第4圖包含於本發明之實施例中當含氧血紅素濃度高且血紅素濃度低時，用於適配對於血紅素及含氧血紅素之吸收值至吸收頻譜曲線之曲線。
第5圖包含於本發明之實施例中當含氧血紅素濃度與血紅素濃度彼此類似時，用於適配對於血紅素及含氧血紅 素之吸收值至吸收頻譜曲線之曲線。
第6圖包含用於實現本發明之實施例中的流程之系統。
【發明內容及實施方式】
於接下來的說明中，各種特定細節係被提出，但本發明之實施例可在沒有這些特定細節的情況下被實現。已知電路、結構及技術未被詳細說明以避免模糊此說明的了解。「一實施例(an embodiment)」、「各種實施例(various embodiments)」及類似者表示如此說明之實施例可包含特定特徵、結構、或特性，但並非每個實施例必須包含特定特徵、結構、或特性。某些實施例可具有於其他實施例說明的特徵之一些、全部、或沒有具備於其他實施例說明之特徵。「第一」、「第二」、「第三」及類似者說明通用物件且表示類似物件所參照的不同範例。此形容詞沒有暗示如此描述之物件必須採用給定順序，無論時間上、空間上、依序或以任何其他方式。
如前所述，傳統fNIR系統由IR來源及IR偵測器之陣列來組成，其中IR來源有兩種波長。fNIR系統使用兩種波長用以決定血紅素至含氧血紅素之相對的量(例如濃度)，其可提供局部大腦活動之測量。其係藉由使用已知值來成完成，例如用於第1圖所示之血紅素到含氧血紅素的組織ε之莫耳消光係數。正確地決定血紅素至含氧血紅素之相對的量會是有相當困難度的，因為所接收的訊號 (例如I/Io)非常的小且具有大的雜訊成分。用以改進對於所擷取的資料之訊號雜訊比(SNR)之傳統機制包含在多個取樣下採時間平均，其導致較長測量時間。
然而，一實施例提供改良許多的訊號品質及資料擷取，其導致更正確的估計(例如認知負載估計)，其較傳統系統更快被獲得。一實施例結合已知值(例如第1圖中所示之波長對吸收特性)與測量以多個(例如三個或更多)波長，用以獲得優質的SNR結果，相較於以較少量的總取樣所能達成者。此導致更快的估計。此外，一實施例提供有關適當目標(亦即血紅素濃度對含氧血紅素濃度)之資訊係從資料值(吸收值)至期望的波長對吸收剖面之適配被提取。舉例來說，資料至血紅素或含氧血紅素吸收曲線之預期的形狀的適配之缺少(或不適當的適配)表示錯誤發色團已被偵測(例如血紅素或含氧血紅素以外的某物或甚至血紅素與含氧血紅素間的混淆)。一實施例提供一低置信等級輸出(例如視覺的或聽覺的)當吸收值不具有強適配至期望的波長對吸收剖面，其可表示設備異常或該設備未被適當地適配至受試者(例如未適當地裝附至病患的頭顱)。因此，各種實施例改善對於fNIR系統之訊號取得、傳送優質的資料、及降低資料取得時間以允許資料的即時(或接近即時)測量。舉例來說，一實施例降低提供可靠的發色團濃度資訊所需的I/Io測量平均之數字；因此降低資料取得及處理時間且提供更快的資料取得及回饋給使用者。
第1圖包含用於血紅素(110)及含氧血紅素(111)之吸收頻譜曲線。用於血紅素及含氧血紅素兩者的吸收(Y軸)對波長(X軸)之形狀的曲線為定量。當血紅素及含氧血紅素的量(例如濃度)改變時，吸收曲線相對於彼此而向上及下移動(但曲線的形狀保持相同)。
第2圖包含於本發明之實施例中用於適配對於血紅素及含氧血紅素之吸收值至吸收頻譜曲線之流程200。
於方塊205，fNIR系統在一第一時間期間以第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四LED、或其他紅外線來源發射第一光能量。於一實施例中，該第一、第二、第三、及第四波長彼此不同。於一實施例中，該第一及第二波長係介於650nm至800nm間而第三及第四波長介於800nm至950nm間。舉例來說，第3圖包含於本發明之實施例中當含氧血紅素濃度低且血紅素濃度高時，用於適配對於血紅素及含氧血紅素之吸收值至吸收頻譜曲線之曲線。具體言之，於第3圖中，該第一及第二波長(301、302)係介於650nm至800nm間而第三及第四波長(303、304)介於800nm至950nm間。實施例亦可用其他波長以增加正確率，例如波長300、305，考量到沒有嚴謹地有關fNIR及血紅素及含氧血紅素偵測的實施例，其可或可不在650nm至950nm的範圍內。於第3圖中，第一及第二吸收頻譜資料集對應至第一及第二吸收頻譜曲線310(血紅素)、311(含氧血紅素)。
如上所述，實施例使用比傳統系統多的波長測量。然而，波長的選擇亦與傳統系統不同。舉例來說，於第3圖中，波長301對應至位於或小於吸收頻譜曲線310之一反曲點312之一位置而波長302對應至大於該反曲點312的一額外位置。反曲點(例如點312)是曲線中曲率之方向發生改變之處。此外，波長300對應至小於該反曲點312的一額外位置。藉由交叉法(bracketing)(選擇於反曲點兩側之波長)或至少把對應至已知反曲點312之波長作為目標，一實施例較佳能在發色團濃度(例如[Hb]、[HbO2])間分辨，其將於針對第5圖之下文中進一步說明。
雖然未顯示於方塊205中，不只發射的光能量，連I/Io(或更具體言之，Io)亦被偵測。
於方塊210，該系統在一第二時間期間以第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四LED發射第二光能量。舉例來說，方塊205中參照的時間期間可相關於該受試者的「休息(rest)」狀態而方塊210中參照的時間期間可相關於該受試者的「測試(test)」狀態。再者，在一第二時間期間以第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四LED發射第二光能量不一定表示能量被同時從LED發射(但於某些實施例中確實是同時發射)。於某些實施例中，光發射可為本質上連續的，在沒有彼此覆蓋的情況下迅速地一個接著另一個發射。對於方塊205中光能量的發 射也是一樣。
於方塊215中，該系統基於發射該第一及第二光能量來決定一第一、第二、第三、及第四光密度改變(△OD)。舉例來說，△ODλ1=(εHbλ1[△Hb]+εHbO2λ1[△HbO2])×d×DPF；△ODλ2=(εHbλ2[△Hb]+εHbO2λ2[△HbO2])×d×DPF；△ODλ3=(εHbλ3[△Hb]+εHbO2λ3[△HbO2])×d×DPF；△ODλ4=(εHbλ4[△Hb]+εHbO2λ4[△HbO2])×d×DPF；...△ODλn=(εHbλn[△Hb]+εHbO22λn[△HbO2])×d×DPF(其中n為所感測的波長之總數)。因此，若n>4，則決定四個光密度改變並不排除決定額外的改變。
於方塊220，該系統基於經決定的該第一、第二、第三、及第四OD改變來決定於一第一發色團濃度中之一第一改變(△[Hb])及於一第二發色團濃度中之一第二改變(△[HbO2])。舉例來說，一實施例以下列方程式解出濃度改變：
如矩陣1所示，一實施例使用超定的(overdetermined)系統藉由使用三或更多個波長用以決定一或兩個發色團濃度。若有較未知者為多的方程式，則線性方程式之系統被視為超定的。該用語可按照約束計數(constraint counting)的原理來說明。各未知者可被視為 一可用的程度之自由。被納入該系統中之各方程式可被視為限制自由之一個程度的約束。因此，於一實施例中，fNIR系統基於決定的OD改變經由超定的系統來決定發色團濃度中之改變。
於方塊225中，該系統基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第一、第二、第三、及第四吸收值。於方塊230中，該系統對應該第一及第二發色團而適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集。如第3圖中所示，吸收值320、321、322、323、324、325係被決定。第3圖顯示含氧血紅素濃度低而血紅素濃度高之獨特的情況。
關於曲線適配，一實施例使用均方誤差(MSE)以適配吸收值320、321、322、323、324、325至曲線310、311(其係基於用於此二發色團之吸收頻譜資料集)。統計上，估計器的MSE測量「誤差」的平方之平均，亦即估計器間及所被估計者之差。
曲線適配是建立曲線(或數學函數)的過程，其(可能受到限制)對於一連串的資料值具有最佳的適配。曲線適配可涉及內插法(需要對資料的正確適配)，或平滑法(其中「平滑(smooth)」函數係被建立為大約地適配資料)。相關的主題是迴歸分析，其較聚焦於統計干擾的問題，例如有多少不確定性(例如「置信等級」)係存在於適配至觀察到有亂數誤差的資料之曲線中。經適配的曲線可被使用作為對於資料視覺化的幫助，用以推論沒有資料 為可用的函數之值、及總結二或更多變數間之關係。
最小平方(least squares)法是超定的系統之大約解法。「最小平方」意指整體解法最小化於每一個方程式的結果中所做出之誤差的平方之和。最小平方可被使用於資料適配/曲線適配中。最小平方方式中之最佳適配最小化剩餘(residual)的平方之和，剩餘是觀察的值與由一模型所提供之適配的值之間之差。當然，其他曲線適配技術係被使用於其他實施例。
回到第3圖，一實施例使用MSE及矩陣1以適配吸收值至曲線310、311。然而，該實施例亦使用MSE以適配吸收值至只有曲線310，其中矩陣1係被使用以僅解決[△Hb]而非[△HbO2]。於此情形中，修改的矩陣1具有與用於未修改的矩陣1(同時解決[△Hb]及[△HbO2])相同的MSE，此係由於當所有6個資料值320、321、322、323、324、325係被使用時，含氧血紅素係與零為最佳適配。於此情形中，該實施例已清楚地區分顯示血紅素較含氧血紅素優勢之兩個發色團間的資料。
於方塊235中，該系統基於適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集來決定至少一置信等級。基於與經修改的形式之矩陣1(僅解決[△Hb])(亦即強適配至曲線310)相關聯的低MSE，關於[△Hb]及[△HbO2]之高置信等級係被發現，且該使用者可更確定資料為正確且設備係正常地作用。
回到方塊225(但代替第3圖，針對第4圖之資 料)，該系統基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第一、第二、第三、及第四吸收值。於方塊230中，該系統對應該第一及第二發色團而適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集。如第4圖中所示，吸收值420、421、422、423、424、425係被決定。第4圖顯示含氧血紅素濃度高而血紅素濃度低之獨特的情況。
關於曲線適配，一實施例使用均方誤差以適配吸收值至曲線410、411(其係基於用於此二發色團之吸收頻譜資料集)。對於第4圖，一實施例使用MSE及矩陣1以適配吸收值至曲線410、411。然而，該實施例亦使用MSE以適配吸收值至只有曲線411，其中矩陣1係被使用以僅解決[△HbO2]而非[△Hb]。於此情形中，修改的矩陣1具有與用於未修改的矩陣1(同時解決[△Hb]及[△HbO2])相同的MSE，此係由於當所有6個資料值420、421、422、423、424、425係被使用時，血紅素係與零為最佳適配。於此情形中，該實施例已清楚地區分顯示含氧血紅素較血紅素優勢之兩個發色團間的資料。
於方塊235中，該系統基於適配該第一、第二、第三、及第四吸收值(例如資料值420、421、422、423、424、425中之任何四個或更多個)至第一及第二吸收頻譜資料集來決定至少一置信等級。基於與經修改的形式之矩陣1(僅解決[△HbO2])(亦即強適配至曲線411)相關聯的低MSE，關於[△Hb]及[△HbO2]之高置信等級係被發 現，且該使用者可更確定資料為正確且設備正常地作用。
回到方塊225(但代替第3或4圖，針對第5圖之資料)，該系統基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第一、第二、第三、及第四吸收值。於方塊230中，該系統對應該第一及第二發色團而適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集。如第5圖中所示，吸收值520、521、522、523、524、525係被決定。第5圖顯示含氧血紅素濃度與血紅素濃度彼此類似之獨特的情況。舉例來說，曲線510、511於700nm至760nm範圍間係非常類似。
關於曲線適配，一實施例使用MSE以適配吸收值至曲線510、511(其係基於用於此二發色團之吸收頻譜資料集)。對於第5圖，一實施例使用MSE及矩陣1以適配吸收值至曲線510、511。然而，該實施例亦使用MSE以適配吸收值至只有曲線510(對於700nm至760nm波長範圍)，其中矩陣1係被使用以僅解決[△Hb]而非[△HbO2]。於此情形中，當與700-760nm間之三個資料值520、521、522適配時，對於脫氧血紅素[△Hb]，MSE為最小。於此情形中，傳統方式將無法從700-760nm間之資料值消除曲線510、511(因為傳統方法於此區域中將僅具有一個資料值)。但是，即使在困難狀況下，例如第5圖中於700-760nm間者，一實施例可藉由檢查三個資料值520、521、522之MSE來區別曲線510、511。對於900nm-960nm範圍之顯示基於MSE來最佳適配至曲線 511的資料值523、524、525中，類似的分析可被執行。
於方塊235中，該系統基於適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集來決定至少一置信等級。基於與經修改的形式之矩陣1(僅解決[△Hb])(亦即強適配至曲線510)相關聯的低MSE，關於[△Hb]及[△HbO2]之高置信等級係被發現，且該使用者可更確定資料為正確且設備正常地作用。
第2-5圖及相關說明僅為例示範例且不用以限制實施例關於特定數量的取樣的波長或是用於測量之波長的選擇。實施例可被改變以使用提供最佳預測之特性形狀的波長，無論是用於血紅素/含氧血紅素發色團或是其他發色團。對於吸收形狀位準之決定有許多可用的技術，包含例如最小化所測量的點及期望的形狀間之RMS誤差。該形狀(例如曲線510、511)可由查找表、多項式方程式、或其他數學函數來表示。
實施例可被使用於醫學裝置(例如評估認知負載以研究大腦損壞)、消費性電子產品(例如在漫長睡眠期間之後評估認知負載以決定是否適合操作一機動化車輛)、及有關腦機介面(brain computer interfaces；BCI)之健康/健身裝置，無論作為獨立服務型態或結合現有型態。
對於一實施例之硬體可包含複數個LED、或其他紅外線來源、及一或多個感測器。LED可提供在700-900nm範圍中多於兩個IR波長之同時地或非同時地發射。於一實施例中，LED皆與被使用以感測其輸出之光偵測器大致等 距。
第6圖包含用於實現本發明之實施例中的流程之系統。此處所述之fNIR系統可利用例如後文中說明之第6圖的系統。實際上，實施例可被使用於許多不同類型的系統。舉例來說，於一實施例中，通訊裝置可被設置以執行此處所述之各種方法及技術。當然，本發明之範疇不限於通訊裝置，其他實施例可採用其他類型的裝置以處理指令。
程式指令可被使用以造成以指令進行程式化之一般目的或特殊目的處理系統執行此處所述之操作。替代地，操作可被含有用以執行該等操作的固線式邏輯之特定硬體組件執行，或藉由程式化的電腦組件及訂製硬體組件之任何組合。此處所述之方法可被提供為(a)可能包含一或多個機器可讀媒體(machine readable medium)之具有指令(其可被使用以程式化一處理系統或其他電子裝置以執行該方法)儲存於其中的一電腦程式產品或(b)具有指令儲存於其中以造成一系統執行該等方法之至少一儲存媒體(storage medium)。此處所用之用語「機器可讀媒體」或「儲存媒體」應包含能儲存或編碼一序列的指令(包含訊號之暫態媒體或非暫態媒體)之任何媒體，以藉由機器來執行且造成機器執行此處所述之方法的任一者。此處所用之用語「機器可讀媒體」或「儲存媒體」因此應包含(但不限於)記憶體，例如固態記憶體、光碟及磁碟、唯讀記憶體(ROM)、可程式化ROM(PROM)、可抹除 PROM(EPROM)、電氣EPROM(EEPROM)、碟機、軟碟、光碟ROM(CD-ROM)、數位多功能磁碟(DVD)、快閃記憶體、磁光碟、以及更特別的媒體，例如機器可存取生物態保存或訊號保存儲存器(machine-accessible biological state preserving or signal preserving storage)。媒體可包含以機器可讀的形式用於儲存、傳送、或接收資訊之任何機制，且媒體可包含一媒介(例如天線、光纖、通訊介面等)，透過該媒介，程式碼可通過。程式碼可被以封包、串列資料、並列資料、等形式被傳送且可被以壓縮或加密格式使用。再者，至於軟體，當採取行動或造成一結果，於該領域中通常是一或另一形式(例如程式、程序、處理、應用、模組、邏輯等等)。此表示僅為表示軟體藉由處理系統執行以造成處理器執行一動作或產生一結果的快速方式。
現在參照第6圖，所顯示者為根據本發明之一實施例的系統實施例1000之方塊圖。系統1000可被包含於例如行動計算節點中，例如行動電話、智慧型手機、平板電腦、超輕薄筆電、筆記型電腦、膝上型電腦、個人數位助理、穿戴式網際網路連接裝置(例如腕帶、頭帶、眼鏡、運動頭盔、軍用頭盔、棒球帽、帽子)及行動處理器式平台。實施例可包含頭帶，其包含LED及感測器或具有與雲端系統無線通訊之能力的感測器，其依次導引一些或全部光發射及偵測及/或發色團濃度決定。
所顯示者為多處理器系統1000，其包含第一處理元 件1070及第二處理元件1080。雖然顯示兩個處理元件1070及1080，應了解的是，系統1000之實施例亦可包含僅一個此處理元件。系統1000係被顯示為點對點互連系統，其中第一處理元件1070及第二處理元件1080係經由點對點互連1050耦接。應了解的是，所顯示的任何或所有互連可被實現為多接點匯流排，而非點對點互連。如圖所示，各處理元件1070及1080可為多核心處理器，包含第一及第二處理器核心(亦即處理器核心1074a與1074b及處理器核心1084a與1084b)。該等核心1074a、1074b、1084a、1084b可與此處所述之方法相似的方式被組構以執行指令碼。
各處理元件1070及1080可包含至少一分享快取。分享快取可個別地儲存由處理器(例如核心1074a、1074b及1084a、1084b)的一或多個組件所使用之資料(例如指令)。舉例來說，分享快取可局部地快取儲存於記憶體1032、1034之資料以由處理器的組件提供更快速的存取。於一或多個實施例中，分享快取可包含一或多個中階快取(例如2階(L2)、3階(L3)、4階(L4)、或其他階的快取)、最終階快取(LLC)、及/或其組合。
雖然僅顯示兩個處理元件1070、1080，應了解的是，本發明之範疇並未受限於此。於其他實施例中，一或多個額外的處理元件可存在於給定的處理器中。替代地，一或多個處理元件1070、1080可為不同於處理器之元件，例如加速器或場可程式閘極陣列。舉例來說，額外的 處理元件可包含與第一處理器1070相同之額外的處理器、與第一處理器1070異質或不對稱之額外的處理器、加速器(例如圖形加速器或數位訊號處理(DSP)單元)、場可程式閘極陣列、或任何其他處理元件。處理元件1070、1080間可有各式各樣之差異，按照包含結構的、微體系結構的、熱的、能源消耗特性、及類似者之價值的度量之頻譜。這些差異可有效地出現為不對稱及異質於處理元件1070、1080間。對於至少一實施例，各種處理元件1070、1080可存在於相同的晶粒封裝中。
第一處理元件1070可進一步包含記憶體控制器(MC)邏輯1072及點對點(P-P)介面1076及1078。同樣地，第二處理元件1080可包含MC 1082及P-P介面1086及1088。MC邏輯1072及1082耦接處理器至個別記憶體(亦即記憶體1032與記憶體1034)，其可為局部地附接至個別處理器之主記憶體的部份。雖然MC邏輯1072及1082係顯示為結合至處理元件1070、1080內，對於另一實施例，MC邏輯可為處理元件1070、1080外部的分離邏輯，而非結合於其中。
第一處理元件1070及第二處理元件1080可分別經由P-P介面1076、1086經由P-P互連1062、10104被耦接至I/O子系統1090。如圖所示，I/O子系統1090包含P-P介面1094、1098。再者，I/O子系統1090包含用以將I/O子系統1090與高效能圖形引擎1038耦接之介面1092。於一實施例中，匯流排可被使用以耦接圖形引擎1038至 I/O子系統1090。替代地，點對點互連1039可耦接這些組件。
依次地，I/O子系統1090可經由介面1096被耦接至第一匯流排10110。於一實施例中，第一匯流排10110可為週邊組件互連(PCI)匯流排、或例如PCI Express匯流排或另一第三代I/O互連匯流排之匯流排，雖然本發明之範疇不限於此。
如圖所示，各種I/O裝置1014、1024可被耦接至第一匯流排10110，隨之有匯流排橋接器1018，其可耦接第一匯流排10110至第二匯流排1020。於一實施例中，第二匯流排1020可為低接腳數(low pin count；LPC)匯流排。於一實施例中，各種裝置可被耦接至第二匯流排1020，包含例如鍵盤/滑鼠1022、通訊裝置1026(其可依次與電腦網路通訊)、及資料儲存單元1028，例如碟機或於可包含碼1030之其他大量儲存裝置。碼1030可包含用以執行上述一或多個方法的實施例之指令。再者，音訊I/O 1024可被耦接至第二匯流排1020。
應注意的是，其他實施例係被考慮。舉例來說，以取代所示之點對點架構，系統可實現多接點匯流排或另一個此種通訊拓撲。同樣的，第6圖之元件可替代地使用較第6圖中所示之更多或更少積體晶片來區分(partitioned)。
實施例可放棄第6圖之特定組件，例如各種橋接器、圖形引擎1038、鍵盤/滑鼠1022、等等。
以下範例係屬於進一步實施例。
範例1包含一種功能性近紅外(fNIR)系統，包含：第一、第二、第三、及第四光發射器；至少一光偵測器；及具有指令儲存於其中以造成該系統進行下列操作之至少一儲存媒體：(a)在一第一時間期間以第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四光發射器發射第一光能量；(b)在一第二時間期間以該第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四光發射器發射第二光能量；(c)基於發射該第一及第二光能量來決定一第一、第二、第三、及第四光密度改變；(d)基於經決定的該第一、第二、第三、及第四光密度改變來決定於一第一發色團濃度中之一第一改變及於一第二發色團濃度中之一第二改變；(e)基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第一、第二、第三、及第四吸收值；(f)對應該第一及第二發色團而適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集；及(g)基於適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集來決定至少一置信等級。
於範例2中，如範例1之標的可選項地包含，其中(a)該第一、第二、第三、及第四波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三及第四波長係介於800nm與950nm之間。當然，其他實施例可針對例如700nm至850nm及750nm至900nm之其他範圍。
於範例3中，如範例1-2之標的可選項地包含，其中該第一及第二吸收頻譜資料集對應至第一及第二吸收頻譜曲線。
於範例4中，如範例1-3之標的可選項地包含，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
於範例5中，如範例1-4之標的可選項地包含，其中該第一發色團為血紅素與含氧血紅素之其中一者而該第二發色團為血紅素與含氧血紅素之另一者。
於範例6中，如範例1-5之標的可選項地包含，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器包含發光二極體(LED)。
於範例7中，如範例1-6之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統決定對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第一吸收頻譜資料集之一第一置信等級及對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第二吸收頻譜資料集之一第二置信等級。
舉例來說，其可涉及取得吸收值且將其適配至尋找最佳適配之各種曲線。
於範例8中，如範例1-7之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統決定對應至適配該第一及第二吸收值至該第一吸收頻譜資料集及適配該第三及第四吸收值至該第二吸收頻譜資料集之一第一置信等級。
舉例來說，某些實施例取得一些值並將其適配至一曲線並將其他值適配至另一曲線。相同值可被比較至相同曲線中之一些以及其他不同曲線。
於範例9中，如範例1-8之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統決定對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集之一第一置信等級。
舉例來說，某些值係適配至多個曲線。
於範例10中，如範例1-9之標的可選項地包含，其中該第一置信等級明確地對應至當相較於該第二吸收頻譜資料集該第一及第二吸收值較適配該第一吸收頻譜資料集時及當相較於該第一吸收頻譜資料集該第三及第四吸收值較適配該第二吸收頻譜資料集時。
舉例來說，此情形係顯示於第5圖中，其中在血紅素較容易被認出之波長範圍中值係最佳適配至曲線510，而在含氧血紅素較容易被認出之波長範圍中值係最佳適配至曲線511。換句話說，其說明含氧血紅素與血紅素更典型的效能從而導致較高的置信等級。
於範例11中，如範例1-10之標的可選項地包含，其中該第一置信等級否定地對應至當相較於該第二吸收頻譜資料集該第一、第二、第三、及第四吸收值較適配該第一吸收頻譜資料集時。
舉例來說，此情形係顯示於第3圖中，其中在血紅素較容易被認出且含氧血紅素較容易被認出之波長範圍中值 係最佳適配至曲線310。換句話說，其說明含氧血紅素與血紅素較少典型的效能從而導致較少的置信等級。
於範例12中，如範例1-11之標的可選項地包含，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器皆與該至少一光偵測器大致等距。
於範例13中，如範例1-12之標的可選項地包含第五及第六光發射器；且其中該等指令造成該系統(a)在該第一時間期間以第五及第六波長自該第五及第六光發射器發射該第一光能量；(b)在該第二時間期間以該第五及第六波長自該第五及第六光發射器發射該第二光能量；(c)基於發射該第一及第二光能量來決定第五及第六光密度改變；(d)基於經決定的該第五及第六光密度改變來決定於該第一發色團中之該第一改變及於該第二發色團濃度中之該第二改變；(e)基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第五及第六吸收值；(f)適配該第五及第六吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集；及(g)基於適配該第五及第六吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集來決定該至少一置信等級。
於範例14中，如範例1-13之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統基於於該第一及第二發色團中經決定的第一及第二改變來決定一認知負載。
於範例15中，如範例1-14之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統基於經決定的該第一、第二、第三、及第四光密度改變經由一超定的系統來決定於該第一 及第二發色團濃度中之該第一及第二改變。
範例16包含一種fNIR系統，包含：第一、第二、及第三發光二極體(LED)及一光偵測器；及具有指令儲存於其中以造成該系統進行下列操作之至少一儲存媒體：(a)在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自該第一、第二、及第三LED發射光能量；(b)基於經發射的該光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及(c)基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的改變來決定及適配該第一、第二、及第三吸收值。
因此，並非所有實施例必須要求置信等級被決定。統計上，置信區間(confidence interval；CI)為總體參數之區間估計的一種類型。其為觀察的區間(亦即，其係從觀察來計算)，原則上不同於從取樣至取樣(from sample to sample)，若實驗係重複，則其通常包含感興趣的參數。所觀察的間隔有多頻繁包含參數係由置信等級或置信係數來決定。更具體言之，用語「置信等級」之意義為：若置信間隔被建立於重複(且可能不同)的實驗之許多分別的資料分析中，則含有該參數之真正的值之間隔的比例將匹配置信等級。
於範例17中，如範例16之標的可選項地包含，其中(a)該第一、第二、及第三波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三波長係介於800nm與950nm之間。
於範例18中，如範例16-17之標的可選項地包含，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
於範例19中，如範例16-18之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一吸收頻譜曲線來決定一置信等級。
於範例20中，如範例16-19之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一及第二吸收頻譜曲線來決定一置信等級。
於範例21中，如範例16-20之標的可選項地包含，其中該置信等級明確地對應至當相較於該第二吸收頻譜曲線該第一及第二吸收值較適配該第一吸收頻譜曲線時及當相較於該第一吸收頻譜曲線該第三吸收值較適配該第二吸收頻譜曲線時。
範例22包含具有指令儲存於其中以造成一系統進行下列操作之至少一儲存媒體：(a)在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自第一、第二、及第三LED發射光能量；(b)基於經發射的該光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及(c)基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的改變來決定及適配該第一、第二、及第三吸收值至第一及第二吸收頻譜曲線中之至少一者。
範例22之另一實施例包含具有指令儲存於其中以造 成一系統進行下列操作之至少一儲存媒體：基於在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自第一、第二、及第三LED發射的該光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及(b)基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的改變來決定及適配該第一、第二、及第三吸收值至第一及第二吸收頻譜曲線中之至少一者。因此，一實施例沒有控制LED的發光，而是更聚焦於結果的資料及結果的輸出之分析(例如經由顯示、聽覺)。
於範例23中，如範例22之標的可選項地包含，其中(a)該第一、第二、及第三波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三波長係介於800nm與950nm之間。
於範例24中，如範例21-23之標的可選項地包含，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
於範例25中，如範例21-24之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一及第二吸收頻譜曲線中之至少其中一者來決定一置信等級。
範例1a包含一種功能性近紅外(fNIR)系統，包含：第一、第二、第三、及第四光發射器；至少一光偵測器；及具有指令儲存於其中以造成該系統進行下列操作之 至少一儲存媒體：(a)以第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四光發射器同時地發射光能量，(b)對應至該第一、第二、第三、及第四波長來決定第一、第二、第三、及第四發色團濃度，及(c)適配一第一複數個該第一、第二、第三、及第四發色團濃度至一預定的第一吸收頻譜資料集以供一第一發色團用以決定一第一適配；其中(d)該第一、第二、第三、及第四波長彼此不相等，(e)該第一及第二波長係介於700nm至800nm間而該第三及第四波長係介於800nm至900nm間。
於範例2a中，如範例1a之標的可選項地包含申請專利範圍第1項之系統，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器包含發光二極體(LED)。
於範例3a中，如範例1a-2a之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統決定對應至經決定的第一適配之一第一置信等級。
於範例4a中，如範例1a-3a之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統適配該第一複數個該第一、第二、第三、及第四濃度及一第二複數個該第一、第二、第三、及第四濃度之其中至少一者至一預定的第二吸收頻譜資料集以供一第二發色團用以決定一第二適配。
於範例5a中，如範例1a-4a之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統決定對應至經決定的第二適配之一第一置信等級。
於範例6a中，如範例1a-5a之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統決定對應至經決定的第一及第二適配之一第一置信等級。
於範例7a中，如範例1a-6a之標的可選項地包含，其中該第一發色團為血紅素與含氧血紅素之其中一者而該第二發色團為血紅素與含氧血紅素之另一者。
於範例8a中，如範例1a-7a之標的可選項地包含，第五及第六光發射器；且其中該等指令造成該系統進行下列操作：(a)以第一、第五、及第六波長自該第一、第五、及第六光發射器同時地發射光能量，(b)對應至該第五及第六波長來決定第五及第六濃度，及(c)適配該第五及第六濃度至該預定的第一吸收頻譜資料集以供一第一發色團用以決定該第一適配；其中該第一、第二、第五、及第六波長彼此不相等且介於700nm至800nm間。
於範例9a中，如範例1a-8a之標的可選項地包含，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器皆與該至少一光偵測器大致等距。
範例1b包含藉由至少一處理器所執行的方法，包含：在一第一時間期間以第一、第二、第三、及第四波長自第一、第二、第三、及第四光發射器發射第一光能量；在一第二時間期間以該第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四光發射器發射第二光能量；基於發射該第一及第二光能量來決定一第一、第二、第三、及第四光密度改變；基於經決定的該第一、第二、第 三、及第四光密度改變來決定於一第一發色團濃度中之一第一改變及於一第二發色團濃度中之一第二改變；基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第一、第二、第三、及第四吸收值；對應該第一及第二發色團而適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集；及基於適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集來決定至少一置信等級。
於範例2b中，如範例1b之標的可選項地包含，其中(a)該第一、第二、第三、及第四波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三及第四波長係介於800nm與950nm之間。當然，其他實施例可針對例如700nm至850nm及750nm至900nm之其他範圍。
於範例3b中，如範例1-2b之標的可選項地包含，其中該第一及第二吸收頻譜資料集對應至第一及第二吸收頻譜曲線。
於範例4b中，如範例1-3b之標的可選項地包含，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
於範例5b中，如範例1-4b之標的可選項地包含，其中該第一發色團為血紅素與含氧血紅素之其中一者而該第二發色團為血紅素與含氧血紅素之另一者。
於範例6b中，如範例1-5b之標的可選項地包含，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器包含發光二極體(LED)。
於範例7b中，如範例1-6b之標的可選項地包含，其中該等指令造成該系統決定對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第一吸收頻譜資料集之一第一置信等級及對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第二吸收頻譜資料集之一第二置信等級。
於範例8b中，如範例1-7b之標的可選項地包含決定對應至適配該第一及第二吸收值至該第一吸收頻譜資料集及適配該第三及第四吸收值至該第二吸收頻譜資料集之一第一置信等級。
於範例9b中，如範例1-8b之標的可選項地包含決定對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集之一第一置信等級。
於範例10b中，如範例1-9b之標的可選項地包含，其中該第一置信等級明確地對應至當相較於該第二吸收頻譜資料集該第一及第二吸收值較適配該第一吸收頻譜資料集時及當相較於該第一吸收頻譜資料集該第三及第四吸收值較適配該第二吸收頻譜資料集時。
於範例11b中，如範例1-10b之標的可選項地包含，其中該第一置信等級否定地對應至當相較於該第二吸收頻譜資料集該第一、第二、第三、及第四吸收值較適配該第一吸收頻譜資料集時。
於範例12b中，如範例1-11b之標的可選項地包含，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器皆與該至少一光偵測器大致等距。
於範例13b中，如範例1-12b之標的可選項地包含在該第一時間期間以第五及第六波長自第五及第六光發射器發射該第一光能量；在該第二時間期間以該第五及第六波長自該第五及第六光發射器發射該第二光能量；基於發射該第一及第二光能量來決定第五及第六光密度改變；基於經決定的該第五及第六光密度改變來決定於該第一發色團中之該第一改變及於該第二發色團濃度中之該第二改變；基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第五及第六吸收值；適配該第五及第六吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集；及基於適配該第五及第六吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集來決定該至少一置信等級。
於範例14b中，如範例1-13b之標的可選項地包含基於於該第一及第二發色團中經決定的第一及第二改變來決定一認知負載。
於範例15b中，如範例1-14b之標的可選項地包含基於經決定的該第一、第二、第三、及第四光密度改變經由一超定的系統來決定於該第一及第二發色團濃度中之該第一及第二改變。
範例16b包含藉由至少一處理器所執行的方法，包含：在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自第一、第二、及第三LED發射光能量；基於經發射的該 光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的改變來決定及適配該第一、第二、及第三吸收值至一第一吸收頻譜曲線。
於範例17b中，如範例16b之標的可選項地包含，其中(a)該第一、第二、及第三波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三波長係介於800nm與950nm之間。
於範例18b中，如範例16-17b之標的可選項地包含，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
於範例19b中，如範例16-18b之標的可選項地包含基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一吸收頻譜曲線來決定一置信等級。
於範例20b中，如範例16-19b之標的可選項地包含基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一及第二吸收頻譜曲線來決定一置信等級。
範例21b包含藉由至少一處理器所執行的方法，包含：在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自第一、第二、及第三LED發射光能量；基於經發射的該光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的改變來決定及適配該第一、第二、及第三 吸收值至第一及第二吸收頻譜曲線中之至少一者。
範例21b之另一實施例包含一種由至少一處理器所執行的方法，包含：基於在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自第一、第二、及第三LED發射的該光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的改變來決定及適配該第一、第二、及第三吸收值至第一及第二吸收頻譜曲線中之至少一者。
於範例22b中，如範例21b之標的可選項地包含，其中(a)該第一、第二、及第三波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三波長係介於800nm與950nm之間。
於範例23b中，如範例21-22b之標的可選項地包含，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
於範例24b中，如範例21-23b之標的可選項地包含基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一及第二吸收頻譜曲線中之至少一者來決定一置信等級。
於範例25b中，如範例21-24b之標的可選項地包含至少一機器可讀媒體，包含複數個指令，其因應被執行於一計算裝置，造成該計算裝置執行根據範例1b至24b中之任一者之方法。
所屬相關技術領域中具有通常知識者可了解到，參考 上述教示可做出許多修改及變化。所屬技術領域中具有通常知識者將理解對於圖式中所示之各種組件之各種等效結合及取代。因此，本發明之範疇並非被此詳細說明所限制，而係由其所附加的申請專利範圍限制。

Claims (25)

  1. 一種功能性近紅外(fNIR)系統，包含：第一、第二、第三、及第四光發射器；至少一光偵測器；及具有指令儲存於其中以造成該系統進行下列操作之至少一儲存媒體：(a)在一第一時間期間以第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四光發射器發射第一光能量；(b)在一第二時間期間以該第一、第二、第三、及第四波長自該第一、第二、第三、及第四光發射器發射第二光能量；(c)基於發射該第一及第二光能量來決定一第一、第二、第三、及第四光密度改變；(d)基於經決定的該第一、第二、第三、及第四光密度改變來決定於一第一發色團濃度中之一第一改變及於一第二發色團濃度中之一第二改變；(e)基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第一、第二、第三、及第四吸收值；(f)對應該第一及第二發色團而適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集；及(g)基於適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至第一及第二吸收頻譜資料集來決定至少一置信等級。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中(a)該第一、第二、第三、及第四波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三及第四波長係介於800nm與950nm之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該第一及第二吸收頻譜資料集對應至第一及第二吸收頻譜曲線。
  4. 如申請專利範圍第3項之系統，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
  5. 如申請專利範圍第4項之系統，其中該第一發色團為血紅素與含氧血紅素之其中一者而該第二發色團為血紅素與含氧血紅素之另一者。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器包含發光二極體(LED)。
  7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等指令造成該系統決定對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第一吸收頻譜資料集之一第一置信等級及對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第二吸收頻譜資料集之一第二置信等級。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等指令造成該系統決定對應至適配該第一及第二吸收值至該第一吸收頻譜資料集及適配該第三及第四吸收值至該第二吸收頻譜資料集之一第一置信等級。
  9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等指令造成該系統決定對應至適配該第一、第二、第三、及第四吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集之一第一置信等級。
  10. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該第一置信等級明確地對應至當相較於該第二吸收頻譜資料集該第一 及第二吸收值較適配該第一吸收頻譜資料集時及當相較於該第一吸收頻譜資料集該第三及第四吸收值較適配該第二吸收頻譜資料集時。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該第一置信等級否定地對應至當相較於該第二吸收頻譜資料集該第一、第二、第三、及第四吸收值較適配該第一吸收頻譜資料集時。
  12. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一、第二、第三、及第四光發射器皆與該至少一光偵測器大致等距。
  13. 如申請專利範圍第1項之系統，包含：第五及第六光發射器；及其中該等指令造成該系統(a)在該第一時間期間以第五及第六波長自該第五及第六光發射器發射該第一光能量；(b)在該第二時間期間以該第五及第六波長自該第五及第六光發射器發射該第二光能量；(c)基於發射該第一及第二光能量來決定第五及第六光密度改變；(d)基於經決定的該第五及第六光密度改變來決定於該第一發色團中之該第一改變及於該第二發色團濃度中之該第二改變；(e)基於於該第一及第二發色團中決定該第一及第二改變來決定第五及第六吸收值；(f)適配該第五及第六吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集；及(g)基於適配該第五及第六吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集來決定該至少一置信等級。
  14. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等指令造成該系統基於於該第一及第二發色團中經決定的該第一及第二改變來決定一認知負載。
  15. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等指令造成該系統基於經決定的該第一、第二、第三、及第四光密度改變經由一超定的系統來決定於該第一及第二發色團濃度中之該第一及第二改變。
  16. 一種功能性近紅外(fNIR)系統，包含：第一、第二、及第三發光二極體(LED)及一光偵測器；及具有指令儲存於其中以造成該系統進行下列操作之至少一儲存媒體：(a)在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自該第一、第二、及第三LED發射光能量；(b)基於經發射的該光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及(c)基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的該等改變來決定及適配第一、第二、及第三吸收值至一第一吸收頻譜曲線。
  17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中(a)該第一、第二、及第三波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三波長係介於800nm與950nm之間。
  18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一 位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
  19. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該等指令造成該系統基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一吸收頻譜資料集來決定一置信等級。
  20. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該等指令造成該系統基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一及第二吸收頻譜資料集來決定一置信等級。
  21. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該置信等級明確地對應至當相較於該第二吸收頻譜曲線該第一及第二吸收值較適配該第一吸收頻譜曲線時及當相較於該第一吸收頻譜曲線該第三吸收值較適配該第二吸收頻譜曲線時。
  22. 具有指令儲存於其中以造成一系統進行下列操作之至少一儲存媒體：(a)在第一及第二時間期間以第一、第二、及第三波長自第一、第二、及第三LED發射光能量；(b)基於經發射的該光能量來決定第一、第二、及第三光密度改變及於第一及第二發色團濃度中之改變；及(c)基於於該第一及第二發色團濃度中經決定的該等改變來決定及適配第一、第二、及第三吸收值至第一及第二吸收頻譜曲線中之至少一者。
  23. 如申請專利範圍第22項之至少一儲存媒體，其中(a)該第一、第二、及第三波長係彼此不同；及(b)該第一及第二波長係介於650nm與800nm之間而該第三 波長係介於800nm與950nm之間。
  24. 如申請專利範圍第23項之至少一儲存媒體，其中該第一波長對應至位於或小於該第一吸收頻譜曲線之一反曲點之一位置而該第二波長對應至大於該反曲點的一額外位置。
  25. 如申請專利範圍第22項之至少一儲存媒體，其中該等操作包含基於適配該第一、第二、及第三吸收值至該第一及第二吸收頻譜曲線中之至少一者來決定一置信等級。
TW104137353A 2014-12-17 2015-11-12 用於改良式生物訊號取得之功能性近紅外系統及儲存媒體 TWI592648B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/572,938 US9872621B2 (en) 2014-12-17 2014-12-17 Multispectral measurement for improved biological signal acquisition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201625924A TW201625924A (zh) 2016-07-16
TWI592648B true TWI592648B (zh) 2017-07-21

Family

ID=56127267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104137353A TWI592648B (zh) 2014-12-17 2015-11-12 用於改良式生物訊號取得之功能性近紅外系統及儲存媒體

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9872621B2 (zh)
EP (1) EP3232929A4 (zh)
JP (1) JP6851308B2 (zh)
KR (1) KR102500057B1 (zh)
CN (1) CN106999114B (zh)
TW (1) TWI592648B (zh)
WO (1) WO2016099745A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645943C1 (ru) * 2016-10-04 2018-02-28 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕЛЕБИОМЕТ" Способ неинвазивного определения концентраций компонентов крови
US11316977B2 (en) * 2017-10-27 2022-04-26 Tata Consultancy Services Limited System and method for call routing in voice-based call center
US10665254B1 (en) 2018-05-21 2020-05-26 Seagate Technology Llc Readback waveform oversampling method and apparatus
KR20200020341A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 주식회사 올리브헬스케어 기계 학습을 이용한 생체신호 분석 장치 및 그 방법
KR20200058845A (ko) 2018-11-20 2020-05-28 삼성전자주식회사 사용자의 혈당과 관련된 정보를 획득하기 위한 전자 장치 및 방법
US20200289054A1 (en) * 2019-06-05 2020-09-17 Mohan Muvvala System and method for monitoring brain activity using near- infrared spectroscopy and selectively applying transcranial direct current stimulation and photobiomodulation therapy

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6312607B1 (en) * 1995-06-07 2001-11-06 Baxter International Inc. Blood processing systems and methods which optically monitor incremental platelet volumes in a plasma constituent
US7054674B2 (en) 1996-11-19 2006-05-30 Astron Clinica Limited Method of and apparatus for investigating tissue histology
US5827182A (en) 1997-03-31 1998-10-27 Ohmeda Inc. Multiple LED sets in oximetry sensors
WO1998044839A1 (en) * 1997-04-03 1998-10-15 National Research Council Of Canada Method of assessing tissue viability using near-infrared spectroscopy
JP3757854B2 (ja) * 2001-12-06 2006-03-22 株式会社島津製作所 複数の蛍光物質を含む試料の分析方法及び装置
CA2475726C (en) * 2002-02-14 2010-02-09 Toshinori Kato Apparatus for evaluating biological function
RU2372117C2 (ru) * 2003-09-18 2009-11-10 Аркюо Медикал, Инк. Способ опто-термо-механического воздействия на биологическую ткань и устройство для его осуществления
CN1223844C (zh) * 2003-11-07 2005-10-19 清华大学 可修正外层组织影响的组织血氧参数检测方法
CN1223858C (zh) * 2003-11-21 2005-10-19 清华大学 骨骼肌代谢功能血运参数近红外组织无损检测方法
US7251516B2 (en) 2004-05-11 2007-07-31 Nostix Llc Noninvasive glucose sensor
US20080221426A1 (en) 2007-03-09 2008-09-11 Nellcor Puritan Bennett Llc Methods and apparatus for detecting misapplied optical sensors
FR2916047B1 (fr) * 2007-05-11 2010-06-04 Force A Procede et systeme pour caracteriser un tissu biologique.
WO2009131989A2 (en) * 2008-04-21 2009-10-29 Drexel University Methods for measuring changes in optical properties of wound tissue and correlating near infrared absorption (fnir) and diffuse reflectance spectroscopy scattering (drs) with tissue neovascularization and collagen concentration to determine whether wound is healing
CN104207767B (zh) * 2009-07-14 2016-06-22 国立大学法人筑波大学 血流测量装置及使用该血流测量装置的脑活动测量装置
JP2013544588A (ja) * 2010-11-03 2013-12-19 ユニバーシティ オブ ワシントン スルー イッツ センター フォー コマーシャライゼーション ｉｎｖｉｖｏにおける組織酸素化の判定
US20140039309A1 (en) 2012-04-26 2014-02-06 Evena Medical, Inc. Vein imaging systems and methods
TWI487504B (zh) 2012-08-13 2015-06-11 Univ Nat Chiao Tung 血紅素光學監測系統
TWM447757U (zh) 2012-10-19 2013-03-01 Shawo Hwa Ind Co Ltd 近紅外光血氧量測探頭構造
CN103735274B (zh) * 2013-12-25 2015-10-21 电子科技大学 一种局部脑组织血氧血容绝对量检测装置及检测方法
CN104146714B (zh) * 2014-08-21 2017-03-22 天津大学 一种组织体局部血氧饱和度变化量拓扑成像装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9872621B2 (en) 2018-01-23
KR20170094146A (ko) 2017-08-17
KR102500057B1 (ko) 2023-02-14
JP6851308B2 (ja) 2021-03-31
JP2018504944A (ja) 2018-02-22
CN106999114A (zh) 2017-08-01
EP3232929A4 (en) 2018-09-05
WO2016099745A1 (en) 2016-06-23
EP3232929A1 (en) 2017-10-25
TW201625924A (zh) 2016-07-16
US20160174843A1 (en) 2016-06-23
CN106999114B (zh) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI592648B (zh) 用於改良式生物訊號取得之功能性近紅外系統及儲存媒體
US11490825B2 (en) Biological information detection apparatus that includes a light source projecting a near-infrared pattern onto an object and an imaging system including first photodetector cells detecting near-infrared wavelength light and second photodetector cells detecting visible wavelength light
US20170202505A1 (en) Unobtrusive skin tissue hydration determining device and related method
EP2688475B1 (en) Systems and methods for measuring oxygenation
RU2016107770A (ru) Система и способ выделения физиологической информации из дистанционно обнаруженного электромагнитного излучения
JP7229676B2 (ja) 生体情報検出装置および生体情報検出方法
US20130035568A1 (en) Information processing apparatus, information processing method, program, and information processing system
CN108926340B (zh) 计测装置
JP5917756B2 (ja) ヘモグロビンの相対濃度変化と酸素飽和度測定装置
WO2017094010A1 (en) Hemoglobin measurement from a single vessel
WO2018008240A1 (ja) 品質評価方法及び品質評価装置
JP6613028B2 (ja) 撮像装置
KR102540659B1 (ko) 유방암 진단 시스템을 위한 근적외선 처리 프로브
TWI487504B (zh) 血紅素光學監測系統
TWI829328B (zh) 多譜感測器裝置、其操作之方法、及相關的非暫時性電腦可讀取媒體
WO2015156039A1 (ja) 器官画像撮影装置
Chang et al. Optimal Hyperspectral Band Selection for Tissue Oxygenation Mapping with Generative Adversarial Network
Rasta et al. Spectroscopic imaging of the retinal vessels using a new dual-wavelength
JP2021108752A (ja) 生体情報計測装置、生体情報計測システム、生体情報計測装置の制御方法、及び制御プログラム
Arimoto et al. Spectroscopic blood component measurement by using reduced ranges of absorption spectra
RU2018114980A (ru) Многоцветный пульсовой оксиметр
KR20170002847A (ko) 오버트레이닝 예방 관리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees