用于获得生物的生命体征信息的设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于获得生物的生命体征信息的设备及对应的方法。
【背景技术】
[0002]使用相机或远程PPG(光电体积描记术)来非侵扰地监测生命信号已经经过证明并被发现与患者监测相关。例如，在Wim Verkruysse，Lars 0.Svaasand和J.Stuart Nelson的文章“Remote plethysmographic imaging using ambient light，，，Optics Express，第16卷，第26号(2008年12月)中描述了远程光电体积描记成像。其基于这样的原理:皮肤中的血液体积的时间变化导致皮肤对光吸收的变化。这样的变化能够由拍摄皮肤区(例如面部)的图像的摄像机记录，同时处理对选定的区域(在这一系统中，通常是面颊的部分)上的像素平均值进行计算。通过查看这一平均信号的周期性变化，能够提取出心跳率和呼吸率。同时，还有很多文献和专利申请描述了用于使用远程PPG来获得患者的生命信号的设备和方法的细节。
[0003]因此，动脉血的搏动导致光吸收的改变。利用光电检测器(或光电检测器阵列)观测到的这些改变形成PPG(光电体积描记术)信号(此外也被称为pleth波)。血液的搏动是由跳动的心脏导致的，即，PPG信号中的峰对应于心脏的个体跳动。因此，PPG信号本身是心跳信号。这种信号的归一化幅度对于不同波长而言是不同的，并且对于某些波长而言，还是血液氧合的函数。
[0004]尽管常规的视频数据已经示出在很多情况下产生足够的生命信号(有时也被称为生物统计信号，诸如心跳、呼吸率、Sp02率等)，但是针对有挑战性的情况(例如强运动、低光度、非白光照明)的图像采集需要进一步的改善。只要存在一个主导光源，通常已知的方法和设备对于运动及不同的光照环境是鲁棒的。在这样的条件下，已经证明PPG技术是准确且鲁棒的，使得在一定程度上可以将其用于康复锻炼期间的跑步机上。
[0005]在环境中不存在主导光时，在基于图像(即，基于相机)的生命信号中遇到一个主要问题。此外，针对全部测量，例如针对不同皮肤类型、身体姿势或在身体运动后，特定的照明并不总是最佳的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于获得生物的生命体征信息的设备和对应的方法，与已知设备和方法相比，其具有更高的准确度和可靠性，尤其是在具有变化的条件的情况中。
[0007]在本发明的第一方面中，提出了一种用于获得生物的生命体征信息的设备，包括:
[0008]-检测单元，其用于接收从生物的至少感兴趣区域反射的在至少一个波长区间中的光，并且用于从接收到的光生成输入信号，
[0009]-处理单元，其用于处理所述输入信号并且通过使用远程光电体积描记术来从所述输入信号导出所述生物的生命体征信息，
[0010]-照明单元，其用于利用光来照射至少所述感兴趣区域，以及
[0011]-控制单元，其用于基于所述输入信号和/或所导出的生命体征信息来控制所述照明单元。
[0012]在本发明的又一方面中，提出了一种用于获得生物的生命体征信息的对应方法。
[0013]在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，要求保护的方法与要求保护的并在从属权利要求中定义的设备具有相似和/或相同的优选实施例。
[0014]生命信号测量设备通过测量感兴趣区域的皮肤区中的细微的改变来导出生命体征信息，这继而依赖于照明。通常，需要专用的照明。然而已经发现，一个特定的预先设置的照明对于测量而言可能并不总是最佳的。例如，镜面反射是困难中的一个，尤其是对于SP02测量，镜面反射在用于测量的感兴趣区域(ROI)中应当被避免。由于不同皮肤类型(条件)以及身体姿势或在身体运动之后，镜面反射可以存在于或出现在ROI中。人工调节照明设置(针对每个测量或者在环境或生命信号测量设备的每个改变之后)是主观的并且耗时的。
[0015]因此，本发明提出了一种用于非侵扰的生命信号测量(例如，心跳监测、Sp02监测等)的自适应设备及方法，所述设备及方法能够针对最优测量而被自动配置。相应地，提供控制单元，所述控制单元基于从检测到的光(从ROI反射的)生成的所述输入信号和/或所导出的生命体征信息，来控制所述照明单元，例如，一个或多个可控制光源。因此，即使在改变的条件的情况下，能够获得具有最佳准确性和可靠性的生命体征信息。
[0016]根据优选实施例，所述控制单元被配置为控制由所述照明单元发射的所述光的强度、波长、方向和/或照射角。因此，取决于受照射的ROI的条件，能够合适地控制照明单元的期望的参数。
[0017]尽管一般使用一个照明元件作为照明单元是足够的，但是根据另一个实施例，所述照明单元包括两个或更多个照明元件(也被称为光源)。这在对照明的控制中提供了更多的灵活性。优选地，所述两个或更多个照明元件被布置在不同位置处和/或被布置为具有不同取向。更进一步，所述两个或更多个照明元件具有不同参数，尤其是不同波长、强度和/或照射角。优选地所述两个或更多个照明元件个体地被控制。所述照明元件例如可以是LED、激光二极管、常规灯泡、氖气灯等，其能够被控制。
[0018]有利地，所述控制单元被配置为基于一个或多个预先确定的参数来控制所述照明单元。因此用户能够预先确定(一个或多个)中的哪个参数对于实际测量而言是最重要的并且因此能够用于控制所述照明单元。
[0019]在现实的实施方式中，所述控制单元被配置为确定所述感兴趣区域中的镜面反射量，并且被配置为基于所确定的镜面反射量来控制所述照明单元，从而减小所述镜面反射的量或使所述镜面反射的量最小化。镜面反射已经被示出为常常表现为对与所获得的生命体征信息的质量具有负面影响。这能够通过在对所述照明单元的控制中考虑镜面反射而改进。
[0020]当然，其他(额外的或备选的)参数可以用于所述控制，例如，ROI中的照明的均匀性，在相关通道(波长)中的好的/稳定的照明，在ROI中没有阴影等。
[0021]在另一个现实的实施方式中，所述控制单元被配置为基于以下来控制所述照明单元:所监测的区的一个或多个参数和/或所导出的生命体征信息，尤其是所述所监测的区的光强度、心率、氧饱和度、搏动幅度、搏动形状和/或所述生命体征信息的周期性。所述所监测的区例如可以是其中患者(例如，婴儿)被布置在床、恒温箱或辐射式保温器内的区。可以以这样的方式执行对光强度的控制:确保对于导出具有足够的可靠性及准确性的生命体征信息而言所述感兴趣区域是被充分照射的，但是另一方面避免了针对患者的任何不必要的不舒服。这例如可以用于避免患者的面部(其例如能够是所监测的区)或全部区被照射过多，从而避免具有例如与婴儿的发育有关的任何负面影响。
[0022]尽管通常使用一个检测元件作为检测单元是足够的，但是所述检测单元优选地包括两个或更多个检测元件。所述检测元件例如是图像传感器、摄像机、RGB相机、红外相机或静态图像相机。尽管所述检测元件通常具有相同的参数但定位于不同位置和/或定位为具有不同取向，但是在一个实施例中，所述检测元件是不同的和/或具有不同参数，使得能够选择实现最好的生命体征信息的所述检测元件来进行信号评估。在又一个实施例中，例如在对输入信号进行平均之后，可以共同地评估来自两个或更多个检测元件的所述输入信号。
[0023]因此，在实施例中，所述处理单元被配置为选择从由所述检测元件接收的光生成的所述输入信号，根据所述输入信号，具有最好的质量的生命体征信息用于导出所述生命体征信息。此外，在实施例中，所述处理单元被配置为选择根据由所述检测元件接收的光生成的所述输入信号，所述检测单元从所述感兴趣区域接收具有最好的照射的光。
[0024]再另外，在实施例中，所述检测单元被配置为检测所监测的区、环境和/或所述生物的改变，并且其中，所述检测单元被配置为如果检测到所述所监测的区、所述环境和/或所述生物的改变，则检查所述照明设备的实际控制设置并且基于所述输入信号和/或所导出的生命体征信息来再次控制所述照明单元。因此，所述控制能够灵活地对任何测量条件的任何改变进行反应。
[0025]最后，在实施例中，所述