用于确定生命体征信息的系统和方法_4

文档序号:9421195阅读:来源:国知局
和/或反射在所述第一频率范围中的辐射的标记物被检测 (S3)。此外,利用在第二频率范围中的可见光来照射(S4)对象的感兴趣区域。基于所检测 的标记物来控制(S5)该照明,所述感兴趣区域被定位在关于所述标记物的预先确定的相 对位置处或者在由所述标记物指示的位置处。在所述第二频率范围中的从对象的至少所述 感兴趣区域发出和/或反射的第二辐射被检测(S6),对象的生命体征信息根据所述第二辐 射被检测(S7)。
[0077] 图6示出了本发明的系统1"的第三实施例,其包括根据本发明的用于确定对象 100的生命体征信息的设备50"的第三实施例。在该实施例中,所述系统包括:单个照明设 备11,其用于利用辐射来照射对象100 ;以及单个检测设备45,其用于接收从对象100反射 的辐射。任选的标记物200被附着到对象的身体或对象的衣服并且被配置为反射辐射。控 制单元7被配置为控制所述照明设备11,以在第一阶段利中利用允许检测感兴趣区域(任 选地使用所述标记物)的不可见的辐射或低水平的可见的辐射20来照射所述对象100,并 且被配置为在第二阶段中利用允许对生命体征信息的确定的辐射30来照射所定位的感兴 趣区域300。
[0078] 如图6所示,如果标记物200被使用,则定位感兴趣区域300是基于所检测的标记 物200的,所述感兴趣区域300被定位在关于所述标记物的预先确定的相对位置处或者在 由所述标记物指示的位置处。处理单元6于在第一阶段中检测的辐射中检测所述标记物, 并且分析单元8根据从所述感兴趣区域300反射的并且在所述第二阶段中检测的辐射,来 确定对象的生命体征信息。
[0079] 控制单元7尤其控制所述照明设备11利用相比于用于第一阶段中的照明的辐射 在增加的强度水平处的聚焦辐射,来局部地照射所述感兴趣区域300。因此,照明设备11优 选地能够关于其强度以及其照明角被控制(例如,通过使用透镜、过滤器、光圈、可选择性 控制的发光器阵列等)。在另一个实施例中,照明设备11包括不同照明元件:一种照明元 件,其提供在第一阶段期间的广角低强度照明;以及第二种照明元件,其具有在第二阶段中 用于感兴趣区域的更加聚焦、更高强度的照明。此外,在实施例中,照明设备11能够被控制 在用于照明的它的频率范围中。在优选实施例中,用在第一阶段中的照明是使得其不干扰 对象并且能够间隔地或者甚至连续地被使用。在第二阶段中照明然后能够额外地或者备选 地被切换到被用在第一项中的照明。
[0080] 在又一个实施例中,没有标记物被使用。在该实施例中,处理单元6被配置为在第 一阶段中定位感兴趣区域,而不使用标记物的帮助。例如,已知图像处理技术能够被使用, 其能够识别对象100的解剖性质,并且基于所识别的解剖性质来定位感兴趣区域。在第一 阶段中,具有辐射(例如,红外光或者在低水平处的可见光)的额外的照明能够被使用,或 者仅环境光能够用于执行对感兴趣区域300的定位。
[0081] 此外,在该实施例中,控制单元7被配置为控制所述照明设备11在第二阶段中利 用允许对生命体征信息的确定的辐射,来局部地照射所定位的感兴趣区域。因此,关于所定 位的感兴趣区域的位置信息被评估,以提供对感兴趣区域300的靶向照明。
[0082] 图7示出了根据另一个实施例的用于确定对象的生命体征信息的过程流程。利 用辐射来照射(步骤S11)对象,并且从对象反射的辐射被接收(S12)。所述照明被控制 (S13),以例如通过对所述标记物的检测,在第一阶段中利用允许对感兴趣区域的定位的不 可见或者低水平可见辐射来照射所述对象。在第一阶段中检测的辐射中,感兴趣区域(例 如标记物)的位置被确定(S14)。基于其,照明被控制(S15),以在第二阶段(S16)中利用 允许对生命体征信息的确定的辐射来局部地照射所定位的感兴趣区域。
[0083] 当任选的标记物被使用时,通过在第一阶段中检测标记物(S14)并且基于所检测 的标记物,来确定(即定位)感兴趣区域,所述感兴趣区域被定位在关于所述标记物的预先 确定的相对位置处或者在由所述标记物指示的位置处,所述标记物被附着到对象的身体或 者对象的衣服并且被配置为反射辐射。最后,根据从所述感兴趣区域反射的并且在所述第 二阶段中检测的辐射,来确定(S17)对象的生命体征信息。
[0084] 在该背景下应当注意,尤其是,可见光不但对人而言是干扰,而且当其在(人或动 物的)眼睛中超过特定水平时能够是危险的,甚至是(或者尤其是)当人不将其识别为可 见光时。因此,如果准确测量所需的光水平超过针对眼睛的安全限制时,则本发明此外在选 定的应用中(例如,当被用在新生儿监测的背景下时)表示重要安全特征。
[0085] 本发明可以有利地被应用于对Sp02(动脉血液的氧饱和度)的监测。能够使用相 机,非常类似于这如何在接触式传感器中被实现,即通过测量从对象的皮肤反射回的光,来 执行Sp02测量。由搏动的动脉来调制该光,并且调制幅度包含血液饱和度水平的信息。在 实践中,通过测量在两个不同波长处的该PPG幅度(由动脉中的搏动血液引起的)来计算 Sp02。两个波长的PPG幅度(DC规范化的)之间的比率给出用于对Sp02的计算的以下方 程式:
[0087] 其中 CN 105142501 A 说明书 10/11 页
[0089] 该测量技术要求以红色波长和红外(IR)波长照射皮肤。原理上,环境照明能够被 使用,但是在期望的波长(尤其是IR)中的低照明水平以及不理想的时间稳定性得到专用 的照明是优选的结果。
[0090] 在专用的照明的情况下,强度的时间特性(稳定性或调制)能够被控制,并且能 够确保其具有足够的IR。但是在当前相机敏感度的情况下,需要(可见)红光的大量的水 平。这常常是不期望的,因为常常需要在接近黑暗设置(例如NICU或者卧室)中测量生命 体征。
[0091] 通常使用的照明设置包括一个或多个白炽灯。该通常使用的设置不分辨皮肤(生 命体征从其被测量)与不应被照射的其他结构,例如眼睛、整体上半身以及没有Sp02能够 从其被测量的非皮肤结构。然而,对衣服和毯子的照明不贡献于对Sp02的测量。实际上, 当这些客体移动时其能够干扰测量。此外,被反射离开这些客体的光增加到整体环境光水 平,从而引起针对在该房间中的任何人的可能不舒适。
[0092] 根据本发明,更加智能的照明被提供,其能够不同地实现这并且仅照射面部,而不 照射眼睛。这允许使用对于Sp02测量而言足够高的照明水平,而不引起由于针对眼睛的直 接照明或者由于高整体环境照明水平的针对对象或其他人的不舒适。根据优选实施例,面 部和眼睛的位置被识别,并且之后仅面部区被照射(避免对毯子及其他客体的照明),而不 照射眼睛。
[0093] 图8示出了系统Γ"的第四实施例,其包括根据本发明的用于确定对象100的生命 体征信息的设备50"'的第四实施例。其包括一个(或多个)相机以及一个(或多个)投 影器(=光源)。相机45利用由照明设备11提供的红外光IRdet 20,来捕获对象的图像 (如图9A中示出的)。根据该图像,由处理单元6来识别眼睛的位置以及面部(如图9B中 示出的)。这能够基于初始感兴趣区域选择利用标准面部检测算法或者利用已知眼睛追踪 算法来实现,可以人工地(例如,经由任选地提供的用户接口 9)或者自动地实现所述初始 感兴趣区域选择。该信息用于控制照明设备11利用获得所期望的生命体征所需的光30,例 如利用用于获得SP02信息的可见红光,来仅照射排除20眼睛的面部(如图9C中示出的), 例如脸颊的区310。
[0094] 通过时间序列或者通过波长带来将用于测量的红外光IRmeas与IRdet照明(针 对对面部和眼睛的检测)分离。IRdet的强度优选地是使得其不引起眼睛(或任何其他) 损伤。
[0095] 如上面解释的系统1和Γ,所述系统Γ"也可以具有多个照明源。具有仅一个照 明源的一个缺点是针对Sp02测量的照明来自点源。在皮肤上的辐射度然后强烈地取决于 皮肤关于照明源的取向。在多个照明源的情况下,从一范围的角照射皮肤,该效应大大地被 降低,如图10中示出的。如果没有移动(皮肤针对照明源的相对取向仍然恒定),则没有这 么多问题,但是即使最轻微的移动(皮肤针对照明源的相对取向改变),敏感的PPG信号能 够容易被干扰。利用来自不同角的照射,该干扰能够被大大地降低。如图IOA中示出的由 点源(到面部的左侧
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