用于提取生理信息的设备、系统和方法_2

文档序号:9691958阅读:来源:国知局
引导的BSS-方法。这些方法将在下文更详细的进行解释。
[0026] 这些方法能够被解释为提供所述混合信号作为表示各自的波长部分的至少两个 信号通道的混合,例如作为表示来自彩色摄像机的红色、绿色和蓝色信号的三信号通道的 混合,但它们在确定用于混合所述至少两个信号通道的最优加权方案上不同。通常,所得到 的权重旨在混合,在所述混合中,失真消失,即"加权向量"基本上正交于如通常由对象运动 所引起的主失真。根据本发明,未使用这种常用的加权方案,而是应用所述信号混合器的更 复杂的控制,根据所述控制,限制具体而言在一定条件下被应用到混合和/或变化率,以改 进 SNR。
[0027] 在优选实施例中,所述控制器被配置为仅在所述至少两个信号通道的能量或所导 出的量度低于能量阈值的情况下限制所述相对贡献和/或所述相对贡献的变化率。如上面 解释的,在这种情况下,常规混合导致降低的SNR。高于能量阈值,优选地常规地执行,即没 有任何限制地执行混合,使得高于能量阈值也能够获得最好的SNR。能量阈值可以是预先确 定的(例如在校准测量中)、可例如通过用户或自学习调整的。
[0028] 在另一实施例中,所述输入接口被配置为接收指示所述对象或所述对象的部分的 运动的运动信号,并且其中,所述控制器被配置为仅在所述运动低于运动阈值的情况下限 制所述相对贡献和/或所述相对贡献的变化率。所述运动信号可以以各种方式来采集,例 如,通过使用被附接至所述对象的身体的一个或多个身体传感器(例如,加速计)、通过使用 被布置在与所述对象接触的设备中或设备处的运动传感器(例如,床垫内的压力传感器)、 或者通过使用从所述对象的图像获得的信息。高于运动阈值,优选地常规地执行混合。所述 运动阈值,如所述能量阈值,可以是预先确定的(例如在校准测量中)、可例如通过用户或自 学习调整的。
[0029] 有利地,所述控制器被配置为将所述相对贡献和/或所述变化率限制到预先确定 的值或范围。所述预先确定的值或范围可以例如也是在校准测量中获得的。用于所述相对 贡献和/或所述变化率的预先确定的值或范围的设置允许地控制以获得增加的SNR。
[0030] 优选地,所述控制器被配置为通过更新所述相对贡献,尤其是通过递归更新所述 相对贡献,来限制所述变化率。这可以通过更新加权因子来实现,针对混合,所述相对贡献 被乘以所述加权因子。
[0031] 在另一实施例中,所述至少两个信号通道从300nm和1000 nm之间的波长区间来选 择,具体而言表示对应于红光、绿光和蓝光的波长部分。这具体地在PPG信号从由(例如常 规)摄像机所采集的图像信号获得时,并且当远程PPG的上面提及的原理被用于导出一个或 多个生命体征时被使用。在其他实施例中,除另一种颜色通道外或代替另一种颜色通道,也 可以使用红外光。例如,对于夜间应用,可以额外地或备选地使用一个或多个红外光波长。 [0032]通常,电磁辐射,特别是光与生物组织的相互作用是复杂的,并且包括(多)散射、 反向散射、吸收、透射和(漫射)反射的(光学)过程。在本发明的上下文中使用的术语"反射" 不应被解读为限于镜面反射,而是包括电磁辐射,尤其是光与组织的上述类型的相互作用, 以及它们的任意组合。
[0033]如本发明的上下文中所使用的"生命体征"是指对象(即,生物)的生理参数和导出 参数。尤其是,术语"生命体征"包括血容量脉冲信号、心率(HR)(有时也被称为脉搏率)、心 率改变性(脉搏率改变性)、搏动强度、灌注、灌注指标、灌注改变性、Traube-Hering-Mayer 波、呼吸率(RR )、皮肤温度、血压、血液和/或组织中的物质的浓度,诸如,(动脉)血氧饱和度 或血糖水平。此外,"生命体征"总体上包括从PPG信号的形状获得的健康指示(例如,形状可 以说明与部分动脉阻塞有关的情况(例如当在手臂上应用血压袖带时,从手的PPG信号获得 的形状变得更加正弦化),或者与皮肤厚度有关的情况(例如,来自面部的PPG信号不同于来 自手部的),或者可以甚至是与温度有关的情况,等)。
[0034] 如本发明的上下文中所使用的"生命体征信息"包括如上面定义的一个或多个测 量的生命体征。此外,其包括涉及生理参数、对应的波形踪迹的数据,或者涉及时间的生理 参数的能够服务于随后的分析的数据。
[0035] 为了获得对象的生命体征信息信号,在皮肤区内的皮肤像素区的数据信号被评 估。此处,"皮肤像素区"意指包括一个皮肤像素或相邻皮肤像素的组的区,即,可以针对单 个像素或者皮肤像素的组导出数据信号。
[0036] 在又一实施例中,所述信号混合器被配置为使用盲源分离,尤其是主成分分析或 独立成分分析,来计算所述至少一个混合信号。所述各种方法每种均可以具有优点和缺点, 并且可以根据期望的用途来选择。
[0037] 此外,在实施例中,所述信号混合器被配置为计算单个混合信号,所述单个混合信 号与一个多个比率的预先确定的集合中的所述至少两个信号通道相关。所述关联可以例如 被计算为单个混合信号和所述至少两个信号通道的内积。这给出被写为规范化的向量([A, B]/范数([A,B])的两个值(例如,A和B)应当等于一个或多个比率的预先确定的集合,例如 规范化的血液量向量(在描述I 3BV-方法的细节的US 2013/271591 A1中的被称为"具有指示 参考生理信息的设置取向的预先确定的指数元素")。
[0038] 在又一实施例中,所述信号混合器被配置为将所述至少一个混合信号计算为至少 两个正交色差信号的混合。例如,R-G(红色减绿色)是色差信号的有用的范例,且R+G-2*B (红色加绿色减两倍的蓝色)是正交于第一范例的另一有用的范例。这种混合方式的背景已 经在G.de Haan和V.Jeanne的 "Robust pulse-rate from chrominance-based rPPG"(EEE Transactions on Biomedical Engineering,6〇(10)、第2878_86页,2Ol 3年 10月)中给出。 所述色差信号固有地抑制所述镜面反射,并且至少两个色差信号的混合抑制在生命体征信 号中的另外的运动诱发的失真。随后解释的实施例将本发明的应用提供到BBS、使用血液容 积脉搏的方法和基于色度的方法。
[0039] 可以以各种方式来实施所述检测器,其用于检测透射通过或反射自对象的皮肤区 域的电磁辐射,并且用于从所检测的电磁辐射导出检测数据。在一个实施例中,所述检测器 包括体积描记传感器,所述体积描记传感器被配置为被安装至所述对象的皮肤部分,以便 采集光电体积描记信号。这种传感器可以例如是被安装至手指或耳垂的光电体积描记传感 器或布置在腕带或手表内的传感器。
[0040] 在另一实施例中,所述检测器可以包括成像单元,所述成像单元用于采集所述对 象的随时间的图像帧的序列,能够从所述序列导出光电体积描记信号。所述数据流可以因 此包括图像帧的序列,或者更精确地,包括一系列包括光谱信息的图像帧。例如,能够利用 包括颜色信息的RGB图像。然而,表示红外光(IR)和红光(R)信息的帧也能够形成帧的序列。 所述图像帧能够表示所观察到的对象和其他元素。
【附图说明】
[0041] 本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例变得显而易见,并且将参考下 文描述的实施例得到阐述。在附图中:
[0042] 图1示出了根据本发明的系统的示意图,
[0043] 图2示出了根据本发明的设备的示意图,
[0044] 图3示出了根据两种不同方法的相对和绝对PPG幅度的图,
[0045] 图4示出了针对Pbv的预测和颜色通道中的相对PPG的输入曲线的图,并且
[0046] 图5示出了 105个对象的规范化的皮肤色调和Pbv的图。
【具体实施方式】
[0047] 图1示出了根据本发明的系统10的示意图,所述系统包括设备12,所述设备用于从 透射通过或反射自对象的所检测的电磁辐射提取指示对象14的至少一个生命体征的生理 信息。对象14,在该范例中为患者,在于例如医院或其它医疗保健设施中的床16上,但也可 以是例如在于恒温箱中的新生儿或早产儿,或者在家中或在不同环境中的人。对象14,在该 范例中为患者,在于例如医院或其它医疗保健设施中的床16上,但也可以是例如在于恒温 箱中的新生儿或早产儿,或者在家中或在不同环境中的人。
[0048] 存在针对检测器的不同实施例,其可以备选地(其是优选的)或一起被使用。在系 统10的实施例中,示出了检测器的两个不同实施例。
[0049] 在一个实施例中,检测器包括相机18(也被称为成像单元,或为基于相机的或远程 PPG传感器),所述相机包括合适的光传感器,所述光传感器用于(远程地并且非侵扰地)捕 获对象14的图像帧,尤其是用于采集随时间的对象14的图像帧的序列,能够从其导出光电 体积描记信号。由相机18捕获的图像帧具体而言可以对应于借助于例如在(数字)相机中的 模拟或数字光传感器捕获的视频序列。这种相机18通常包括光传感器,诸如CMOS或CCD传感 器,其也可以操作在特定的光谱范围(可见,IR)中或者提供用于不同光谱范围的信息。相机 18可以提供模拟或数字信号。图像帧包括具有相关联的像素值的多个图像像素。尤其是,图 像帧包括表示利用光传感器的不同光敏感
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1