用于提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的设备、系统和方法与流程

本发明涉及一种用于提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的设备、系统和方法。此外，本发明涉及一种用于获得允许提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的检测信号的设备。

背景技术：

人的生命体征，例如心率(hr)、呼吸率(rr)或者(外围或搏动)血氧饱和度(spo2；其提供动脉血氧饱和度sao2的估计)，用作人的当前状态的指示符和严重的医学事件的有力的预测器。出于该原因，生命体征在住院患者和门诊患者护理设置中、在家中或者在另一健康闲暇和健身设置中广泛地被监测。

测量生命体征的一个方式是体积描记。体积描记通常指的是器官和身体部分的体积改变的测量结果并且具体地指的是由于随着每次心跳行进通过对象的身体的心脏血管脉搏波的体积改变的检测。

光体积描记(ppg)是评价感兴趣的区或者体积的光反射或者透射的时间变化的改变的光学测量技术。ppg基于以下原理：血液比周围组织吸收更多光，因此血液体积中的随着每个心跳的改变对应地影响透射或者反射率。除关于脉搏率(心率)的信息之外，ppg波形(也称为ppg信号)能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评价在不同波长(通常是红色或者红外的)处的透射率和/或反射率，血氧饱和度能够被确定

用于测量对象的脉搏率和(动脉)血氧饱和度的常规脉搏血氧计(本文中也称为接触式ppg设备)被附接到对象的皮肤，例如到指尖、耳垂或者额头。因此，它们被称为“接触式”ppg设备。尽管接触式ppg基本上被视为是非侵入技术，但是接触式ppg测量常常被体验为是不舒适和突兀的，这是由于脉搏血氧计被直接附接到对象并且线缆限制移动的自由并且可能妨碍工作流程。

在过去十年内已经提出了用于非侵扰测量结果的非接触式远程ppg(rppg)设备(还被称为基于相机的设备或视频健康监测设备)。远程ppg利用以距感兴趣对象一距离设置的光源，或者通常辐射源。类似地，检测器(例如，相机或光检测器)可以以距感兴趣对象一距离设置。因此，远程光体积描记系统和设备被认为是非侵扰的并且很适于医学以及非医学每天应用。

使用ppg技术，生命体征可以被测量。生命体征由脉动的血液体积所引起的皮肤微小光吸收的变化而揭示，即通过由血液体积脉动引起的人类皮肤的周期性颜色变化。因为该信号非常小并且隐藏在由于照明改变和运动的更加大得多的变化中，所以存在对改进从根本上低的信噪比(snr)的一般兴趣。还有针对剧烈运动、挑战性环境照明状况或者严格准确度要求的需求情况，其中，需要远程生命体征测量设备及方法的改进的鲁棒性和准确度，特别是对于更加关键的医疗保健应用。

视频健康监测(以监测或检测例如心率、呼吸率、spo2、腕动计、谵妄等)是有前途的新兴领域。其固有的非侵扰性具有针对具有脆弱皮肤的患者的不同的优点，或者实际上具有长期生命体征监测，诸如nicu患者、具有大面积烧伤的患者、移除接触传感器的精神病患者、或必须在睡眠期间在家监测的copd患者。在其他设置中，诸如在普通病房或急诊室中，无接触监测的舒适仍然是吸引人的特征。

重要生命体征之一(血氧饱和度(spo2))的测量结果最近已经示出为利用基于相机的rppg可行。spo2测量结果要求相对搏动性的准确检测，即，不同波长信道中的搏动信号(ac/dc)的归一化幅度。存在对于远程测量中的准确度的两个主要威胁。第一个在于，搏动性与噪声相比较是低的，而第二个在于，心冲击描记(bcg)运动修改每个信道中的相对搏动性。

紧接氧饱和度，其他动脉血气体和血液物质(例如，hbco、methb、hbco2、胆红素)的饱和度可以使用相同(稍微适配的)技术获得，并且遭受本发明旨在解决的相同威胁。动脉血成分利用该技术来选择，因为仅动脉血被假定为以心脏活动的节律搏动。假设，类似地，呼吸周期引起静脉系统中的体积变化，这隐含不同波长中的呼吸节律处的搏动的相对强度可以被用于分析静脉血成分，例如以估计静脉氧饱和度(svo2)。

因此，尽管是有前途的新领域，但是许多挑战必须克服。将系统设计为对于患者的移动鲁棒当前是主要挑战之一。这些挑战之一是利用生命体征相机实现运动鲁棒spo2测量结果以及获得经改进的运动鲁棒脉搏和呼吸信号，经改进的脉搏和呼吸率，以及例如鲁棒的co水平和经改进的血清胆红素估计(即，实质上所有基于ppg的信息应当更鲁棒实现)。

us2016/0120482a1公开了一种用于根据从对象反射的检测到的电磁辐射提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的设备、系统和方法。该设备包括：输入接口，其用于接收根据从对象的皮肤区域反射的检测到的电磁辐射导出的检测数据的数据流，其中，检测到的电磁辐射由偏振辐射检测器检测到，而偏振辐射检测器的偏振角改变；ppg提取单元，其用于从所述检测数据提取光体积描记ppg信号；信号质量确定单元，其用于针对偏振辐射检测器的偏振角的不同设置根据所述ppg信号确定质量度量；选择单元，其用于从所确定的质量度量选择最佳质量度量值并且用于生成偏振控制信息，其用于由所述偏振辐射检测器用于将偏振角设置为角值，其中，所述最佳质量度量值被获得以用于辐射的后续检测；以及处理器，其用于根据ppg信号来导出指示至少一个生命体征的生理信息。

总之，需要一种用于确定对象的至少一个生命体征以甚至在噪声和/或运动的情况下获得具有更高的可靠性的结果的经改进的设备、系统和方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的设备、系统和方法，通过其，甚至在噪声和/或运动的情况下，可以实现具有更高的可靠性的结果。

在本发明的第一方面中，呈现了一种设备，包括：

-预处置单元，其被配置为根据从对象的皮肤区域反射的电磁辐射来导出至少三个检测信号，其中，至少两个检测信号包括不同波长信道中的波长相关反射信息，并且至少两个检测信号包括具有不同偏振方向的不同偏振信道中的反射信息，其中，所述预处置单元还被配置为导出所述至少三个检测信号中包括在相同波长信道中但是在不同偏振信道中的波长相关反射信息的两个检测信号和/或将所述至少三个检测信号中的一个检测信号导出为差异检测信号，所述差异检测信号表示在第一波长信道和具有第一偏振方向的第一偏振信道中的第一反射信息与在所述第一波长信道和具有与所述第一偏振方向不同的第二偏振方向的第二偏振信道中的第二反射信息之间的差异，

-脉冲信号计算单元，其被配置为使用不同的给定特征向量根据所述至少三个检测信号来计算至少两个脉冲信号，其中，针对对每个脉冲信号的所述计算，使用不同的给定特征向量，其中，给定特征向量表示所述至少三个检测信号中的相应脉冲信号的预期的相对搏动性，其中，对脉冲信号的所述计算涉及使用产生脉冲信号的权重来计算所述至少三个检测信号的加权组合，对于所述脉冲信号，与原始检测信号的乘积等于由相应特征向量表示的所述相对搏动性，

-质量指示符计算单元，其被配置为计算指示所述相应脉冲信号的特性的针对所述脉冲信号的质量指示符值，以及

-处理单元，其被配置为根据产生具有最好质量指示符值的所述脉冲信号的所述特征向量和/或根据具有最好质量指示符值的所述脉冲信号本身来导出指示至少一个生命体征的生理信息。

在本发明的另一方面中，呈现了一种系统，包括：

-接收器，其被配置为接收从对象的皮肤区域反射的电磁辐射，以及

-如本文所公开的设备，其用于从接收到的电磁辐射提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息。

在本发明的又一方面中，提供了一种对应的方法。

在从属权利要求中定义本发明的优选实施例。应当理解，所请求保护的方法和系统具有与请求保护的设备相似和/或相同的优选实施例，尤其是如在从属权利要求中所定义的并且如本文所公开的。

通常，ppg信号产生于皮肤中的所述血液体积的变化。因此，当在反射光/透射光的不同谱分量中观察到变化时，这种变化给出了特性搏动性“特征”。这种“特征”基本上反映出血液的吸收谱与无血皮肤组织的吸收谱的对比(差分)结果。如果探测器(例如，相机或传感器)具有离散数量的颜色信道，每个颜色信道均感测谱的特定部分，那么这些信道中的相对搏动性能够被布置在“特征向量”中，也被称为“归一化血液体积向量”pbv。在g.dehaan和a.vanleest的“improvedmotionrobustnessofremote-ppgbyusingthebloodvolumepulsesignature”(physiol.meas.，第35卷，第1913页，2014年)(通过引用将其并入本文)中已经示出，如果该特征向量是已知的，那么基于颜色信道和特征向量的运动鲁棒脉冲信号提取是可能的。为了脉冲信号的质量，特征向量准确是必要的，因为否则已知方法会将噪声混合到输出的脉冲信号中以实现搏动向量与由特征向量指示的归一化颜色信道的规定关系。

pbv方法和对归一化血液体积向量(被称为“具有指示参考生理信息的设定取向的预定索引元素”)的使用的细节也已经在us2013/271591a1(也通过引用将其细节并入本文)以及wo2017/121834a1中得到描述。

ppg信号的特性波长相关性当血液的组成改变时变化。特别地，动脉血的氧饱和度对620nm与780nm之间的波长范围内的光吸收具有强效应。针对不同spo2值的该改变特征导致取决于动脉血氧饱和度的相对ppg搏动性。该相关性可以被用于实现运动鲁棒远程spo2监测系统，其已经命名为自适应pbv方法(apbv)并且在m.vangastel,s.stuijk和g.dehaan,“newprincipleformeasuringarterialbloodoxygenation,enablingmotion-robustremotemonitoring”(naturescientificreports，2011年11月)中详细描述。该文档中的apbv方法的详细的描述也通过引用并入本文。

所述pbv方法当反映不同波长信道中的相对搏动性的pbv向量准确时给定最干净的脉冲信号。由于该向量取决于实际的spo2值，因而利用对应于spo2值的范围的不同pbv向量测试pbv方法，spo2值结果为对应于给定具有最高snr的脉冲信号的pbv向量的spo2值。

根据已知的pbv方法和apbv方法，运动鲁棒性可以当pbv向量变得更类似于1-向量时减少(即，在所有波长内的相等搏动性的情况下，类似于引起什么运动)。这可以当spo2值下降到低值时发生。运动鲁棒性仍然存在，但是与在较高spo2值的情况下给定的运动鲁棒性相比较减少。

本发明基于以下思想：提供abpv方法的进一步的适配，使得所述特征包括总是具有低搏动性(即，甚至当所述spo2值低时)的信道。适合的波长不自然存在，但是其被建议使用偏振光和针对至少一个波长两个信道关于不同偏振可用的相机(即，不同的偏振方向，例如一个具有平行偏振并且另一个具有交叉偏振)。此外，可以使用已经很大地抑制搏动ppg信号并且仅包含运动引起的失真的不同信道。将总是低搏动信道添加到系统、或者利用这样的低搏动信道替换现有信道解决减少的运动鲁棒性的上文所描述的问题。

使用根据本发明的pbv或apbv方法的方法也可以被理解为沿着彩色空间中的定义的线行走引导的质量，其中，该线取决于光学滤波器(波长)的选择。该线可以是弯曲的，即，可以是单位球面上的线段。这当pbv特征向量全部具有单位长度(即，其位于单位球面上)时自动发生。特征向量在彩色空间中动态地调整以进一步减少每个特定测量结果中的运动的影响。

存在如何导出各种偏振信道和各种波长信道中的各种检测信号的不同选项。

根据一个实施例，所述预处置单元包括：偏振单元，其被配置为在接收到的电磁辐射上应用第一偏振以生成第一偏振辐射并且在所述接收到的电磁辐射上应用与所述第一偏振不同的第二偏振或者在所述接收到的电磁辐射上不应用偏振以生成第二偏振辐射或非偏振辐射；以及传感器单元，其被配置为根据第一波长信道中的所述第一偏振辐射来导出至少一个检测信号并且根据在所述第一波长信道和第二波长信道中的第二偏振辐射或非偏振辐射来导出至少两个检测信号。在该实施例中，接收到的辐射在然后分到不同波长信道中之前首先偏振。传感器单元可以包括滤波器单元，其被配置为滤波不同偏振辐射以获得所述相应波长信道中的检测信号。

根据备选实施例，所述预处置单元包括：滤波器单元，其被配置为对接收到的电磁辐射进行滤波以生成第一波长信道中的第一滤波辐射和第二波长信道中的第二滤波辐射；偏振单元，其被配置为在所述第一滤波辐射上应用第一偏振以生成第一偏振辐射并且在所述第一滤波辐射上并且在所述第二滤波辐射上应用与所述第一偏振不同的第二偏振或在所述第一滤波辐射上并且在所述第二滤波辐射上不应用偏振以生成第二偏振辐射或非偏振辐射和第三偏振辐射或非偏振辐射；以及传感器单元，其被配置为根据所述第一偏振辐射和所述第二偏振辐射和所述第三偏振辐射或所述非偏振辐射中的每个来导出至少一个检测信号。在该实施例中，接收到的辐射在不同偏振被应用之前首先分到不同的波长信道中。

这些实施例之一的选择可以由波长选择性滤波器和偏振器的相对价格来确定。将最昂贵的放在第一并且然后利用更便宜的滤波器将光路进一步分开可以例如是优选的。

所述预处置单元可以被配置为导出包括具有正交偏振方向的两个不同偏振信道中的反射信息的至少两个检测信号，优选地第一检测信号，其包括具有第一偏振方向的第一偏振信道中的反射信息，所述第一偏振方向平行于被用于照射所述对象的所述皮肤区域的偏振电磁辐射的偏振方向；以及第二检测信号，其包括具有第二偏振方向的第二偏振信道中的反射信息，所述第二偏振方向正交于被用于照射所述对象的所述皮肤区域的偏振电磁辐射的所述偏振方向。以这种方式，通过使用交叉偏振方向抑制镜面反射部件选择接收到的辐射的散射反射分量是可能的。此外，平行偏振器通过镜面反射。由于漫射(镜面)反射在没有优选相位的情况下包含所有偏振方向，因此信道中的绝对搏动性不取决于偏振方向。因此，装备有平行偏振器的传感器信号和具有正交偏振器的传感器信号的差异几乎不包含任何散射反射，而是仅非搏动的镜面反射，即，期望的低搏动信道因此被提供用于使用在pbv或apbv方法中。

在各种优选实施例中，可以利用检测信号和偏振/波长信道的各种组合。

在一个实施例中，所述预处置单元被配置为导出：

-第一检测信号，其包括在第一波长信道和具有第一偏振方向的第一偏振信道中的反射信息，所述第一偏振方向平行于被用于照射所述对象的所述皮肤区域的偏振电磁辐射的偏振方向，

-第二检测信号，其包括在所述第一波长信道和第二非偏振偏振信道中的反射信息，以及

-第三检测信号，其包括在与所述第一波长信道不同的第二波长信道和所述第二非偏振偏振信道中的反射信息。

在另一实施例中，所述预处置单元被配置为导出：

-第一检测信号，其包括在第一波长信道和具有第一偏振方向的第一偏振信道中的反射信息，所述第一偏振方向平行于被用于照射所述对象的所述皮肤区域的偏振电磁辐射的偏振方向，

-第二检测信号，其包括在所述第一波长信道和具有第二偏振方向的第二偏振信道中的反射信息，所述第二偏振方向正交于被用于照射所述对象的所述皮肤区域的偏振电磁辐射的所述偏振方向，以及

-第三检测信号，其包括在与所述第一波长信道不同的第二波长信道和所述第二偏振信道中的反射信息。

由此，所述预处置单元还可以被配置为导出包括在与所述第一波长信道和所述第二波长信道不同的第三波长信道和所述第二偏振信道中的反射信息的第四检测信号。这还改进最后生命体征的可靠性。

在又一实施例中，所述预处置单元和/或所述脉冲信号计算单元被配置为导出差异检测信号，所述差异检测信号表示在第一波长信道和具有第一偏振方向的第一偏振信道中的第一反射信息与在所述第一波长信道和具有与所述第一偏振方向不同的第二偏振方向的第二偏振信道中的第二反射信息之间的差异，并且所述脉冲信号计算单元被配置为使用所述差异检测信号作为用于计算所述至少两个脉冲信号的所述检测信号中的一个。该差异检测信号(即，差异信道)具有非常低的搏动性，而不管选定的波长或spo2水平，并且因此通过提供具有总是低搏动性的信道保持pvb向量与向量[111]的角大。

此外，在实施例中，所述脉冲信号计算单元被配置为使用固定或自适应的一组不同特征向量，并且所述处理单元被配置为对产生具有最好质量指示符值的所述脉冲信号的特征向量的时间序列进行滤波以获得滤波特征向量，根据所述滤波特征向量，所述生理信息被导出，其中，特征向量的所述时间序列是从脉冲信号获得的并且针对所述至少两个检测信号的连续时间窗口来计算质量指示符。根据该实施例的一个选项，一组不同的特征向量是固定的，即，每个特征向量对应于离散生命体征值，例如，spo2值(在例如由10个特征向量覆盖的60％至100％的范围内)。此外，滤波特征向量(具有增大的分辨率，例如，spo2分辨率)被用于使用特征向量一对一地对应于生命体征值(例如，spo2值)的事实来导出输出的生命体征。根据该实施例的另一选项，一组不同的特征向量是自适应的一组不同特征向量，特别地在递归而不是并行的情况下，做出特征向量的优化。

更另外，特征调整单元可以被提供用于在脉冲信号依据其产生所述最佳质量指示符值的方向上调整所述不同的特征向量中的一个或多个特征向量。根据该实施例，在脉冲信号依据其产生最佳质量指示符值的方向上调整(即，更新)特征值(例如增大或减小更新值)。因此，根据该实施例，使用递归/迭代选项。一般来说，自适应的一组特征向量可以仅包含两个特征向量，但是也可能包括更多的特征向量。

因此，该实施例提供了如在上面引用的dehaan和vanleest的文章中公开的ppg传感器中的特征向量的调整方案，使得特征自动收敛到正确的特征向量。除了改进脉冲信号的运动和噪声鲁棒性以外，另外的优点是瞬时特征向量携带关于血液的成分(例如，spo2、co、co2、胆红素)的所有相关信息。例如，spo2由该时刻的特征向量确定。在并行实施方式的情况下，spo2由所选定的(即，瞬时的)特征向量选择。

在部分地调整一组特征值的情况下，可以利用总是被测试的固定特征向量来扩展递归/迭代选项。集合因此可以包含两个经调整的特征向量，并且如果递归方法例如由于过多噪声而“偏离轨道”，集合可以包含可以加速复原的一至三个固定的特征向量。

在部分地调整一组特征值的情况下，递归/迭代选项可以利用总是测试的固定特征向量扩展。因此，集合可以包含两个调整的特征向量，并且例如如果所述递归方法变得“偏离轨道”(例如由于过度噪声)则可以加速恢复的一个到三个固定特征向量。优选地，所有可能特征向量同时地而不是递归地/迭代地测试。

在另一优选实施例中，所述特征适配单元被配置为使用参考特征向量以基于所述质量指示符值来获得至少两个特征向量，并且其中，所述脉冲信号计算单元被配置为根据针对所述至少两个特征向量的所述检测信号来计算所述脉冲信号，其中，脉冲信号与所述至少两个检测信号之间的比由对应的特征向量确定。所述参考特征向量优选地是固定并且预定的。其可以例如针对健康个体(即，具有97％周围的健康spo2)的给定配置(相机、光源)测量一次。为此使用体模也是可能的。体模可以是显示具有通常在健康皮肤中看到的颜色变化的表面的计算机监测器。计算机监测器可以是em辐射发射器(像素)的阵列，其显示具有类似于健康皮肤的选定的波长信道中的em辐射变化的表面。参考特征向量不必仍然对应于健康个体的特征向量。采取对应于另一spo2值(例如80％)的向量也是可能的。只要参考特征向量在可能发生的范围内(在70％与100％spo2之间)，其可以用作初始估计并且根据本发明的方法将朝向被监测对象的实际特征值收敛。

上文描述的实施例产生工作良好的系统，并且参考(ref)特征向量可以被选择为符合例如85％(在范围的中间更多或更少)的spo2值的特征。然而，ref向量也可以在该范围外部。然而，所要求的范围(例如，在100％与75％之间，或在110％与70％之间)应当覆盖。这可以例如利用描述候选特征向量的以下等式实现：ref+nxupd，其中，更新向量upd是描述具有例如1/25的步长的n的例如100％与75％之间的差异的向量(其在滤波特征序列之前提供1％的分辨率)。

参考特征向量可以甚至在不可能的spo2水平处，例如120％xref+nxupd，其中，0<n<30不需要被选择，但是选择20<n<50也是可能的(在该范例中，假定1％spo2准确度)。

因此，ref向量可以利用所述upd向量(的分数或倍数)修改以获得对应于与ref向量对应于的spo2值不同的spo2值的特征向量。

优选地，特征适配单元被配置为调整参考归一化血液体积脉冲向量作为参考特征向量以获得所述至少两个特征向量。

存在不同的选项来确定质量指示符值。在实施例中，所述质量指示符计算单元被配置为：计算归一化脉冲信号的谱，尤其是在滑动时间窗口上计算归一化脉冲信号的谱，并且使用在一范围中的最高峰值的幅度作为针对所述脉冲信号的所述质量指示符，所述范围尤其是典型脉冲频率的范围。在另一实施例中，所述质量指示符计算单元被配置为：在滑动时间窗口中计算脉冲信号，并且将以下定义为针对所述脉冲信号的质量指示符：幅度谱的脉冲频率的范围中的最高峰的幅度除以整个频率范围上的能量(其也可以是可能的脉冲频率的范围)。在又一实施例中，所述质量指示符可以使用所述脉冲信号的幅度谱的偏斜度作为其质量的指示符。

所述特征调整单元可以被配置为：比较所述质量指示符值，依据所述比较的符号来增大或减小计数，并且使用计数值以及预定的更新向量和所述参考特征向量来计算所述至少两个特征向量。更新向量一般是预先确定的。例如，如果将描述针对100％spo2的探测信号中的相对搏动性的特征向量用作pbv2并且将针对例如80％spo2的特征向量pbv3从pbv2中减去，那么可以将这个差异向量的部分用作更新向量。

所述脉冲信号计算单元还可以被配置为在根据所述至少两个探测信号中的一个或多个探测信号来计算所述脉冲信号之前将噪声添加到所述至少两个探测信号中的所述一个或多个探测信号，尤其是将噪声添加到一个或多个归一化且无dc的探测信号。将一些噪声添加到颜色信道改进了性能，尤其是在皮肤面积大且几乎不存在观察到的噪声或运动引发的噪声的情况下。有利的效果是所有生命体征的估计结果实际上得益于噪声(例如，运动)，因为最佳特征在存在干扰的情况下是最清楚的。在非常无噪声的情况下，几乎所有特征向量(pbvs)都可以引起干净的脉冲信号，使得难以找到最优值。

如上文所解释的，本发明优选地利用已知的pbv或apbv方法。在实际的实施方式中，所述脉冲信号计算单元被配置为：通过计算时间窗口上的归一化无dc检测信号cn的协方差矩阵q＝cncn^t来计算所述脉冲信号s1、s2；并且将用于计算脉冲信号的权重wx找到为其中，k被选择为使并且x∈{1,2}。此处应当注意，权重和pbv针对从相同检测信号cn获得的两个脉冲信号是不同的。还应当注意，写入q^-1假定q可以是反相的。实际上，可以使用伪逆，即，在其不确切可逆的情况下的q的逆的最小均方近似，这接受不完美的(但是仍然在lms意义上最可能的)q^-1。

用于提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的提出的系统包括：接收器，其被配置为接收从对象的皮肤区域反射的电磁辐射；以及如上文所描述的设备，其用于从接收到的电磁辐射提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息。

所提出的系统的接收器可以以不同的方式配置，特别地以接收不同的波长处的检测信号，优选地取决于应用和所述系统配置的种类。通常，检测信号选自300nm与1000nm之间的波长间隔，特别地表示对应于红、绿和蓝光的波长部分。这特别地当ppg信号从由(例如，常规)视频相机所采集的图像信号获得时并且当远程ppg的以上提到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，补充或者代替于另一颜色信道，还可以使用红外光。例如，对于夜间应用，另外或者备选地，可以使用一个或多个红外波长。

所述接收器可以被配置为成像单元的光学元件(例如，透镜)，诸如光学传感器、相机，例如视频相机、rgb相机或网络摄像头。

优选地，所述系统还包括照明单元，诸如光源(例如具有偏振器的led)，其被配置为利用线性偏振电磁辐射照射所述对象的皮肤区域，特别地在从300nm到1000nm的波长范围内。

所提出的系统还可以包括输出单元，其被配置为输出所述生命体征。所述输出单元可以例如是用户接口，如显示器、计算机或扬声器。更另外，提出的系统可以包括控制单元，其被配置为基于所述生命体征来生成用于控制警报单元的警报控制信号，所述警报单元被配置为发出警报并且输出生成的警报控制信号。

根据另一方面，本发明涉及一种用于获得允许提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的检测信号的设备。所述设备包括：接收器，其被配置为接收从对象的皮肤区域反射的电磁辐射；以及预处置单元，其被配置为根据从对象的皮肤区域反射的电磁辐射来导出至少三个检测信号，其中，至少两个检测信号包括不同波长信道中的波长相关反射信息，并且至少两个检测信号包括具有不同偏振方向的不同偏振信道中的反射信息，其中，所述预处置单元还被配置为导出所述至少三个检测信号中包括在相同波长信道中但是在不同偏振信道中的波长相关反射信息的两个检测信号和/或将所述至少三个检测信号中的一个检测信号导出为差异检测信号，所述差异检测信号表示在第一波长信道和具有第一偏振方向的第一偏振信道中的第一反射信息与在所述第一波长信道和具有与所述第一偏振方向不同的第二偏振方向的第二偏振信道中的第二反射信息之间的差异。所述设备可以例如被实施为相机或其他成像单元。

附图说明

本发明的这些和其他方面将根据在下文中所描述的(一个或多个)实施例而显而易见并且参考在下文中所描述的(一个或多个)实施例得到阐述。在以下附图中：

图1示出了血液的吸收谱的示图；

图2示出了根据本发明的系统的实施例的示意图；

图3示出了根据本发明的用于提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的设备的实施例的示意图；

图4示出了根据本发明的包括预处置单元的第一实施例的用于获得检测信号的设备的第一实施例的示意图；并且

图5示出了根据本发明的包括预处置单元的第二实施例的用于获得检测信号的设备的第二实施例的示意图。

具体实施方式

在以下中，本发明将通过参考spo2的运动鲁棒检测的范例来解释。针对其他生命体征(例如，血液成分)，相应地以下描述的细节可能需要调整。

图1示出了血液的吸收谱的示图。如图1所示，针对具有接近于100％的动脉血氧合水平的健康个体，相对搏动性(即，来自皮肤的反射光的ac/dc)针对个体波长是已知的。例如，相对搏动性在三个波长760nm、810nm和905nm处是已知的(在最近spo2监测中使用的波长的好的选择，在spo2灵敏度与不可见性之间达成平衡)。在em(电磁)辐射源的不可见性不是问题的情况下，760nm优选地与660nm交换。三个相对搏动性可以写作所谓的单位长度归一化血液体积脉冲向量(也被称为特征向量)pbv的分量。用于运动鲁棒脉冲提取的pbv方法的实质在于，pbv的稳定符号可以被用于将由血液体积改变引起的颜色变化与归因于备选原因的变化进行区分。

如果相机或传感器采样图1中所示的谱，例如在760nm、810nm和905nm周围，则“特征”向量pbv具有三个分量，并且其取决于spo2。如果动脉血的氧合水平下降，则在特定点处(在75-80％氧合水平周围)，pbv向量的三个分量变得更相似。由于运动还引起对于所有分量而言相同的变化，因此spo2测量结果的运动鲁棒性针对低spo2显著降低。

在以下中，使用rgb波长信道作为范例，应该简要解释关于pbv方法的一些基本考虑。

心脏的跳动将引起动脉中的压力变化，因为心脏泵送血液抵抗血管床的阻力。由于动脉是弹性的，因此动脉的直径与压力变化同步变化。这种直径变化甚至发生在皮肤的较小血管中，其中，血液体积变化引起光吸收变化。

单位长度的归一化血液体积搏动向量(也被称为特征向量)被定义为pbv，其提供在红色、绿色和蓝色相机信号中的相对ppg强度，即：

其中，σ指示标准偏差。

为了量化期望值，红色、绿色和蓝色信道的响应h红(w)、h绿(w)和h蓝(w)分别被测量作为波长w、全局快门颜色ccd相机1、对象的皮肤反射率ρs(w)的函数，并且使用绝对ppg幅度曲线ppg(w)。根据上面引用的dehaan和vanleest的文章的例如图2中所示的这些曲线，血液体积搏动向量pbv被计算为：

其使用白卤素照明谱i(w)产生归一化pbv＝[0.27,0.80,0.54]。

由所使用的模型预测的血液体积搏动合理地良好对应于对在白光照明状况下的多个对象上的测量结果进行平均后发现的通过实验测量的归一化血液体积搏动向量pbv＝[0.33，0.78，0.53]。在假定是这样的结果的情况下，得出以下结论：(尤其是在红色中以及到蓝色相机信道中的较小范围中)观察到的ppg幅度能够极大地由来自500nm至600nm之间的区间中的波长的串扰来解释。精确血液体积搏动向量依赖于相机的颜色滤波器、光的谱以及皮肤反射率，如模型所示。在实践中，通过给定波长信道的集合，向量被证明是非常稳定的(相比于基于rgb的向量，这种向量在红外部分中将是不同的)。

已经进一步发现：皮肤在白光照明下在红色、绿色和蓝色信道中的相对反射率并不非常依赖于皮肤类型。这可能是因为无血液的皮肤的吸收谱是由黑色素吸收主导的。虽然更高的黑色素浓度能够相当大地增加绝对吸收，但是在不同波长中的相对吸收保持不变。这意味着黑色素的增加使皮肤变暗，但是几乎不会使皮肤的归一化颜色变化。因此，归一化血液体积搏动pbv在白光照明下也是相当稳定的。在红外波长中，由于黑色素对于短波长(uv光)发生最大吸收而对于较长波长吸收减少，因此黑色素的影响被进一步减小。

pbv向量不由黑色素影响很多的主要原因在于，黑色素在表皮中并且因此充当ac和dc两者上的光学滤波器。因此，其可以减少搏动性，但是同时也减小反射的dc值。因此，ac/dc(相对搏动性)根本未改变。

pbv的稳定特性能够用于区分由血液体积变化引起的颜色变化与由于备选原因引起的变化(即，稳定的pbv能够用作血液体积改变的“特征”以区分其颜色变化)。颜色信道pbv的已知相对搏动性因此能够被用于区别脉冲信号与失真。使用已知方法得到的脉冲信号s能够被写作个体无dc归一化颜色信道的线性组合(表示“混合”的若干可能的方法之一)：

s＝wcn

其中，ww^t＝1，并且其中，3×n矩阵cn的三行中的每行分别包含无dc归一化红色、绿色、蓝色信道信号rn、gn和bn的n个样本，即：

此处，算子μ对应于均值。不同方法之间的关键差异在于加权向量w的计算。在一种方法中，噪声和ppg信号可以被分离成被建立为两个颜色信道的线性组合的两个独立信号。一种组合接近清洁的ppg信号，另一种包含归因于运动的噪声。作为优化准则，脉冲信号中的能量可以被最小化。在另一方法中，三个信道的线性组合被用于获得脉冲信号。

pbv方法一般使用如在us2013/271591a1以及上面引用的dehaan和vanleest的文章中主要描述的血液体积搏动向量来获得混合系数。如果使用rn、gn和bn的带通滤波的版本，那么会获得最好的结果。根据该方法，pbv的已知方向被用于区别脉冲信号与失真。这不仅消除了(较早方法中)搏动仅是视频中的周期性分量的假设，而且还消除了关于失真信号的取向的假设。为此，如前，假设脉冲信号被建立为归一化颜色信号的线性组合。由于已知在红色、绿色和蓝色信道中的脉冲信号的相对幅度由pbv给出，因此搜索权重wpbv，其给出脉冲信号s，针对脉冲信号s，与颜色信道rn、gn和bn的相关性等于pbv。

并且因此通过下式来确定对混合进行确定的权重：

并且标量k被确定为使得wpbv具有单位长度。结果，ppg信号的特性波长依赖性(如在归一化血液体积搏动pbv中所反映的)能够用于根据在皮肤区上平均化的时间上连续的rgb像素数据来估计脉冲信号。这种算法被称为pbv方法。

换句话说，权重指示检测信号应当如何(线性)组合以便从检测信号提取脉冲信号。权重是未知的，并且需要计算/选择。

特征向量(pbv向量)表示由血液的吸收谱和将光穿透到皮肤中引起的不同波长信道(即，检测信号)中的给定(已知或预期)相对搏动性(如果光子更多由血液吸收，则血液的体积改变产生比当血液几乎透明时更大的信号)。利用该知识和观察的数据(即，检测信号)，可以确定权重(例如，权重向量)。得到的权重是数据相关的，即，取决于检测信号。

由于脉冲信号具有每个波长信道中的不同的比ac/dc(这也被称为相对信号强度/搏动性)，因此可以看到谱示出具有针对不同颜色的不同峰值的谱中的脉冲峰。该谱是傅里叶分析的结果，但是其基本上意指如果具有脉冲频率的正弦波与检测信号(范例中的rgb，针对spo2的nir波长)相关(相乘)，则确切地获得谱中的峰值，其通过定义被称为特征向量(pbv向量)：这些峰值是不同检测信号中的脉冲信号的归一化幅度的相对强度。

这一点的结果在于，可以使用该先验知识(即，特征向量)获得清洁脉冲信号s(假定脉冲信号是检测信号的加权和的结果)。这样做的一个选项是计算归一化检测信号cn的协方差矩阵q的逆。因此，线性混合检测信号以便提取脉冲信号s的权重w可以使用恒定特征向量pbv根据当前分析窗口中的检测信号的协方差矩阵(q，其是数据相关的，即，随时间连续地改变)来计算。

应认识到，例如在nir-谱中，特别地在620与770nm之间，血液吸收谱取决于spo2水平而改变。出于该原因，提出利用不同特征向量(不同pbv向量)提取脉冲信号，其中，每个pbv被选择为符合针对特定生命体征值(例如，spo2值)的检测信号中的相对搏动性。由于所提取的脉冲信号质量取决于pbv向量的正确性，因此不同的提取的脉冲信号将具有不同的质量。通过选择最好质量脉冲信号，可以从引起该有利脉冲信号的特征向量导出生命体征值(例如，spo2值)。

在另一实施例中，apbv方法被用于从三个波长信道的两个或两个以上不同组合来提取spo2值，例如，从[λ1,λ2]、从[λ1,λ3]、和/或从[λ1,λ2,λ3]。在以下中，相对于pbv方法的一些基本考虑应当简单地解释。

代替于从ppg波形提取特征，apbv间接地基于利用spo2“特征”提取的脉冲信号的信号质量来确定spo2。该流程可以在数学上被描述为：

其中，cn包含dc归一化颜色变化，并且标量k被选择为使得具有单位长度。在中编译的spo2特征可以从生理学和光学导出。假定相同相机，n个相机的ppg幅度可以通过以下内容确定：

此处，ppg幅度谱ppg(λ)可以通过来自动脉血中的主要发色团血红蛋白的两个最常见变型的光吸收谱的线性混合来近似；氧化(hbo2)和还原(hb)：

其中，假设对于600<λ<1000nm光路长度差异都可以忽略不计，并且sao2∈[0，1]。己经认识到，散射的波长依赖的效应可能使该假设无效。使用两个波长时，比率比参数r和apbv比率参数相符合。波长选择可以基于三个准则：1)希望在临床应用中在黑暗中测量氧饱和度(λ>700nm)，2)具有合理的spo2对比度，并且3)波长在相机谱灵敏度内。使用三种波长代替脉冲血氧仪中常用的两种波长的想法是由spo2测量的鲁棒性提高两倍所激励的。这可以通过在利用相机测量时运动如何影响ppg波形来进行说明。由于运动引起的强度变化在所有波长下都是相等的，因此，如果脉冲特征不等于该运动特征(其可以被描述为具有相等权重的向量)，则对于apbv方法，可以抑制这些伪迹。

应当注意，即使脉冲质量非常好，也并不总是意味着估计的spo2值足够可靠并且可以信任。当使用导致spo2校准曲线偏移的未预期的血液种类(例如cohb)时，即当使用pbv方法或apbv方法进行脉冲提取时，引起不同的特征向量以导致最佳脉冲质量时，尤其可能发生这种情况。

在上文中关键的是，pbv方法假定波长信道中的相对搏动性是已知的，其如果期望的生命体征信息(例如，spo2)是已知的，则是真实的。然而，在spo2监测中，情况实质上不是这样，因为这是所搜索的参数。如果权重被正确选择，则产生的脉冲与个体检测信号cn的相关性确切地是检测信号cn中的脉冲的这些相对强度。现在，如果生命体征信息(例如，spo2)是错误或未知的，则结果将是具有相对不佳的snr(即，不佳的质量指示符)的脉冲信号。

apbv方法的本质是与不同的pbv向量并行运行多个pbv方法。pbv方法当反映不同波长信道中的相对搏动性的pbv向量准确时给定最干净的脉冲信号。由于该向量取决于实际的spo2值，因此利用对应于spo2值的范围的不同pbv向量测试pbv方法，spo2值结果为对应于给定具有最高snr的脉冲信号的pbv向量的一个。

尽管abpv方法是革命的，其中，其第一次允许运动鲁棒远程spo2测量结果，但是存在限制鲁棒性的弱点。如可以从图1中所示的示图看到的，三个波长信道中的相对搏动性当血液的氧合水平下降时变得更类似。pbv方法的运动鲁棒性由对应于三个波长信道中的运动引起的信号分量的主导相对强度的pbv向量与向量[111]之间的角来指示。该角越小，运动鲁棒性越小。

存在对于照明谱的nir部分的限制的多个原因。例如，期望在全黑暗中监测睡眠患者(尽管也存在技术原因)，因此从图1清楚的是，该问题对于通过波长的另一选择来解决是不可能的。

图2示出了根据本发明的系统100的实施例的示意图。系统100包括用于接收从对象120的皮肤区域反射的电磁辐射的接收器(也被称为检测器)110。系统100还包括设备130，其用于确定指示对象的至少一个生命体征的生理信息或者用于根据接收到的电磁辐射确定对象的至少一个生命体征。对象120(在该范例中，患者)躺在床125上(例如，在医院或者其他医疗保健设施中)，而且可以是新生儿或未成年婴儿(例如，躺在保育箱中)或者在家或在不同的环境的人。

系统100还可以任选地包括光源140(还被称为照明单元)(诸如灯)，其用于利用线性偏振电磁辐射(光)照射感兴趣区域142，诸如患者的面部的皮肤(例如，脸颊或前额的部分)，利用例如在一个或多个预定波长范围内(例如，在红光、绿光和/或(一个或多个)红外波长范围内)的光，并且利用具有预定偏振方向的预定偏振。响应于所述照明从所述感兴趣区域142反射的光由接收器110接收，例如，相机的透镜或在传感器前面的其他光学器件。在另一实施例中，未提供专用光源，但是环境光被用于对象120的照明。根据反射光，可以检测和/或评价仅多个期望的波长范围内的光(例如，绿光和红光或红外光，或者覆盖至少两个波长信道的足够大的波长范围内的光)。

设备130还被连接到接口150，其用于显示所确定的信息和/或用于给医务人员提供改变以下各项的设置的接口：设备130、接收器110、光源140和/或系统100的任何其他参数。这样的接口150可以包括不同的显示器、按钮、触摸屏、键盘或者其他人机接口模块。

如在图2中所图示的系统100可以例如被定位在医院、医疗保健设施、老年人护理设施等中。除监测患者之外，本发明还可以应用在其他领域中，诸如新生儿监测、一般监督应用、安全性监测或者所谓的生活环境，诸如健身装备、可穿戴物、如智能电话的手持式设备等。设备130与接口150之间的单向通信和双向通信可以经由无线或者有线通信接口工作。本发明的其他实施例可以包括设备130，其未独立提供，而是被集成到相机或者接口150中。

通常，电磁辐射针对脉冲、呼吸和血氧饱和度测量在400nm到1000nm的范围内，特别地在620nm到920nm的范围内。该特定范围最适合于spo2测量结果并且对于在睡眠(黑暗)期间的非侵扰监测是有吸引力的，但是如果要求脉搏或呼吸信号，则谱的可见部分可以允许更高的质量(即，nir不一定在所有情况下是优选选项)。检测信号可以由光传感器(阵列)和/或使用远程地感测对象的皮肤的视频相机采集。

图3示出了用于提取指示对象的至少一个生命体征的生理信息的根据本发明的设备200的第一实施例的示意图。设备200可以集成到接收器110(例如，相机)中，或者可以部分地集成到接收器110中或与接收器110组合并且部分地由设备130实现，例如，处理器或计算机。

设备200包括预处置单元210，其被配置为根据从对象的皮肤区域反射的电磁辐射导出至少三个检测信号cn。至少两个检测信号包括不同波长信道中的波长相关反射信息，并且至少两个检测信号包括具有不同偏振方向的不同偏振信道中的反射信息。预处置单元可以包括光学元件，诸如棱镜、分束器、分色镜等和一个或多个传感器或检测器。

设备200还包括脉冲信号计算单元220，其用于使用不同的给定特征向量pbv1、pbv2根据所述至少三个检测信号cn计算至少两个脉冲信号s1、s2。针对每个脉冲信号的计算，使用不同的给定特征向量。给定特征向量表示至少三个检测信号中的相应脉冲信号的预期的相对搏动性，其中，脉冲信号的计算涉及使用产生脉冲信号的权重计算至少三个检测信号的加权组合，对所述权重，与原始检测信号的乘积等于如由相应特征向量表示的相对搏动性。

设备200还包括质量指示符计算单元230，其用于计算指示相应脉冲信号的特性的针对所述脉冲信号s1、s2的质量指示符值q1、q2。

设备200还包括处理单元240，其用于根据产生具有最好质量指示符值q1、q2的脉冲信号的特征向量和/或根据所述脉冲信号本身导出指示至少一个生命体征的生理信息v。

取决于本发明如何和在何处应用，设备200的单元220、230和240可以包括在一个或多个数字或模拟处理器中。不同的单元可以完全或部分实施在软件中并且在连接到一个或多个检测器的个人计算机上执行。所要求的功能中的一些或全部也可以实施在硬件中，例如在专用集成电路(asic)中或在现场可编程门阵列(fpga)中。在实施例中，这些单元是系统100的设备130。在另一实施例中，这些单元集成到接收器110中。

预处置单元210(特别地任何光学元件和任何感测元件)集成到接收器110中或与接收器110组合，例如可以一起形成光学相机。

本发明利用从皮肤反射的电磁辐射(光)具有两个分量的发现：表面反射分量和起源于半透明皮肤组织中的表面下面的散射过程的分量。仅散射分量实际上由在组织内发生的血液体积改变调制，而表面(或镜面)反射分量保持未由血液体积变化调制(其可以由运动调制)。

本发明的一个思想在于，仅镜面反射保留光的偏振方向，而散射(漫射)反射分量在所有可能的方向上改变。通过使用例如偏振光和利用例如具有其表面的前面的第二偏振器的传感器配准的波长信道，不仅散射反射(的大约一半)可以通过使用交叉偏振方向抑制镜面反射分量来选择，而且镜面反射可以利用平行偏振器选择，其通过镜面反射加上散射反射(的大约另一半)。

由于漫射反射在没有优先相位的情况下包含所有偏振方向，因而信道中的绝对搏动性不取决于偏振方向(大约散射光的一半而不管偏振方向)。因此，装备有平行偏振器的传感器信号和具有正交偏振器的传感器信号的差异几乎不包含任何散射反射，而是仅非搏动的镜面反射。该差异信道具有非常低的搏动性，而不管选择的波长或spo2水平，并且将因此通过提供具有总是低搏动性的信道在所有情况下保持pbv向量与向量[111]的为角大。

图4示出了根据本发明的包括预处置单元315的第一实施例的用于获得检测信号的设备300的第一实施例的示意图。偏振照明(偏振光)被发射(由照明单元140；参见图2)到对象的皮肤。从皮肤反射的光301由接收元件310接收，例如光学透镜。接收到的光302被引导到光学元件320，例如，偏振单元，其将交叉偏振光束303和平行偏振光束304分离并且将其投影在分离的传感器330、340(一起例如形成传感器单元)上。在示范性实施例中，传感器330、340两者装备有像素化(拜尔)滤波器以获得针对每个偏振方向平行的不同波长信道。然而，各种备选方案存在。

在该实施例中，偏振单元320(例如，棱镜或偏振滤波器)通常被配置为在接收到的电磁辐射302上应用第一偏振以生成第一偏振辐射303并且在接收到的电磁辐射302上应用与第一偏振不同的第二偏振或不应用偏振以生成第二偏振或非偏振辐射304。此外，包括传感器330、340的传感器单元通常被配置为根据第一波长信道中的第一偏振辐射303导出至少一个检测信号305并且根据在第一波长信道和第二波长信道中的第二偏振或非偏振辐射304导出至少两个检测信号306、307。

在进一步的实施例中，假定每个传感器330、340导出两个或三个波长信道中的两个或三个检测信号，和/或光束303、304进一步分开，分离的波长选择性滤波器在每个路径中被用于分离的传感器。

图5示出了根据本发明的包括预处置单元415的第二实施例的用于获得检测信号的设备400的第二实施例的示意图。在该实施例中，接收到的光束401首先分开到不同的波长信道中，而仅一个或多个波长信道装备有至少一个偏振器。特别地，在图5中所示的实施例中，通常提供了滤波器单元420(例如棱镜或光学滤波器)，其被配置为滤波由接收器410接收的电磁辐射402以生成第一波长信道中的第一滤波辐射403和第二波长信道中的第二滤波辐射404。偏振单元(其包括例如两个分离的偏振器430、440)被配置为在第一滤波辐射403上应用第一偏振以生成第一偏振辐射405并且在第一滤波辐射403和第二滤波辐射404上应用与第一偏振不同的第二偏振以生成第二偏振或非偏振辐射406和第三偏振或非偏振辐射407。传感器单元(其例如包括两个或三个传感器元件450、460、470)根据第一偏振辐射405和第二和第三偏振或非偏振辐射406、407中的每个导出至少一个检测信号408、409、411。

通常，作为偏振器，可以使用偏振滤波器。然而，出于该目的，不仅可以采用透射滤波器，而且反射器和/或镜(例如偏振镜)可以被用于实现相同的效果。

利用每个实施例，应当提供具有低搏动性以获得具有与向量[111]的有利角的pbv向量的单个信道。在另一方面，其他信道中的一个或多个可以受益于使用交叉偏振器，因为这通过抑制镜面反射增加这些信道中的搏动性。这还改进了spo2测量结果的准确度。实际上，然而，价格考虑可以指示不使用该进一步的改进，因为给定皮肤的光学性质，nir谱中的镜面反射可以通常保持合理地小。

如上文所解释的，abpv方法需要至少两个波长，尽管使用三个波长已经示出以改进运动鲁棒性。尽管针对适当的spo2测量结果要求两个信道中的相对搏动性，但是从使用平行偏振但具有很少ppg调制的信道获得好的运动鲁棒性是优选的。因此，所公开的系统和设备的实施例可以例如使用760nm(或660nm)和810nm(或900nm)的波长，其中，也使这些波长中的至少一个通过平行偏振器可用，从而产生三个信道，例如，信道760n、810n和810p，其中，指数“n”指示“无偏振器”并且“p”指示平行偏振器的使用并且数字指示波长。在这种情况下，810p信道具有减少的搏动性，尽管搏动性可能仍然是显著的，因为镜面反射可能在谱的nir部分中不是非常大的。因此，这不是针对spo2测量结果的优选实施例，但是其可以针对谱的可见部分中的心率提取正常工作，特别地如果平行偏振器使用在蓝色信道中，其中，来自皮肤的镜面反射大得多。

另一实施例可以使用760nm(或660nm)和810nm(或900nm)，其中，使这些波长中的至少一个通过平行偏振器并且通过交叉偏振器可用，建立以下三个信道，例如：760c、(760p-760c)和810c，其中，指数“n”指示“无偏振器”，“p”指示平行偏振器的使用，并且指数“c”指示交叉偏振器的使用。在这种情况下，spo2值从第一信道和最后信道(760c和810c)变得已知，而第二信道是差异信道(760p信道与760c信道之间的差异)，其具有几乎完全抑制的搏动性，改进了构思的运动鲁棒性。这还应当在第一信道和最后信道不使用偏振器时工作。

为了进一步改进运动鲁棒性，和/或为了测量更多血液物质，和/或为了定义可靠性度量，可以使用三个波长(和三个信道)，例如：760c、(810p-810c)、905c。在这种情况下，再次使仅一个信道与平行偏振器一起可用于改进pbv向量与[111]成的角度。这再次是选择，并且可以包括具有平行偏振的更多信道。

在有利的实施例中，波长相关反射信息可以涉及nir范围(700nm到1000nm)内的波长，其中，信道中的每个可以具有10nm与100nm之间的带宽。特别地，更短的波长可以具有比更长的波长更窄的带宽以校正传感器的减小的灵敏度，其常常包括si作为主要元素。

可以提供进一步的实施例，例如使能上文中讨论的所有选项的详细阐述的系统，即，其能够提供例如六个信道，针对两个偏振信道(针对平行偏振和交叉偏振)的每个偏振信道包括三个波长信道。

通过本发明，呈现了pbv或abpv的适配，使得特征向量(指示不同波长信道的相对搏动性的pbv向量)包括总是具有低搏动性的信道，甚至当spo2值是低时。该信道主要包含运动引起的失真。将该总是低搏动信道添加到pbv脉冲提取或者abpvspo2测量算法或者替换现有信道解决已知系统和方法的降低的运动鲁棒性问题。

可以在已经使用无接触传感器采集的检测信号上应用上文所描述的方法。通过范例，本发明可以被应用在医疗保健领域中，例如，非侵扰远程患者监测、一般监督、安全性监测和所谓的生活方式环境(诸如健身设备)等。应用可以包括氧饱和度(脉搏血氧计)、脉搏率、血压、心脏输出、血液灌注的改变的监测、自主功能呼吸的评估、以及周围血管疾病的检测。本发明可以例如被用于危重患者的快速和可靠的脉搏检测，例如在自动化cpr(心肺复苏术)期间。系统可以被用于对例如nicu中的具有非常敏感的皮肤的新生儿和对具有损坏(例如烧伤的)皮肤的患者的生命体征的监测，而且可以是比如在普通病房中使用的接触传感器更方便的，并且为运动鲁棒性提供更好的方案。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

计算机程序可以被存储/被分布在合适的非瞬态介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。

权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。