[发明专利]利用多个PPG传感器的传感器系统和方法

说明书

一种传感器系统，包括第一PPG传感器和第二PPG传感器。监测系统监测由第一探测器和第二探测器中的至少一个对光学校准信号的探测，用于执行所述第一PPG传感器与所述第二PPG传感器之间的时间校准。所述系统利用两个PPG传感器。为了使得这些传感器能够是独立的单元，而非被完全集成到组合系统中，提供了一种校准系统。基于探测到的光学信号，能够监测每个PPG传感器的随时间的行为，并且因此能够进行校准。

技术领域

本发明涉及PPG传感器的领域，并且具体涉及利用多个PPG传感器的传感器系统和方法。具体地，本发明涉及使用多个PPG传感器来确定在患者中产生的脉搏延迟。

背景技术

脉搏波速度(PWV)是脉搏在动脉内行进的速度。已知PWV是动脉硬度的量度，并且也与血压(或者是平均动脉压力(MAP)或者是脉搏压力(PP))相关。能够根据脉搏传导时间(PTT；血液脉搏从心脏行进到特定位置所花费的时间)、或者更一般地根据脉搏延迟(PD；身体上的两个不同位置的PTT的差)来计算PWV。出于本说明书的目的，PD和PTT是能互换的并且它们每个可以被用于提供关于PWV的指示。所述脉搏延迟是源自同一心跳的在身体上的不同位置处的两个脉搏传导时间之间的差。

通常，PWV测量要么是使用导管探头侵入性地进行的要么是使用压力测量法在皮肤上进行的。通过测量脉搏到达身体上的一个位置(诸如上臂)处与另一位置(诸如腕部)处之间的时间差，能够确定速度。

进行这种测量的一种无创的方式将是使用光电体积描记(PPG)传感器。这些传感器测量身体的体积变化。

脉搏血氧计是基于PPG的传感器的常见范例。脉搏血氧计的目的是探测患者的血液的氧饱和度。尽管这样的传感器的目的是获得血氧饱和度的量度，但是其也探测皮肤中血液体积的变化，并且由此执行PPG感测。通过探测血液体积的变化，获得与脉搏相对应的周期性信号。PPG传感器，诸如脉搏血氧计，因此常常被用于提供脉搏率的量度。

PPG传感器包含至少一个LED以及一个光传感器。LED和传感器被放置为使得LED将光指向到用户的皮肤中，所述光被反射或透射并且由所述传感器来探测。其中，通过皮肤内的血液的灌注来确定所反射/透射的光的量。

PPG传感器例如包括红色LED、近红外LED以及光探测器二极管。所述传感器通常被配置有直接在患者的皮肤上、通常在指端(手指或脚趾)或耳垂上的LED和光探测器二极管。

患者上的其他位置也可以是适合的，包括前额、鼻子或者面部的其他部分、腕部、胸部、鼻中隔、鼻翼、耳道、和/或口腔的内部，诸如脸颊或舌头。

LED以不同的波长发射光，所述光通过患者的皮肤的血管床被扩散并且由光探测器二极管来接收。测量在所述波长中的每个波长处的变化的吸收度，允许所述传感器确定仅由于脉动的动脉血(不包括例如静脉血、皮肤、骨骼、肌肉和脂肪)造成的吸收。得到的PPG信号然后可以被分析。

可以使用用于获得PPG数据的系统的其他更简单的版本，包括具有一个或多个波长的单光源的版本。光的吸收或反射被脉动的动脉血体积调制并且使用光探测器设备来探测。

在透射式脉搏血氧计中，传感器设备被放置在患者的身体的薄的部分上。反射式脉搏血氧计可以被用作透射式脉搏血氧计的替代。该方法不要求人的身体的薄的部分，并且因此也适于更普遍的应用，诸如脚、前额和胸部。

例如PPG传感器的基础设计具有特定光输出频率(例如，128Hz)，光源以所述频率脉动。光学传感器的采样频率更高，例如为256Hz，使得其在光源激活期间并且在光源激活之间进行测量。这允许所述系统在来自LED的发射光与环境光之间进行区分，并且由此从在光源脉冲期间接收的信号中滤除环境光。

在其他已知的方案中，能够从相机图像获得PPG数据，其中，环境光和/或额外的光源被用于照射诸如皮肤的组织。因此，甚至能够在距所述组织的一定距离处来执行PPG测量，其中，所述光源和/或探测器不与所述组织相接触，诸如在基于相机的测量的情况下。