用于測量血液參數(shù)的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及測量血液參數(shù)的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明提供通過使用探頭、壓力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)對對象的一個或多個參數(shù)進行測量的技術(shù)，其中所述探頭具有被配置和操控用于將光學測量施加到所述對象的測量位置上并產(chǎn)生光學測量的數(shù)據(jù)的光學組件，所述光學測量包括脈動測量和閉塞測量中的至少一個，所述壓力系統(tǒng)被配置和操控用于可控制地向所述對象的測量位置附近施加壓力，測量所述壓力系統(tǒng)內(nèi)部的壓力并產(chǎn)生壓力數(shù)據(jù)，所述控制系統(tǒng)被配置和操控用于接收并處理所述壓力數(shù)據(jù)以確定光學測量的數(shù)據(jù)是否有效，并且用于處理所述有效的光學測量的數(shù)據(jù)并確定有效的光學測量的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示所述對象的至少一個參數(shù)。
【專利說明】用于測量血液參數(shù)的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開在此涉及用于在活體的器官中測量血液參數(shù)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】[0002]非侵入式測量技術(shù)已經(jīng)越來越多地被用于血液參數(shù)(例如，血氧飽和度)的測量。這些技術(shù)特別有利，因為它們不需要將血液樣本從檢查對象中取出。例如，非侵入式光學測量技術(shù)基于對穿過檢查對象的組織/器官透射出(或從檢查對象的組織/器官反射出)的光的檢測，并且采用分光光度測量以確定存在的各種血液成分，所述存在的各種血液成分的確定基于這些成分的已知的光譜特性。
[0003]許多光學非侵入式技術(shù)使用光學裝置或探頭以及光學組件，所述光學裝置或探頭被配置為附連到對象的一根手指上，所述光學組件用于用光照射所述手指并檢測其光響應(yīng)(例如，測量從受輻射的手指透射出的光的強度/測量從受輻射的手指反射出的光的強度)。傳統(tǒng)的裝置，例如日常臨床實踐普遍采用的標準的脈搏血氧計，提供用于對由流經(jīng)肉質(zhì)介質(zhì)(例如，手指)的血的流量的變化引起的增強的光學脈動信號進行測量。
[0004]眾所周知，對于除了血氧飽和度以外的血液參數(shù)而言，例如葡萄糖濃度，由于其在紅外區(qū)或近紅外區(qū)中對富氧血紅蛋白不顯著的特殊光譜吸收特性，測量遇到了重大困難。因此，擴展不同于脈搏血氧計的測量技術(shù)的非侵入式技術(shù)的主要限制與吸收基質(zhì)方法的限制分離性有關(guān)。
[0005]轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的美國專利6400972、W001/45553和W001/96872公開了基于閉塞的技術(shù)，其中過收縮壓被應(yīng)用于具有正常血液流動(在此也指的是脈動狀態(tài))的血液散布肉質(zhì)介質(zhì)中，以致在測量位置建立暫時的血液流動中斷的狀態(tài)。所采用的這些技術(shù)中，在包括中斷時間在內(nèi)的時段期間，在及時分離期使用了的入射輻射的不同波長和/或檢測光的不同偏振狀態(tài)的測量，其中在所述中斷時間內(nèi)，一直保持著血液流動中斷狀態(tài)(在此也指的是閉塞狀態(tài))。由于血液流動的中斷，所以達到了人工血液動力學的條件，其具有不同于正常(例如，脈動)血液動力學的和光響應(yīng)相關(guān)聯(lián)血液光學特性。已發(fā)現(xiàn)，由于人工動力學的作用，血液的光學特性劇烈變化，使得它們的光學特性和具有正常血液流動的肉質(zhì)介質(zhì)的光學特性相差大約25%到45%，并且有時甚至相差60%。因此，與基于自然/正常動力學的血液參數(shù)的測量相比，基于人工動力學的技術(shù)的精確性(例如，信噪比)以及光學測量的分離性可大體上被提高。
[0006]在另一個非侵入式測量技術(shù)中，在同樣轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的W02007/020647文件中描述了通過將外部的電磁場應(yīng)用于對象的測量位置并檢測至少兩個響應(yīng)來生成響應(yīng)的指示數(shù)據(jù)以實現(xiàn)測量。在正常血液流動條件下進行測量以產(chǎn)生指示每個所述至少兩個參數(shù)值的響應(yīng)的第一時間變化的第一測量數(shù)據(jù)，并在人工動力學條件下進行測量以產(chǎn)生指示每個所述至少兩個參數(shù)值的響應(yīng)的第二時間變化的第二測量數(shù)據(jù)。對所述第一測量數(shù)據(jù)和所述第二測量數(shù)據(jù)進行處理以確定針對不同的參數(shù)值的第一時間變化之間的第一關(guān)系以及確定針對所述不同的參數(shù)值的第二時間變化之間的第二關(guān)系。然后使用所述第一關(guān)系和所述第二關(guān)系以確定至少一個血液和/或組織相關(guān)參數(shù)。
[0007]序列號為5776071、6190325、6196974的美國專利以及序列號為2002/161305的美國專利描述了血壓監(jiān)測裝置，所述血壓監(jiān)測裝置包括使用充氣臂帶以將擠壓壓力施加到活體的身體部分的測量裝置，并通過改變充氣臂帶的擠壓壓力來對活體的至少一個血壓值進行測量。
[0008]序列號為8419649的美國專利描述了基于脈搏波傳導(dǎo)時間的用于血壓的持續(xù)測量的裝置及方法，所述裝置不需要任何外部校準。使用身體傳感器測量血壓和其它的生命特征，并將它們無線傳送到遠程監(jiān)控裝置上。通常放置在患者的右臂和右胸上的一次性傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到身體傳感器上并測量依賴時間的電子波形、光學波形和壓力波形。所述一次性傳感器通常包括連接壓力傳感器的具有可充氣囊袋的臂環(huán)、至少3個電傳感器和附連到防磨腕帶上的光學傳感器。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及用于非侵入式測量對象的血液參數(shù)的方法、裝置和系統(tǒng)。本發(fā)明的實施例的原理的特征是將從所述檢查對象的的器官/組織非侵入式獲得的光學測量數(shù)據(jù)和流體壓力測量數(shù)據(jù)相結(jié)合，并使用相同的數(shù)據(jù)以確定所述對象的一個或多個參數(shù)，所述參數(shù)包括諸如血液中的一個或多個分析物的濃度和氧飽和度之類的組織參數(shù)和血液參數(shù) 。
[0010]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)光學地測量的血液參數(shù)的準確性和可靠性可通過將和進行光學測量的相同的所檢查的組織/器官的光學測量數(shù)據(jù)與同時測得的壓力脈動相結(jié)合來大幅提高。更具體地，可以明白，測量于所述所檢查的器官的壓力脈動反映所檢查的器官的血液體積變化，這可與所述測量的光學數(shù)據(jù)結(jié)合以提高確定的參數(shù)的準確性(例如，分析物等級)和/或確定所述光學測量數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。
[0011]例如，在本申請的可能的實施例中，所述測量的壓力數(shù)據(jù)被用在數(shù)據(jù)處理階段，以減少引入到測量的光學數(shù)據(jù)中的干擾效果和/或驗證所述測量的光學數(shù)據(jù)的可靠性并確保其可被用于確定所述一個或多個血液參數(shù)。
[0012]在本公開的一些可能的實施例中，穿過/從所述所檢查的器官透射/反射出的光可在正常血液流動條件(即，脈動狀態(tài))和閉塞血液條件中的至少一個狀態(tài)期間進行測量，并且同時在所述脈動狀態(tài)和所述閉塞狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)期間測量所檢查的器官中的壓力變化。然后處理所述測量數(shù)據(jù)以確定在脈動狀態(tài)和閉塞狀態(tài)的至少一個狀態(tài)期間從所述所檢查的器官獲得的脈動狀態(tài)和/或閉塞狀態(tài)下的光學測量數(shù)據(jù)和測量壓力數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。所述確定的關(guān)系提供對所述一個或多個所感興趣的血液參數(shù)(例如，一個或多個分析物的存在和/或濃度)的指示。
[0013]示例性但非排它性的，在本申請的一些可能的實施例中，閉塞狀態(tài)下的所檢查的器官被具有預(yù)定波長的一個或多個光信號(在下文中指檢查信號)以及具有參考波長(在下文中指參考信號)照射，所述預(yù)定波長和所述一個或多個血液參數(shù)有關(guān)，所述所檢查的器官還在脈動狀態(tài)下被一個或多個光學檢查信號和一個或多個光學參考信號照射。所述檢查光信號和所述參考光信號在處于所述閉塞血液狀態(tài)和所述脈動血液狀態(tài)期間的透射/反射被測量并被處理以提供與所述脈動狀態(tài)期間和所述閉塞狀態(tài)期間使用的一個或多個檢查信號有關(guān)的光學測量數(shù)據(jù)，以及與所述脈動狀態(tài)期間和所述閉塞狀態(tài)期間使用的一個或多個參考信號有關(guān)的光學參考信號數(shù)據(jù)。所述所檢查的器官中的壓力測量與光學測量同時或幾乎同時執(zhí)行(即，光學測量時段和壓力測量時段至少部分重疊)，其中在壓力測量時段期間采取的光學測量僅可使用參考波長，并可包括所述脈動狀態(tài)和所述閉塞狀態(tài)的至少一個。處理/分析測量的壓力以提供壓力數(shù)據(jù)。處理所述光學測量數(shù)據(jù)和/或所述壓力數(shù)據(jù)以確定在每一個所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)下它們之間的關(guān)系，所述關(guān)系指示出一個或多個感興趣的血液參數(shù)。
[0014]可選地，所述壓力測量可在與光學測量執(zhí)行的時段不同(或部分的重疊)的時段執(zhí)行。然而，在使用參考波長信號的一些實施例中，例如，對于計算參數(shù)斜率(PS)而言，在大體上相同的時間期間同時執(zhí)行壓力測量和參考光學測量。然而，值得注意的是，在本申請的可能的實施例中，僅在所述閉塞和/或脈動狀態(tài)的部分時段里，和/或與采用光學測量的各種檢查波長信號的時段部分重疊而不必處于同一時段的時段里對壓力進行測量。但是，在可能的實施例中，在采用光學測量的參考波長信號的時段里，進行壓力測量。然而，所述參考波長信號對AC/DC比的確定不是很必要。
[0015]可選地，所述壓力數(shù)據(jù)可用于確定所述測量的光學信號的有效性。例如，每當通過所述壓力數(shù)據(jù)判定出所述所檢查的器官/組織的血管的體積不穩(wěn)定時，在所述脈動和/或閉塞狀態(tài)期間測量的光學信號是無效的?？商娲?，每當檢測到所述血管的體積不穩(wěn)定時，可以對所述測量的光學信號的處理進行修改。示例性但非排它性的，所述測量的光學數(shù)據(jù)的處理可以被修改以僅包括對應(yīng)于在(血管的體積穩(wěn)定的)所述脈動和/或所述閉塞狀態(tài)的時段期間測量的光學信號的數(shù)據(jù)部分。
[0016]在一些實施例中，所述測量的光學數(shù)據(jù)的處理包括確定測量的檢查信號數(shù)據(jù)和測量的光學參考信號數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，所述測量的檢查信號數(shù)據(jù)和處于所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)下的至少一個預(yù)定檢查波長有關(guān)，所述測量的光學參考信號數(shù)據(jù)和處于所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)下的至少一個參考波長有關(guān)，確定處于所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)的至少一個狀態(tài)下的具有共同的測量時段的壓力數(shù)據(jù)和光學參考信號數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以及確定基于所述確定的關(guān)系的一個或多個血液參數(shù)。
[0017]所述測量的光學數(shù)據(jù)包括響應(yīng)于照射的測得的透射和/或反射光的強度的時間函數(shù)。換句話說，所述測量的光學數(shù)據(jù)包括至少一對針對檢查波長和參考波長的時間函數(shù)，其中，相同的參考波長可用于不同的對中(即，僅檢查不同的波長)。所述光學測量數(shù)據(jù)的分析包括確定所述檢查時間函數(shù)和所述參考時間函數(shù)之間的至少一種關(guān)系，例如，針對一種波長的透射/反射光的參數(shù)斜率(PS)變化作為針對另一種波長的透射/反射光變化的函數(shù)。
[0018]一方面，本申請?zhí)峁┝擞糜趯ο蟮囊粋€或多個參數(shù)進行測量的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括附連到對象上的探頭，壓力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中所述探頭攜帶有光學組件，所述光學組件被配置和操控為向所述對象中的測量位置處施加光學測量并且產(chǎn)生對所施加光學測量加以指示的光學測量數(shù)據(jù)，所述壓力系統(tǒng)被配置和操控為用于可控制地在測量位置附近處向所述對象施加壓力、測量所述壓力系統(tǒng)內(nèi)部的壓力并產(chǎn)生對所述壓力系統(tǒng)內(nèi)部的壓力加以指示的壓力數(shù)據(jù)，以及所述控制系統(tǒng)被配置和操控為用于接收并處理所述壓力數(shù)據(jù)，處理所述的光學測量的數(shù)據(jù)并確定光學測量的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示了所述對象的至少一個參數(shù)。
[0019]所述光學測量可包括脈動測量(例如，血氧定量法)和閉塞測量中的至少一個。[0020]可選地，所述控制系統(tǒng)被配置和操控用于處理所述壓力數(shù)據(jù)以確定光學測量的數(shù)據(jù)是否有效，并且相應(yīng)地，處理所述有效的光學測量的數(shù)據(jù)并確定有效的光學測量的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示了所述對象的至少一個參數(shù)。所述控制單元還可用于確定在所述壓力測量數(shù)據(jù)和所述光學測量數(shù)據(jù)中的至少一個數(shù)據(jù)的運動偽影，并將所述測量數(shù)據(jù)中與所述運動偽影有關(guān)的部分過濾掉。
[0021]在一些可能的實施例中，所述壓力系統(tǒng)包括至少一個可膨脹元件和壓力傳感器，其中所述可膨脹元件由所述探頭攜帶，所述可膨脹元件被配置和操控為可在其非膨脹狀態(tài)和膨脹狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，從而在所述測量位置處選擇性地分別允許脈動血液狀態(tài)和產(chǎn)生閉塞血液狀態(tài)，所述壓力傳感器連接到 至少一個所述可膨脹元件上，所述壓力傳感器當處于所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)時，產(chǎn)生指示所述對象的所述測量位置附近處的壓力的所述壓力數(shù)據(jù)。
[0022]所述系統(tǒng)進一步包括壓力源，所述壓力源流體連接到所述至少一個可膨脹元件上并被配置和操控為施加可操控的流體壓力以將所述可膨脹元件轉(zhuǎn)換為所述膨脹狀態(tài)?？蛇x地，所述系統(tǒng)還可包括壓力容器，所述壓力容器流體連接到以下二者中至少一者上并被配置和操控為保持受壓流體的體積，所述二者為所述壓力源以及所述至少一個可膨脹元件。
[0023]可選地，所述壓力容器的體積大于以下二者體積之和，所述二者為所述至少一個可膨脹元件以及該系統(tǒng)中連接到所述至少一個可膨脹元件上的元件(即連接到/通過集流管連接的元件)。示例性但非排它性的，所述壓力容器的體積是流體連通的所有其它體積之和的至少兩倍。
[0024]所述系統(tǒng)可包括氣壓傳感器元件，所述氣壓傳感器元件被配置和操控為測量所述系統(tǒng)之外的環(huán)境的大氣壓力并產(chǎn)生對所述系統(tǒng)之外的環(huán)境的大氣壓力加以指示的氣壓數(shù)據(jù)，所述控制單元被配置和操控為使用所述氣壓數(shù)據(jù)來補償所述大氣壓力對所述壓力測量數(shù)據(jù)的影響?？蛇x地，還可使用溫度傳感器來對所述測量位置處的溫度進行測量并產(chǎn)生對所述測量位置處的溫度加以指示的溫度數(shù)據(jù)，所述控制單元被配置和操控為使用所述溫度數(shù)據(jù)來校正溫度對所述壓力測量數(shù)據(jù)和所述光學測量數(shù)據(jù)中的至少一個的影響。
[0025]在一些實施例中，所述探頭限定出用于容納所述對象的身體部分的探測腔，以使所述身體部分中的測量部位能夠進入到測量位置中，所述探頭被配置和操控為將所述探測腔的大小調(diào)節(jié)至所述身體部分的幾何尺寸。
[0026]可選地，至少一個可膨脹元件可移動地安置在所述可調(diào)節(jié)的探測腔的內(nèi)部?？稍谒鎏筋^中使用鎖緊機構(gòu)，所述鎖緊機構(gòu)被配置和操控為固定所述可調(diào)節(jié)的腔有關(guān)的可移動部件。例如，所述鎖緊機構(gòu)可包括至少一個可充氣的構(gòu)件，所述可充氣的構(gòu)件流體連接到壓力源上并被配置和操控為從所述壓力源接收流體壓力并響應(yīng)地將所述鎖緊機構(gòu)改變成鎖緊狀態(tài)用于固定所述可移動部件。
[0027]所述探頭包括一殼體，所述殼體具有一底部空心部分和一上部空心部分，所述底部空心部分和所述上部空心部分相對于彼此可伸縮式移動。所述殼體的所述空心部分的移動可限定所述探測腔的大小，并且所述鎖緊機構(gòu)可被配置和操控為阻止所述空心部分的移動。可選地，所述殼體包括可移動的板，所述可移動的板彈性連接到所述底部空心部分并固定連接到所述上部空心部分上。
[0028]在一些實施例中，提供了一種用于對所檢查的組織的一個或多個血液參數(shù)進行測量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個可膨脹元件、光學組件、壓力傳感器以及處理器，其中所述可膨脹元件被配置和操控為處于其未膨脹狀態(tài)時允許所述組織中為脈動血液狀態(tài)，并且處于膨脹狀態(tài)時施加所述組織中的閉塞血液狀態(tài)，所述光學組件被配置為產(chǎn)生對處于以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下的至少一個穿過所述所檢查的組織的光信號的強度加以指示強度信號，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)，所述壓力傳感器連接到所述至少一個可膨脹元件上，所述壓力傳感器被配置和操控為產(chǎn)生對處于以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下的組織中的壓力加以指示的壓力信號，以及所述處理器被配置為處理所述強度信號和壓力信號，確定所述強度信號和所述壓力信號中至少一種中的運動偽影，從所述信號中過濾掉與所述運動偽影有關(guān)的部分并計算所述過濾后的信號間的至少一種關(guān)系，其中所述至少一種關(guān)系指示所述至少一個血液參數(shù)。
[0029]另一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用于對所述對象的至少一個血液參數(shù)進行測量的方法。所述方法包括接收對所述對象中的測量位置處的脈動血液狀態(tài)和閉塞血液狀態(tài)中的至少一種加以指示的光學測量數(shù)據(jù)；接收對測量對象的測量位置處在以下兩種狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)下時的血管體積變化加以指示的壓力數(shù)據(jù)，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)，所述測量數(shù)據(jù)可在脈動血液狀態(tài)或閉塞血液狀態(tài)期間取得；以及處理所述光學測量數(shù)據(jù)和所述壓力數(shù)據(jù)，確定所述測量的光學數(shù)據(jù)和所述壓力數(shù)據(jù)之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示所述至少一個血液參數(shù)。
[0030]但是在另一應(yīng)用中，提供了一種用于對所檢查的組織的一個或多個血液參數(shù)進行測量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個可膨脹元件、光學組件、壓力傳感器以及處理器，其中所述可膨脹元件被配置和操控為處于其未膨脹狀態(tài)時允許所述組織中為脈動血液狀態(tài)，并且處于膨脹狀態(tài)時施加所述組織中的閉塞血液狀態(tài)，所述光學組件被配置為產(chǎn)生對以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下的至少一個穿過所述所檢查的組織的光信號的強度加以指示的強度信號，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)，所述壓力傳感器連接到所述至少一個可膨脹元件上，所述壓力傳感器被配置和操控為產(chǎn)生對以下兩種狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)下的組織中的壓力加以指示的壓力信號，以及所述處理器被配置為處理所述強度信號和壓力信號，并計算所述強度信號和壓力信號之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示所述至少一個血液參數(shù)。
`[0031]所述光學測量數(shù)據(jù)可以是對不同波長的至少兩個光信號穿過處于以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下的所述所檢查的組織的指示，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)?？蛇x地，所述波長的至少一個是參考波長，并且其中所述壓力數(shù)據(jù)對所述參考波長的光被施加期間的血管體積變化加以指示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]為了理解本發(fā)明和明白本發(fā)明在實踐中如何進行，將關(guān)于附圖通過示例而非排它性的方式描述實施例，在附圖中，類似的附圖標記用于表示類似部件，以及在附圖中:
[0033]圖1示出了本公開的一些可能的實施例中用于在對象的手指上進行測量的探頭的側(cè)視圖；
[0034]圖2示出了圖1描述的探頭在非接合狀態(tài)下的剖視圖；
[0035]圖3示出了圖1中的探頭在接合狀態(tài)下的剖視圖；[0036]圖4示出了根據(jù)本公開的一些可能的實施例的與圖1到圖3中的探測裝置一起使用的輔助系統(tǒng)；
[0037]圖5為通過圖4中示出的系統(tǒng)進行測量的過程的流程圖；
[0038]圖6A和圖6B分別示出了在使用本公開的實施例的脈動血液狀態(tài)下測量的光學信號和壓力信號的相應(yīng)曲線圖；
[0039]圖7A和圖7B分別示出了在使用本公開的實施例的閉塞血液狀態(tài)下測量的光學信號和壓力信號的相應(yīng)曲線圖；
[0040]圖8示出了使用本公開的與傳統(tǒng)的體內(nèi)血紅蛋白測量對立的一個實施例的血紅蛋白示數(shù)的散點圖。
[0041]值得注意的是，圖中說明的實施例并未有意依比例繪制并以圖表的表現(xiàn)形式以促進容易理解和說明。
【具體實施方式】
[0042]本公開旨在提供基于光譜學技術(shù)(例如，在紅外/近紅外光譜范圍內(nèi)的閉塞光譜學技術(shù))對血液參數(shù)(例如，分析物)進行測量的技術(shù)。應(yīng)該明白，在此使用的術(shù)語“光譜學”涉及使用不止一個波長進行的光學測量，雖然可能不需要測定光譜本身。在此公開的技術(shù)基于血氧定量法原理(例如 ，脈搏血氧測定法)，所述血氧定量法原理與評估血管體積狀態(tài)的技術(shù)相結(jié)合來為血液性質(zhì)測定提供可靠性和準確性。通常，在血氧定量法技術(shù)中，穿過所檢查的手指的組織并從組織透射/反射出的光被心跳波形調(diào)制，并且氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對光吸收的差異使得僅使用兩個不同波長的光信號就可計算血氧飽和度。與提供了相對結(jié)果的血氧飽和度(Sp02)相反，血紅蛋白(Hb)濃度和葡萄糖濃度為需要將其與干擾參數(shù)區(qū)別開來的絕對值(gr/dL)，所述干擾參數(shù)例如為血容量、手指大小和血氧飽和度(Sp02)。因此，參數(shù)濃度的非侵入式測量更復(fù)雜并且需要難以從自然脈動信號提取出的附加信息。
[0043]閉塞光譜學技術(shù)通常通過由于臨時閉塞血液流動至測量位置而產(chǎn)生的人工生物物理學信號來克服所述障礙。
[0044]在本公開的一些實施例中，使用環(huán)形探頭組件(例如，安裝到患者的手指上的戒指狀探頭)來進行測量，所述環(huán)形探頭組件包括可充氣元件(在此也指的是閉塞墊，例如氣控套箍)，通過所述可充氣元件將過收縮壓施加到放置于所述環(huán)形探頭的環(huán)形探測區(qū)域內(nèi)的手指的部分(例如，手指底部的指骨)上。使用多波長光源和高靈敏度檢測器來記錄穿過/來自手指的測量位置的光的透射/反射，并且使用連接到所述可充氣元件上的壓敏傳感器來記錄在一個或多個的光學檢查期間的壓力變化。
[0045]但是，值得注意的是，可放置在本公開的環(huán)形探頭設(shè)計中的任何器官都可用于確定血液和/或組織參數(shù)。例如，在本申請的一些可能的實施例中，探頭裝置被設(shè)計為容納嬰兒的手腕。
[0046]圖1描述了本公開的一些可能的實施例可用的探測裝置10的側(cè)視圖，所述探測裝置10用于在對象的手指7的一部分上進行各種測量。所述探測裝置10包括殼體11，所述殼體11包括由位于所述殼體一側(cè)的環(huán)形孔IOa限定的圓柱形腔，所述手指7可穿過所述環(huán)形孔IOa插入到所述腔中(圖2所示的10c)，使得所述手指7的一部分封閉在其內(nèi)部?？蓪仕霏h(huán)形孔IOa在所述殼體11的對側(cè)配置相應(yīng)的環(huán)形孔10b，使得所述手指7的末端(尖端)(例如，末端和/或間介指骨)可穿過并穿出所述探測裝置10的圓柱形腔。
[0047]如下文所述，所述探測裝置10被配置為在封閉于其中的手指7的一部分(臨近的指骨)上進行各種測量。使用從所述殼體11側(cè)面突出的外接頭Ilc用來使所述探測裝置10與外部系統(tǒng)接通，所述外部系統(tǒng)被配置為在封閉于其中的手指組織的相同或優(yōu)選的不同的血液條件狀態(tài)下的一個或多個的測量時段期間，使用電信號操控所述探測裝置以及將流體壓力施加到手指上，進行各種測量并獲得測量結(jié)果。
[0048]現(xiàn)在參照圖2，其中示出了沿圖1所示的線A-A截取的所述探測裝置10的剖視圖。圖2說明了一個可用于對封閉于所述環(huán)形腔IOc內(nèi)的手指組織上施加各種壓力條件并在由施加的壓力引起的預(yù)定血液條件下對封閉的手指組織進行測量的可能的機構(gòu)。圖2示出的剖視圖描述了探測裝置10處于非接合狀態(tài)下(在此也稱為解鎖狀態(tài))，該狀態(tài)即:使所述裝置進入涉及施加壓力到手指的操作位置之前的狀態(tài)(例如，將手指放置在所述探測腔內(nèi)之前的狀態(tài))。通常，在所述探測裝置10的所述解鎖狀態(tài)下，除了一些由彈簧15施加的相對微弱的壓力，不存在壓力的施加。
[0049]在本公開可能的實施例中，所述探測裝置10包括一個或多個可充氣的閉塞墊13(圖2中示出其放氣狀態(tài))，所述可充氣的閉塞墊13適用于充氣并將壓力施加到位于所述腔IOc內(nèi)的手指組織上。所述閉塞墊13可被安裝到可移動構(gòu)件13b上，所述可移動構(gòu)件13b被配置為調(diào)整所述閉塞墊13的位置，并因此將所述環(huán)形腔IOc的大小調(diào)節(jié)至放置其中的手指指骨的大小。
[0050]例如，在圖2示出的實施例中，攜帶所述閉塞墊13的兩個弧形的可移動構(gòu)件13b在所述腔IOc的兩個橫向?qū)?cè)處樞轉(zhuǎn)地附連到托盤構(gòu)件18上，由此限定出所述腔IOc在解鎖狀態(tài)下的大小。所 述可移動構(gòu)件13b可通過鉸鏈13j鉸接到所述托盤18上，所述鉸鏈13 j在其底端成形并適用于被容納并保持在各自相應(yīng)的托座18s內(nèi)，所述托座18s成形于所述托盤18的上側(cè)。所述托盤18固定地附連到所述探測裝置10的殼體11的內(nèi)部。
[0051]裝在所述殼體11底部的可移動的板16可通過彈簧15可移動地連接到所述殼體11的上部Ilu上，并配置及操控為沿直線導(dǎo)軌16g在所述殼體11內(nèi)部滑動(在圖3中能更好地看出)，所述直線導(dǎo)軌16g被配置為允許所述可移動的板16向上移動和向下移動。更具體地，所述彈簧15可在其上端附連到支撐齒18p上，支撐齒18p固接到所述殼體11的底部Ilb上，并且所述彈簧15在其另一端(下端)可被保持在裝在所述可移動的板16的上側(cè)的保持托座16h內(nèi)。
[0052]所述殼體11可由底部的空心部分Ilb和上部的空心部分Ilu裝配而成，所述空心部分Ilb和所述空心部分Ilu被配置為一個相對于另一個可伸縮地滑動。所述可移動的板16可通過一個或多個諸如所述彈簧15的彈性元件被固定地附連到所述殼體11的上部的空心部分Ilu上并被連接到所述底部的空心部分Ilb上。如圖2和圖3所示，所述可移動的板16和所述探頭的上部部分Ilu被配置為相對于所述底部的空心部分Ilb在所述殼體11內(nèi)可一起上下滑移。所述上部的空心部分Ilu包括固定的附連在其中的支撐構(gòu)件11s，使得所述環(huán)形腔IOc的高度由所述支撐構(gòu)件Ils和所述托盤18之間的距離所限定。這樣，當將手指7插入到所述腔IOc內(nèi)時，可通過向上推動所述上部的空心部分Ilu并且同時沿側(cè)向橫向地推動攜帶所述閉塞墊13的兩個移動構(gòu)件13b來調(diào)節(jié)所述環(huán)形腔IOc的大小以允許不同大小的手指插入其中(見圖3)。
[0053]所述探測裝置10進一步包括鎖緊機構(gòu)，所述鎖緊機構(gòu)被配置為在所述手指7的指骨插入其中之后，將殼體的所述上部部分Ilu和附連到其上的可移動的板16的鎖緊在它們的位置上。所述鎖緊機構(gòu)可包括一個或多個可膨脹元件(例如充氣氣球)12，所述可膨脹元件12被配置為可控制地推動一個或多個杠桿臂14，所述杠桿臂14被配置用于接合固定臂18i，所述固定臂18i固接到所述底部的空心部分Ilb上并將所述杠桿臂14保持在其位置處。示例性但非排它性的，所述探測裝置10可包括兩個可膨脹元件12，所述兩個可膨脹元件12經(jīng)由具有壓力供給管5的導(dǎo)管12c接通，所述壓力供給管5經(jīng)由壓力入口 5i接收來自輔助系統(tǒng)(圖4中附圖標記為40，下文具體描述)的壓力供給。所述壓力入口 5i可連接到外接頭Ilc上并且當壓力從所述探測裝置10排出時進一步作為壓力出口使用。
[0054]參照圖3，圖3示出了在鎖緊狀態(tài)(即接合狀態(tài))下的探測裝置10，當經(jīng)由所述壓力供給管5施加流體(例如空氣)壓力時，所述可膨脹元件12會被充氣膨脹并朝著所述殼體11的壁沿側(cè)向推動所述杠桿臂14的上部部分14t。所述杠桿臂14的底部部分14b包括一個或多個制動齒14h,所述制動齒14h適于容納在保持槽18r中,所述保持槽18r沿所述固定臂18i配置，所述固定臂18i固接到所述滑動托盤18的側(cè)面。這樣，因為沿側(cè)向推動所述杠桿臂14的上部部分14t，所以會朝著所述固定臂18i向內(nèi)推動所述杠桿臂14的底部部分14b，使得所述止動齒14h接合在所述保持槽18r中，由此將所述殼體的上部部分Ilu和附連到其上的可移動的板16鎖緊在其各自的位置。[0055]圖3還示出了膨脹狀態(tài)下的閉塞墊13。在此非排它性示例中，來自所述供給管5中的流體壓力經(jīng)由導(dǎo)管13c提供給所述閉塞墊13，由此將所述閉塞墊13充氣至膨脹狀態(tài)。在所述可能的實施例中，相對小(具有大約0.1到I立方厘米的體積)的所述可膨脹元件12位于靠近所述供給管5處，使得經(jīng)由所述供給管5施加流體壓力之后，所述可膨脹元件12先于所述閉塞墊13被完全充氣膨脹，并且因此在向所述手指7上施加閉塞壓力之前先將所述滑動托盤18鎖緊在其位置處。隨后，當所述托盤構(gòu)件18被固定時，進一步經(jīng)由所述供給管5供給流體壓力以使所述閉塞墊13膨脹，并因此在位于所述環(huán)形腔IOc內(nèi)的手指7的組織上施加任何需要的壓力條件。
[0056]例如，在一些可能的實施例中使用兩個可膨脹元件12，每個所述可膨脹元件12在其未膨脹狀態(tài)下具有大約0.05立方厘米(可膨脹元件加起來大約0.1立方厘米)的體積，并在其膨脹狀態(tài)下具有大約0.5立方厘米(可膨脹元件加起來大約I立方厘米)的體積。
[0057]所述可膨脹元件12可被配置為由任何合適種類的可變形的、柔性或彈性的材料制成的充氣氣球，例如，示例性但非排它性的所述材料為聚乙烯。所述閉塞墊13可被配置為充氣套箍，每個充氣套箍具有大約0.5到I立方厘米的最大膨脹體積，可選地為大約0.6立方厘米，并且由柔性/彈性材料類型制成，示例性但非排它性的所述材料為聚乙烯。在測量時段處于閉塞狀態(tài)期間，經(jīng)由所述供給管5施加并保持的壓力通常在180到250毫米汞柱范圍內(nèi)。
[0058]所述探測裝置10進一步包括光學組件，所述光學組件包括光源17g (發(fā)射器或與外部發(fā)射器相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)光管)和光檢測器17s，所述光學組件適用于用一個或多個不同的波長來照射測量位置并且檢測被照射的測量位置的光響應(yīng)(透射比/反射比)。例如，在圖2和圖3中，所述光源裝置17g固定安裝在上側(cè)上(或內(nèi))，并且差不多位于所述滑動托盤18的中心，所述光檢測器17s固定安裝在限定所述腔IOc的上側(cè)的支撐構(gòu)件Ils上，所述支撐構(gòu)件Ils限定出所述腔IOc的上側(cè)。在此非排它性示例中，所述光檢測器17s適用于響應(yīng)于照射測量穿過測量位置透射的光的強度。然而，可使用沒有超出本公開的范圍和實質(zhì)的適用于對穿過所檢查的組織透射出/從所檢查的組織反射出的光進行測量的光學組件的其它配置。
[0059]所述光源裝置17g可包括多波長光源，并且也可能包括光譜濾器組件(未示出)，所述光源裝置17g適用于產(chǎn)生進行測量必需的光譜內(nèi)的光。可替代地，所述光源裝置17g可包括一個或多個適用于分別在期望的波長光譜中產(chǎn)生光的獨立的光源(未示出，例如發(fā)光二極管-LEDs)。示例性但非排它性的，在本公開的可能的實施例中，所述光源裝置17g包括8個用于發(fā)射不同波長的光的發(fā)光二極管(LEDs)，所述不同波長通常在600到1000波長范圍內(nèi)。
[0060]在執(zhí)行了一個或多個測量時段之后，壓力經(jīng)由所述供給管5的入口 5i從所述可膨脹元件12和所述閉塞墊13中排出。隨著壓力從所述可膨脹元件12中釋放，復(fù)位彈簧12a將所述杠桿臂14的上部部分14t向內(nèi)推，使其回到解鎖狀態(tài)。同時，所述杠桿臂14的底部部分14b沿側(cè)向被推動并因此釋放其在所述固定臂18i之上的制動齒14h的夾持。在壓力從所述閉塞墊13中釋放出之后，手指7可從所述腔IOc中移出，并且一旦所述制動齒14h從所述保持槽18r中移出，所述可移動的板16被所述彈簧15向下推動，因此將所述上部空心部分Ilu向下推，使其回到圖2所示的解鎖狀態(tài)。
[0061]在一些可能的實施例中，所述托盤構(gòu)件18被配置為可被由所述彈簧15施加的壓力向下擠壓的可移動元件。示例性但非排它性的，所述殼體11可被配置為沒有任何移動部件(例如，將所述殼體的所述上部部分Ilu固定地附連到其底部部分Ilb上)，并且所述托盤構(gòu)件18可通過所述彈簧15連接到所述殼體上并被配置為在導(dǎo)向構(gòu)件上滑動以將所述腔IOc的尺寸/大小調(diào)節(jié)至所述手指7的大小/尺寸。提供用于調(diào)節(jié)所述腔IOc的大小/尺寸的合適機構(gòu)的其它配置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0062]圖4示出了本申請的外部輔助系統(tǒng)40的一個可能的實施例，所述輔助系統(tǒng)40可用于操控所述探測裝置10并使用其執(zhí)行一個或多個測量時段。所述輔助系統(tǒng)40和所述探測裝置10經(jīng)由(內(nèi))連接器45連接，(內(nèi))連接器45被配置為與所述探測裝置的相應(yīng)(外)連接器Ilc接合并向相應(yīng)(外)連接器Ilc提供經(jīng)由電纜44p傳送電信號以及經(jīng)由所述導(dǎo)管41η傳遞流體壓力所需的連接性?？商娲兀鲚o助系統(tǒng)40和所述探測裝置10可被配置為通過使用任何合適的無線通信技術(shù)(例如，紅外或射頻，比如藍牙技術(shù)無線個域網(wǎng)或類似技術(shù))以無線傳送電信號。
[0063]所述輔助系統(tǒng)40可包括壓力源(例如，流體泵)41、壓力容器42、壓力傳感器43、排出閥Vd和控制單元44，其中所述壓力源41經(jīng)由控制閥Vs連接到供給導(dǎo)管41η上，所述壓力容器42適用于容納通過所述供給導(dǎo)管41η的承壓流體，所述壓力傳感器43用于測量系統(tǒng)中的流體壓力，所述排出閥Vd連接到所述供給導(dǎo)管41η上并用于從所述系統(tǒng)中排出流體壓力。所述控制單元44被配置為經(jīng)由所述電纜44ρ (或無線地)與所述探測裝置10傳送信號，以接收來自所述壓力傳感器43的信號并分別發(fā)出控制信號44s和44d以控制所述控制閥Vs和Vd的狀態(tài)并操控所述壓力源41。
[0064]所述排出閥Vd可以是在每個測量時段之后可變成打開狀態(tài)的一種常閉閥。壓力供給閥Vs還可以是當所述壓力源41被操控時其狀態(tài)可變成打開狀態(tài)的常閉閥。然而很清楚的是，所述系統(tǒng)40的運行可采用任何其它合適配置的控制(或人工操控)閥。
[0065]圖5的流程圖舉例說明了一個可能的測量時段。所述測量時段以步驟50開始，步驟50為在測量位置(即，所述探測裝置10的腔IOc)放置手指7并因此將所述攜帶所述閉塞墊13的移動構(gòu)件13b的方向和所述殼體的上部部分Ilu與附連其上的可移動的板16的位置調(diào)節(jié)至接合位置。下一步執(zhí)行步驟51，所述控制單元將閥Vs改變成打開狀態(tài)并啟動所述壓力源41以經(jīng)由所述導(dǎo)管41η向所述探測裝置10的供給管5和所述壓力容器42供給流體壓力，以由此對所述可膨脹元件12充氣并將所述滑動托盤18鎖緊在接合位置。
[0066]所述控制單元44可被配置為通過所述壓力傳感器43連續(xù)地或周期性地測量系統(tǒng)內(nèi)的壓力并據(jù)此確定所述探測裝置10是否變成其鎖緊狀態(tài)。在一些實施例中，當處于鎖緊狀態(tài)即沒有通過所述閉塞墊13施加閉塞壓力時，通過將所述供給閥Vs的狀態(tài)改變成其關(guān)閉狀態(tài)并停用所述壓力源41，所控制單元44可適用于在所述手指7上執(zhí)行一個或多個脈動的光學和/或壓力測量時段。
[0067]可替代地，所述控制單元44可適用于執(zhí)行步驟52-53，即由所述壓力源41提供的壓力供給將系統(tǒng)中的壓力增加至達到閉塞壓力(例如，Pocllud在180到250毫米汞柱范圍內(nèi))，其中所述閉塞墊被充氣以有效地閉塞并充分地阻止血液通過所述手指7進行流動。一旦達到所述閉塞壓力，執(zhí)行步驟54，所述控制單元將所述供給閥Vs的狀態(tài)改變成其關(guān)閉狀態(tài)、停用所述壓力源41，并執(zhí)行步驟56，即執(zhí)行各種閉塞的光學和/或壓力測量時段。例如，當處于閉塞狀態(tài)時，所述控制單元44可被配置為相繼啟動所述光源裝置17g以發(fā)射一個或多個不同波長的光信號并響應(yīng)地測量由所述光檢測器17s檢測到的從手指組織透射出的光的強度。所述控制單元44可被配置為進一步測量在所述閉塞狀態(tài)下所檢查的組織的壓力變化，如通過所述壓力傳感器43測量出的系統(tǒng)中的壓力變化的反應(yīng)?？梢詫λ鰷y量數(shù)據(jù)進行處理以提供用于計算 各種血液參數(shù)的測量光學數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)?？商娲?，所述測量光學數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)可被記錄在存儲器44m (例如，裝在所述控制單元44中或外部的易失的或非易失的存儲器中)中以供后續(xù)過程使用。
[0068]在完成了閉塞的光學和/或壓力測量時段之后，執(zhí)行步驟56-57，所述控制單元44將所述排出閥Vd的狀態(tài)改變成其打開狀態(tài)，以將系統(tǒng)中的流體壓力排出并減少至脈動壓力級(例如，Ppulse在30到70毫米汞柱范圍內(nèi))。一旦達到所述脈動壓力級，執(zhí)行步驟58，所述控制單元44將所述排出閥Vd的狀態(tài)改變成其關(guān)閉狀態(tài)，并執(zhí)行步驟59，進行各種脈動光學和/或壓力測量。測量數(shù)據(jù)可被處理以確定各種血液參數(shù)，或被記錄在所述存儲器44m中以供后續(xù)過程使用。
[0069]所述控制單元44可適用于確定測量信號的有效性并響應(yīng)地決定是否應(yīng)該使用不同的閉塞壓力和/或脈動壓力和/或不同的波長光譜來進行進一步測量。于是，如果確定需要進一步測量，所述控制執(zhí)行步驟60轉(zhuǎn)回至步驟52。可替代地，如果產(chǎn)生的測量信號有效且滿足要求，所述控制轉(zhuǎn)到步驟61，其中所述控制單元44將所述排出閥Vd的狀態(tài)改變成其打開狀態(tài)以將流體壓力從所述系統(tǒng)中排出，直到所述探測裝置10的鎖緊機構(gòu)被釋放，從而允許所述手指7從所述環(huán)形腔IOc中移出。所述控制單元44可進一步被配置為對測量數(shù)據(jù)進行處理和分析，和/或?qū)y量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到外部的數(shù)據(jù)處理裝置(例如，數(shù)字信號處理器(DSP)單元、處理單元或個人計算機)和/或?qū)y量數(shù)據(jù)和/或所確定的血液特性顯示在顯示器裝置(例如，液晶顯示器(IXD)或熒光屏顯示器(CRT)-未示出)上。
[0070]所述控制單元44可由包括處理器44c和一個或多個存儲器44m (例如，隨機存儲器(RAM)、，只讀存儲器(R0M)、，閃存存儲器(FLASH))的任何合適類型的控制器或數(shù)據(jù)處理器(例如，現(xiàn)場可編程門陣列((FPGA)、，專用集成電路(ASIC)、，可編程邏輯控制器(PLC))實現(xiàn)。在一些可能的實施例中，所述控制單元44通過使用個人計算機(PC)來實現(xiàn)。
[0071]在本申請的一些可能的實施例中，所述探測裝置10被用來:針對所施加的每個具有預(yù)定(或參考)波長λ的光信號，連續(xù)地測量穿過所檢查的組織透射出的(或從所檢查的組織反射出的)與時間有關(guān)的光輻射強度I λ (t)。所述輔助系統(tǒng)40適用于通過所述探測裝置10的可充氣閉塞墊13測量所檢查的組織的壓力變化P(t)。例如，可通過使用高靈敏度的壓力傳感器43來測量所述可充氣閉塞墊13中的一個或多個導(dǎo)管中的所述壓力變化P(t)，所述壓力傳感器43可位于所述壓力容器42的內(nèi)部。
[0072]在本申請的一些可能的實施例中，所述壓力傳感器43可以(氣動地或液壓地)連接到所述壓力容器42上，例如通過獨立的導(dǎo)管43c來連接，所述獨立的導(dǎo)管43c配置為經(jīng)由專用的壓力傳感器端口 42p將所述壓力傳感器43連接到所述壓力容器42上。這樣，由所述可充氣閉塞墊13檢測到的壓力變化通過所述供給導(dǎo)管41η連通到所述壓力容器42上，并通過連接到所述壓力容器42上的壓力傳感器43來檢測。
[0073]在此非排它性示例中，所述壓力容器42相當于所述系統(tǒng)的整體體積的大部分(70-80%)。由于所檢查的手指7的大小的變化、手指或組織的移動、制造因素等等，所以所述整體體積存在小的變化。這些變化對容器的內(nèi)含物并不重要，因為與系統(tǒng)的總體積相比，其相對量級很小。因此，通過配置所述系統(tǒng)使得所述系統(tǒng)的整體體積的大部分由所述壓力容器提供，不同的測量時段(例如，由于不同的手指大小)或探頭的總體積很類似并且通用校正因此可行并更有效。
`[0074]此外，當總體積由于所述壓力容器42被增大時，由所述壓力源41施加并保持的壓力更穩(wěn)定并更少受到微小移動或泄露的影響。因此，由于由所述壓力容器42提供的系統(tǒng)的增大的體積，測量數(shù)據(jù)中長期的壓力誤差(例如，由于探頭的不正確定位、由所述壓力源41供給的壓力的不精確以及類似的原因產(chǎn)生)變得微不足道并不被關(guān)注。值得注意的是，如下文所述，由所述壓力容器42提供的所述體積的增大對由所檢查的組織和所述探頭10和/或其移動元件突然移位/移動引起的運動偽影的去除并不有效。
[0075]所述輔助系統(tǒng)40中的導(dǎo)管和所述探測裝置10中的可膨脹構(gòu)件/墊被設(shè)計為最小化所述導(dǎo)管的總體積并因此使能夠經(jīng)由所述閉塞墊13檢測所檢查的組織中的相對小的壓力變化(例如，在Λ 0.02到Λ 0.1毫米汞柱范圍內(nèi))并使所述壓力變化能夠傳送到所述壓力傳感器43上。所述測量的壓力變化可用作檢查對象的手指中的血液變化的體積的指示。要求所述測量的壓力變化來確定所所檢查的手指的低灌注狀態(tài)(例如，所述對象感覺到冷)或高灌注狀態(tài)，其中信噪比可能很低并且相應(yīng)地忽略所述狀態(tài)的測量結(jié)果和/或決定矯正措施(例如，進行更多測量，改變系統(tǒng)中的壓力級，調(diào)節(jié)測量數(shù)據(jù)的處理階段以充分的最小化或甚至去除來自被測信號的干擾)。
[0076]所述壓力容器42的一個主要目的在于向壓力供給系統(tǒng)提供壓力平衡和穩(wěn)定，例如，通過增大所述壓力系統(tǒng)的總體積與所所檢查的手指的血管體積之比。能取得這個目的，主要是因為相對于系統(tǒng)中的其它構(gòu)件和組件(例如，導(dǎo)管，可膨脹構(gòu)件/墊)的體積而言，所述壓力容器42有較大的體積容量。這樣，不同對象(例如，成年人和兒童)的具有不同體積和大小的所檢查的手指7引起的不精確性大體上被抵消并且對被測壓力信號的影響變得微不足道。所述配置還有助于大體上使由于所述探測裝置10內(nèi)的所檢查的手指7的移動引起的壓力變化最小化/被抵消。
[0077]例如，為了將測量的壓力變化用于確定所檢查的組織中的血液中的血紅蛋白級的水平，系統(tǒng)中的加壓流體的量應(yīng)該大概保持恒定。因此，由于手指移動和系統(tǒng)中的壓力的擺動引起的壓力脈動應(yīng)該被最小化，并且如果可能的話應(yīng)該被抵消。所述系統(tǒng)40中的壓力容器42的使用因此使壓力系統(tǒng)穩(wěn)定、大體上減少/抵消干擾的壓力脈動并允許承擔系統(tǒng)中的加壓流體的體積大致恒定。 [0078]在一些可能的實施例中，所述導(dǎo)管12c和13c以及所述供給歧管5(包括經(jīng)由連接頭Ilc和45連接的任何外部電纜)的總體積通常可在1.5到3.5立方厘米的范圍內(nèi)，可選地，大約為2.5立方厘米，所述壓力容器42的體積通?？稍?到10立方厘米的范圍內(nèi)，可選地，大約為8立方厘米，以及所述輔助系統(tǒng)40中的導(dǎo)管(例如，41η和43c)的總體積通?？稍?.3到1.3立方厘米的范圍內(nèi)，可選地，大約為0.8立方厘米。
[0079]在本公開的一些可能的實施例中，還可在所述探測裝置10和/或所述輔助系統(tǒng)40中使用氣壓傳感器和/或溫度傳感器。這樣，使得加入對環(huán)境大氣壓力的氣壓測量并通過其對所述內(nèi)壓力進行補償。同樣地，所述溫度傳感器使得能對溫度變化進行校正。
[0080]AC/DC 比
[0081]由所檢查的組織透射/反射出的光強度Ιλ在給定的時間間隔[ta，tb]內(nèi)的相對變化Λ I可被規(guī)定如下:
[0082]Μ/.，)—/產(chǎn))(I)
1 )
[0083]在類似的方式中，測量的經(jīng)由所述閉塞墊13 (即，與所檢查的組織有關(guān))的相對的壓力變化Λ P可以表達為:
[0084]肩(2,
no
[0085]當ta和tb被選定為測量穿過所述所檢查的組織透射出/從所述所檢查的組織反射出的光輻射的強度的極值點時，所述AC/DC比是針對所述相對變化的通用符號。
[0086]在閉塞信號中，通常在曲線的上升期上計算在所述AC/DC比，所述治療的上升期處于閉塞開始的時刻和測量的光強度的達到最大值的時刻之間，但是還有其它可選擇的AC/DC比AC/DC比，例如，在閉塞的最大值時刻和閉塞結(jié)束時刻之間(在施加最大壓力的點和曲線的末端之間)。在脈動信號測量中，例如，所述AC/DC比可在與每個單脈動調(diào)制的光強度的最小值和最大值有關(guān)的時間點之間計算，并且在所有脈動之間求平均值。于是，所述AC/DC比可由光學測量數(shù)據(jù)、壓力測量數(shù)據(jù)或光學測量數(shù)據(jù)和壓力測量數(shù)據(jù)的結(jié)合來計算。
[0087]參數(shù)斜率
[0088]在本公開的一些可能的實施例中，為了將測量的光強度信號Ia轉(zhuǎn)化成不依賴幾何學的標準化參數(shù)，使用了所謂的參數(shù)斜率(PS)。對兩個波長為λ和的不同的光信號而言(例如，通使用一對發(fā)光二極管-LEDs)，所述參數(shù)斜率(PS)被定義為它們的信號強度各自的相對變化之間的平均比:
【權(quán)利要求】
1.一種用于對對象的一個或多個參數(shù)進行測量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 附連到所述對象上的探頭，所述探頭攜帶有光學組件，所述光學組件被配置和操控為向所述對象中的測量位置處施加光學測量并且產(chǎn)生對所施加光學測量加以指示的光學測量數(shù)據(jù)，所述光學測量包括脈動測量和閉塞測量中的至少一項； 壓力系統(tǒng)，所述壓力系統(tǒng)被配置和操控為用于可控制地在所述測量位置附近處向所述對象施加壓力、測量所述壓力系統(tǒng)內(nèi)部的壓力、并產(chǎn)生對所述壓力系統(tǒng)內(nèi)部的壓力加以指示的壓力數(shù)據(jù)； 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置和操控為用于接收并處理所述壓力數(shù)據(jù)以確定所述光學測量數(shù)據(jù)是否有效、處理所述有效的光學測量數(shù)據(jù)、并確定所述有效的光學測量數(shù)據(jù)與所述相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示所述對象的至少一個參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述壓力系統(tǒng)包括: 至少一個可膨脹元件，所述可膨脹元件由所述探頭攜帶，所述可膨脹元件被配置和操控為可在其未膨脹狀態(tài)和膨脹狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，從而在所述測量位置處分別選擇性地允許脈動血液狀態(tài)或產(chǎn)生閉塞血液狀態(tài)； 壓力傳感器，所述壓力傳感器連接到所述至少一個可膨脹元件上，所述壓力傳感器被配置和操控為當處于所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)時，產(chǎn)生指示在所述對象的所述測量位置附近處的壓力的所述壓力數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓力源，所述壓力源流體連接到所述至少一個可膨脹元件上并被配置和操控為施加可操控的流體壓力以將所述可膨脹元件轉(zhuǎn)換為所述膨脹狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括壓力容器，所述壓力容器流體連接到以下二者中至少一者上并被配置和操控為保持受壓流體的體積，所述二者為所述壓力源以及所述至少一個可膨脹元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述壓力容器的體積大于以下二者體積之和，所述二者為所述至少一個可膨脹元件以及該系統(tǒng)中連接到所述至少一個可膨脹元件上的元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述壓力容器的體積是所述體積之和的至少兩倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氣壓傳感器元件，所述氣壓傳感器元件被配置和操控為測量所述系統(tǒng)之外的環(huán)境的大氣壓力并產(chǎn)生對所述系統(tǒng)之外的環(huán)境的大氣壓力加以指示的氣壓數(shù)據(jù)，所述控制單元被配置和操控為使用所述氣壓數(shù)據(jù)來補償所述大氣壓力對所述壓力測量數(shù)據(jù)的影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置和操控為對所述測量位置處的溫度進行測量并產(chǎn)生對所述測量位置處的溫度加以指示的溫度數(shù)據(jù)，所述控制單元被配置和操控為使用所述溫度數(shù)據(jù)來校正溫度對所述壓力測量數(shù)據(jù)和所述光學測量數(shù)據(jù)中的至少一個的影響。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述探頭限定出用于容納所述對象的身體部分的探測腔，以使所述身體部分中的測量部位能夠進入到測量位置中，所述探頭被配置和操控為將所述探測腔的大小調(diào)節(jié)至所述身體部分的幾何尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個可膨脹元件可移動地安置在所述可調(diào)節(jié)的探測腔的內(nèi)部。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括鎖緊機構(gòu)，所述鎖緊機構(gòu)被配置和操控為固定與所述可調(diào)節(jié)的腔有關(guān)的可移動部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述鎖緊機構(gòu)包括至少一個可充氣構(gòu)件，所述可充氣構(gòu)件流體連接到壓力源上并被配置和操控為從所述壓力源接收流體壓力并響應(yīng)地將所述鎖緊機構(gòu)改變成鎖緊狀態(tài)用于固定所述可移動部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述探頭包括一殼體，所述殼體具有一底部空心部分和一上部空心部分，所述底部空心部分和所述上部空心部分相對于彼此可伸縮式移動，所述空心部分的移動限定了所述探測腔的大小，并且所述鎖緊機構(gòu)被配置和操控為阻止所述空心部分的移動。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述殼體包括可移動的板，所述可移動的板彈性連接到所述底部空心部分上并固定連接到所述上部空心部分上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元被配置和操控為確定在所述壓力測量數(shù)據(jù)和所述光學測量數(shù)據(jù)中的至少一項數(shù)據(jù)中的運動偽影，并從所述測量數(shù)據(jù)中過濾掉與所述運動偽影有關(guān)的部分。
16.一種用于對所檢查的組織的一個或多個血液參數(shù)進行測量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包 括: 至少一個可膨脹元件，所述可膨脹元件被配置和操控為:當處于其未膨脹狀態(tài)時允許所述組織中為脈動血液狀態(tài)，并且處于其膨脹狀態(tài)時在所述組織中施加閉塞血液狀態(tài)； 光學組件，所述光學組件被配置為產(chǎn)生對處于以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下的至少一個穿過所述所檢查的組織的光信號的強度加以指示的強度信號，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)； 壓力傳感器，所述壓力傳感器連接到所述至少一個可膨脹元件上，所述壓力傳感器被配置和操控為產(chǎn)生對處于以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下的組織中的壓力加以指示的壓力信號，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)；以及 處理器，所述處理器被配置為處理所述強度信號和所述壓力信號，確定所述強度信號和所述壓力信號中的至少一種信號的運動偽影，從所述信號中過濾掉與所述運動偽影有關(guān)的部分，并計算出所述經(jīng)過濾的強度信號和壓力信號之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示所述至少一個血液參數(shù)。
17.一種用于對對象的至少一個血液參數(shù)進行測量的方法，所述方法包括: 接收對所述對象中的測量位置處的脈動血液狀態(tài)和閉塞血液狀態(tài)中的至少一種加以指示的光學測量數(shù)據(jù)； 接收對測量對象的測量位置處于以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下時的血管體積變化加以指示的壓力數(shù)據(jù)，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)，所述測量數(shù)據(jù)在所述脈動血液狀態(tài)或所述閉塞血液狀態(tài)期間取得； 處理所述光學測量數(shù)據(jù)和所述壓力數(shù)據(jù)，并基于所述光學測量數(shù)據(jù)對所述光學測量數(shù)據(jù)進行驗證；以及確定所述測量的光學數(shù)據(jù)和所述壓力數(shù)據(jù)之間的至少一種關(guān)系，所述至少一種關(guān)系指示所述至少一個血液參數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述光學測量數(shù)據(jù)是對不同波長的至少兩個光信號穿過處于以下兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)下的所述所檢查的組織的指示，所述兩種狀態(tài)為所述脈動血液狀態(tài)和所述閉塞血液狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述波長的至少一個是參考波長，并且其中所述壓力數(shù)據(jù)對所述參考波長的光被施加期間的血管體積變化加以指示。
【文檔編號】A61B5/1455GK103519825SQ201310284945
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】亞倫·溫斯坦, 約瑟夫·甘德爾曼 申請人:奧森斯有限公司