本發(fā)明涉及動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)以及用于檢測(cè)動(dòng)物的生命體征的方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，能夠通過光傳感器，例如，通過光電體積描記(PPG)傳感器來監(jiān)測(cè)用戶或動(dòng)物的心率。這些傳感器測(cè)量人或動(dòng)物組織中的血液體積的變化，并且能夠確定人或動(dòng)物的心率的脈搏信號(hào)。

US 2003/0166996A1公開了一種用于通過采集和分析動(dòng)物的生物學(xué)信號(hào)來測(cè)量生物學(xué)狀況的方法和裝置。這些生物學(xué)信號(hào)可以是體積描記圖。

WO 91/15151A1公開了一種圍產(chǎn)期脈搏血氧測(cè)定探頭。該探頭包括光源和光檢測(cè)器。此外，該探頭包括覆蓋光源或光檢測(cè)器的一簇光透射凸塊。

WO 96/41566公開一種用于光學(xué)血氧測(cè)定的傳感器。該傳感器包括彼此緊密靠近放置的、發(fā)射在不同波長(zhǎng)的光的兩個(gè)光發(fā)射器以及光檢測(cè)器。該傳感器還包括由一束光纖構(gòu)成的光發(fā)射器終端。

US 2012/0004517公開了一種用于動(dòng)物研究的脈搏血氧計(jì)系統(tǒng)。該血氧計(jì)包括光源和光接收器。血氧計(jì)被放置在老鼠的尾巴處。

WO 2004/075746A2公開了一種測(cè)量生理參數(shù)以獲得脈搏血氧測(cè)定信號(hào)的方法。

WO 2008/058328A1公開了一種用于對(duì)睡眠障礙呼吸中的呼吸參數(shù)進(jìn)行無創(chuàng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)以及一種對(duì)應(yīng)的方法，即使在存在毛發(fā)、皮毛或毛皮的情況下，所述系統(tǒng)和方法也能夠以更加可靠且有效的方式檢測(cè)動(dòng)物的生命體征。

在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)PPG傳感器，所述PPG傳感器具有殼體、至少一個(gè)光源、至少一個(gè)光傳感器和至少一個(gè)光導(dǎo)單元，所述至少一個(gè)光導(dǎo)單元從所述殼體伸出并且適于將來自所述光源的光引導(dǎo)通過動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)所述動(dòng)物的皮膚并且將來自所述動(dòng)物的所述皮膚的光引導(dǎo)通過所述動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)所述至少一個(gè)光傳感器。通過提供被耦合到所述光源和所述光傳感器的光導(dǎo)，PPG傳感器甚至能夠被放置到動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮上，同時(shí)仍然能夠有效地將光導(dǎo)向到動(dòng)物的皮膚并檢測(cè)來自所述動(dòng)物的皮膚的光。所述光導(dǎo)單元包括至少一個(gè)第二光導(dǎo)和至少一個(gè)第一光導(dǎo)，其中，所述至少一個(gè)第二光導(dǎo)具有第一末端和第二末端并且適于將來自所述光源的光引導(dǎo)通過動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)動(dòng)物的皮膚，所述至少一個(gè)第一光導(dǎo)具有第一末端和第二末端并且適于將來自動(dòng)物的皮膚的光引導(dǎo)通過動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)所述至少一個(gè)光傳感器。所述光導(dǎo)包括一定長(zhǎng)度和一定直徑。長(zhǎng)度與直徑之間的比率>4。因此，針對(duì)從光源到皮膚的光以及從皮膚到傳感器的光提供單獨(dú)的光導(dǎo)。歸因于(長(zhǎng)度-直徑)比率，光導(dǎo)能夠有效地穿透動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮，并且能夠被放置為與動(dòng)物的皮膚接觸。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述第一光導(dǎo)包括多條第一光導(dǎo)臂，所述多條光導(dǎo)臂被共同地耦合在所述第一光導(dǎo)的所述第一末端或所述第二末端(即，入口或出口表面/區(qū)域)處。第二光導(dǎo)單元可以包括多條第二光導(dǎo)臂，所述多條第二光導(dǎo)臂被共同地耦合在所述第二光導(dǎo)的所述第一末端或所述第二末端處。通過提供多條光導(dǎo)臂，能夠增大將光朝向其投射的皮膚的面積或者對(duì)來自于其的光進(jìn)行檢測(cè)的皮膚的面積，從而提高檢測(cè)的可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)的第一末端的橫截面或直徑小于第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)的第二末端的橫截面或直徑。換言之，橫截面朝向光源或者光檢測(cè)器的方向越來越大，從而將所有光都引導(dǎo)到皮膚上或光傳感器上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述PPG傳感器能夠在透射模式中或者在反射模式中操作。在所述透射模式中，所述至少一個(gè)光源能夠發(fā)射在850nm與950nm之間的波長(zhǎng)的光。在反射模式中，所述至少一個(gè)光源能夠發(fā)射在500nm與600nm之間的波長(zhǎng)的光。

在本發(fā)明的另一方面中，在透射模式中，所述至少一個(gè)光源能夠發(fā)射在660nm和905nm的波長(zhǎng)的光。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)還包括適于處理所述至少一個(gè)PPG傳感器的輸出的處理單元。所述處理單元還包括適于基于所述PPG傳感器的輸出來檢測(cè)動(dòng)物的心肺衰竭的心肺衰竭檢測(cè)單元。因而，能夠有效地檢測(cè)動(dòng)物的心肺活動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述處理單元包括心率檢測(cè)單元，所述心率監(jiān)測(cè)單元適于基于所述PPG傳感器的輸出來檢測(cè)心率，將檢測(cè)到的心率與閾值進(jìn)行比較，并且在檢測(cè)到的心率超過閾值的情況下輸出警報(bào)。借助于所述心率檢測(cè)單元，能夠?qū)⑺鰟?dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)與能夠檢測(cè)諸如爆炸物、毒品、血跡等的特殊物質(zhì)的偵查動(dòng)物一起使用。如果偵查動(dòng)物檢測(cè)到了這些物質(zhì)中的任何一種，則其心率將增大，并且動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)將檢測(cè)到增大的心率并輸出警報(bào)。

本發(fā)明還涉及使用具有至少一個(gè)光源和至少一個(gè)光傳感器的至少一個(gè)PPG傳感器來檢測(cè)動(dòng)物的生命體征。所述至少一個(gè)PPG傳感器被布置到動(dòng)物身上的至少一個(gè)位置處，所述至少一個(gè)位置包括鼻子、耳朵、尾巴、頭部或頸部、股骨或腿部和蹄部中的至少一個(gè)。優(yōu)選將所述PPG傳感器布置到這些位置處，因?yàn)樵谶@些位置處要么有大的動(dòng)脈就位于皮膚之下，要么在這些位置處的皮膚薄而且含有血管，從而使得PPG傳感器能夠檢測(cè)心率。優(yōu)選地，能夠?qū)PG傳感器放置在向馬的面部供血的上頜動(dòng)脈處。此外，能夠?qū)⑺鯬PG傳感器附接在橈動(dòng)脈的區(qū)域中。此外，能夠?qū)⑺鰝鞲衅鞑贾玫街竸?dòng)脈的區(qū)域中。

PPG傳感器的尤其有利的位置是例如馬的尾巴的上部?jī)?nèi)側(cè)部位。

本發(fā)明還涉及使用具有至少一個(gè)光源和至少一個(gè)光傳感器的至少一個(gè)PPG傳感器來檢測(cè)動(dòng)物的生命體征。所述至少一個(gè)PPG傳感器能在透射模式或反射模式中操作。在透射模式中，所述至少一個(gè)光源能夠發(fā)射在850nm與950nm之間的波長(zhǎng)的光。在反射模式中，所述至少一個(gè)光源能夠發(fā)射在500nm與600nm之間的波長(zhǎng)的光。

根據(jù)本發(fā)明的方面，被布置在動(dòng)物的尾巴、頭部或頸部、股骨或腿部或蹄部處的PPG傳感器在反射模式中操作。被布置在動(dòng)物的鼻子或耳朵處的PPG傳感器在透射模式中操作。

根據(jù)本發(fā)明的方面，所述PPG傳感器單元還包括光導(dǎo)單元，所述光導(dǎo)單元具有至少一個(gè)第一光導(dǎo)和至少一個(gè)第二光導(dǎo)，其中所述至少一個(gè)第一光導(dǎo)具有第一末端和第二末端并且適于將來自動(dòng)物的皮膚的光引導(dǎo)通過動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)所述至少一個(gè)傳感器，并且所述至少一個(gè)第二光導(dǎo)具有第一末端和第二末端并且適于將來自光源的光引導(dǎo)通過動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)動(dòng)物的皮膚。

本發(fā)明還涉及一種采用具有至少一個(gè)光源和至少一個(gè)光傳感器的至少一個(gè)PPG傳感器來檢測(cè)動(dòng)物生命體征的方法。所述至少一個(gè)PPG傳感器被布置到動(dòng)物身上的至少一個(gè)位置上，所述至少一個(gè)位置包括鼻子、耳朵、尾巴、頭部或頸部、股骨或腿部和蹄部。

動(dòng)物的生命體征(如心率)的測(cè)量是有利的，因?yàn)閷?duì)例如馬而言其能夠?qū)崿F(xiàn)更加有效的訓(xùn)練方法，因?yàn)槟軌蛉Q于檢測(cè)到的心率對(duì)訓(xùn)練活動(dòng)進(jìn)行在它們的強(qiáng)度水平上的調(diào)整。此外，應(yīng)當(dāng)指出，鍛煉、身體狀況、環(huán)境溫度、疾病、刺激和年齡能夠影響動(dòng)物的心率。升高的心率可以指示嚴(yán)重的脫水、絞痛、休克、感染、晚期的心肺疾病和敗血癥。另一方面，降低的心率則可以表明體溫低、心臟病、顱內(nèi)受壓或者具有即將到來的循環(huán)崩潰的可能的瀕死狀態(tài)。

PPG傳感器是用于獲得為器官的體積測(cè)量結(jié)果的體積描記圖的光傳感器。PPG傳感器照射皮膚并測(cè)量光吸收的變化。PPG傳感器能夠檢測(cè)由壓力脈沖引起的體積變化。具體而言，通過光傳感器測(cè)量所發(fā)射或反射的光的量。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以是從屬權(quán)利要求或上述實(shí)施例與各自的獨(dú)立權(quán)利要求的任何組合。

本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的實(shí)施例變得顯而易見并參考下文描述的實(shí)施例得到闡釋。

附圖說明

在以下附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖。

圖2A-2E各自示出了具有至少一個(gè)動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的動(dòng)物(具體為馬)的示意性表示，

圖3示出了具有根據(jù)本發(fā)明的方面的至少一個(gè)動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的另一動(dòng)物(具體為牛)的示意性表示，

圖4A-4D各自示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的示意性表示，并且

圖5A和5B各自示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的示意性表示。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖。根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)包括至少一個(gè)PPG傳感器100、任選的用于控制傳感器100的操作的控制單元200、用于根據(jù)至少一個(gè)傳感器100的輸出來確定生命體征的處理單元300以及任選的用于輸出如由處理單元300確定的生命體征的輸出單元。根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)還可以包括用于將至少一個(gè)傳感器100緊固至動(dòng)物1000、1100、1200的各個(gè)部位的至少一個(gè)緊固單元500。輸出單元400可以被提供為以無線方式或者基于線纜輸出檢測(cè)到的生命體征。輸出單元400還可以任選地包括用于顯示檢測(cè)到的生命體征的顯示器。

PPG傳感器100包括用于發(fā)射光的至少一個(gè)光源110和用于檢測(cè)來自光源的光的至少一個(gè)光檢測(cè)器120。PPG傳感器100對(duì)人或動(dòng)物組織中的血液體積的變化進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，并且能夠根據(jù)這些測(cè)量結(jié)果來檢測(cè)脈搏信號(hào)。可以將光源110實(shí)施為發(fā)光二極管(LED)。根據(jù)本發(fā)明的方面，這些二極管的波長(zhǎng)可以在520nm與850nm之間。可以將PPG傳感器100實(shí)施為透射傳感器或者實(shí)施為測(cè)量來自由光源110發(fā)射的光的反射的反射傳感器。換言之，PPG傳感器100可以在透射模式或者反射模式中操作。在透射模式中，PPG傳感器100能夠發(fā)射在650nm至850nm之間的波長(zhǎng)的光。在反射模式中，光源110能夠發(fā)射在520nm與570nm之間的波長(zhǎng)的光。應(yīng)當(dāng)指出，動(dòng)物組織中的反射的路徑長(zhǎng)度比動(dòng)物組織中的光的透射的路徑的長(zhǎng)度短。應(yīng)當(dāng)指出，心搏的信噪比是基于由光源110發(fā)射的光在動(dòng)物的血液中的吸收量的。

根據(jù)本發(fā)明，透射測(cè)量比反射測(cè)量更具魯棒性。因此，透射測(cè)量(即PPG傳感器100在透射模式中操作)需要比反射模式中少的功率。應(yīng)當(dāng)指出，在透射模式中通過動(dòng)物的組織的光學(xué)路徑長(zhǎng)度比反射模式中大。因此，透射模式中的測(cè)得的變化的信噪比比反射模式中大。此外，在透射模式中，使用能夠穿透到皮膚的更深區(qū)域中并且可以與動(dòng)物的組織中的散射粒子具有更少的相互作用的較長(zhǎng)波長(zhǎng)。

在反射模式中，PPG傳感器100發(fā)射在被血紅蛋白高度吸收的波長(zhǎng)的光，例如，在520nm與570nm之間的峰值波長(zhǎng)的光。在透射模式中，由于輻射經(jīng)由皮膚的行進(jìn)距離更大，并且因此能夠吸收來自光源的輻射的血紅蛋白的量更大，所以PPG傳感器100允許更加靈敏的測(cè)量。具體而言，由PPG傳感器100在透射模式中使用的光的波長(zhǎng)處于紅色區(qū)域或者紅外區(qū)域中，因而它們?cè)试S通過皮膚的更大的穿透深度，并且具有在高波長(zhǎng)處的低散射效應(yīng)。在透射模式中，PPG傳感器能夠使用大約在660nm的波長(zhǎng)以及大約在905nm的波長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)指出，這兩個(gè)波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)血液的不同的吸收率。這些吸收率取決于血液的氧合血紅蛋白水平。如果血液被充氧，則與IR光的吸收相比，則在660nm的紅光以減少的量被吸收。如果血液被去氧，則與IR光相比，紅光將在更大的程度上被吸收。

根據(jù)本發(fā)明的方面，對(duì)于透射模式而言，由傳感器100使用的波長(zhǎng)可以在850nm與950nm之間。這些波長(zhǎng)是有利的，因?yàn)槠淠軌驅(qū)崿F(xiàn)通過動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮的測(cè)量。

當(dāng)要使用根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，必須小心確保由PPG傳感器100的光源110發(fā)射的光通過毛發(fā)、皮毛或毛皮實(shí)際到達(dá)動(dòng)物的皮膚，并且還能夠穿透動(dòng)物的皮膚。此外，應(yīng)當(dāng)小心所反射的或所透射的光還能夠到達(dá)PPG傳感器100的光傳感器120，即，必須小心確保光也能夠在其朝向光傳感器120的途中穿透動(dòng)物的皮毛、毛皮或毛發(fā)。這能夠通過在動(dòng)物的皮膚或組織1000與光源110或光檢測(cè)器120之間使用至少一個(gè)光導(dǎo)130來實(shí)現(xiàn)的。光源和光檢測(cè)器能夠被布置在動(dòng)物生命體征檢測(cè)器的殼體內(nèi)部，同時(shí)光導(dǎo)從殼體伸出。光導(dǎo)具有(從殼體延伸或伸出的)一定長(zhǎng)度以及一定直徑或橫截面。長(zhǎng)度與直徑之間的比率>4，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物的毛發(fā)或皮毛的有效穿透。

根據(jù)本發(fā)明的方面，在透射模式中，PPG傳感器100使用在850nm與950nm之間的波長(zhǎng)。另外或備選地，能夠由光源110在透射模式中使用幾個(gè)不同的波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的方面，波長(zhǎng)可以是660nm和905nm。這兩個(gè)波長(zhǎng)的使用是有利的，因?yàn)檫@兩個(gè)波長(zhǎng)的光根據(jù)血液氧合血紅蛋白的水平而由血液不同地吸收。

在反射模式中，PPG傳感器100能夠使用在500nm與600nm之間的波長(zhǎng)，并且尤其是在520nm與570nm之間的波長(zhǎng)。這些范圍是有利的，因?yàn)檠褐械难t蛋白對(duì)其的吸收相對(duì)較高。另外或備選地，在反射模式中，PPG傳感器100能夠使用在850nm以上的波長(zhǎng)，尤其是在850nm與950nm之間的波長(zhǎng)。在這些波長(zhǎng)處，血紅蛋白吸收相對(duì)較高，而毛皮、皮毛或毛發(fā)的吸收相對(duì)較低。另外或備選地，可以使用幾個(gè)波長(zhǎng)，例如，在520nm與570nm之間的第一波長(zhǎng)以及在905nm處的第二波長(zhǎng)。對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)的使用是有利的，因?yàn)槿Q于血液氧合血紅蛋白水平的血液的吸收率是不同的。應(yīng)當(dāng)指出，如果血液被充氧，則與當(dāng)使用IR光時(shí)相比，紅光將在更低的程度上被吸收。另一方面，如果血液被去氧，則與IR光相比，紅光將在更大的程度上被吸收。

控制單元200可以任選能夠在透射模式中或在反射模式中控制PPG傳感器100。任選地，控制單元200可以包括用于在透射模式中控制PPG傳感器的透射單元210和/或用于在反射模式中控制PPG傳感器100的反射單元220。

任選地，處理單元300也可以是PPG傳感器100的部分。備選地，可以將處理單元300實(shí)施為專用單元。任選地，處理單元300可以包括用于基于來自PPG傳感器100的測(cè)量結(jié)果來檢測(cè)或確定動(dòng)物的心率的心率檢測(cè)單元310。

任選地，處理單元300可以包括用于檢測(cè)動(dòng)物的心肺衰竭的心肺衰竭檢測(cè)單元320。這里，對(duì)如由PPG傳感器100檢測(cè)的生命體征或者如由心率檢測(cè)單元310確定的心率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。眾所周知，諸如心率或氧飽和度的參數(shù)可以是動(dòng)物的疾病的指示。如果能夠借助于PPG傳感器100來監(jiān)測(cè)動(dòng)物的生命體征，則這將是有利的，因?yàn)榭梢圆扇屜葴y(cè)量，以避免動(dòng)物的疾病或者避免疾病的惡化。

根據(jù)本發(fā)明的方面，如果PPG傳感器100被附接到動(dòng)物的蹄部，例如，如圖2A所示，則可以使用傳感器的測(cè)量結(jié)果來檢測(cè)任何早期蹄葉炎。

優(yōu)選地，PPG傳感器100被實(shí)現(xiàn)為小型傳感器(例如，光導(dǎo)單元的末端可以≤1mm；光源和/或光傳感器可以是(例如)1mm，從而使得PPG傳感器單元可以是例如5mm)，并且能夠被附接到動(dòng)物的耳朵，例如，如圖2A和圖2B所示，以檢測(cè)動(dòng)物的生命體征。

根據(jù)本發(fā)明的方面，還可以使用心率檢測(cè)單元310來監(jiān)測(cè)PPG傳感器100被附接到其的動(dòng)物的心率。例如，可以將其用于偵查動(dòng)物，例如，被訓(xùn)練以感測(cè)爆炸物、毒品、血跡或者失蹤者的偵查狗。如果這樣的偵查動(dòng)物已經(jīng)感測(cè)到了爆炸物、毒品、血跡或者失蹤者，則心率通常會(huì)增大。能夠借助于心率檢測(cè)單元310檢測(cè)到這樣的增大的心率，并且能夠經(jīng)由輸出單元400輸出警報(bào)信號(hào)。

應(yīng)當(dāng)指出，也可以將海豚用作偵查動(dòng)物。實(shí)際上，現(xiàn)在海豚就被軍隊(duì)用來檢測(cè)水中的水雷。根據(jù)本發(fā)明的方面，輸出單元400可以包括用于以無線方式發(fā)射警報(bào)信號(hào)的無線發(fā)射器。

將心率檢測(cè)單元110與偵查動(dòng)物結(jié)合使用是有利的，因?yàn)檫@些動(dòng)物不能夠指示它們已經(jīng)感測(cè)或者檢測(cè)到了爆炸物、毒品、血跡等。此外，偵查動(dòng)物不需要明顯地指示它們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了相應(yīng)的物質(zhì)，因?yàn)樘幚碚邔⒅腊l(fā)現(xiàn)了該物質(zhì)，因?yàn)閭刹閯?dòng)物的心率被增大。因此，例如，偵查狗將不再必須通過吠叫指示它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了某種物質(zhì)。在偵探或者特殊用途鳥類的情況下，使用PPG傳感器100和心率檢測(cè)單元310是有利的，因?yàn)橹恍璞O(jiān)測(cè)心率就可以以容易且可靠的方法指示動(dòng)物已經(jīng)檢測(cè)到了所述物質(zhì)中的一些。

任選地，動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)還可以包括位置傳感器，例如，GPS傳感器。可以使來自位置傳感器的數(shù)據(jù)與傳感器100的輸出信號(hào)相關(guān)聯(lián)。此外，還可以將時(shí)間戳包含到來自PPG傳感器100的輸出信號(hào)中或者使時(shí)間戳與來自PPG傳感器100的輸出信號(hào)相關(guān)聯(lián)。這樣做可以是有利的，因?yàn)橐院罂梢詫?duì)來自PPG傳感器100的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖2A-2E各自示出了具有至少一個(gè)動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的動(dòng)物(具體為馬)的示意性表示。在圖2A中，描繪了動(dòng)物1000，其具體為馬1100。此外，公開了根據(jù)本發(fā)明的方面的PPG傳感器100的幾個(gè)可能的位置。優(yōu)選將PPG傳感器100布置到大動(dòng)脈就處于皮膚之下的部位上。根據(jù)本發(fā)明的方面，可以將PPG傳感器100附接到耳朵1110或者附接到鼻子1120(尤其是鼻翼)。還可以將傳感器100布置到馬1100的尾巴1160處，尤其是尾巴的內(nèi)側(cè)處的頂端附近。此外，可以將PPG傳感器100附接到馬1100的頭部或頸部1130。此外，可以將PPG傳感器100布置到馬的股骨或腿部1150處。此外，能夠?qū)PG傳感器100布置到蹄冠1140處。這些位置全部是有利的，因?yàn)檫@些位置能夠?qū)崿F(xiàn)借助于根據(jù)本發(fā)明的方面的PPG傳感器100對(duì)動(dòng)物的生命體征的良好檢測(cè)。

根據(jù)圖2B，能夠?qū)PG傳感器100附接到耳朵或鼻子(馬的鼻翼)。這兩個(gè)部位尤其是有利的，因?yàn)槠つw薄而且含有多條血管。附接到馬的耳朵1100或鼻子1120的PPG傳感器100尤其被用作在透射模式中操作的PPG傳感器100，因?yàn)榇嬖诟俚拿l(fā)或皮毛。應(yīng)當(dāng)指出，這里存在一厚片皮膚，在該處能夠?qū)⒐庠捶胖迷谝粋?cè)處，并且將光傳感器放置在另一側(cè)處以測(cè)量透射。

尤其可以在反射模式中使用被布置在尾巴1160(圖2C)、頭部或頸部1130(圖2D)、股骨1150(圖2E)或蹄冠1140處的PPG傳感器100。

如圖2C所示，可以將PPG傳感器100布置到尾巴處，尤其是沒有毛發(fā)的尾巴根部的內(nèi)部。這一位置是有利的，因?yàn)槟軌蚪柚谌嵝詭?10將傳感器附接到尾巴根部，從而使傳感器能夠以無干擾方式附接。

盡管在馬的耳朵1110或鼻子1120處不存在皮毛或毛發(fā)，但是在所提到的其他位置處可能存在毛發(fā)或皮毛。因此，在這里，采用PPG傳感器的反射模式。根據(jù)本發(fā)明的方面，可以例如借助于柔性帶510將PPG傳感器100壓靠在動(dòng)物的皮膚上。因此，柔性帶510可以是緊固裝置500的部分。優(yōu)選地，將PPG傳感器100壓靠在動(dòng)物的皮膚上。任選地，PPG傳感器100可以包括用于將來自光源的光引導(dǎo)到皮膚或者將來自皮膚的光引導(dǎo)到光傳感器120的光導(dǎo)單元130?？梢栽诖嬖诿l(fā)、毛皮或皮毛的那些位置處使用這些光導(dǎo)130。

任選地，可以在附接PPG傳感器100之前對(duì)PPG傳感器將被附接到其的動(dòng)物的那些部位剃毛。

任選地，PPG傳感器并且尤其是光源110和光傳感器120小于5mm。

圖3示出了具有根據(jù)本發(fā)明的方面的至少一個(gè)動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的另一動(dòng)物(具體為牛)的示意性表示。在圖3中，具體描繪了牛1200。此外，描繪了根據(jù)本發(fā)明的PPG傳感器100的幾個(gè)位置。可以將PPG傳感器施加到與以上參考圖2描述的相同的部位上。因此，能夠?qū)⒏鶕?jù)本發(fā)明的方面的PPG傳感器100附接到耳朵1210、鼻子1220、頸部或頭部1230、蹄部或蹄冠1240、腿部1250和/或尾巴上部(內(nèi)側(cè))1260。可以使用耳朵1210和鼻子1220作為在透射模式中的檢測(cè)的位置，而其他位置則可以用于在反射模式中的檢測(cè)的位置。

圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的示意性表示。為了能夠有效地將光透射通過動(dòng)物的皮毛或毛發(fā)到達(dá)皮膚以及有效地接收任何透射的或反射的光，PPG傳感器100包括殼體101、用于將光從光源110朝向動(dòng)物的皮膚引導(dǎo)和/或?qū)⒐鈴膭?dòng)物的皮膚朝向光傳感器120引導(dǎo)的至少一個(gè)光導(dǎo)130。光導(dǎo)從殼體101伸出?；趤碜詣?dòng)物皮膚的檢測(cè)到的光，PPG傳感器和/或處理單元300能夠確定生命體征，例如，心率、心率變化性HRV、呼吸率、氧飽和度、能量消耗等。在圖4A中，描繪了本發(fā)明的方面，其中，PPG傳感器100包括殼體101、一個(gè)LED光源111和兩個(gè)光傳感器(光電二極管)121、122。第一光導(dǎo)131被耦合到兩個(gè)光電二極管121、122中的每個(gè)。第一光導(dǎo)131包括第一末端131a和第二末端131b，其中，第二末端131b被附接到光電二極管121、122。因此，可以將第一末端131a抵靠動(dòng)物的皮膚放置。任選地，第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)的第二末端131a、132a可以是平的，從而能夠?qū)⑺鼈冇行实氐挚縿?dòng)物的皮膚放置。或者，第二末端131a、132a可以具有用于將光聚焦到皮膚或組織1000上的透鏡。第二光導(dǎo)132被耦合到LED 111。具體而言，第二光導(dǎo)132包括多條臂，例如，至少三條臂(或者備選地六條臂)，其中，這些臂的第二末端(132b)與LED燈111耦合在一起，而第一末端132a則可以抵靠動(dòng)物的皮膚放置。因此，在單個(gè)LED 111的情況下，可以借助于光導(dǎo)臂131、132在動(dòng)物的皮膚上實(shí)現(xiàn)三個(gè)或更多個(gè)光斑111b。因此，借助于第二光導(dǎo)132的布置，能夠使來自LED 111的光的有效覆蓋范圍倍增。

在圖4A的右手側(cè)，描繪了當(dāng)使用根據(jù)圖4A的PPG傳感器時(shí)動(dòng)物的皮膚上的光斑圖案。這里，光導(dǎo)132的中間臂132創(chuàng)建光斑111a。第二光導(dǎo)132的其他臂創(chuàng)建光斑111b。光斑的位置和直徑將取決于光導(dǎo)臂的布置。光斑121a描繪了光傳感器121與其光導(dǎo)131一起檢測(cè)來自動(dòng)物的皮膚的光或者被動(dòng)物的皮膚反射的光的光斑。光導(dǎo)131、132具有一定長(zhǎng)度130a和一定直徑130b。

在圖4B中，公開了根據(jù)本發(fā)明的不同方面的PPG傳感器100。這里，公開了具有殼體101和兩個(gè)LED 111、112的PPG傳感器。但是，一個(gè)或多個(gè)LED也是可能的。兩個(gè)第二光導(dǎo)臂132從殼體101伸出并利用它們的第二末端132b被耦合到第一LED 111和第二LED 112，并且被用于將來自LED 111、112的光朝向動(dòng)物的皮膚引導(dǎo)。第一光導(dǎo)131的布置可以對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖4A描述的第二光導(dǎo)的布置。因此，可以提供至少一個(gè)光導(dǎo)，例如，三個(gè)到六個(gè)光導(dǎo)131，其中，可以將光導(dǎo)131的各第二末端共同地耦合到光電二極管121，同時(shí)能夠?qū)⒌谝荒┒?31a壓靠在動(dòng)物的皮膚上。應(yīng)當(dāng)指出，光導(dǎo)或光導(dǎo)臂的數(shù)量可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)而選擇，并且因此可以是一個(gè)或多于一個(gè)。光導(dǎo)131、132具有一定長(zhǎng)度130a和一定直徑130b。

在圖4C中，描繪了根據(jù)本發(fā)明的方面的PPG傳感器的另一方面。這里，PPG傳感器包括殼體101和三個(gè)光電二極管121、122、123，并且描繪了兩個(gè)LED 111、112。第二光導(dǎo)132被耦合到第一LED 111、和第二LED112。第一光導(dǎo)被拆分成不同的光導(dǎo)，其中，各光導(dǎo)的第二末端被耦合到第一光電二極管121、第二光電二極管122或第三光電二極管121123，而各第一末端131則被共同地耦合在一起以形成朝向動(dòng)物的皮膚的單個(gè)接觸點(diǎn)。第一光導(dǎo)131和第二光導(dǎo)132從殼體101伸出。光導(dǎo)131、132具有一定長(zhǎng)度130a和一定直徑130b。

這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)可能看起來是自相矛盾的，但是這使得能夠檢測(cè)更大的皮膚區(qū)域，而且由于光傳感器的視角是有限的，所以在使用了多個(gè)光傳感器的情況下，能夠保持寬廣度，并且能夠捕獲所有的光。

在圖4D中，描繪了具有單個(gè)LED 111和單個(gè)光電二極管121的PPG傳感器100。多個(gè)光導(dǎo)132從殼體101伸出，并且被共同地耦合到LED 111，并且多個(gè)光導(dǎo)被共同地耦合到光電二極管121。

根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)還可以被實(shí)施為突起或細(xì)管，其中，一個(gè)小型印刷電路板PCB包括LED和光傳感器并且被放置在小管的一端(入口或出口)處?；蛘邠Q言之，代替根據(jù)圖4A-4D的光導(dǎo)，能夠提供將光引導(dǎo)通過毛發(fā)、皮毛或毛皮的小管。

光導(dǎo)可以包括光學(xué)透明材料。根據(jù)所使用的LED的波長(zhǎng)來選擇材料。備選地或額外地，可以將光導(dǎo)實(shí)現(xiàn)為涂覆有反射材料的中空光導(dǎo)，反射材料尤其反射具有所使用的波長(zhǎng)的光。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，光導(dǎo)可以由光學(xué)透明材料構(gòu)成，并且可以在其內(nèi)部涂覆有反射材料。

根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)具有<1mm的直徑或?qū)挾?30b。光導(dǎo)的長(zhǎng)度130a(即，光導(dǎo)從PPG傳感器的殼體101伸出的距離)可以是幾毫米或者幾十毫米。根據(jù)本發(fā)明的方面，光導(dǎo)的長(zhǎng)度與光導(dǎo)的直徑或?qū)挾戎g的比率>4。根據(jù)本發(fā)明的方面，該比率也可以為10或20。如果PPG傳感器被用于動(dòng)物，則由于毛發(fā)或皮毛的存在，光導(dǎo)的長(zhǎng)度130a相對(duì)于光導(dǎo)的直徑或?qū)挾?30b的比率是重要的。借助于根據(jù)本發(fā)明的方面的光導(dǎo)，光導(dǎo)能夠容易地穿透動(dòng)物的皮毛或毛發(fā)并與動(dòng)物的組織或皮膚接觸。

如果光導(dǎo)被實(shí)施為中空光導(dǎo)，例如，采取中空光管的形式，則這將導(dǎo)致在相鄰光導(dǎo)之間的串?dāng)_降低。光導(dǎo)單元130具有一定長(zhǎng)度130a，并且各光導(dǎo)具有一定直徑130b。從圖4A到4D可以看出，第一光導(dǎo)的長(zhǎng)度可以不同于第二光導(dǎo)的長(zhǎng)度。任選地，第一光導(dǎo)的直徑可以不同于第二光導(dǎo)的直徑。

本發(fā)明不限于馬或牛，而是適用于羊駝、野牛、駱駝、狗、驢、山羊、美洲駝、騾、豬、綿羊、牦牛等哺乳動(dòng)物。根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器也可以與(例如)海豚一起使用。此外，根據(jù)本發(fā)明的PPG傳感器還可以用于家畜，例如，馬、牛、豬等。此外，根據(jù)本發(fā)明的方面的PPG傳感器可以用于任何農(nóng)畜。任選地，根據(jù)本發(fā)明的PPG傳感器還可以用于鳥、狗、貓等。

圖5A和5B各自示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的示意性表示。這里，PPG傳感器100包括第二光導(dǎo)132被耦合到其的單個(gè)LED 111。此外，PPG傳感器還包括四個(gè)光電二極管121、122、123和124，這些光電二極管各自被耦合到第一光導(dǎo)131。LED 111的光經(jīng)由第二光導(dǎo)132朝向動(dòng)物皮膚導(dǎo)向。在動(dòng)物皮膚處或中，光被散射并且被反射或透射的光通過第一光導(dǎo)131中的每個(gè)被引導(dǎo)朝向光電二極管121-124中的一個(gè)，將在這些光電二極管處檢測(cè)光。

圖5B示出了根據(jù)圖5A的動(dòng)物生命體征檢測(cè)傳感器的表示。因此，PPG傳感器包括各自具有第一光導(dǎo)131的四個(gè)光電二極管121-124以及具有第二光導(dǎo)132的LED 111。

根據(jù)本發(fā)明的這一方面，各光導(dǎo)在其遠(yuǎn)端處的直徑小于在被耦合到光傳感器或LED 111的末端處的直徑。

根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種光電體積描記傳感器100，其包括至少一個(gè)光源110、至少一個(gè)光傳感器120以及至少一個(gè)引導(dǎo)單元130，所述至少一個(gè)引導(dǎo)單元適于將來自光源110的光引導(dǎo)通過動(dòng)物1000的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)動(dòng)物的皮膚并且將來自動(dòng)物1000的皮膚的光引導(dǎo)通過動(dòng)物的毛發(fā)、皮毛或毛皮到達(dá)至少一個(gè)光傳感器120。

PPG傳感器100可以被附接到馬的嚼子或韁繩。傳感器尤其可以被附接到在馬的咽喉處的皮帶以檢測(cè)馬的生命體征。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，PPG傳感器可以如上文所指出的例如借助于柔性帶被附接到幾個(gè)位置。優(yōu)選地，PPG傳感器100被附接到例如馬的尾巴的上部?jī)?nèi)側(cè)。

應(yīng)當(dāng)指出，上文描述的動(dòng)物生命體征檢測(cè)系統(tǒng)以及用于檢測(cè)動(dòng)物的生命體征的方法僅用于測(cè)量或檢測(cè)動(dòng)物生命體征的非治療應(yīng)用。

在上文中，已經(jīng)將PPG傳感器100描述為能在透射模式中和在反射模式中操作。應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明的方面，還提供了只能在透射模式中操作的PPG傳感器100。此外，根據(jù)本發(fā)明的方面，PPG傳感器也可以只能在反射模式中操作。盡管PPG傳感器100只能在透射模式中操作或者只能在反射模式中操作，但是上文描述的原理仍然是有效的，并且能夠根據(jù)本發(fā)明使用這樣的PPG傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的方面，可以由OLED或激光單元代替LED。

根據(jù)本發(fā)明的方面，光源的波長(zhǎng)還可以在600nm至660nm之間，例如，為620nm。

通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的本發(fā)明的過程中，能夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的變型。

在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。

單個(gè)單元或設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分布在與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的諸如光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)的適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，但是計(jì)算機(jī)程序也可以以其他的形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。

權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對(duì)其范圍的限制。