本技術涉及光電體積描記法(ppg)傳感器系統。
背景技術：
1、ppg測量長期以來一直被用來容易地獲得生命體征。剛開始，這僅限于獲得心率，但是多年來，已經能夠從所獲取的數據中提取更多的生命體征。原理在于，燈(通常是led)發光穿過受試者的組織，從而穿過血管，而放置在另一側的光電二極管或光檢測器可以捕獲所透射的光。這被稱為透射式ppg。基于到達光電二極管的光量的變化，可以確定受試者的心率。如今，通過使用不同顏色的led和先進的算法，可以獲取其他生命體征，諸如呼吸率和spo2。換句話說，在透射式ppg傳感器中，led和光電二極管被定位在受試者組織的相對的兩側上。因此，為了測量透射式ppg信號，led光需要穿透人體組織以到達位于該組織的另一側上的光電二極管。
2、然而，對于某些應用(諸如其中防水性很重要的智能手表)來說，將led集成為與光電二極管相對是很困難的。因此，為了成本效益和易于制造，希望(一個或多個)led不與光電二極管相對，使得它們可以被集成到相同的防水電路板和殼體中。為此目的，開發了反射式ppg測量方法，其中用算法獲取并處理從受試者的靜脈反射的光反射中的變化。換句話說，在反射式ppg傳感器中，led和光電二極管被定位在受試者組織的同一側上，因此led光被受試者組織反射并到達位于同一側上的光電二極管。這對于獲取心率和其他一些生命體征來說相當有效，但它不太準確并且存在困難，特別是在spo2測量等方面。這是因為反射式ppg傳感器技術對傳感器與人體皮膚的接觸狀態很敏感，即，傳感器的準確佩戴配置會影響ppg信號質量，從而影響生命體征跟蹤精度。例如，運動和壓力變化特別有可能導致spo2的測量不規律/不準確。
3、us2023/114269a1描述了用于血氧測量的方法，包括經由可穿戴設備接收用戶的第一光電體積描記圖(ppg)信號。
4、us2013/035562a1描述了一種被配置為在透射模式和反射模式之間切換的醫療傳感器組件。
技術實現思路
1、本實用新型由權利要求書限定。
2、根據本實用新型一方面的示例，提供了一種ppg傳感器系統，包括：第一光源，該第一光源被配置為發射光；光檢測器，該光檢測器被配置為檢測入射在光檢測器上的光；光波導，該光波導包括：在光波導的近端處的光輸入以及在光波導的遠端處的光輸出，該光輸入被配置為接收從第一光源發射的光，該光輸出被配置為發射經由光輸入接收的光；其中光波導是柔性的，以便準許調整光輸出的方向，使得在使用中將接收到的光沿著朝向光檢測器的方向從光輸出發射出。
3、本實用新型提出使用光波導來將光從光源透射到波導的遠端。以這種方式，可以在與所述光源的位置分離的位置處發射來自該光源的光。波導可以僅接收從光源發射的光的一部分，或者它可以接收從光源發射的全部光。
4、通過采用光波導，可以在ppg傳感器系統中在不接近光源的點處發射光。例如，可以在與光檢測器相對的點處并指向光檢測器從波導發射光，使得可以啟用透射式ppg。通過使用光波導，光源和光檢測器可以被集成在同一電路板和殼體中，從而提高系統的效能。
5、換句話說，通過使用光波導，提供了能夠進行透射式ppg的系統，其中光源和光檢測器可以被集成在同一電路板中，并且因此可以被容納在一起。殼體可以是防水的，從而使ppg系統能夠有利地被集成到可穿戴設備中，例如智能運動手表。此外，由于無需進出殼體的電連接，使得系統對電磁干擾的抵抗能力更強。
6、實施例可以基于以下認識：透射式ppg光源實際上不需要被定位成遠離光檢測器，即與光檢測器相對，使得光在其到達檢測器的途中穿過組織。相反地，波導可以被用來將光從光源透射到遠離光檢測器的點，在那里光可以從波導的遠端被發射，就像從位于該點的光源發射一樣。因此，可以提供允許透射式ppg同時仍將光源和光檢測器一起容納在同一電路板上的配置。
7、總之，利用光波導允許從某個位置發射光，而無需在該點處安裝光源。波導可以是柔性的，以便允許調整波導遠端的位置，實質上允許調整虛擬光源的位置。以這種方式，可以在系統中實現可調整的透射式或反射式ppg，該系統還可以被制成防水的和抗電磁干擾的。該系統可以被特別用于集成到可穿戴設備中，諸如智能手表或嬰兒監視器(例如，嬰兒監視器襪)。該系統還可以被集成到脈搏血氧計設備中。利用本實用新型的脈搏血氧計設備在具有強磁場的環境中(諸如在mri機器中)將是有益的。
8、呈柔性的光波導允許波導易于調整，例如，圍繞受試者的手腕、手指或腳踝彎曲，并仍然從其遠端在有益的方向上發射光。此外，將光波導配置為使得在使用中沿著朝向光檢測器的方向將接收到的光從光輸出發射出使得能夠實現透射式ppg，該透射式ppg需要朝向檢測器透射光以使得光可以被檢測到。這允許實現剛性ppg傳感器系統(例如，諸如剛性手環)，使得用戶無需自己配置系統。替代地，如果波導是柔性的以便準許調整光輸出的方向，則用戶能夠調整波導以確保朝向光檢測器發射光，并且該系統然后可以能夠適應于不同用戶的不同解剖幾何形狀。
9、在一些實施例中，該系統還可以包括處理器，該處理器被配置為基于由光檢測器接收的光來生成至少一個生命體征參數值。這允許利用由光檢測器接收到的光中包含的信息。因此，使用該系統提供一種有效的非侵入性方式來生成生命體征參數值。
10、在一些實施例中，生命體征參數值可以包括以下中的至少一者：心率值；呼吸率值；以及脈搏血氧飽和度(spo2)值。這些是待確定的臨床上有益的生命體征參數，并且能夠基于由ppg傳感器系統中的光檢測器檢測到的光所確定。
11、在一些實施例中，第一光源和光檢測器可以被集成到同一電路板中。這可以使第一光源和光檢測器的位置相對于彼此能夠是固定的。這還可以簡化系統并降低制造成本，同時最大限度地減少對長電線的需求，使系統更能抵抗電磁干擾。
12、在一些實施例中，該系統還可以包括殼體，其中第一光源和光檢測器被容納在殼體內。這提高了系統的效能，允許將第一光源和光檢測器容納在一起，第一光源和光檢測器能夠位于同一電路板上。這還允許系統被完全密封和/或防水，沒有任何電氣連接進出。由于殼體沒有任何電子連接，因此該設計可以更有效地抵抗電磁干擾。長電線和接口很容易受到這種干擾。例如，在其上集成有第一光源和光檢測器的電路板可以被容納在殼體內。
13、在一些實施例中，殼體可以是防水殼體。例如，這允許系統被集成到例如用戶可能希望在游泳時佩戴的智能運動手表設備中。因此，該系統可以被配置為以便準許無線數據傳送和充電。
14、在一些實施例中，該系統還可以包括被定位在第一光源和波導的光輸入之間的透明窗口。這允許波導位于殼體的外部并仍然接收來自光源的光。
15、在一些實施例中，光波導可以包括以下中的至少一者：玻璃；丙烯酸纖維；聚碳酸酯；石英；塑料；硅酮；碳；以及二氧化硅。發現這些是對光波導有益的材料。例如，波導可以是包括這些材料中的一些或全部的光纖。
16、在一些實施例中，第一光源可以接近光檢測器，并且其中光波導可以被配置為使得在使用中由第一光源發射的光的一部分不被光波導的光輸入接收并且適合于反射式ppg。這允許一個光源同時被用于反射式ppg和透射式ppg。沒有被波導接收的那部分光可以從受試者的表面或淺層組織反射并且被用于反射式ppg。相反地，由波導接收的那部分光可以朝向檢測器被發射通過受試者的組織，以便被用于透射式ppg。因此，這提供了僅用一個光源就能夠進行反射式ppg和透射式ppg的高效系統。
17、在一些實施例中，該系統還可以包括第二光源，該第二光源被配置為發射具有的波長在第二波長范圍內的光，其中光輸入可以被配置為還接收從第二光源發射的光。這允許波導接收和透射來自第二光源以及第一光源的光。這可以允許通過波導透射更大量的光。
18、在一些實施例中，第一光源可以被配置為發射具有的波長在不同于第二波長范圍的第一波長范圍內的光。這使得波導能夠接收和透射至少兩種不同波長的光(例如，紅光和紅外光這兩者)，這兩種光對于透射式ppg都是有益的。
19、在一些實施例中，該系統還可以包括反射光源，該反射光源被配置為發射反射波長帶中的光，其中反射光源可以接近光檢測器，以使得在使用中光檢測器能夠接收從反射光源發射的、經受試者的表面反射的光。這允許在與第一光源相同的系統中使用更適合于反射式ppg的光源，第一光源可以被配置用于透射式ppg。例如，已發現綠光對于反射式ppg有益，但對于透射式ppg則不是特別有效。因此，該系統可以包括適用于不同ppg感測目的的不同光源，從而提供更有效的系統。
20、在一些實施例中，第二光源也可以被容納在殼體內。
21、在一些實施例中，反射光源也可以被容納在殼體內。
22、在一些實施例中，透明窗口還可以被配置為被定位在第二光源與光輸入之間。
23、在一些實施例中，該系統可以包括另外的透明窗口，該另外的透明窗口被配置為在使用中位于反射光源與受試者的表面之間。
24、在一些實施例中，該系統可以包括另外的透明窗口，該另外的透明窗口被配置為在使用中被定位在光檢測器與受試者的表面之間。這可以允許光檢測器仍然接收從殼體外部(例如，從光波導的遠端)發射的光。
25、在一些實施例中，另外的透明窗口可以是透明窗口。例如，可以僅提供一個大透明窗口，該大透明窗口覆蓋光源和光檢測器。
26、在一些實施例中，第一光源和光檢測器可以被集成到同一平坦電路板中。
27、還提供了一種包括本文公開的任何ppg傳感器系統的可穿戴設備。
28、在一些實施例中，該可穿戴設備可以包括智能手表或嬰兒監視器。例如，嬰兒監視器可以是嬰兒可穿戴的設備，諸如智能嬰兒襪或智能嬰兒手套。
29、在本實用新型的另一方面，提供了一種ppg傳感器系統，包括：第一光源，該第一光源被配置為發射光；光檢測器，該光檢測器被配置為檢測入射在光檢測器上的光；光波導，該光波導包括：在光波導的近端處的光輸入以及在光波導的遠端處的光輸出，該光輸入被配置為接收從第一光源發射的光，該光輸出被配置為發射經由光輸入接收的光。
30、還提供了一種包括本文公開的任何ppg傳感器系統的脈搏血氧計設備。
31、還提供了一種ppg感測方法，該方法包括：在光波導的近端處的光輸入處接收光；以及在光波導的遠端處的光輸出處發射接收到的光；以及用光檢測器來檢測所發射的接收光。
32、因此，可以提出ppg傳感器系統的概念。
33、參考下文描述的(一個或多個)實施例，本實用新型的這些和其他方面將變得顯而易見并得到闡明。