用于在確定生命體征信息中使用的具有發(fā)射區(qū)域的標記的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在確定對象的生命體征信息中使用的標記。另外，本發(fā)明涉 及一種能夠用于遠程地確定觀察的對象的生命體征的光學測量方法。在該上下文中，光學 測量可以指光學體積描記法（PPG)，并且更具體地指脈搏血氧飽和度儀。
【背景技術】
[0002] 人的生命體征，例如心率（HR)、呼吸率（RR)或血氧飽和度用作人的當前狀態(tài)的指 標并且用作嚴重醫(yī)療事件的強大預測器。出于這個原因，在住院患者和門診患者護理機構、 在家或在另外的健康、休閑和健身機構中廣泛地監(jiān)控生命體征。
[0003] -種測量生命體征的方式是體積描記法。體積描記法一般指對器官或身體部分的 體積變化的測量，并且尤其指對由于隨每次心跳通過對象的身體的心血管脈沖波的體積變 化的探測。
[0004] 光學體積描記法（PPG)是評價感興趣的區(qū)域或體積的光反射或透射的時變變化 的光學測量技術。PPG基于血液比周圍組織更多地吸收光的原理，因此隨每次心跳的血液體 積的變化對應地影響透射或反射。除關于心率的信息之外，PPG波形能夠包括可歸因于諸 如呼吸的另一生理現象的信息。通過評價在不同波長（通常紅和紅外）處的透射率和/或 反射率，能夠確定血氧飽和度。
[0005] 用于測量對象的心率和氧飽和度的常規(guī)脈搏血氧計被附著到對象的皮膚，例如指 尖、耳垂或前額。因此，它們被稱為'接觸式'PPG設備。通常的脈搏血氧計包括紅LED和紅 外LED作為光源和用于探測已經被透射通過患者組織的光的一個光電二極管。商用脈搏血 氧計在紅波長和紅外波長處的測量之間快速切換，并且由此測量在兩個不同波長處的組織 的相同區(qū)域或體積的透射率。這被稱為時分多路復用。在每個波長處在一段時間內的透射 率給出了針對紅波長和紅外波長的PPG波形。盡管接觸式PPG被看作是基本無創(chuàng)技術，但 是由于脈搏血氧計被直接附著到對象并且任何纜線限制自由移動，所以接觸式PPG測量常 常體驗為不愉快的。
[0006] 最近，已經引入了用于無干擾測量的非接觸式遠程PPG設備。遠程PPG利用遠離 感興趣的對象設置的光源或一般輻射源。類似地，探測器，例如相機或光電探測器也能夠遠 離感興趣的對象設置。因此，遠程光學體積描記系統(tǒng)和設備被認為是無干擾的并且非常適 合于醫(yī)學以及非醫(yī)學日常應用。
[0007] Verkruysse 等人的"Remote plethysmographic imaging using ambient light"（Optics Express，16(26)，2008 年 12 月 22 日，第 21434 至 21445 頁）證實了能夠 使用周圍環(huán)境光和常規(guī)的消費者水平攝像機來遠程地測量光學體積描記信號。
[0008] 基于相機的、非接觸式生理測量要求足夠的合適波長的光來提取期望的生命體征 信息。這能夠通過確保相應地設置周圍環(huán)境照明來實現。在睡眠時間期間，然而，如果在測 量期間必須打開光，則這能夠使患者或其他被監(jiān)測的對象感到極大的不適。另外，重要的是 照明的光譜滿足要求。例如，對于測量血氧飽和度重要的是具有定義波長的光，定義波長通 常為紅和紅外。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的目的是使得能夠在暗室中，例如在晚上，或在周圍環(huán)境照明的光譜不包 含對于特定測量所要求的波長的情況下進行無接觸式生命體征測量。
[0010] 在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于在確定對象的生命體征信息中使用的標 記，探測探測所述標記包括：標記區(qū)域，其用于朝向所述對象的皮膚發(fā)射光以確定來自所反 射的光的生命體征信息；以及附著器件，其用于將所述標記附著到所述對象。
[0011] 在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于確定對象的生命體征信息的系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括：如上所述的標記；探測單元，其用于探測由所述標記朝向所述對象的皮膚發(fā)射 并從所述對象的所述皮膚反射的輻射；以及分析單元，其用于根據所探測到的從所述對象 的所述皮膚反射的輻射來確定所述對象的所述生命體征信息。
[0012] 在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種與如上所述的標記一起使用的設備，所述設 備包括：探測單元，其用于探測由所述標記朝向所述對象的皮膚發(fā)射并從所述對象的所述 皮膚反射的輻射；以及分析單元，其用于根據所探測到的從所述對象的所述皮膚反射的輻 射來確定所述對象的所述生命體征信息。
[0013] 在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于確定對象的生命體征信息的方法，所述 方法包括以下步驟：將如上所述的標記施加到所述對象；探測由所述標記朝向所述對象的 皮膚發(fā)射并從所述對象的所述皮膚反射的輻射；并且根據所探測到的從所述對象的所述皮 膚反射的輻射來確定所述對象的所述生命體征信息。
[0014] 在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種計算機程序，所述計算機程序包括程序代碼 模塊，當在計算機上執(zhí)行所述程序代碼模塊時，所述程序代碼模塊令所述計算機執(zhí)行以下 步驟：探測由被施加到對象的所述標記朝向所述對象的皮膚發(fā)射并從所述對象的所述皮膚 反射的輻射；并且根據所探測到的從所述對象的所述皮膚反射的輻射來確定所述對象的所 述生命體征信息。
[0015] 在從屬權利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應當理解，要求保護的系統(tǒng)、設 備、方法和計算機程序具有與要求保護的標記以及如在從屬權利要求中限定的相似和/或 相同的優(yōu)選實施例。
[0016] 發(fā)明人已經發(fā)現選擇性地照明要確定其生命體征信息的對象的皮膚的感興趣區(qū) 域是有利的。尤其在晚上期間，這使得能夠進行無干擾生命體征測量。代替廣泛地照明整個 場景，僅僅照明所述感興趣區(qū)域是足夠的。根據本發(fā)明，這可以通過包括用于朝向所述對象 的皮膚發(fā)射光的標記區(qū)域的標記實現。所述標記還包括用于將所述標記附著到所述對象的 附著器件。因此，所述標記被直接施加到所述感興趣區(qū)域并且在需要的地方朝向所述對象 的所述皮膚直接發(fā)射光。發(fā)射光的標記能夠被施加到衣服、毯子、床單或靠近對象的任何物 品。有利地，所述標記被直接施加到所述對象的所述皮膚。由于發(fā)射光的標記被直接施加 到所述對象的所述皮膚，即使在患者移動的情況下也照明皮膚組織的正確的感興趣區(qū)域。
[0017] 所述標記朝向所述對象的所述皮膚發(fā)射光。所述光中的一些穿透所述對象的所述 皮膚，尤其是皮膚組織的上層，并且從組織內部被反射。由于在組織內的光的時變吸收和/ 或透射，所反射的光具有時變強度。分析該時變強度以確定觀察的對象的生命體征信息。因 為由于隨著每次心跳行進通過對象的身體的心血管脈搏波的血管的體積變化，所以吸收和 /或透射變化。
[0018] 光與生物組織的相互作用是復雜的并且包括（多個）散射、反向散射、吸收、透射 和（漫）反射的光學過程。如在該上下文中使用的術語"反射"不應被解釋為限于鏡面反 射，而是包括前述類型的光與組織的相互作用以及其任何組合。
[0019] 如在本發(fā)明的上下文中使用的術語"生命體征"指對象的生理參數和衍生參數。具 體而言，術語"生命體征"包括心率（HR)(有時也稱為脈搏率）、心率變化性（脈搏率變化 性）、脈動性強度、灌注、灌注指標、灌注變化性、Traube Hering Mayer波、呼吸率（RR)、體 溫、血壓、諸如氧飽和度或血糖水平的血液和/或組織中的物質的濃度。
[0020] 如在本發(fā)明的上下文中使用的術語'生命體征信息'包括如以上所述的一個或多 個測得的生命體征。另外，術語'生命體征信息'包括涉及生理參數的數據、對應的波形軌 跡或涉及能夠用于后續(xù)分析的時間的生理參數的數據。
[0021] 如在本發(fā)明的上下文中使用的術語'區(qū)域'還包括不必彼此連接的多個子區(qū)域。
[0022] 根據優(yōu)選實施例，所述標記區(qū)域包括用于朝向所述對象的所述皮膚發(fā)射光的熒光 顏料和/或發(fā)光顏料。有利地，用于朝向所述對象的皮膚發(fā)射光的所述標記區(qū)域包括通過 發(fā)光，因此尤其通過由于化學反應的化學發(fā)光或備選地通過磷光照明測量部位的物質。
[0023] 備選地，用于朝向所述對象的皮膚發(fā)射光的所述標記區(qū)域包括通過熒光將來自入 射周圍環(huán)境光的波長轉換成不同波長的物質。熒光顏料將在第一波長處的光轉換成在第二 波長處的光。有利地，所述第一波長是不可見波長。使用熒光，能夠在晚上期間不干擾患者 的情況下利用不可見周圍環(huán)境光，例如紫外光或紅外光來照射測量部位。任選地，在相同或 單獨的標記區(qū)域中將熒光顏料和發(fā)光顏料組合在相同的標記中。
[0024] 當周圍環(huán)境光譜不包含測量所要求的波長時，通過熒光對波長的轉換也有助于在 白天期間的生命體征測量。例如，正常的氣體放電燈常常不包含足夠的紅外光來進行對血 氧飽和度的測量。熒光顏料能夠將來自任意可用波長的能量轉換成測量所需要的具體波 長。
[0025] 如本文所使用的，術語"波長"也指波長或波長部分的波段。它應當被理解為具有 有限的光譜寬度的光譜范圍。例如，對于濾光器，術語"波長"指濾波器的通帶。因此，術語 "波長"不限于單個波長，而是也