用于發(fā)射在第一波長(zhǎng)處的光的第一標(biāo)記區(qū)域35和用于發(fā)射在第二波長(zhǎng)處的光 的第二標(biāo)記區(qū)域36。當(dāng)被施加到對(duì)象的皮膚時(shí)，在第一波長(zhǎng)處的光主要在第一透射區(qū)域33 中被探測(cè)到，并且在第二波長(zhǎng)處發(fā)射的光主要在第二透射區(qū)域34中被探測(cè)到。透射區(qū)域 33、34也被稱為窗口或光學(xué)窗口。在該范例中，光學(xué)窗口由化學(xué)活動(dòng)區(qū)域包圍，當(dāng)標(biāo)記30被 施加到對(duì)象100的皮膚104時(shí)，所述化學(xué)活動(dòng)區(qū)域通過(guò)發(fā)光照明在標(biāo)記30下面的組織處的 測(cè)量部位。
[0078] 圖4示出了標(biāo)記40的類似實(shí)施例，標(biāo)記40包括用于發(fā)射在第一波長(zhǎng)處的光的第 一標(biāo)記區(qū)域42和用于發(fā)射在第二波長(zhǎng)處的光的第二標(biāo)記區(qū)域48。在該實(shí)施例中，在載體層 41的頂部上應(yīng)用光發(fā)射層，所述光發(fā)射層包括第一光發(fā)射區(qū)域42和第二光發(fā)射區(qū)域48,通 過(guò)粘合層43將載體層41附著到對(duì)象的皮膚104。在該范例中載體層41以及粘合層43是 透明的。
[0079] 第一標(biāo)記區(qū)域42朝向?qū)ο蟮钠つw104發(fā)射光44。光中的一些在組織內(nèi)部被反射 45。在第一波長(zhǎng)處的光46通過(guò)在第一標(biāo)記區(qū)域的中心形成的光學(xué)窗口離開(kāi)皮膚組織104， 并且在第二波長(zhǎng)處的光49通過(guò)在第二標(biāo)記區(qū)域48的中心形成的光學(xué)窗口離開(kāi)皮膚組織 104。因此，在其時(shí)變強(qiáng)度中運(yùn)載光學(xué)體積描記信息的在兩個(gè)不同波長(zhǎng)處的光在兩個(gè)空間上 分開(kāi)的區(qū)域離開(kāi)對(duì)象的皮膚。標(biāo)記40的中心部分47是不透明的并且不透射光。這改進(jìn)了 兩個(gè)標(biāo)記區(qū)域42、48的分離。
[0080] 圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的利用系統(tǒng)1對(duì)對(duì)象的生命體征信息的確定。圖5示出了 來(lái)自圖4的探測(cè)單元52和標(biāo)記40。
[0081] 探測(cè)單元52包括接收諸如接收器透鏡的光學(xué)器件51和光電探測(cè)器或形成圖像傳 感器的像素的陣列55。從在第一標(biāo)記區(qū)域42的中心形成的光學(xué)窗口接收的光46被成像到 第一組或陣列的像素56上。對(duì)應(yīng)地，從在第二標(biāo)記區(qū)域48的中心的光學(xué)窗口接收的光49 被成像到第二組像素57上。由于在組織104中對(duì)光的吸收是時(shí)變的，所以入射在探測(cè)單元 22的圖像傳感器上的光強(qiáng)度也是時(shí)變的。由于在組織104中對(duì)光的吸收也是波長(zhǎng)相關(guān)的， 所以入射在第一組像素56上和在第二組像素57上的光強(qiáng)度是不同的。通過(guò)曲線58描繪 在像素56的區(qū)域上的時(shí)變強(qiáng)度。通過(guò)曲線59來(lái)描繪入射在像素57的組上的時(shí)變強(qiáng)度。
[0082] 能夠根據(jù)在曲線58或59中的一個(gè)中的時(shí)變強(qiáng)度來(lái)直接確定對(duì)象的脈搏率。然而， 如下面示范性地解釋的，為了確定光學(xué)體積描記法的血氧飽和度，需要至少兩個(gè)波長(zhǎng)。
[0083] 接觸式脈搏血氧計(jì)通常將紅（R)和紅外（IR)(或，更精確地，在一些情況下近紅 外）光透射通過(guò)感興趣的對(duì)象的血管組織。能夠以備選（快速切換）的方式透射和探測(cè)各 自的光部分（R/IR)。在各自的光譜部分由氧合血紅蛋白（HbO2)和還原血紅蛋白（Hb)不同 地吸收的情況下，最后能夠處理血氧飽和度。氧飽和度（SO2)估計(jì)算法能夠利用與紅和紅外 部分有關(guān)的信號(hào)的比率。另外，算法能夠考慮非脈動(dòng)信號(hào)分量。通常，PPG信號(hào)包括DC分量 和相對(duì)小的脈動(dòng)AC分量。另外，SO2估計(jì)一般涉及被應(yīng)用到處理過(guò)的值的以經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)的校 準(zhǔn)因子。通常，根據(jù)涉及有創(chuàng)血氧飽和度測(cè)量的參考測(cè)量來(lái)確定校準(zhǔn)因子（或，校準(zhǔn)曲線）。 由于PPG設(shè)備基本上探測(cè)必須被傳遞到血氧飽和度值的（光譜）信號(hào)部分的比率，所以需 要校準(zhǔn)因子，所述（光譜）信號(hào)部分的比率通常涉及HbOjPHb的比率。例如，但不旨在限 制本公開(kāi)，血氧飽和度估計(jì)能夠基于以下通用方程：
[0085] 然而，PPG設(shè)備僅僅從在至少兩個(gè)波長(zhǎng)處的光譜響應(yīng)間接地探測(cè)冊(cè)02和Hb。
[0086] -般地，作為特性信號(hào)的測(cè)得的強(qiáng)度曲線28、29被認(rèn)為包含相當(dāng)恒定（DC)的部分 和與DC部分進(jìn)行疊加的備選（AC)部分。應(yīng)用信號(hào)處理措施，AC部分能夠被提取并且另外 補(bǔ)償干擾。例如，特性信號(hào)的AC部分能夠包括能夠高度地指示對(duì)象100的血管活性，尤其 是心跳的主頻率。而且，特性信號(hào)，尤其是AC部分能夠指示另外的生命體征參數(shù)。在這一 點(diǎn)上，對(duì)動(dòng)脈血氧飽和度的探測(cè)是應(yīng)用的重要領(lǐng)域。如上指示的，基本上，在考慮了特性信 號(hào)在其不同光譜部分的AC部分的行為的情況下，能夠計(jì)算表示動(dòng)脈血氧飽和度的值。換言 之，能夠以血管的不同輻射吸收率來(lái)反映動(dòng)脈血氧飽和度的程度。另外，能夠利用由于氧化 作用級(jí)別的吸收率差異還在不同光譜部分之間顯著變化的事實(shí)。此外，對(duì)于血氧飽和度探 測(cè)也能夠利用信號(hào)的DC部分。通常，DC分量表示組織、靜脈血和非脈動(dòng)動(dòng)脈血的總體光吸 收。與之相比，AC分量可以表示脈動(dòng)動(dòng)脈血的吸收。因此，對(duì)動(dòng)脈血氧飽和度（SaO2)的確 定能夠被表達(dá)為：
[0087]
C2)
[0088] 其中，C是校準(zhǔn)參數(shù)。C可以代表適用于AC/DC關(guān)系的各種校準(zhǔn)參數(shù)，并且因此不 應(yīng)當(dāng)在方程（2)的嚴(yán)格代數(shù)意義上被解讀。例如，C可以表示固定常數(shù)值、固定常數(shù)和可調(diào) 節(jié)的校準(zhǔn)參數(shù)的集合。通過(guò)舉例的方式，另一示范性SaOJf導(dǎo)模型能夠被表達(dá)為：
[0089]
(3)
[0090] 其中，CJP (：2能夠被認(rèn)為是線性近似的校準(zhǔn)參數(shù)。在示范性實(shí)施例中，信號(hào)校準(zhǔn) 參數(shù)確定能夠涉及調(diào)節(jié)或調(diào)整參數(shù)C1。而且，在備選中，SaOdf導(dǎo)也可以基于存放在分析單 元6 (或可由分析單元6訪問(wèn)）的值表。值表（或：數(shù)據(jù)庫(kù)）可以提供在探測(cè)到的PPG信號(hào) 與期望的校準(zhǔn)參數(shù)之間的關(guān)系的離散表示。同樣在這種情況下，可調(diào)整的校準(zhǔn)參數(shù)可以被 應(yīng)用以改進(jìn)生命體征參數(shù)確定的準(zhǔn)確性。
[0091] 應(yīng)當(dāng)理解，方程（2)和（3)主要出于說(shuō)明性目的而被呈現(xiàn)。它們不應(yīng)當(dāng)被解釋為 對(duì)本公開(kāi)的范圍的限制。實(shí)際上，技術(shù)人員可以確定并且建立另外的合適的SaO2推導(dǎo)模型。 取決于要探測(cè)的物質(zhì)，能夠使用備選波長(zhǎng)組合，例如綠和紅。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了對(duì)Sa〇J9 測(cè)量，但是這將要被理解為測(cè)量血液和/或組織中的物質(zhì)的濃度的一般概念的范例。
[0092] 圖6示出了對(duì)來(lái)自圖4的標(biāo)記40的修改。簡(jiǎn)單地去除第二標(biāo)記區(qū)域，使得標(biāo)記60 在該區(qū)域中是透明的。光源61將在紅外、不可見(jiàn)波長(zhǎng)處的光62發(fā)射到具有標(biāo)記60的對(duì) 象100的皮膚組織104上。光中的一些穿透62皮膚組織、被反射63并且再次離開(kāi)64組織 104。離開(kāi)組織104的光64由脈動(dòng)吸收變化進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。第一標(biāo)記區(qū)域65包括將來(lái)自 由光源61發(fā)射的光62的能量轉(zhuǎn)換成紅光的熒光顏料。該紅光中的一些朝向皮膚被發(fā)射并 且穿透66皮膚組織、被反射67并且再次離開(kāi)68組織104。在該第一（紅）波長(zhǎng)處的離開(kāi) 組織104的光68和在第二（紅外）波長(zhǎng)處的離開(kāi)組織104的光64能夠用于確定組織104 中的物質(zhì)的濃度。任選地，在第一標(biāo)記區(qū)域下面的載體層用作阻止在光源61的波長(zhǎng)處的光 的濾波器。
[0093] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記70的另一實(shí)施例。所述標(biāo)記同樣包括載體層71、光 發(fā)射層72和附著層73。標(biāo)記70被附著到對(duì)象100的皮膚104。在該實(shí)施例中，光發(fā)射層 72至少包括用于發(fā)射在第一波長(zhǎng)處的光的發(fā)光顏料和用于發(fā)射在第二波長(zhǎng)處的光的發(fā)光 顏料。備選地，光發(fā)射層72是寬帶發(fā)射器。標(biāo)記70的特征在于參考區(qū)域74a、75a、76a和 被配置為透射在兩個(gè)不同波長(zhǎng)處的光的透射區(qū)域75b、76b、以及透明的標(biāo)記區(qū)域74b。
[0094] 在該實(shí)施例中，標(biāo)記是由于粘合層73能夠被直接附著到對(duì)象100的皮膚的貼片或 創(chuàng)可貼。備選地，標(biāo)記70自身不包括粘合劑，而是通過(guò)備選固定器件，例如通過(guò)用作標(biāo)記的 附著器件的繃帶或膠帶被固定到對(duì)象的皮膚。
[0095] 在該實(shí)施例中，載體層71由不透射光的不透明橡膠類材料制成。因此，載體元件 的特征在于在標(biāo)記區(qū)域74b、75b、76b的位置處的開(kāi)口或窗口。在窗口 74b、75b、76b中的每 個(gè)中，放置濾光板，其中，在75b中的濾光板被配置為透射在第一波長(zhǎng)處的光，在76b中的濾 光板被配置為透射在第二波長(zhǎng)處的光。在74b處的光學(xué)窗口沒(méi)有頻率選擇性濾波器，而是 透明的使得能夠通過(guò)探測(cè)單元看到發(fā)光顏料層72作為參考或用于校準(zhǔn)。對(duì)光發(fā)射層的直 接光學(xué)訪問(wèn)也有利于確定對(duì)于測(cè)量任務(wù)光發(fā)射是否仍然足夠強(qiáng)烈。任選地，如在76b下示 范性示出的，為了更好的透射特性，能夠去除在光學(xué)窗口下面的粘合層73。
[0096] 參考區(qū)域75a、76a是針對(duì)具體波長(zhǎng)的參考區(qū)域。優(yōu)選地，參考區(qū)域的顏色對(duì)應(yīng)于 相鄰濾波器的透射波長(zhǎng)。例如，標(biāo)記區(qū)域75b被配置為透射綠光，并且參考區(qū)域75a具有綠 色，使得其能夠用作參考，尤其是關(guān)于在入射在標(biāo)記上的輻射中多少綠光是可用的。在實(shí)施 例中，在使用熒光的地方，這樣的參考區(qū)域能夠用于確定對(duì)于利用周?chē)h(huán)境光的測(cè)量，周?chē)?環(huán)境光的光譜和強(qiáng)度是否是足夠的，或是否應(yīng)當(dāng)激活額外的系統(tǒng)光源。
[0097] 圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記80的另一示范性實(shí)施例的頂視圖，圖8b示出了其 底視圖。取決于期望的測(cè)量，能夠有必要將光學(xué)窗口 85b、86b盡可能靠近地布置。如圖7所 不，光學(xué)窗口 85b、86b能夠與濾光器相組合，所述濾光器防止在窗口之間的波長(zhǎng)處串?dāng)_。為