使用光學測量測定受測者的SpO2的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種使用光學測量測定受測者的血氧飽和程度Sp02的方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 公知地，在脈搏血氧測定法中，將諸如紅光及紅外光（IR)的兩個不同波長的光， 穿過患者身體的一部分（諸如指尖等）而到達光感測器。在光感測器處偵測到的光隨后被 分析以獲得相應的紅光及紅外光的AC分量及DC分量。基于AC分量及DC分量，可獲得患 者的血氧飽和程度（Sp02)。
[0003] 諸如螢光燈、鹵素燈及日光的環境光源，是以類似于紅光及紅外光的頻率發光，且 因此，其可能影響以此方式獲得的Sp02的準確度。于是，噪聲過濾技術已被提出成為用來 消除此類環境光源的影響的方法。例如，在減式噪聲過濾技術中，環境光的光體積變化描記 (PPG)信號被測量出，且自輸入信號中減去。環境光PPG信號是在紅光源及紅外光源（諸如 LED)均關閉時由光感測器偵測到的信號。
[0004] 在另一示例中，可使用基于頻率的過濾技術，此過濾技術使用復雜的轉換法（FFT、 倒頻譜等）及信號流來移除由移動及環境光源兩者造成的信號假影（artefact)。
[0005] 然而，此類噪聲過濾技術在數學上很復雜，且因此涉及可能消耗大量功率的大量 計算資源。于是，此類計算對于處理能力有限的便攜式型脈搏血氧計并不適合。
【發明內容】
[0006] 根據本發明的第一方面，提供有一種使用光學測量測定受測者的Sp02的方法，所 述方法包含：
[0007] (i)自第一光照獲得第一信號；
[0008] (ii)自第二光照獲得第二信號，所述第二光照具有不同于所述第一光照的波長；
[0009] (iii)使所述第一信號及所述第二信號成對，其中所述第一信號的每一個心臟節 律周期的振幅與所述第二信號的相應的心臟節律周期的振幅對準來形成多個成對窗口；
[0010] (iv)針對每一個成對窗口，根據成對的第一信號及第二信號計算比率R的值；
[0011] (V)基于計算出的R值，將所計算出的R值分群至預定頻率槽中；以及
[0012] (vi)選擇所述頻率槽中的至少一個頻率槽來導出校訂比率Rrav;以及
[0013] (vii)根據所述校訂比率RrJi定Sp02。
[0014] 所描述實施例的優點在于，鑒于R與Sp02之間的非線性關系，可自校訂比率Rrav導 出更為可靠且準確的Sp02。此外，對于頻率槽，可使用規則來選擇或多個適當的槽，且此較 不復雜而不需要許多計算，且因此所提出的方法對于實施在便攜式或移動裝置上可能是適 合的。
[0015] 預定頻率槽可具有固定寬度。在替代案中，預定頻率槽可具有可動態調整的可變 寬度。
[0016] 優選地，選擇兩個或更多頻率槽來導出校訂比率。可想見，選擇所述頻率槽中的至 少一個頻率槽的步驟，可包括對經分群的頻率槽R值應用啟發式規則（heuristicrule)的 步驟。所述啟發式規則可包括檢查頻率槽，以基于R值的數目判定最大槽的數目。若存在 一個最大槽，則所述方法可進一步包括：檢查所述最大槽的頻率是否超過閾值；以及，若超 過所述閾值，則選擇所述最大槽來導出Rrav。所述最大槽可包括多個被分群的R值，所述多 個R值被平均以導出Rrav。
[0017] 若存在兩個最大槽，則所述方法可進一步包括：檢查所述兩個最大槽是否彼此直 接相鄰；以及，若所述兩個最大槽彼此直接相鄰，則檢查所述兩個最大槽的頻率是否超過閾 值；以及，若超過所述閾值，則選擇所述兩個最大槽來導出Rrav。若所述兩個最大槽并非彼此 直接相鄰，則所述方法可進一步包括：檢查所述兩個最大槽之間是否存在額外槽；以及，若 存在所述額外槽，則選擇所述額外槽及所述兩個最大槽來導出Rrav。若所述兩個最大槽之間 存在一個以上的額外槽，則所述方法可進一步包括剔除第一信號波形及第二信號波形。 [0018] 若啟發式規則判定存在三個最大槽，則所述方法可進一步包括：檢查所述三個最 大槽是否彼此直接相鄰；以及，若所述三個最大槽彼此直接相鄰，則選擇所述三個最大槽來 導出。若所述三個最大槽并非彼此直接相鄰，則所述方法可進一步包括：檢查是否存在 彼此直接相鄰的兩個最大槽；以及，若存在彼此直接相鄰的兩個最大槽，則檢查所述兩個直 接相鄰的最大槽的頻率是否超過閾值；以及若超過所述閾值，則選擇所述兩個直接相鄰的 最大槽來導出Rrav。若不存在彼此直接相鄰的兩個最大槽，則所述方法可包括剔除第一信號 波形及第二信號波形。
[0019] 根據以上檢查，若未超過所述閾值，則所述方法可包括：選擇與所述最大槽或所述 多個最大槽直接相鄰的至少一個周邊槽；以及計算所述至少一個周邊槽及所述最大槽或所 述多個最大槽的頻率是否超過一另外的閾值，來判定是否僅選擇所述最大槽或所述多個最 大槽或選擇所述至少一個周邊槽與所述最大槽或所述多個最大槽一起，用來導出Rrav。
[0020] 優選地，基于下式計算R
[0021]
[0022] 其中，
[0023] roras_se(rad)是第一光照的響應因數，其中所述第一光照是紅光；
[0024] roras_se(IR)是第二光照的響應因數，其中所述第二光照是紅外光；
[0025] ACred是紅光的AC分量值；
[0026] D(；e^紅光的DC分量值；
[0027] ACIR是紅外光的AC分量值；以及
[0028] DCIR是紅外光的DC分量值。
[0029] 優選地，基于下式根據校訂比率Rrav導出Sp02 :
[0030]
[0031] 其中
[0032] a=eHb (入 R)
[0033] b=eHb (入 IR)
[0034]
[0035]
[0036] 且其中
[0037] eHb (AR)是在紅光波長下的血紅素消逝系數；
[0038] eHb (AIR)是在IR波長下的血紅素消逝系數；
[0039] 心必〇2 (AR)是在紅光波長下的氧合血紅素消逝系數；以及
[0040] (AIR)是在IR波長下的氧合血紅素消逝系數。
[0041] 有利地，所述方法可進一步包含
[0042] ⑴獲得AC-及DCanib;
[0043] (ii)基于AC-及ACslgnal計算比率R- slgnal;
[0044] 其中
[0045] 在第一光照及第二光照關閉的情況下環境信號的AC分量值；
[0046] DC-是所述環境信號的DC分量值；
[0047] ACslgnal是第一信號或第二信號的AC分量值；
[0048] 其中，所述方法進一步包含
[0049] (iii)提供分區模式，該分區模式分為多個參考區，其中每一參考區由第一參考變 量、第二參考變量及第三參考變量的各自的值加以定義，第一參考變量、第二參考變量及第 三參考變量分別與Rrav、Ranibslgnal& 〇(：_相關聯；每個參考區與計算Sp02的對應方法相關 聯；
[0050] (iv)將R_、Uslgnal及DC與所述分區模式的各自的參考變量相比較，以判定所 述多個參考區中的哪一個參考區是所選區；以及
[0051] (v)應用對應于所述所選區的計算Sp02的方法來測定Sp02。
[0052] 實際上，上述特征可獨立于第一方面加以實踐，且根據本發明之第二方面，提供有 一種使用光學測量測定受測者的Sp02的方法，所述方法包含：
[0053] (i)在第一區間中，自第一光照獲得第一信號且自第二光照獲得第二信號，所述第 二光照具有不同于所述第一光照的波長；
[0054] (ii)根據所述第一信號及所述第二信號計算比率R的值；
[0055] (iii)在第二區間中，在所述第一光照及所述第二光照關閉的情況下獲得環境信 號；
[0056] (iv)獲得AC-及DCanib;
[0057] (v)基于AC-及ACslgnal計算比率R- slgnal;
[0058] 其中
[0059] AC^b是所述環境信號的AC分量值；
[0060] DC-是所述環境信號的DC分量值；
[0061] ACslgnal是第一信號或第二信號的AC分量值；
[0062] 其中，所述方法進一步包含
[0063] (vi)提供分區模式，該分區模式分為多個參考區，其中每一參考區由第一參考變 量、第二參考變量及第三參考變量的各自的值加以定義，第一參考變量、第二參考變量及第 三參考變量分別與 slgnal&DC_相關聯；每個參考區與計算Sp02的對應方法相關聯；
[0064] (vii)將R、slgnal及DCanib與所述分區模式的各自的參考變量相比較，以判定所 述多個參考區中的哪一個參考區是所選區；以及
[0065] (viii)應用對應于所述所選區的計算Sp02的方法來測定Sp02。
[0066] 在所描述實施例中所提出的分區模式中，細分的多維R_Sp02關系表征可被實現， 從而產生對Sp02地更為準確的預測或測定。
[0067] 優選地，所述方法可包含：基于R獲得校訂比率以及在第二方面的步驟（vii) 中使用來代替R。所述方法可進一步包含使所述第一信號及所述第二信號成對，其中使 所述第一信號的每個心臟節律周期的振幅與所述第二信號的相應的心臟節律周期的振幅 對準來形成多個成對窗口