[發明專利]生理參數測量裝置、終端及方法

在審

• 申請號: 202180006565.9
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114786577A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 周勇
• 申請（專利權）人: 深圳市脈度科技有限公司
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;A61B5/145;A61B5/026;A61B5/0205
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 黃禹強

一種生理參數測量裝置(100)、終端(300，400，500)及方法(200)。生理參數測量裝置(100)包括：發射模塊(102，302，402，404，502，504)，被配置成發射一個或多個波長的光，發射模塊(102，302，402，404，502，504)所發射的光滿足第一偏振模式并照射被測目標；檢測模塊(104，310，320，410，510，520)，被配置成過濾被被測目標反射的光，被檢測模塊(104，310，320，410，510，520)過濾后的光滿足第二偏振模式；和處理器(106)。處理器(106)被配置成，根據被測目標的待測量生理參數和發射模塊(102，302，402，404，502，504)所發射的光的波長來確定第二偏振模式相對于第一偏振模式的差異從而優化測量信號，測量信號是基于被檢測模塊(104，310，320，410，510，520)過濾后的光并用于確定待測量生理參數。如此，通過基于偏振模式的過濾方式來選擇性的增強皮膚特定深度的反射光對測量信號的影響，從而有利于通過測量信號獲得與特定深度相關的生理參數。

技術領域

本申請涉及智能終端技術領域，具體涉及一種生理參數測量裝置、終端及方法。

背景技術

隨著智能終端技術的發展，智能可穿戴設備在監測人體相關生理參數上取得了巨大應用。智能可穿戴設備如智能手表、智能手環等加入了測量各種生理參數特別是血液相關參數的功能。其中，無損傷測量技術特別是通過光學測量手段來獲得血液流動特點、血液參數和/或進行血液分析的技術取得了巨大應用。基于光學的血液測量裝置一般包括發射端和檢測端，并且緊貼在用戶身體的一部分如手腕、手指、耳朵、前額、臉頰或者眼球，由發射端將光輻射透射到身體該部分中或者通過身體該部分反射，然后由檢測端檢測被身體該部分衰減后的光從而得到測量信號。這些測量信號可以用于分析并確定生理參數如血氧飽和度和脈搏等。基于光學的血液測量技術所依賴的原理是，光經過身體該部分時可以被吸收、反射或者折射從而造成衰減。其中，身體該部分包括皮膚、肌肉、骨骼、脂肪、色素等成分，光因這些成分而導致的衰減通常是不變的或者被認為在測量期間是基本不變的，而血管里特別是動脈血管里的血液的流動會導致光的衰減發生變化。這一點體現在測量信號中可以分成時不變的直流電(Direct Current，DC)信號和時變的交流電(AlternatingCurrent，AC)信號，通過提取測量信號中的AC信號可以獲得血液流動特點、血液參數和/或進行血液分析。例如，光電容積脈搏波描記法(Photoplethysmography，PPG)測量經過人體血管和組織反射、吸收后的衰減光，得到容積脈搏波的血流變化，從而描記出血管的搏動狀態并測量脈搏波。再例如，脈搏血氧測定法(Pulse Oximetry)利用動脈血對光的吸收量隨動脈搏動而變化的原理，通過檢測血液對光吸收量的變化而測量血氧飽和度，也就是血液中被氧結合的氧合血紅蛋白的容量占全部可結合的血紅蛋白容量的百分比。

基于光學的血液測量技術，決定其測量效果的關鍵因素之一是信噪比(SignalNoise Ratio，SNR)。實際中，測量信號中的AC信號相對于DC信號的比重往往很低，例如在手腕處的AC/DC比一般不到千分之一。換句話說，基于從血管反射的光的AC信號相對于基于從皮膚、肌肉、骨骼、脂肪等其它成分反射的光的DC信號的比例很低。另一方面，背景噪聲、電子電路擾動及器件狀態偏移等因素也會對測量效果造成負面影響，特別是在SNR較低的情況下。可以通過提高發射光的強度以及提高探測器的靈敏度來增強AC信號，但是這樣做也會在增強AC信號的同時也增強DC信號，也就是增加了測量信號中的噪聲分量。為此，需要提高AC/DC比或者增加AC信號相對于DC信號的強度。美國專利US 10813578公開了在光源和光探測器中間設置反射器，利用該反射器減少經非灌注層如皮膚表面反射到光探測器的光同時增加在血管等灌注層中的光路長度。美國專利US 10537270公開了將光源的光照射方向與光探測器的檢測方向之間形成一定角度，從而減少經非灌注層反射到光探測器的光同時增加在灌注層中的光路長度。但是，這些現有技術的方案實現起來涉及到復雜的結構和精細的光學方向設計，并且在產品出廠后難以根據實際需求進行調整，不利于大規模應用如添加到智能可穿戴設備上。