組件校準循環(huán)以允許材料和氧合/脫氧血 紅蛋白吸收的光譜分析，以探知最佳的波長以用于材料滲透和確定氧飽和曲線同時最大化 地識別運動和其他偽影。
[0065] 所披露的傳感器組件的實施例執(zhí)行自動校準，這允許有能力穿透未知組成的介入 材料以讀取和以下波動相伴隨的反射光方面的改變，該波動為和每次心跳相伴隨的氧合和 脫氧血紅蛋白方面的波動。因為脈搏血氧測定信號相關(guān)方面中的一些以非常小的時間尺度 改變（例如呼吸改變10+秒），所以簡單地利用對信號的高通濾波僅僅產(chǎn)生大量的扭曲和延 遲。為了避免高通濾波器的問題，開發(fā)了定制的電路和算法。
[0066] 所披露的實施例包括電路，該電路可利用高頻脈寬調(diào)制來調(diào)整LED的輸出光級。 然而，若干其他方法也是可能的，包括數(shù)字化控制電位計。
[0067] 因此，所披露的實施例結(jié)合了現(xiàn)有技術(shù)并且基于這些現(xiàn)有技術(shù)進行改進以提供脈 搏血氧測定傳感器，該傳感器可以通過衣服和/或座位面套有效地運行并且提供方法以有 效地校準傳感器并且與用于對采集數(shù)據(jù)進行分析的定制硬件/軟件結(jié)合。
[0068] 如圖6所示，利用上述傳感器組件進行用于對受試者的血氧濃度進行校準和后續(xù) 監(jiān)測的方法。該方法開始于600,并且控制進程到605,在此處檢測到受試者已經(jīng)與傳感器 組件接觸。然后控制進程到610,在此處光信號以至少一個和潛在地多個特定波長從多個 LED組發(fā)射。某些衣服材料可具有唯一的吸收光譜，以使不同波長的透射成為有效選擇。另 外，一個潛在選擇可以是利用一組處于大約SOOnm(氧合和脫氧的交叉點）的LED以及另一 組用于確定絕對血容量的LED，以便允許產(chǎn)生高度精確的濾波器。
[0069] 在透射之后，從受試者血液反射的光的量是由包含于傳感器組件中的光電檢測器 /光電二極管測量，并且然后在615處通過運算放大器和濾波器配置饋送該信號以分離反 射的光信號。例如，該信號可以按大約3kHz進行低通濾波以提高分離信號的能力。
[0070] 然后在620處將處于模擬信號或數(shù)字信號形式的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)指示透射波長和反 射光的量）輸出到處理器運行軟件，該處理器運行軟件在625處存儲數(shù)據(jù)并且在630處分 析數(shù)據(jù)。處理器的軟件在630處通過分析下述反射光來分析數(shù)據(jù)，該反射光以越來越小的 增量向高或向低迭代地改變所發(fā)射的LED輸出光級直到由光電二極管讀取最佳反射光級。 被提供用于實施這種校準的軟件指令的一個實例如下（為了便于理解，用C語言編寫；然 而，該軟件指令可用具有一定效用程度的任何編程語言進行編寫）：
[0071]
[0072]
【主權(quán)項】
1. 一種用于測量受試者的血氧濃度的傳感器組件，該傳感器組件包括 用于發(fā)射至少一個波長光的光發(fā)射裝置，該光通過至少一層衣服從該受試者身體反 射， 用于接收來自該受試者身體的反射光的光接收器裝置， 用于分析反射光的量以確定該受試者的血氧濃度的裝置，和 用于校準該光發(fā)射裝置以考慮該至少一層衣服的存在的裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的傳感器組件，其中這種用于分析反射光的量的裝置確定由該受 試者身體吸收的光的量以確定該受試者的血氧濃度。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的傳感器組件，其中這種用于分析反射光的量的裝置檢測該 血氧濃度以預測脂肪栓塞綜合征（FES)、血氧不足或骨折并發(fā)癥。
4. 如任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件，其中這種用于分析來自該受試者身體的 反射光的量的裝置利用反射式脈搏血氧測定法進行操作。
5. 如任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件，其中這種用于校準該光發(fā)射裝置的裝置 識別針對該光發(fā)射裝置的發(fā)射而言至少一個最佳水平和/或至少一個類型的發(fā)射光。
6. 如任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件，其中這種用于校準該光發(fā)射裝置的裝置 每當一位受試者與一個位于該機動車輛的座置環(huán)境中的傳感器接觸時即進行校準。
7. 如任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件，其中該光接收器裝置為一個測量從該受 試者身體反射的光的量的光電檢測器。
8. 如權(quán)利要求7所述的傳感器組件，進一步包括聯(lián)接到該光電檢測器以用于一個光電 檢測器輸出信號的緩沖和濾波的電路，以及建立虛接地并且進行該光電檢測器輸出信號的 緩沖和濾波的至少一個運算放大器。
9. 如權(quán)利要求8所述的傳感器組件，進一步包括建立虛接地以用于該光電檢測器輸出 信號的緩沖和濾波的至少一個運算放大器。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的傳感器組件，其中該光電檢測器的該輸出信號被聯(lián)接到這 種用于校準該光發(fā)射裝置的裝置并且進行該光電檢測器的該輸出信號的分析以進行該傳 感器組件的校準，并且該光電檢測器的該輸出信號被聯(lián)接到這種用于分析反射光的量的裝 置以檢測該受試者的血氧濃度。
11. 如任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件，其中該光發(fā)射裝置包括多組發(fā)光二極 管。
12. 如權(quán)利要求11所述的傳感器組件，其中該多組發(fā)光二極管包括發(fā)射對應地在大約 850nm、優(yōu)選850nm以及大約950nm、優(yōu)選950nm處的光的兩個組。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的傳感器組件，其中該多組發(fā)光二極管包括發(fā)射對應地在 大約600nm、優(yōu)選600nm以及大約llOOnm、優(yōu)選IlOOnm處的光的兩個組。
14. 如任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件，其中這種用于校準該光發(fā)射裝置的裝 置包括通過由該光發(fā)射裝置發(fā)射的多波長的光進行循環(huán)以允許材料的光譜分析和氧合/ 脫氧血紅蛋白吸收，以探知最佳的波長以用于材料滲透和確定氧飽和曲線同時最大化地識 別運動和其他偽影。
15. 如任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件，進一步包括一個聯(lián)接到該光接收器裝 置的輸入/輸出和處理裝置以分析反射光的量以確定該受試者的血氧濃度，和/或校準該 光發(fā)射裝置以考慮該至少一層衣服的存在。
16. 如權(quán)利要求15所述的傳感器組件，其中該輸入/輸出和處理裝置對一個來自該光 接收器裝置的輸出信號進行分析以進行對該傳感器組件的校準以及該受試者的血氧濃度 的檢測和監(jiān)測。
17. 如權(quán)利要求15或16所述的傳感器組件，其中該輸入/輸出和處理裝置包括一個將 該光接收器裝置和該光發(fā)射裝置聯(lián)接到該輸入/輸出和處理裝置的通信總線。
18. 如權(quán)利要求17所述的傳感器組件，其中該通信總線允許雙向通信以控制該光發(fā)射 裝置對光的發(fā)射并且接收來自該光接收器裝置的反射信號以進行對該受試者的血氧含量 的校準、檢測和監(jiān)測處理。
19. 如權(quán)利要求15至19中任一項所述的傳感器組件，其中該輸入/輸出和處理裝置包 括一個處理器。
20. -種用于利用任一前述權(quán)利要求中所述的傳感器組件對受試者的血氧濃度進行校 準和后續(xù)監(jiān)測的方法，該方法包括以下步驟 檢測一位受試者已經(jīng)與一個傳感器接觸， 從多個發(fā)光二極管組以至少一個和潛在地多個特定波長發(fā)射光信號， 檢測從該受試者的血液反射的光的量， 以越來越小的增量向高或向低迭代地改變該發(fā)射的發(fā)光二極管輸出光級并且利用一 個處理器分析反射光級直到確定了產(chǎn)生由該光電二極管讀取的最佳反射光級的最佳發(fā)射 的發(fā)光二極管輸出光級，并且 利用該最佳發(fā)射的發(fā)光二極管輸出光級來監(jiān)測該受試者的血氧濃度。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，在監(jiān)測該受試者的血氧濃度時，通過一個運算放大器 和濾波器配置處理一個指示所檢測的從該受試者的血液反射的光的量的信號，以分離一個 反射光信號。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中該濾波器配置以大約3kHz、優(yōu)選3kHz對該信號進 行低通濾波。
23. 如權(quán)利要求20至22中任一項所述的方法，其中從該多個發(fā)光二極管組對這些光信 號的該發(fā)射利用了一組透射在大約800nm、優(yōu)選SOOnm處的光的發(fā)光二極管以及另一組以 一個被選擇為確定絕對血容量的頻率來透射光的發(fā)光二極管，由此產(chǎn)生一個濾波器。
24. 如權(quán)利要求20至23中任一項所述的方法，其中該處理器分析該監(jiān)測的血氧濃度數(shù) 據(jù)以預測脂肪栓塞綜合征（FES)、血氧不足或者骨折并發(fā)癥。
25. 如權(quán)利要求20至24中任一項所述的方法，其中該光發(fā)射階段的校準包括通過由該 光發(fā)射裝置發(fā)射的多波長的光進行循環(huán)以允許材料的光譜分析和氧合/脫氧血紅蛋白吸 收，以探知最佳的波長以用于材料滲透和確定氧飽和曲線同時最大化地識別運動和其他偽 影。
【專利摘要】一種根據(jù)本披露的傳感器被配置成測量受試者的血氧濃度。在說明性實施例中，該傳感器可被聯(lián)接到用于座置環(huán)境或任何其他合適環(huán)境中的座位。在說明性實施例中，該傳感器是一種設置于車輛座位中或者靠近且接觸占用者身體的其他支撐件中的血氧測定傳感器組件。
【IPC分類】A61B5-1455
【公開號】CN104853675
【申請?zhí)枴緾N201380064591
【發(fā)明人】希恩·M·蒙特戈馬力, 馬修·K·本森, 大衛(wèi)·L·卡明思, 皮奧特·德魯貝特斯克伊, 杰弗里·T·邦克
【申請人】佛吉亞汽車座椅有限責任公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2013年11月26日
【公告號】DE112013005657T5, WO2014085394A1