Устройство и способ для извлечения физиологической информации

Устройство и способ для извлечения физиологической информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для извлечения физиологической информации из детектируемого электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного изучаемым субъектом. В частности, настоящее изобретение относится к методам ненавязчивых оптических измерений, которые можно применять для обнаружения физиологических параметров наблюдаемого субъекта. В связи с этим, оптическое измерение может относиться к фотоплетизмографии (PPG) и, в частности, пульсовой оксиметрии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Заявка US 2003/144584 A1 раскрывает контактный пульсовый оксиметр для обнаружения значения параметра крови, содержащий корпус сенсора, источник излучения, связанный с корпусом и адаптированный для испускания излучения на предварительно заданных частотах, детекторный узел, связанный с корпусом и адаптированный для детектирования отраженного излучения на первой, второй и третьей частотах и для генерации первого, второго и третьего сигналов, и блок управления, связанный с детекторным узлом и адаптированный для вычисления первого и второго отношений первого, второго и третьего сигналов, при этом первое отношение определяется первым сигналом, деленным на второй сигнал, и второе отношение определяется первым сигналом, деленным на третий сигнал, и причем блок управления выполнен с возможностью определения параметра крови в форме функции более стабильного отношения из первого и второго отношений.

Документ US 6,434,408 B1 раскрывает систему и способ, относящиеся к усовершенствованиям методов пульсовой оксиметрии. В частности, предложен способ для применения в системе пульсовой оксиметрии, которая обеспечивает выходной сигнал детектора, показывающий поглощение света исследуемой тканью на каждой из множества разных длин волн света, при этом способ содержит следующие этапы:

- используют упомянутый выходной сигнал детектора для вычисления значений показателя анализируемого вещества (далее, аналита) крови для каждого из множества измерений, и получают соответствующее оценочное значение относительного движения для каждого из упомянутого множества измерений; и

- определяют, находится ли соответствующее оценочное значение относительного движения для каждого из упомянутого множества измерений в пределах первого предварительно заданного диапазона, причем для по меньшей мере одного из упомянутого множества измерений, имеющих соответствующее оценочное значение относительного движения в пределах первого предварительно заданного диапазона, соответствующее значение показателя аналита крови корректируют с использованием предварительно заданного корректировочного коэффициента, который определяется эмпирически, и причем упомянутое скорректированное значение показателя аналита крови можно применить для получения значения концентрации аналита крови.

Документ дополнительно раскрывает несколько усовершенствований способа и системы. Документ относится, в частности, к мониторингу пациента, например, мониторингу насыщения кислородом (SpO₂) крови пациента. В связи с этим можно применять пульсовую оксиметрию, использующую фотоплетизмографические методы. Например, световые сигналы, соответствующие двум или более разным участкам длин волн, можно использовать для неинвазивного определения компонентов крови. По существу, измерение насыщения кислородом крови может быть основано на измерении поглощения оксигемоглобина (оксигенированного гемоглобина) и, так называемого, дезоксигемоглобина. Разности соответствующих свойств поглощения могут указывать на текущий уровень SpO₂. В связи с этим, можно использовать такую особенность, что дезоксигемоглобин обычно поглощает больше света, чем оксигемоглобин, на первом участке длин волн, и, наоборот, что оксигемоглобин поглощает больше света, чем дезоксигемоглобин, на втором, отдельном участке длин волн.

По существу, фотоплетизмография считается традиционным методом, который можно использовать для обнаружения изменений объема крови в ткани контролируемого субъекта. Общеизвестные методы PPG включают в себя, так называемые, контактные PPG-устройства (фотоплетизмографические устройства), которые можно закреплять к коже представляющего интерес субъекта, например, к кончику пальца или мочке уха. Обычно, PPG-форма сигнала содержит пульсирующую физиологическую форму сигнала, обусловленную изменениями объема крови, происходящими синхронно с сердечной деятельностью вместе с каждым сердечным сокращением. Кроме того, PPG-форма сигнала может содержать дополнительную вложенную информацию, обусловленную дыханием, насыщением кислородом и дополнительными физиологическими явлениями.

Хотя даже стандартная PPG считается, по существу, неинвазивным методом, контактная PPG нуждается в измерительных компонентах (например, источниках света и фотоприемниках), которые, по существу, должны прикрепляться к коже субъекта. Следовательно, стандартная фотоплетизмография еще содержит измерения, причиняющие некоторое неудобство, например, из-за приемопередающего блока, жестко прикрепленного к мочке уха или кончику пальца субъекта. Поэтому контактное PPG-измерение часто создает неприятные ощущения.

Обычно, стандартное (или контактное) PPG-устройство включает в себя искусственные источники света, которые должны непосредственно закрепляться к показательной поверхности, например, участку кожи, субъекта, подлежащего наблюдению. Таким способом достигается ослабление или даже устранение неблагоприятных влияний. Например, таким способом можно справиться с проблемой потенциально возмущающего падающего излучения, создаваемого другими (или внешними) источниками света и нежелательным движением объекта относительно источников света. Соответственно, в контактных PPG-устройствах приемник или детектор, например по меньшей мере один фотодиод, также плотно закреплен к участку интереса кожи субъекта. В случае, если приемопередающий блок слишком плотно закреплен к субъекту, чтобы исключить перемещение субъекта относительно оборудования, качество сигнала также может ухудшаться, например, вследствие нежелательного сжатия ткани.

В последнее время предложены методы дистанционной PPG с применением измерений, не причиняющих неудобств. По существу, дистанционная фотоплетизмография использует источники света или, в общем, источники излучения, расположенные дистанционно от представляющего интерес субъекта, при этом, для некоторых применений предпочтительно используют даже общедоступные существующие (внешние) источники света вместо заданных специализированных источников света. Например, можно использовать искусственные источники света и/или естественные источники света. Следовательно, в окружающих условиях дистанционной PPG следует ожидать, что, вследствие широкого изменения условий освещения, детектируемые сигналы обеспечивают, как правило, очень низкое отношение сигнала к шуму. Аналогично, детектор, например, камера или по меньшей мере один фотоприемник, также может располагаться на удалении от представляющего интерес субъекта при дистанционных PPG-измерениях. Поэтому, системы и устройства дистанционной фотоплетизмографии считаются не причиняющими неудобства и могут быть приспособлены и особенно подходящими для ежедневного применения. Область применения может содержать ненавязчивый мониторинг стационарных пациентов и амбулаторных пациентов и даже применения во время отдыха и занятий физкультурой. В этом отношении, полагают полезным, что наблюдаемые субъекты могут иметь некоторую степень свободы перемещения во время дистанционного PPG-измерения.

Следовательно, в сравнении со стандартной (причиняющей неудобства) фотоплетизмографией, дистанционная (ненавязчивая) фотоплетизмография намного более подвержена влиянию искажений и шумов. Нежелательное движение субъекта относительно детектора и/или источника излучения может излишне влиять на детектирование сигнала.

Таким образом, пока считается, что перед дистанционной PPG еще стоят серьезные задачи детектирования сигналов и обработки сигналов. Поскольку записанные данные, например, записанное отраженное или испускаемое электромагнитное излучение (например, записанные кадры изображения), всегда содержат, помимо искомого сигнала, подлежащего извлечению из записанных данных, дополнительные компоненты сигнала, получающиеся из-за общих помех, например, шума, вследствие изменяющихся условий освещения и/или движения наблюдаемого субъекта относительно принимающего датчика, то считается, что для подробного точного извлечения искомых сигналов еще требуется решить серьезные проблемы существующих методов детектирования и алгоритмов обработки данных.

Важной областью для PPG-измерений является определение насыщения кислородом крови. Контактные пульсовые оксиметры обычно пропускают красный и инфракрасный (или, точнее, в некоторых случаях, ближний инфракрасный) свет сквозь сосудистую ткань представляющего интерес субъекта. Соответствующие участки (красный/инфракрасный) света могут пропускаться и детектироваться поочередно (со скоростным переключением). При условии, что соответствующие спектральные участки по-разному поглощаются оксигемоглобином (HbO₂) и дезоксигемоглобином (Hb), в конечном случае можно обрабатывать данные насыщения кислородом крови. Алгоритм оценки насыщения кислородом (SpO₂) может использовать отношение сигналов, относящихся к красному и инфракрасному участкам. Кроме того, алгоритм может учитывать непульсирующую компоненту сигнала. Обычно, PPG-сигнал содержит постоянную (DC) компоненту и относительно небольшую пульсирующую переменную (AC) компоненту. Кроме того, оценка SpO₂ обычно включает в себя эмпирически полученный калибровочный коэффициент, применяемый к обработанным значениям. Обычно, калибровочный коэффициент (или калибровочная кривая) определяют по результатам эталонных измерений, включающих в себя инвазивные измерения насыщения кислородом крови. Калибровочный коэффициент необходим потому, что PPG-устройство, по существу, обнаруживает отношение (спектральных) участков сигнала, которое следует преобразовывать в значение насыщения кислородом крови, которое обычно включает в себя отношение HbO₂ и Hb. Например, но без намерения ограничить настоящее раскрытие, оценка насыщения кислородом крови может быть основана на следующем общем уравнении:

, (1)

тогда как PPG-устройства просто опосредовано обнаруживают HbO₂ и Hb.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание системы и способа для извлечения физиологической информации из детектируемого электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного субъектом, обеспечивающих дополнительные усовершенствования, облегчающие получение и обработку искомых сигналов с повышенной точностью. Дополнительной полезной задачей было бы обеспечение устройства и способа, еще более пригодных для создания возможности детектирования и выделения сигнала в окружающих условиях дистанционной PPG, которые могут содержать дополнительные возмущающие влияния. Еще одной дополнительной полезной задачей было бы создание способа и устройства, допускающих ненавязчивый мониторинг и детектирование сигналов жизнедеятельности на уровне точности, который может удовлетворить требованиям медико-санитарного ухода.

В первом аспекте настоящего изобретения предлагается устройство дистанционного мониторинга для извлечения физиологической информации из детектируемого электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного субъектом, при содержащее:

- сенсорное средство, выполненное с возможностью сбора электромагнитного излучения на расстоянии, причем сенсорное средство содержит заданную амплитудно-частотную характеристику, адаптированную для по меньшей мере двух заданных спектральных распределений;

- интерфейс для приема потока данных, получаемого из детектируемого электромагнитного излучения, причем поток данных содержит непрерывный или дискретный характеристический сигнал, включающий в себя физиологическую информацию, указывающую на по меньшей мере один параметр жизнедеятельности, причем характеристический сигнал содержит по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала, характеризующую детектированный спектральный участок, указывающий на этот по меньшей мере один параметр жизнедеятельности, причем поток данных, по меньшей мере, кусочно содержит по меньшей мере одну дополнительную компоненту сигнала, детектированную вместе с упомянутой по меньшей мере одной показательной компонентой сигнала, причем эта по меньшей мере одна дополнительная компонента сигнала характеризует отдельный спектральный участок;

- компаратор сигналов для обнаружения характеристического различия сигналов между по меньшей мере одной из упомянутой по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и упомянутой по меньшей мере одной дополнительной компонентой сигнала, причем различие сигналов относится к физиологическому состоянию субъекта; и

- калибровочное средство обработки данных, выполненное с возможностью определения параметра калибровки сигнала с учетом обнаруженного различия сигналов.

Настоящее изобретение основано на понимании того, что при применении для мониторинга сигналов жизнедеятельности могут появляться дополнительные помехи, которые могут даже не иметь отношения или иметь только слабое отношение к общеизвестным методам контактного мониторинга. Как указано выше, непосредственное прикрепление приемопередающих блоков к ткани может исключать или, по меньшей мере, ослаблять некоторые возмущающие влияния. Например, контактный PPG-мониторинг обычно обеспечивает фиксированное и устойчивое относительное положение устройства мониторинга и контролируемой ткани субъекта. Напротив, дистанционный мониторинг обычно допускает некоторую степень свободы движения между представляющим интерес субъектом и соответствующими компонентами устройства. В связи с этим, выяснилось, что в некоторых условиях дистанционного мониторинга применение «фиксированного» калибровочного параметра к детектируемым сигналам часто не достаточно, поскольку, при этом, никак не учитываются типичные помехи, возникающие из-за фактической конфигурации мониторинга, которая может предполагать различные расстояния прохождения излучения от источника освещения до представляющего интерес субъекта и, в результате, до чувствительного устройства. Кроме того, стандартные контактные устройства мониторинга сигналов жизнедеятельности обычно используют предварительно заданные приемопередающие блоки, например, источники освещения и соответствующие сенсорные элементы, приспособленные для предварительно заданных участков монохромных или, по меньшей мере, квазимонохромных длин волн. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, при применении широкополосных осветительных устройств или даже широкополосных широкопольных осветительных устройств, широкополосное освещение может влиять на характеристики мониторинга. В связи с этим в том числе, метод «фиксированного» калибровочного параметра может считаться несколько неподходящим.

В соответствии с настоящим изобретением, калибровочный параметр можно считать корректируемым калибровочным параметром. Корректировка калибровочного параметра выполняется с учетом обнаруженного различия сигналов. Как выяснилось, помехи, связанные с некоторыми особенностями мониторинга, оказывают разное влияние на разные спектральные участки детектируемых сигналов. Это может относиться, например, к методам дистанционного мониторинга. Поэтому, при условии, что устройство сконфигурировано для обнаружения различия сигналов, возникающего из-за упомянутых разных влияний, калибровочный параметр можно соответственно корректировать, и, в конечном счете, обработанные сигналы можно компенсировать с учетом помех при дистанционном мониторинге, по меньшей мере, до некоторой степени.

Следует понимать, что по меньшей мере одна показательная компонента сигнала и по меньшей мере одна дополнительная компонента сигнала могут детектироваться посредством наблюдения и мониторинга одной и той же или, по меньшей мере, по существу, одной и той же области интереса на субъекте. Например, область интереса субъекта может быть сформирована участком лба субъекта. В общем, участок кожи субъекта может формировать область интереса, из которой можно выделять по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала и по меньшей мере одну дополнительную компоненту сигнала.

Дополнительно следует отметить, что по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала и по меньшей мере одну дополнительную компоненту сигнала можно записывать параллельно или в чередующейся последовательности. При условии, что поток данных может быть составлен из кадров, записанных с заданной частотой кадров, поочередно следующие кадры могут характеризовать по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала и по меньшей мере одну дополнительную компоненту сигнала. Однако, в альтернативном варианте, поток данных может быть составлен из по меньшей мере двух последовательностей кадров, каждая из которых характеризует только либо по меньшей мере одну дополнительную компоненту сигнала, либо по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала. В одном варианте осуществления, поток данных содержит три последовательности кадров. Первая последовательность представляет первую показательную компоненту сигнала, характеризующую первый спектральный участок. Вторая последовательность представляет вторую показательную компоненту сигнала, характеризующую второй спектральный участок. Третья последовательность представляет первую дополнительную компоненту сигнала, характеризующую третий спектральный участок. В еще одном альтернативном варианте, поток данных может содержать единственную последовательность отсчетов сигнала (или кадров), каждый из которых характеризует широкий спектральный участок таким образом, что из них можно получить как по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала, так и по меньшей мере одну дополнительную компоненту.

В контексте настоящей заявки, термин «излучение, испускаемое или отраженное субъектом» может означать, в общем, излучение, которое испускается к представляющему интерес субъекту и, в конечном счете, вторично испускается упомянутым объектом. Например, падающее излучение может зеркально отражаться на поверхности кожи субъекта. Кроме того, падающее излучение может диффузно отражаться на нижележащих участках кожной ткани субъекта. Тем не менее, однако, падающее излучение может также пропускаться сквозь кожную ткань субъекта, например, на кончике пальца или мочке уха. Пропускание излучение может включать в себя прямое пропускание, но также отклоненное пропускание. Все упомянутые явления могут охватываться термином «вторично испускаемое». Обычно, вторично испускаемое излучение может состоять из нескольких частей, которые могли испытать отражение или пропускание разных типов.

Как указано выше, поток данных может содержать последовательность или набор последовательностей кадров, или, точнее, серию или набор серий кадров изображения, содержащих спектральную информацию, основанную на представлении области интереса.

В некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрено, что по меньшей мере одна дополнительная компонента сигнала только временно присутствует в потоке данных. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна дополнительная компонента сигнала все время присутствует в потоке данных, но, предпочтительно, обрабатывается только временно. Поскольку по меньшей мере одна дополнительная компонента сигнала служит «эталонной» для обнаружения различия сигналов, которое, при условии, что субъект не изменяет положение тела постоянно, может считаться параметром, показывающим небольшие динамические изменения, то во многих случаях может быть достаточно, чтобы значение различия сигналов обновлялось время от времени. Тем не менее, однако, в некоторых вариантах осуществления, может быть предусмотрено, что разность сигналов обновляется постоянно, что, по существу, требует, чтобы дополнительная компонента сигнала постоянно присутствовала и обрабатывалась соответственно.

Существует несколько вариантов осуществления компаратора сигналов и калибровочного средства обработки данных. В первом, достаточно простом варианте осуществления компаратор сигналов и калибровочное средство обработки данных обычно осуществлены блоком обработки данных, который направляется (или управляется) соответствующими логическими командами. Данный блок обработки данных может также содержать подходящие интерфейсы ввода и вывода. Блок обработки данных может содержать дополнительное средство обработки данных, например, блок анализа сигналов.

Однако, в альтернативном варианте, каждый/ое из компаратора сигналов, калибровочного средства обработки данных и, если присутствуют, анализирующего блока и дополнительного средства обработки данных может осуществляться отдельными блоками обработки данных, управляемыми или подлежащими управлению соответствующими командами. Следовательно, каждый соответствующий блок обработки данных может быть предназначен для его конкретной цели. В результате, можно применить распределение задач, при котором отдельные задачи обрабатываются (или выполняются) в одном процессоре мультипроцессорного блока обработки данных, или в котором задачи обработки изображений выполняются в процессоре изображений, в то время, как другие операционные задачи выполняются в центральном процессоре.

В контексте настоящей заявки, физиологическое состояние субъекта, на которое указывает различие сигналов, может относиться в физическому состоянию субъекта, например, фактическому положению тела субъекта (например, положению тела сидя, лежа, стоя или нахождению вверх ногами). Физиологическое состояние может дополнительно относиться к фактическому ускорению, которое испытывает субъект. В связи с этим, возможно определение ускорения силы тяжести, окружающих условий со сниженной или повышенной силой тяжести или даже окружающих условий с отсутствием силы тяжести. Это может иметь отношение, например, к космонавтам или пилотам, спортсменам или гонщикам, а также к посетителям парков отдыха с аттракционами (например, при поездке на американских горках) и другим субъектам. Кроме того, текущее физиологическое состояние субъекта может иметь отношение к гипертензии, возбуждению или даже к дополнительным стрессовым ситуациям, которые испытывает субъект. В связи с этим, в общем, физиологическое состояние может также иметь отношение к аномальным состояниям системы кровообращения субъекта.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, устройство дополнительно содержит анализирующий блок для обнаружения по меньшей мере одного параметра жизнедеятельности с учетом калибровочного параметра. Поскольку калибровочный параметр является адаптивным или корректируемым калибровочным параметром, то по меньшей мере один параметр жизнедеятельности можно получать с повышенной точностью, позволяющей учитывать влияния погрешностей дистанционного мониторинга.

В соответствии с другим аспектом, различие сигналов является различием сигналов во времени, характеризующим фактическое положение тела субъекта. Данный аспект основан на понимании того, что, для окружающих условий дистанционного мониторинга, изменение положения тела субъекта действительно может отражаться в обнаруженных параметрах жизнедеятельности, при условии, что используется «фиксированный» калибровочный параметр. В соответствии с еще одним аспектом, различие сигналов является различием сигналов во времени, характеризующим задержку по времени между по меньшей мере одной из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компоненты сигнала.

Изменение положения тела субъекта может отражаться в детектируемых сигналах в том, что характеристические участки сигнала в одной компоненте сигнала запаздывают после соответствующих характеристических участков сигнала в другой компоненте сигнала. По существу по меньшей мере одну дополнительную компоненту сигнала можно выбрать так, что значительная задержка или запаздывание по времени происходит, когда положение тела субъекта изменяется. Например, в первоначальном положении тела (например, субъект сидит) можно обнаружить только небольшую задержку по времени или даже отсутствие задержки по времени между по меньшей мере одной из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компонентой сигнала. Напротив, во втором положении тела (например, субъект лежит) можно обнаружить значительную задержку или запаздывание по времени между по меньшей мере одной из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компонентой сигнала. На основании значения обнаруженной задержки по времени можно скорректировать калибровочный параметр. Для обнаружения задержки по времени можно отслеживать и сравнивать характеристические участки сигнала. Характеристические участки сигнала могут формироваться минимумами сигнала, максимумами сигнала, экстремальными значениями, в общем, Седловыми точками, точками перегиба и т.п.

В соответствии с еще одним аспектом, различие сигналов является различием форм сигналов, характеризующим разности форм сигналов, в частности, разности по амплитуде, между по меньшей мере одной из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компонентой сигнала. Также таким образом можно обнаруживать различие сигналов, которое можно использовать для корректировки калибровочного параметра, чтобы повысить точность обнаружения параметра жизнедеятельности. Различия сигналов, отражаемые в разностях формы сигналов, могут также зависеть от изменений положения тела субъекта относительно устройства мониторинга и указывать на данные изменения.

В соответствии с еще одним аспектом по меньшей мере один параметр жизнедеятельности является параметром, получаемым на основании сердечно-сосудистой деятельности, при этом параметр предпочтительно выбирается из группы, состоящей из насыщения кислородом, сердечного сокращения, частоты сердечных сокращений, вариабельности частоты сердечных сокращений, волн Траубе–Геринга-Майера и частоты дыхания.

В предпочтительном варианте, устройство по изобретению применяется для измерений насыщения кислородом (SpO₂). Как указано выше, насыщение кислородом крови опосредовано выводится из PPG-сигналов. Следовательно, при выборе методов дистанционной PPG для применения в данной области, приходится учитывать дополнительные возмущающие влияния. Данные влияния можно считать особыми потому, что они отсутствуют при контактных измерениях насыщения кислородом крови и, более того, являются несущественными или, по меньшей мере, малозначимыми для методов дистанционного PPG-мониторинга, первоначально нацеленных на параметры жизнедеятельности, которые «непосредственно» связаны с детектируемыми сигналами сердечно-сосудистой деятельности, например, сигналами частоты сердечных сокращений.

В соответствии с другим аспектом, калибровочный параметр является адаптивным калибровочным параметром, при этом калибровочное средство обработки данных сконфигурировано для вычисления калибровочного параметра с учетом статистических критериев корректировочных вычислений, применяющих обнаруженное различие сигналов.

В связи с этим, предусматривается проведение подготовительных эталонных измерений для определения корреляционной связи между обнаруженным различием сигналов и соответствующей корректировкой калибровочного параметра. Корреляционная связь может содержать корреляционное уравнение. Корреляционная связь может храниться в калибровочном средстве обработки данных. Различие сигналов, например, обнаруженная задержка по времени, может служить в качестве входного значения, по которому можно рассчитывать итоговое корректировочное значение. На основании набора значений эталонных измерений можно применить регрессионный анализ, чтобы обнаружить зависимость между обнаруженным различием сигналов и требуемой корректировкой калибровочного параметра. Это может способствовать обеспечению возможности обнаруживать, в итоге, представляющий интерес параметр жизнедеятельности с требуемой точностью. Регрессионный анализ может дать, в результате, линию регрессии или, в общем, регрессионную кривую. Линию регрессии или регрессионную кривую можно описать или охарактеризовать соответствующей калибровочной характеристикой.

В соответствии с другим аспектом, в дополнительном предпочтительном варианте компаратор сигналов выполнен с возможностью обнаружения различия сигналов посредством применения вычисления корреляционной связи к по меньшей мере одной из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компоненты сигнала. Упомянутое сравнительное вычисление может включать в себя кросскорреляционные меры, фазокорреляционные меры и/или меры корреляции признаков, в общем. Корреляция сигналов может быть ориентирована на характеристические участки сигналов в по меньшей мере одной из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компоненты сигнала. Как указано выше, характеристические компоненты сигналов могут содержать минимумы, максимумы, экстремальные значения, в общем, и т.п.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, характеристический сигнал содержит по меньшей мере две показательных компоненты сигнала, при этом первая компонента сигнала характеризует первый показательный спектральный участок, в частности, участок видимого света, и причем вторая компонента сигнала характеризует второй показательный спектральный участок, в частности, инфракрасный участок. Как указано выше, направление красного света и инфракрасного (или ближнего инфракрасного) света на субъект и мониторинг соответствующего пропускания или отражения света может дать, в результате, показательные компоненты сигнала, на основании которых можно вычислять насыщение кислородом крови.

Кроме того, в связи с этим целесообразно, чтобы по меньшей мере одна дополнительная компонента сигнала характеризовала дополнительный спектральный участок, при этом дополнительный спектральный участок и по меньшей мере один из первого показательного спектрального участка и второго показательного спектрального участка выбираются так, чтобы в наблюдаемой ткани субъекта проявлялись разные соответствующие характеристики поглощения и отражения.

По существу, поглощение излучения и, следовательно, отражение излучения и пропускание излучения в крови (или, точнее, в гемоглобине) зависят от длины волны падающего излучения. Кроме того, поглощение, пропускание и отражение излучения в кровеносных сосудах и окружающей ткани значительно различаются между собой.

Целесообразно, чтобы соответствующие спектральные участки по меньшей мере одной дополнительной компоненты сигнала и по меньшей мере одной из показательных компонент сигнала были значительно разнесены в полосе длин волн. Данная идея может использовать тот факт, что глубина распространения излучения, которая зависит от поглощения кровью и поглощения тканью, по существу, зависит также от длины волны падающего излучения. Обычно, инфракрасный (или ближний инфракрасный) и красный свет распространяется в ткань субъекта глубже, чем видимый свет, имеющий более короткие длины волн. Например, дополнительный спектральный участок может быть сформирован полосой или подполосой на зеленом участке видимого излучения.

В соответствии с еще одним аспектом, устройство дополнительно содержит сенсорное средство, в частности, камеру, выполненное с возможностью сбора электромагнитного излучения на расстоянии, при этом сенсорное средство содержит заданную амплитудно-частотную характеристику, адаптированную для по меньшей мере двух заданных спектральных распределений.

Следует подчеркнуть, что сенсорное средство особенно пригодно для применений в области дистанционного мониторинга. Сенсорное средство может содержать один или более сенсорных элементов. Например, сенсорное средство может содержать матрицу фотодиодов или устройства с зарядовой связью. В соответствии с одним вариантом осуществления, сенсорное средство содержит по меньшей мере две группы сенсорных элементов, каждая из которых сконфигурирована для детектирования единственной из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компоненты сигнала. В соответствии с другим вариантом осуществления, сенсорное средство может использовать единственную группу сенсорных элементов, имеющих амплитудно-частотную характеристику, допускающую детектирование каждой из по меньшей мере одной показательной компоненты сигнала и по меньшей мере одной дополнительной компоненты сигнала. Устройство, содержащее упомянутое сенсорное средство, может быть дополнительно сконфигурировано для записи последовательности, которая состоит из чередующихся серий кадров, поочередно представляющих по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала и по меньшей мере одну дополнительную компоненту.

В еще одном дополнительном предпочтительном варианте, устройство содержит по меньшей мере один источник электромагнитного излучения, выполненный с возможностью направления излучения на субъект на расстоянии, в частности источник, способный генерировать участки излучения, содержащие видимое излучение и инфракрасное излучение. По меньшей мере один источник излучения может быть осуществлен посредством широкополосного источника освещения. По меньшей мере один источник излучения может использовать единственную группу или две или даже больше групп излучающих элементов.

Устройство по изобретению не обязательно должно содержать источник электромагнитного излучения. Устройство может также использовать внешние источники света, которые не соединены с устройством.

По меньшей мере, один источник электромагнитного излучения может быть синхронизирован с сенсорным средством. Частота лучеиспускания по меньшей мере одного источника электромагнитного излучения может быть адаптирована к частоте кадров сенсорного средства. По меньшей мере один источник электромагнитного излучения может быть выполнен с возможностью испускания чередующихся повторяющихся серий участков излучения, соответственно представляющих, например, первый показательный спектральный участок, второй показательный спектральный участок и дополнительный спектральный участок.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения предлагается способ дистанционного мониторинга для извлечения физиологической информации из детектируемого электромагнитного излучения, испускаемого или отраженного субъектом, содержащий следующие этапы:

- собирают электромагнитное излучение на расстоянии,

- принимают поток данных, получаемый из детектируемого электромагнитного излучения, причем поток данных содержит непрерывный или дискретный характеристический сигнал, включающий в себя физиологическую информацию, указывающую на по меньшей мере один параметр жизнедеятельности, причем характеристический сигнал содержит по меньшей мере одну показательную компоненту сигнала, характеризующую детектированный спектральный участок, указывающий на этот по меньшей мере один параметр жизнедеятельности, причем поток данных, по меньшей мере, кусочно содержит по меньшей мере одну дополнительную компоненту сигнала, детектирова