[0001] 本发明涉及用光来获得有关人体血液特性数据的无创性血液分析方法并涉及适合于实施该方法的设备。

[0002] 人们知道现已有能监测血液的设备。测量血液特性的电-光设备已用于血液成分诊断的很多领域内，如血糖水平、氧饱和度、胆红素水平等。特别熟知的测量血液特性的技术是脉博血氧测定法。脉博血氧测定法包括在血液灌注组织的地方，例如，手指或耳垂，让2种或更多种波长的光(或红外光)透过组织。光源可以是LED。光测器，如光电二极管或光敏晶体管，感知来自组织另一侧的光的吸收。光源和传感器常被容纳在安装在与人体相连的夹子上的壳体内并通过电缆把数据输送至处理器。夹子的缺点是它们能够使戴夹者不舒服。另一类脉博血氧测定法依靠反射或背-散射光，此时，光源和光测器并排放置；这一类用起来可比较容易，因为可以把它们放在部分人体上而无需夹子。但用反射脉博血氧测定法时也存在问题，而且必要的设备要为特定目的定制，还可能很贵。超声也被用来监测内脏内的血流，但也需要为特定目的定制的设备。

[0003] 例如，EP 0 712 602(Toa Medical Electronics)描述了用光源和获取受光检测区的图象的成像设备来测定患者血红蛋白浓度的设备。成像设备的物镜被安装在远离患者皮肤表面的地方；皮肤在它被看得见的同一侧受光照。

[0011] 下面将通过仅是举例的方式来更具体地描述本发明。在该实例中，利用具有2.0 M象素(但象素值可大于或小于该值)彩色视频摄录机功能的移动电话(在USA可称之为手机)。在一种情况下，视频摄录机物镜的直径为约8.0 mm，被一个非圆形的，一般是宽约7 mm的方形，但带圆角，因而对角线长度约8 mm的框所围绕，而在另一种情况下，移动电话物镜的直径为6.0 mm，而且框的直径相同。这类移动电话是容易而广泛可获得的，能放在口袋里，便于携带。在本发明的第一实施方案中，图象分析软件被安装在移动电话上。

[0012] 用户在移动电话上激活程序。在该实例中，程序指导用户把他的指尖上靠到物镜框上，使指尖完全挡住物镜，然后激活视频摄录功能，使移动电话摄取通过指尖的光的视频图象。将会理解，这不是聚焦图象，因为指尖靠物镜很近，但可以监测亮度和颜色的变化。每次心跳把血液泵送到人体周边，使皮下组织内的血流血管略为扩张。通过分析图象以观察亮度随时间的变化，可检测到每次心跳脉冲，因此能监测脉率。

[0013] 到达皮肤的血流可受几个生理参数的调节和影响。例如，受呼吸的影响，因为呼吸影响胸腔内压(胸壁与肺之间)，造成呼吸周期内心输出量的变化。因此亮度起伏的振幅随时间的变化可用来监测人的呼吸周期。

[0014] 血液的颜色和被特定光波长(如红或红外光)反射和吸收的光量依赖于血红蛋白的氧饱和度，从而依赖于氧的浓度，以及其它成分。氧-饱和的血红蛋白呈亮红色，而不饱和的血红蛋白更暗。因此图象颜色及其变化的分析能监测氧的饱和度。还可以监测和分析其它成分的水平变化。

[0015] 这种分析优选在移动电话内进行。所得数据，例如，关于脉率、呼吸和氧浓度的数据，都能以数字或示图显示在移动电话的显示屏上，或说出声来(合成音)，例如，“你的心率为65，你的呼吸率为每分钟10次”，或这些方法的任意组合。分析和显示优选实时进行。

[0016] 在还提供基本实时图象分析的修改方案中，移动电话被布置来把视频信号或基于这些信号的信息不断传输至外部设备，如便携式计算机。这种传输可以是无线的，或通过电缆。在这种情况下，外部设备进行分析并获得有关被监测生理参数的数据，这些数据可以由外部设备显示，或者，也可以输回移动电话，显示在移动电话上。实际上，这些数据可以由外部设备和移动电话两者显示。

[0017] 在替代的操作方法中，移动电话被布置来记录视频信号。视频信号随后被下载或传输至外部设备，在那里进行分析。这种方法不提供实时数据。将会理解，实际上，移动电话不仅记录了视频信号(以能够作后续分析)，而且还把视频信号不断传输至外部设备(以能够作实时分析)。在移动电话内的实时分析可用来提供有关一个生理参数的数据。后续分析可用来获得有关其它生理参数的数据。

[0018] 作为另一个选择，用专用便携式视频摄录机或网络摄录机来获得信号。这种摄录机也是广泛而容易得到的，且一般都提供质量高得多的图象，因为它们带有质量更好的、光阑更大且通常象素值更大的镜头系统。如果物镜大于指尖，则必须提供环绕物镜的限制框，以挡住部分镜头，通常用外围环，留下能被指尖挡住的较小光阑。正如用移动电话那样，图象分析可以在便携式视频摄录机或网络摄录机内进行，或者也可以把图象传输或下载至外部设备，在其中进行分析。例如，可以用带内置视频摄录机的笔记本电脑进行测量。

[0019] 当便携式视频摄录机包括显示屏时，不是显示摄录机所摄取的图象，而是可显示从信号分析所获得的数据，如上所述。或者，显示器也可以显示视频、电影或胶片，视频的内容及其顺序按用户的心率变化进行修正。例如，视频可能显示正在玩高尔夫球的运动员；如果用户的心率表明他们是平静和放松的，则将显示运动员精确地击球，而如果心率表明他们是焦虑和慌乱的，则击球会不准。便携式设备将把能以不同顺序组合的很多视频文件夹存储在记忆中，并将按心率的现有数据选择下一个视频夹。同样，便携式设备可包括音频输出，并可提供音乐，只要心率是在可接受范围内；但如果心率超出该范围，则音乐可被关闭或改变。

[0020] 在上述方法中，光由环境光源提供。本发明的另一个版本是提供特殊光源；这可有助于实现更好地诊断具体健康状况或血液成分。例如，光源可以是具有特定光波长的小火矩。它可以是标准光、LED白光、红光、红外光、其它可见或不可见波长的光。优选便携式光源，且可以是小激光灯，如小激光指示器。这种光源更先进的版本可以是能传输不止一种波长(例如，具有2个或更多个光源，或传输不同波长的滤光片，或产生2种或更多种波长的LED源)的火矩。这种光源可能够在不同颜色的光之间迅速转换，或很快地开、关灯光。

[0021] 因此可以用多种波长连续或重复地照明附肢。优选光源与执行信号分析的移动电话(或其它设备)相连，例如，通过USB导线或无线地，使信号分析能与光的变化同步。在又一方面，光的变化可以与生理参数，如心跳，同步；这可有助于分析血液成分。

[0022] 通过提供特定光源并对一大批用户分析视频摄录机所接收到的光谱的变化，同时还用传统医疗设备监测每个用户，并把用户的医疗状况，其血液成分，如氧饱和度、CO水平、CO2水平、血糖水平等和其它参数，如灌注指数，等详细信息储存在数据库内，则该程序将产生有关用户、它们的相关状况和血液参数以及用视频摄录机监测到的相应颜色变化的大数