專利名稱：血液分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用光來獲得有關(guān)人體血液特性數(shù)據(jù)的無創(chuàng)性血液分析方法并涉及適合于實(shí)施該方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
人們知道現(xiàn)已有能監(jiān)測(cè)血液的設(shè)備。測(cè)量血液特性的電-光設(shè)備已用于血液成分診斷的很多領(lǐng)域內(nèi)，如血糖水平、氧飽和度、膽紅素水平等。特別熟知的測(cè)量血液特性的技術(shù)是脈博血氧測(cè)定法。脈博血氧測(cè)定法包括在血液灌注組織的地方，例如，手指或耳垂，讓 2種或更多種波長的光(或紅外光)透過組織。光源可以是LED。光測(cè)器，如光電二極管或光敏晶體管，感知來自組織另一側(cè)的光的吸收。光源和傳感器常被容納在安裝在與人體相連的夾子上的殼體內(nèi)并通過電纜把數(shù)據(jù)輸送至處理器。夾子的缺點(diǎn)是它們能夠使戴夾者不舒服。另一類脈博血氧測(cè)定法依靠反射或背-散射光，此時(shí)，光源和光測(cè)器并排放置；這一類用起來可比較容易，因?yàn)榭梢园阉鼈兎旁诓糠秩梭w上而無需夾子。但用反射脈博血氧測(cè)定法時(shí)也存在問題，而且必要的設(shè)備要為特定目的定制，還可能很貴。超聲也被用來監(jiān)測(cè)內(nèi)臟內(nèi)的血流，但也需要為特定目的定制的設(shè)備。例如，EP 0 712 602 (Toa Medical Electronics)描述了用光源和獲取受光檢測(cè)區(qū)的圖象的成像設(shè)備來測(cè)定患者血紅蛋白濃度的設(shè)備。成像設(shè)備的物鏡被安裝在遠(yuǎn)離患者皮膚表面的地方；皮膚在它被看得見的同一側(cè)受光照。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供用具有物鏡的視頻攝錄機(jī)進(jìn)行血液分析的方法，該方法包括放置視頻攝錄機(jī)以使物鏡完全地，至少部分地被人體的至少部分附肢組成部分擋住，方法是把附肢靠到物鏡框上或靠到遮擋部分物鏡的限制框上；操作視頻攝錄機(jī)；并分析來自視頻攝錄機(jī)的信號(hào)，以推斷有關(guān)附肢內(nèi)血流的信息。由于物鏡被完全擋住，光只能通過附肢到達(dá)物鏡。將會(huì)理解，該方法需要相對(duì)于視頻攝錄機(jī)位于附肢另一側(cè)的光源，但光源可以是環(huán)境光、陽光或人造光。該方法要求至少部分光能透過附肢——在本說明書中，術(shù)語“附肢”是指人體上能透過一些光的部分。附肢可以是，例如，耳垂或指尖或甚至一層皮膚(如果薄到光能透過它)。將會(huì)理解，視頻攝錄機(jī)一般不能產(chǎn)生聚焦圖象，因?yàn)槲矬w(在該情況下，是附肢的表面)靠物鏡太近。但意外的是，能從相繼攝錄的圖象獲得信息。尤其可以進(jìn)行脈率測(cè)定； 而且從顏色變化可推斷出其它信息，如血液內(nèi)的氧或血糖水平的變化。優(yōu)選視頻攝錄機(jī)是便攜式視頻攝錄機(jī)并優(yōu)選彩色視頻攝錄機(jī)。或者，攝錄機(jī)也可以是網(wǎng)絡(luò)攝錄機(jī)。優(yōu)選物鏡的直徑不超過15 mm，更優(yōu)選不超過10 mm，更優(yōu)選直徑不超過約8 mm，因?yàn)橛弥讣飧讚踝≥^小的鏡頭。物鏡框是攝錄機(jī)的必要組成零件；通常鏡頭被自鏡頭前表面突出不超過數(shù)mm的框所圍繞。在有些情況下，優(yōu)選提供分立的不透光限制框， 例如，短管或環(huán)狀的。如果物鏡大于指尖，則可以提供限制框來遮擋部分鏡頭，通常用邊環(huán)，
3以留下能被指尖擋住的較小光闌。一般，限制框自鏡頭前表面突出不超過10 mm，更優(yōu)選不超過6 mm。這樣，在所有情況下，物鏡就被完全擋??；此時(shí)，物鏡小到足以被附肢完全擋住， 而如果物鏡較大，則一部分被框擋住和一部分被附肢擋住。所以在所有情況下，光只能通過附肢到達(dá)視頻攝錄機(jī)。在優(yōu)選實(shí)施方案中，視頻攝錄機(jī)構(gòu)成移動(dòng)通訊設(shè)備如移動(dòng)電話的一部分，因此，移動(dòng)電話一般都裝進(jìn)了具有直徑適合于本發(fā)明方法的物鏡的視頻攝錄機(jī)。而且，在移動(dòng)電話上可安裝軟件，從而能用移動(dòng)電話本身進(jìn)行信號(hào)分析。因此，可以在獲得信號(hào)時(shí)基本實(shí)時(shí)地進(jìn)行分析。在替代的布置中，代表視頻信號(hào)的來自移動(dòng)電話的信號(hào)被傳輸至與移動(dòng)電話分離的處理單元。處理單元可以是，例如，計(jì)算機(jī)。然后由處理單元來分析信號(hào)。本發(fā)明可用來監(jiān)測(cè)人體在一段時(shí)間內(nèi)的血流花樣和顏色的變化。收到的數(shù)據(jù)可以與有關(guān)人體狀況或疾病相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并把試驗(yàn)期間從人體接收到的數(shù)據(jù)與疾病特性的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配。當(dāng)進(jìn)行比較時(shí)，人體分析的血液特性與特定狀況或疾病特性之間的匹配能用來指示人體可能遭遇的可能狀況。然后對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)治療，然后可以再分析血液， 以觀治療是否奏效。本發(fā)明的一項(xiàng)特殊優(yōu)點(diǎn)在于用移動(dòng)電話可以對(duì)躺著的病人進(jìn)行測(cè)量而無需任何醫(yī)療設(shè)備。信息可以用移動(dòng)電話內(nèi)的軟件進(jìn)行分析并幾乎實(shí)時(shí)地報(bào)告用戶。附加軟件能根據(jù)該信息指導(dǎo)用戶。信息可以被傳輸?shù)结t(yī)療中心，如存在任何危險(xiǎn)，則能觸發(fā)警告。該方法也將節(jié)省醫(yī)護(hù)人員的時(shí)間并降低傳播傳染病的危險(xiǎn)。
具體實(shí)施例方式下面將通過僅是舉例的方式來更具體地描述本發(fā)明。在該實(shí)例中，利用具有2. 0 M象素(但象素值可大于或小于該值)彩色視頻攝錄機(jī)功能的移動(dòng)電話(在USA可稱之為手機(jī))。在一種情況下，視頻攝錄機(jī)物鏡的直徑為約8.0 mm，被一個(gè)非圓形的，一般是寬約 7 mm的方形，但帶圓角，因而對(duì)角線長度約8 mm的框所圍繞，而在另一種情況下，移動(dòng)電話物鏡的直徑為6. 0 mm，而且框的直徑相同。這類移動(dòng)電話是容易而廣泛可獲得的，能放在口袋里，便于攜帶。在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，圖象分析軟件被安裝在移動(dòng)電話上。用戶在移動(dòng)電話上激活程序。在該實(shí)例中，程序指導(dǎo)用戶把他的指尖上靠到物鏡框上，使指尖完全擋住物鏡，然后激活視頻攝錄功能，使移動(dòng)電話攝取通過指尖的光的視頻圖象。將會(huì)理解，這不是聚焦圖象，因?yàn)橹讣饪课镧R很近，但可以監(jiān)測(cè)亮度和顏色的變化。每次心跳把血液泵送到人體周邊，使皮下組織內(nèi)的血流血管略為擴(kuò)張。通過分析圖象以觀察亮度隨時(shí)間的變化，可檢測(cè)到每次心跳脈沖，因此能監(jiān)測(cè)脈率。到達(dá)皮膚的血流可受幾個(gè)生理參數(shù)的調(diào)節(jié)和影響。例如，受呼吸的影響，因?yàn)楹粑绊懶厍粌?nèi)壓(胸壁與肺之間)，造成呼吸周期內(nèi)心輸出量的變化。因此亮度起伏的振幅隨時(shí)間的變化可用來監(jiān)測(cè)人的呼吸周期。血液的顏色和被特定光波長(如紅或紅外光)反射和吸收的光量依賴于血紅蛋白的氧飽和度，從而依賴于氧的濃度，以及其它成分。氧-飽和的血紅蛋白呈亮紅色，而不飽和的血紅蛋白更暗。因此圖象顏色及其變化的分析能監(jiān)測(cè)氧的飽和度。還可以監(jiān)測(cè)和分析其它成分的水平變化。這種分析優(yōu)選在移動(dòng)電話內(nèi)進(jìn)行。所得數(shù)據(jù)，例如，關(guān)于脈率、呼吸和氧濃度的數(shù)據(jù)，都能以數(shù)字或示圖顯示在移動(dòng)電話的顯示屏上，或說出聲來(合成音)，例如，“你的心率為65，你的呼吸率為每分鐘10次”，或這些方法的任意組合。分析和顯示優(yōu)選實(shí)時(shí)進(jìn)行。在還提供基本實(shí)時(shí)圖象分析的修改方案中，移動(dòng)電話被布置來把視頻信號(hào)或基于這些信號(hào)的信息不斷傳輸至外部設(shè)備，如便攜式計(jì)算機(jī)。這種傳輸可以是無線的，或通過電纜。在這種情況下，外部設(shè)備進(jìn)行分析并獲得有關(guān)被監(jiān)測(cè)生理參數(shù)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以由外部設(shè)備顯示，或者，也可以輸回移動(dòng)電話，顯示在移動(dòng)電話上。實(shí)際上，這些數(shù)據(jù)可以由外部設(shè)備和移動(dòng)電話兩者顯示。在替代的操作方法中，移動(dòng)電話被布置來記錄視頻信號(hào)。視頻信號(hào)隨后被下載或傳輸至外部設(shè)備，在那里進(jìn)行分析。這種方法不提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。將會(huì)理解，實(shí)際上，移動(dòng)電話不僅記錄了視頻信號(hào)(以能夠作后續(xù)分析)，而且還把視頻信號(hào)不斷傳輸至外部設(shè)備(以能夠作實(shí)時(shí)分析)。在移動(dòng)電話內(nèi)的實(shí)時(shí)分析可用來提供有關(guān)一個(gè)生理參數(shù)的數(shù)據(jù)。后續(xù)分析可用來獲得有關(guān)其它生理參數(shù)的數(shù)據(jù)。作為另一個(gè)選擇，用專用便攜式視頻攝錄機(jī)或網(wǎng)絡(luò)攝錄機(jī)來獲得信號(hào)。這種攝錄機(jī)也是廣泛而容易得到的，且一般都提供質(zhì)量高得多的圖象，因?yàn)樗鼈儙в匈|(zhì)量更好的、光闌更大且通常象素值更大的鏡頭系統(tǒng)。如果物鏡大于指尖，則必須提供環(huán)繞物鏡的限制框， 以擋住部分鏡頭，通常用外圍環(huán)，留下能被指尖擋住的較小光闌。正如用移動(dòng)電話那樣，圖象分析可以在便攜式視頻攝錄機(jī)或網(wǎng)絡(luò)攝錄機(jī)內(nèi)進(jìn)行，或者也可以把圖象傳輸或下載至外部設(shè)備，在其中進(jìn)行分析。例如，可以用帶內(nèi)置視頻攝錄機(jī)的筆記本電腦進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)便攜式視頻攝錄機(jī)包括顯示屏?xí)r，不是顯示攝錄機(jī)所攝取的圖象，而是可顯示從信號(hào)分析所獲得的數(shù)據(jù)，如上所述?；蛘?，顯示器也可以顯示視頻、電影或膠片，視頻的內(nèi)容及其順序按用戶的心率變化進(jìn)行修正。例如，視頻可能顯示正在玩高爾夫球的運(yùn)動(dòng)員；如果用戶的心率表明他們是平靜和放松的，則將顯示運(yùn)動(dòng)員精確地?fù)羟颍绻穆时砻魉麄兪墙箲]和慌亂的，則擊球會(huì)不準(zhǔn)。便攜式設(shè)備將把能以不同順序組合的很多視頻文件夾存儲(chǔ)在記憶中，并將按心率的現(xiàn)有數(shù)據(jù)選擇下一個(gè)視頻夾。同樣，便攜式設(shè)備可包括音頻輸出，并可提供音樂，只要心率是在可接受范圍內(nèi)；但如果心率超出該范圍，則音樂可被關(guān)閉或改變。在上述方法中，光由環(huán)境光源提供。本發(fā)明的另一個(gè)版本是提供特殊光源；這可有助于實(shí)現(xiàn)更好地診斷具體健康狀況或血液成分。例如，光源可以是具有特定光波長的小火矩。它可以是標(biāo)準(zhǔn)光、LED白光、紅光、紅外光、其它可見或不可見波長的光。優(yōu)選便攜式光源，且可以是小激光燈，如小激光指示器。這種光源更先進(jìn)的版本可以是能傳輸不止一種波長(例如，具有2個(gè)或更多個(gè)光源，或傳輸不同波長的濾光片，或產(chǎn)生2種或更多種波長的 LED源)的火矩。這種光源可能夠在不同顏色的光之間迅速轉(zhuǎn)換，或很快地開、關(guān)燈光。因此可以用多種波長連續(xù)或重復(fù)地照明附肢。優(yōu)選光源與執(zhí)行信號(hào)分析的移動(dòng)電話(或其它設(shè)備)相連，例如，通過USB導(dǎo)線或無線地，使信號(hào)分析能與光的變化同步。在又一方面，光的變化可以與生理參數(shù)，如心跳，同步；這可有助于分析血液成分。通過提供特定光源并對(duì)一大批用戶分析視頻攝錄機(jī)所接收到的光譜的變化，同時(shí)還用傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備監(jiān)測(cè)每個(gè)用戶，并把用戶的醫(yī)療狀況，其血液成分，如氧飽和度、CO水平、 CO2水平、血糖水平等和其它參數(shù)，如灌注指數(shù)，等詳細(xì)信息儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，則該程序?qū)a(chǎn)生有關(guān)用戶、它們的相關(guān)狀況和血液參數(shù)以及用視頻攝錄機(jī)監(jiān)測(cè)到的相應(yīng)顏色變化的大數(shù)
5據(jù)庫。通過分析該數(shù)據(jù)庫，我們就能為診斷具體健康狀況和血液成分確定具有最佳波長組合的最佳光源。在具有視頻攝錄機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)電話中加進(jìn)這樣的小火矩，加上能指導(dǎo)用戶和分析亮度和顏色變化的適當(dāng)軟件，就把移動(dòng)電話轉(zhuǎn)變成在任何時(shí)侯任何地點(diǎn)都能使用的個(gè)人醫(yī)療診斷監(jiān)測(cè)器和指南。例如，運(yùn)動(dòng)員可以用移動(dòng)電話(具有視頻攝錄機(jī)和軟件)來監(jiān)測(cè)其在訓(xùn)練期間的脈博，或可用于松弛監(jiān)測(cè)和訓(xùn)練。在所有情況下，來自視頻攝錄機(jī)的信號(hào)一般并不代表聚焦圖象，因?yàn)槲镧R靠附肢表面太近。來自視頻攝錄機(jī)的圖象數(shù)據(jù)，即來自圖象傳感器的信號(hào)，包括從中可推斷出紅象素、綠象素和藍(lán)象素強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。例如，信號(hào)分析可包括加和所有的紅象素強(qiáng)度以得到紅強(qiáng)度之總和R ；加和所有的綠象素以得到綠強(qiáng)度之總和G ；以及加和所有的藍(lán)象素以得到藍(lán)強(qiáng)度之總和B。當(dāng)光源是環(huán)境光時(shí)，則這些值可以按比例換算(乘以比例因子k)并加起來，以得到總強(qiáng)度值T=kl · R + k2 · G + k3 · B。有關(guān)血流的信息可以從T隨時(shí)間的變化得到。但當(dāng)光源交替地提供2種不同顏色的光時(shí)，則強(qiáng)度值R、G和B可以分別進(jìn)行分析，以推斷有關(guān)血液成分的信息。應(yīng)該理解，上述實(shí)施方案僅為舉例而給出而無意限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求確定。應(yīng)理解，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中所述的特點(diǎn)可單獨(dú)或共同應(yīng)用于本發(fā)明的其它實(shí)施方案中。
權(quán)利要求
1.用具有物鏡的視頻攝錄機(jī)進(jìn)行血液分析的方法，該方法包括放置視頻攝錄機(jī)以使物鏡完全地，至少部分地被人體的至少部分附肢組成部分擋住，方法是使附肢靠到物鏡框上或靠到擋住部分物鏡的限制框上；操作視頻攝錄機(jī)；和分析來自視頻攝錄機(jī)的信號(hào)，以推斷有關(guān)附肢內(nèi)血流的信息。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，物鏡靠附肢足夠近，使得視頻攝錄機(jī)不能產(chǎn)生附肢的聚焦圖像。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的方法，其中視頻攝錄機(jī)是便攜式的。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，其中視頻攝錄機(jī)構(gòu)成移動(dòng)通訊設(shè)備的一部分。
5.如權(quán)利要求4中所述的方法，其中移動(dòng)通訊設(shè)備是移動(dòng)電話。
6.如權(quán)利要求3 5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中信號(hào)分析在加進(jìn)了視頻攝錄機(jī)的便攜式設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求3 6中任何一項(xiàng)所述的方法，其中視頻攝錄機(jī)構(gòu)成包括顯示器的便攜式設(shè)備的一部分，以及其中由信號(hào)分析所獲得的數(shù)據(jù)被顯示在該設(shè)備的顯示器上。
8.權(quán)利要求3 7中任何一項(xiàng)所述的方法，其中視頻攝錄機(jī)構(gòu)成包括音頻輸出的便攜式設(shè)備的一部分，以及其中由信號(hào)分析所獲得的數(shù)據(jù)被作為音頻信息輸出。
9.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的方法，其中視頻攝錄機(jī)是網(wǎng)絡(luò)攝錄機(jī)。
10.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中信息與選自下列參數(shù)的至少之一相關(guān)血流、脈率、脈形、心率變異性和呼吸速率。
11.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述信息涉及血液成分。
12.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中物鏡的直徑不超過15mm。
13.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中視頻攝錄機(jī)與視頻顯示器相連，以及其中所述方法包括向用戶顯示視頻、膠片或電影，并按照從分析信號(hào)檢測(cè)到的用戶的心率變化修正視頻、膠片或電影的內(nèi)容或其順序。
14.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中視頻攝錄機(jī)與音頻輸出相連，以及其中所述方法包括向用戶放音樂的音頻文件并按照從分析信號(hào)檢測(cè)到的用戶的心率變化修正音頻輸出。
15.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，包括用連續(xù)且重復(fù)地傳輸多種波長的便攜式光源照明附肢。
16.能實(shí)施前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述方法的數(shù)據(jù)分析軟件。
17.包括視頻攝錄機(jī)并加進(jìn)了如權(quán)利要求16中所述的數(shù)據(jù)分析軟件的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
全文摘要
用具有物鏡的便攜式視頻攝錄機(jī)進(jìn)行血液分析，方法是放置視頻攝錄機(jī)以使物鏡完全地，至少部分地被人體的至少部分附肢組成部分擋住并操作視頻攝錄機(jī)。然后對(duì)來自視頻攝錄機(jī)的圖象信號(hào)進(jìn)行分析，以推斷有關(guān)附肢內(nèi)血流的信息。這種信息可涉及血流(如脈率)或血液成分。視頻攝錄機(jī)可構(gòu)成移動(dòng)電話的一部分以及物鏡可以被指尖完全擋住。所得數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)地顯示在移動(dòng)電話上。
文檔編號(hào)A61B5/00GK102176858SQ200980139745
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者R. 斯托克斯 J., 奧爾巴赫 T. 申請(qǐng)人:健康智能有限公司