專利名稱：生物信息獲取設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物信息獲取設(shè)備，特別是能夠獲取關(guān)于氧飽和度的 信息的生物信息獲取設(shè)備及其處理方法。
背景技術(shù)：
氧飽和度表示作為血液中的氧化血紅蛋白的血紅蛋白(Hb)的 比例。血液的血紅蛋白運(yùn)輸氧氣。氧飽和度用作與生命體健康狀況相 關(guān)的指標(biāo)，尤其與生命體呼吸狀況相關(guān)。已知例如脈沖血氧計(jì)作為確 定氧飽和度的醫(yī)療設(shè)備。脈沖血氧計(jì)根據(jù)在生命體表面(例如，指尖) 受到某種波長(zhǎng)的光和另一種波長(zhǎng)的光照射下的吸收情況，來(lái)非侵入性 地確定血液中的氧化血紅蛋白含量。
例如，已知脈沖血氧計(jì)通過(guò)在發(fā)射紅光的發(fā)光二極管的光發(fā)射和 發(fā)射紅外光的二極管的光發(fā)射之間切換，獲取關(guān)于紅光(波長(zhǎng)為 660nm)的吸收的數(shù)據(jù)以及紅外光(波長(zhǎng)為940nm )的吸收的數(shù)據(jù)， 并計(jì)算氧飽和度(參見(jiàn)日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)NO,6-98881，圖1)。

發(fā)明內(nèi)容
在上述相關(guān)技術(shù)的例子中，通過(guò)獲取生命體所受光照射的吸收數(shù) 據(jù)，來(lái)非侵入性地確定氧飽和度。然而，在上述相關(guān)技術(shù)的例子中， 假定利用兩種不同波長(zhǎng)的光源。因而，需要引起光源交替發(fā)射光的光發(fā)射驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
期望能夠根據(jù)一種光源來(lái)計(jì)算氧飽和度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種生物信息獲取設(shè)備，該設(shè)備包 括光發(fā)射裝置、圖像捕獲裝置、極值產(chǎn)生裝置和氧飽和度計(jì)算裝置， 該光發(fā)射裝置發(fā)射光，該圖像捕獲裝置按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)以發(fā) 射光照射生命體并使所述光透射通過(guò)生命體或從生命體反射而獲得 的圖像，該圖像捕獲裝置對(duì)至少兩種顏色分量敏感，該極值產(chǎn)生裝置 為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最大值 和最小值，該氧飽和度計(jì)算裝置根據(jù)每種顏色分量的最大值和最小 值，計(jì)算氧飽和度。這樣，為至少兩種顏色分量中的每一個(gè)產(chǎn)生極值， 并根據(jù)該極值計(jì)算氧飽和度。
光發(fā)射裝置可以發(fā)射白光。該顏色分量可以包括紅色和藍(lán)色。根
據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將描述使用紅色和藍(lán)色組合的例子；但是也可以 使用不同的顏色。
極值產(chǎn)生裝置可以為每種顏色分量，從全部捕獲圖像的顏色分量 平均值或從捕獲圖像的中心區(qū)的顏色分量平均值，產(chǎn)生時(shí)間序列中的 最大值和最小值。如果手指圖像沒(méi)有出現(xiàn)在捕獲圖像的外圍區(qū)域，則 在后一種情況下可以有效的產(chǎn)生最大值和最小值。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種生物信息獲取設(shè)備，該設(shè) 備包括光發(fā)射裝置、圖像捕獲裝置、極值產(chǎn)生裝置和氧飽和度計(jì)算裝 置，該光發(fā)射裝置發(fā)射光，該圖像捕獲裝置按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)
獲得的圖像，該圖像捕獲裝置對(duì)至少兩種顏色分量敏感，該極值產(chǎn)生 裝置為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最 大值和最小值，該氧飽和度計(jì)算裝置根據(jù)每種顏色分量的最大值和最
小值，通過(guò)求解方程((Rc-Bc)-(Re-Be)〉/(Bc-Be片[(Re腸Be) *{S*Eo()J) +(1-8)*￡1^1)}/[86*{8*￡0(12)+(1-8)*￡1^2)}計(jì)算氧飽和度，其中Rc 表示紅色分量的最大值，Bc表示藍(lán)色分量的最大值，Re表示紅色分 量的最小值，Be表示藍(lán)色分量的最小值，S表示氧飽和度，Eo(X)表示在波長(zhǎng)X的氧化血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，Er ( X)表示在波長(zhǎng)X 的脫氧血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，U和U表示波長(zhǎng)人的特定值。這 使得對(duì)于紅色和藍(lán)色分量中的每一個(gè)，可以產(chǎn)生極值并根據(jù)極值計(jì)算 氧飽和度。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例，提供了 一種獲取生物信息的方法，所 述方法由生物信息獲取設(shè)備執(zhí)行，該生物信息獲取設(shè)備包括光發(fā)射裝 置和圖像捕獲裝置，該光發(fā)射裝置發(fā)射白光，該圖像捕獲裝置按照時(shí)
或從生命體反射而獲得的圖像、，該圖像捕獲裝置至少對(duì)紅色和藍(lán)色顏 色分量敏感。該方法包括下列步驟為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種 顏色分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最大值和最小值，并通過(guò)求解上述方程計(jì) 算氧飽和度。這使得可以為紅色和藍(lán)色分量中的每一個(gè)產(chǎn)生極值，并 根據(jù)該極值計(jì)算氧飽和度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以根據(jù)一種光源計(jì)算氧飽和度。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生物信息獲取設(shè)備的示例性 側(cè)視圖的示意圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理單元的功能框圖； 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算氧飽和度的數(shù)據(jù)流程以及
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生物信息獲取方法的示例性 過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生物信息獲取設(shè)備的示例性 側(cè)視圖的示意圖。在該生物信息獲取設(shè)備中，在基底110上設(shè)有照射 單元120和圖像捕獲單元130。所述照射單元120包括支撐部121、光發(fā)射部122和插入口 123。 所述支撐部121的一端連接至基底110，以便支撐整個(gè)照射單元120。 所述光發(fā)射部122發(fā)射照射生命體的一部分的光。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 例，期望光的顏色為白色。因此，例如，白熾燈、離素?zé)艋虬装l(fā)光二 極管可以用作所述光發(fā)射部122的光源。所述插入口 123是作為生命 體的一部分，例如手指99，經(jīng)過(guò)其而插入的導(dǎo)引口。
對(duì)于所述光發(fā)射部122，可以適當(dāng)?shù)剡x擇例如白熾燈的數(shù)量或額 定功率。當(dāng)整個(gè)所述生物信息獲取設(shè)備暴露于太陽(yáng)，并且手指99位 于其間時(shí)，太陽(yáng)光可以代替例如白熾燈而用作光源。
圖像捕獲單元130包括支撐部131和照相機(jī)體132。所述支撐部 131的一端連接至所述基底110，并支撐所述照相機(jī)體132。所述照相 機(jī)體132用于捕獲對(duì)象的圖像，并且可以是普通數(shù)碼相機(jī)或數(shù)字視頻 攝像機(jī)或?qū)Ｓ谜障鄼C(jī)。期望所述照相機(jī)體132具有按順序拍攝多個(gè)圖 像的連續(xù)拍攝模式。
在所述照相機(jī)體132的前端設(shè)有透鏡單元133，所述透鏡單元133 被所述支撐部131固定和保持，以使得所述透鏡單元133的拍攝軸與 所述光發(fā)射部122垂直。所述照相機(jī)體132通過(guò)使用圖像拾取裝置將 所述透鏡單元133收集的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。所述圖像拾取裝置可以是 一維線傳感器或二維圖像傳感器，其對(duì)至少兩種顏色分量敏感，并且 可以通過(guò)使用電荷耦合裝置(CCD )傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)傳感器實(shí)現(xiàn)。作為所述圖像拾取裝置，通?？梢允褂脤?duì)紅 (R)、綠(G)和藍(lán)(B)三種顏色敏感的圖像拾取裝置中的一種。 在此情況下，這樣的圖像拾取裝置通常對(duì)從大約800nm到大約 1000nm的波長(zhǎng)敏感。也就是說(shuō)，近紅外光也是可接收的。
由照相機(jī)體132捕獲的圖像被順序地傳輸至圖像處理單元140。 所述圖像處理單元140可以使用專用硬件或使用個(gè)人電腦實(shí)現(xiàn)。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理單元140的功能框 圖。所述圖像處理單元140接收從圖像捕獲單元130提供的圖像，所 述圖像通過(guò)以照射單元120所發(fā)射的光照射生命體的一部分并使所述光透射通過(guò)生命體的該部分而獲得。所述圖像處理單元140包括捕獲 圖像存儲(chǔ)部141、 R平均值計(jì)算部142、 B平均值計(jì)算部143、 R極值 選擇部144、 B極值選擇部145、參數(shù)存儲(chǔ)部146、氧飽和度計(jì)算部147 和顯示器148。
所述捕獲圖像存儲(chǔ)部141存儲(chǔ)從圖像捕獲單元130提供的圖像。 所述圖像按照時(shí)間序列被捕獲。這里，假設(shè)對(duì)應(yīng)于以每秒二十個(gè)圖像 的拍攝間隔在5秒中捕獲的圖像數(shù)量，圖像數(shù)量為一百。拍攝間隔比 起脈沖(波)周期應(yīng)當(dāng)足夠短。通常，脈沖周期大約為0.5到1秒， 并且因此如果拍攝間隔小于0.1秒(即每秒大于10個(gè)圖像)，則所述 拍攝間隔足夠短。而且，基本上要求整個(gè)拍攝時(shí)段幾乎與脈沖(波) 周期相等；然而，為了執(zhí)行穩(wěn)定確定，期望整個(gè)拍攝時(shí)段保持為大約 幾秒的時(shí)間。
所述R平均值計(jì)算部142計(jì)算所述捕獲圖像存儲(chǔ)部141中存儲(chǔ) 的一百個(gè)圖像的紅色分量的像素的平均值。相對(duì)于捕獲圖像存儲(chǔ)部 141中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)圖像計(jì)算每個(gè)平均值。如果時(shí)間由t (t是整數(shù)，并 且l^tS100)表示，則時(shí)間序列中紅色分量的像素的平均值由R (t) 表示。這里，在此情況下的平均值可以是所有捕獲圖像的平均值；但 是，如果手指99的圖像沒(méi)有出現(xiàn)在捕獲圖像的外圍區(qū)域，則可以計(jì) 算捕獲圖像的中心區(qū)域(中點(diǎn)周圍的100x100像素)的平均值。此外， 可以使用捕獲圖像中的代表點(diǎn)(例如中點(diǎn))來(lái)代替計(jì)算平均值，以便 省去平均值計(jì)算過(guò)程。
所述B平均值計(jì)算部143計(jì)算所述捕獲圖像存儲(chǔ)部141中存儲(chǔ) 的一百個(gè)圖像的藍(lán)色分量的像素的平均值。相對(duì)于捕獲圖像存儲(chǔ)部 141中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)圖像計(jì)算每個(gè)平均值。與紅色分量的情況類似，如 果時(shí)間由t表示，則時(shí)間序列中藍(lán)色分量的像素的平均值由B (t)表 示。這里，平均值的計(jì)算與紅色分量的情況類似。
R極值選擇部144在紅色分量的像素的平均值R (t)中選擇時(shí) 間序列中的最大平均值和最小平均值。這里，在所述平均值R(t)中， 最大平均值用Rc表示，最小平均值用Re表示。該最大或最小值被稱為"極值"。
B極值選擇部145在藍(lán)色分量的像素的平均值B (t)中選擇時(shí) 間序列中的最大平均值和最小平均值。這里，在所述平均值B(t)中， 最大平均值用Bc表示，最小平均值用Be表示。
所述參數(shù)存儲(chǔ)部146存儲(chǔ)計(jì)算氧飽和度所必需的已知參數(shù)。下面 將詳細(xì)描述該參數(shù)。
氧飽和度計(jì)算部147基于由R極值選擇部144選擇的極值Rc和 Re、由B極值選擇部145選擇的極值Bc和Be、和參數(shù)存儲(chǔ)部146中 存儲(chǔ)的參數(shù)計(jì)算氧飽和度。下面將描述由氧飽和度計(jì)算部147執(zhí)行的 氧飽和度計(jì)算方法。
顯示器148顯示由氧飽和度計(jì)算部147計(jì)算的氧飽和度。顯示器 148可以使用例如液晶顯示(LCD)板實(shí)現(xiàn)。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算氧飽和度的數(shù)據(jù)流圖。由 圖像捕獲單元130按時(shí)間序列捕獲的圖像存儲(chǔ)在捕獲圖像存儲(chǔ)部141 中。例如，所述圖像拾取裝置的像素按照Bayer模式規(guī)則地被設(shè)置， 并且可以從所述捕獲圖像提取顏色分量。在此例中，提取紅色和藍(lán)色 分量。
針對(duì)以此方式提取的顏色分量，R平均值計(jì)算部142和B平均 值計(jì)算部143計(jì)算按時(shí)間序列捕獲的每個(gè)圖像的平均值R( t )和B( t )。 針對(duì)所述平均值R (t)和B (t) , R極值選擇部144和B極值選擇 部145在時(shí)間序列中選擇極值(Rc、 Re、 Bc和Be )。
如下所示，以此方法選擇的極值將用于計(jì)算氧飽和度。這里，入 射光由I (U表示，在動(dòng)脈處于收縮狀態(tài)時(shí)的透射光由Ic (U表示， 在動(dòng)脈處于擴(kuò)張狀態(tài)時(shí)的透射光由Ic(X)表示，氧化血紅蛋白的吸 收系數(shù)由Eo (X)表示，并且脫氧血紅蛋白的吸收系數(shù)由Er (X)表 示。這些變量取決于波長(zhǎng)L如果入射光I (X)是白熾燈，則每個(gè)波 長(zhǎng)人的入射光I ( O的比例可以從基于有關(guān)黑體輻射的普朗克輻射法 則的算式得出，并且是已知的。此外，如果入射光I (X)是陽(yáng)光，則 對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)k的入射光I (O的比例可以采用已知的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這里，已知的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用于氧化血紅蛋白的吸收系數(shù)Eo (k)和脫 氧血紅蛋白的吸收系數(shù)Er (X)。
此外，如果血紅素濃度由H表示，在動(dòng)脈處于收縮狀態(tài)時(shí)的動(dòng) 脈厚度由D表示，在動(dòng)脈處于擴(kuò)張狀態(tài)時(shí)的動(dòng)脈厚度由(D + 8)表 示，并且氧飽和度由S表示，則滿足下面給出的等式(1)和等式(2) (Beer陽(yáng)Lambert模式)。
<formula>formula see original document page 11</formula>
如果像素R的光鐠靈敏度(R分量的光鐠特性)由Tr ( X)表示， 并且像素B的光譜靈敏度(B分量的光鐠特性)由Tb ( X)表示，則 上述極值(Rc、 Re、 Bc和Be)由下面給出的等式(3)到等式(6) 表示。這里，"卜dr，指對(duì)波長(zhǎng)的積分，并且積分的范圍包括由特定照 相機(jī)接收的光波長(zhǎng)。例如，所述范圍從350nm到lOOOnm。<formula>formula see original document page 11</formula>通過(guò)解等式(1)到(6)，可以獲得氧飽和度S。在此情況下， 可以進(jìn)行下面的近似。改變等式(1)到(6)得出下面的等式(7)。 在此情況下的積分范圍也落入照相機(jī)可接收的光波長(zhǎng)內(nèi)。例如，所述 積分范圍從350nm到lOOOnm。
<formula>formula see original document page 11</formula>
這里，由于6在該表達(dá)式改變過(guò)程中非常小，因此可以根據(jù)下面所示的等式(8)進(jìn)行近似。
exp {S x Eo(入)+ (1 - S) x Er(XU x H x 5 =1 + {S x Eoa) + (1 - S) x Er(X)} x H x & (8)
透射光Ie (X)代表入射到照相機(jī)上的光的波長(zhǎng)人分量。由于該 分量的值相對(duì)于氧化血紅蛋白的吸收系數(shù)Eo (X)和脫氧血紅蛋白的 吸收系數(shù)Er (X)呈指數(shù)地減少，并且氧化血紅蛋白的吸收系數(shù)Eo
(>J和脫氧血紅蛋白的吸收系數(shù)Er (>J在波長(zhǎng)人為600nm或更小 的情況下變大，則等式(7)右側(cè)的兩個(gè)積分范圍應(yīng)當(dāng)限制在600nm 到lOOOnm的范圍?；陬愃圃?，等式(3)到(6)右側(cè)的兩個(gè)積 分范圍也應(yīng)當(dāng)限制在600nm到lOOOnm的范圍。而且，在800nm或 更大的情況下，R分量的光鐠特性和B分量的光鐠特性幾乎相等，并 且因此Tr (X) -Tb (50 =0。因此，對(duì)于等式(7)右側(cè)的分?jǐn)?shù)， 從600nm到lOOOnm的積分范圍基本上等于從600nm到800nm的積 分范圍。如果在600nm到800nm范圍中的氧化血紅蛋白的吸收系數(shù) Eo (>J和脫氧血紅蛋白的吸收系數(shù)Er (入)分別被Eo ( 700nm)和 Er ( 700nm)近似，則等式(7)右側(cè)的分?jǐn)?shù)可以由下面所示的等式
(9)近似。這里，等式(9)的積分范圍從600nm到lOOOnm。
f {TrW - Tb(W } x工e a)
x {S x Eo( O + (1 - S) x Era)} d入
- {J (Tr(X) - Tb(人)} x Ie(人)dX}
x {S x Eo(700 nm) + (1 - S) x Er(700 nm)} ={J Tr(X) x Ie( O- { Tb(X) x工e(人)d^}
x {S x Eo(700訓(xùn))+ (1 - S) x Er(700 nm) }
- (Re - Be)
x {S x Eo(700 nm) + (1 - S) x Er(700 nm)} (9)
B分量的光i普特性在600nm到800nm的范圍大約為零，并且因 此Tb(U =0。因此，雖然等式(7)右側(cè)的分母指示積分范圍是從 600nm到lOOOnm,但是積分范圍基本上是從800nm到lOOOnm。如 果在800nm到lOOOnm范圍中的氧化血紅蛋白的吸收系數(shù)Eo ( X)和 脫氧血紅蛋白的吸收系數(shù)Er (人)分別被Eo ( 900nm )和Er ( 900nm )
12近似，則等式(7)右側(cè)的分?jǐn)?shù)可以由下面所示的等式(10)近似。 這里，等式(10)的積分范圍從600nm到1000nm。
{ Tb(X) x lea) x (S x Eo(X) + (1 - S) x Er(X)} x {S x Eo(900 nm) + (1 - S) x Er(900 nm) }
=Be
x {S x Eo(900 nm) + (1 - S) x Er(900 nm)} (10)
因此，獲得下面給出的等式(11)。
{(Rc - Be) - (Re - Be)} / {Be - Be}
=[(Re - Be)
x {S x Eo(700 nm) + <1 - S) x Er(700 nm〉}] / [Be
x {S x Eo(900 nm) + (1 - S) x Er(900 nm)}] (11)
這里，Eo( 700謹(jǐn))=290， Er( 700nm) = 1794.28， Eo ( 900nm ) =1198， Er( 900nm ) = 761.84是已知的，所有的單位都是cm V(mol/l)。 這些值作為參數(shù)被預(yù)先存儲(chǔ)在參數(shù)存儲(chǔ)部146中。基于所確定的值， 由R極值選擇部144和B極值選擇部145選擇極值(Rc、 Re、 Be和 Be)。由于等式(11)中只有氧飽和度S是未知的，則通過(guò)解等式(ll) 可以獲得有關(guān)氧飽和度S的信息。
這里，對(duì)于計(jì)算值和實(shí)際值之間存在的偏差，已知根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例中釆用的Beer-Lambert模型計(jì)算的氧飽和度S，所述偏差發(fā)生在 某些條件下。相關(guān)領(lǐng)域的脈沖血氧計(jì)可以通過(guò)采用該特性來(lái)執(zhí)行校 準(zhǔn)。以類似方式，可以基于本發(fā)明實(shí)施例中的該特性校正氧飽和度S。
接下來(lái)，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生物信息獲取設(shè)備 的操作。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生物信息(氧飽和度)獲取方 法的示例性過(guò)程的流程圖。在步驟S911，在時(shí)間t由圖像捕獲單元130 按時(shí)間序列捕獲的圖像存儲(chǔ)在捕獲圖像存儲(chǔ)部141中。
在步驟S921，為每個(gè)在時(shí)間t捕獲的圖像，R平均值計(jì)算部142計(jì)算紅色分量的像素的平均值R (t)。在步驟S922,對(duì)于每個(gè)在時(shí) 間t捕獲的圖像，B平均值計(jì)算部143計(jì)算藍(lán)色分量的像素的平均值 B ")。
R極值選擇部144在步驟S921中計(jì)算的平均值R (t)中選擇極 值。B極值選擇部145在步驟S922中計(jì)算的平均值B (t)中選擇極 值。也就是說(shuō)，在步驟S931中，紅色分量的像素的平均值R (t)中 的最大平均值被選擇為Rc，并且在步驟S932中，紅色分量的像素的 平均值R (t)中的最小平均值被選擇為Re。在步驟S933中，藍(lán)色分 量的像素的平均值B (t)中的最大平均值被選擇為Bc，并且在步驟 S934中，藍(lán)色分量的像素的平均值B (t)中的最小平均值被選擇為 Be。
氧飽和度計(jì)算部147基于在步驟S931到S934中選擇的極值(Rc、 Re、 Bc和Be)計(jì)算氧飽和度S。等式(11)可以用于計(jì)算氧飽和度 S。在步驟S942中，計(jì)算出的氧飽和度S顯示在顯示器148上。
以此方式，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于包括在按照時(shí)間序列捕獲 的圖像中的兩種顏色的像素，R極值選擇部144和B極值選擇部145 在時(shí)間序列中選擇極值。氧飽和度計(jì)算部147可以基于這些極值根據(jù) 等式(11)計(jì)算氧飽和度S。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用三種顏色R、 G和B中R和B的組 合。然而，代替該組合，也可以4吏用R和G的組合或B和G的組合 來(lái)計(jì)算氧飽和度S。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生物信息獲取設(shè)備可以用作靜脈認(rèn)證設(shè)備。 也就是說(shuō)，使用這樣的靜脈認(rèn)證設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)基于靜脈認(rèn)證識(shí)別個(gè)體 并獲得有關(guān)該個(gè)體的生物信息(關(guān)于健康的信息)。例如，在大醫(yī)院 里，在短時(shí)期內(nèi)通過(guò)使用單個(gè)脈沖血氧計(jì)可以連續(xù)地確定多個(gè)病人的 氧飽和度。在此情況下，哪個(gè)確定的氧飽和度屬于哪個(gè)病人被人工地 記錄在醫(yī)療證中。因此，確定的氧飽和度可能與錯(cuò)誤的病人相關(guān)聯(lián)。 然而，如果使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生物信息獲取設(shè)備，則當(dāng)氧飽和 度被確定時(shí)，哪個(gè)確定的氧飽和度屬于哪個(gè)病人可以由靜脈認(rèn)證同時(shí)指明。也就是說(shuō)，單個(gè)設(shè)備可以輸出"被識(shí)別的病人數(shù)據(jù)"和"被識(shí)別 的病人的氧飽和度數(shù)據(jù)"作為 一對(duì)電子數(shù)據(jù)。使用該對(duì)電子數(shù)據(jù)制作 病人的電子醫(yī)療記錄，從而可以極大地減少人為錯(cuò)誤。
作為本發(fā)明的實(shí)施例，上面已經(jīng)描述了所實(shí)現(xiàn)的透射類型設(shè)備的 示例。與存在透射類型和反射類型的脈沖血氧計(jì)的情況類似，根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備不限于透射類型的設(shè)備，而可以是反射類型的設(shè) 備。也就是說(shuō)，可以采用其中光發(fā)射單元和光接收單元置于手指的相 同側(cè)的結(jié)構(gòu)(反射類型)，來(lái)代替其中光發(fā)射單元和光接收單元置于 手指的相對(duì)側(cè)的結(jié)構(gòu)(透射類型)。
以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例方式描述了本發(fā)明的實(shí)施例。雖然實(shí)施例和 隨后的權(quán)利要求的特征之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是本發(fā)明不局限于此， 而是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以作出各種變化。
也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光發(fā)射裝置例如對(duì)應(yīng)于光發(fā)射
部122。例如，圖像捕獲裝置對(duì)應(yīng)于圖像捕獲單元130。例如，極值 產(chǎn)生裝置對(duì)應(yīng)于R平均值計(jì)算部142、 B平均值計(jì)算部143、 R極值 選擇部144和B極值選擇部145。例如，氧飽和度計(jì)算裝置對(duì)應(yīng)于氧 飽和度計(jì)算部147。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，例如光發(fā)射裝置對(duì)應(yīng)于光發(fā)射部 122。例如，圖像捕獲裝置對(duì)應(yīng)于圖像捕獲單元130。例如，極值產(chǎn)生 過(guò)程對(duì)應(yīng)于步驟S931到S934。例如，氧飽和度計(jì)算過(guò)程對(duì)應(yīng)于步驟 S941。
本發(fā)明實(shí)施例中描述的過(guò)程可以視為具有系列過(guò)程的方法，或者 可以視為使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行系列過(guò)程的程序或其上記錄所述程序的記 錄介質(zhì)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，只要它們 在權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變化、組合、次組合 和改變。
權(quán)利要求
1、一種生物信息獲取設(shè)備，包括光發(fā)射裝置，用于發(fā)射光；圖像捕獲裝置，用于按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)用發(fā)射的光照射生命體并使所述光透射通過(guò)所述生命體或從所述生命體反射而獲得的圖像，該圖像捕獲裝置對(duì)至少兩種顏色分量敏感；極值產(chǎn)生裝置，用于為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最大值和最小值；和氧飽和度計(jì)算裝置，用于根據(jù)每種顏色分量的最大值和最小值，計(jì)算氧飽和度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的生物信息獲取設(shè)備，其中所述光發(fā)射裝置 發(fā)射白光。
3、 根椐權(quán)利要求1的生物信息獲取設(shè)備，其中所述顏色分量包 括紅色和藍(lán)色。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的生物信息獲取設(shè)備，其中所述極值產(chǎn)生裝 置根據(jù)全部捕獲圖像的顏色分量的平均值，為每種顏色分量產(chǎn)生時(shí)間 序列中的最大值和最小值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的生物信息獲取設(shè)備，其中所述極值產(chǎn)生裝 置根據(jù)捕獲圖像的中央?yún)^(qū)域的顏色分量的平均值為每種顏色分量產(chǎn) 生時(shí)間序列中的最大值和最小值。
6、 一種生物信息獲取設(shè)備，包括 光發(fā)射裝置，用于發(fā)射白光；圖像捕獲裝置，用于按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)用發(fā)射的光照射生圖像:該圖像捕獲裝置至少對(duì)紅色和^色分量敏感；''曰極值產(chǎn)生裝置，用于為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色分量產(chǎn) 生時(shí)間序列中的最大值和最小值；和氧飽和度計(jì)算裝置，用于根據(jù)每種顏色分量的最大值和最小值，通過(guò)求解方程{(Re-Bc)-(Re-Be)}/{Bc-Be}=[(Re-Be)*{S*Eo(>d)+ (l國(guó)S"Er(U川/[Be^S頭Eo(U)+(l-S"Er(人2川計(jì)算氧飽和度，其中Rc表 示紅色分量的最大值，Bc表示藍(lán)色分量的最大值，Re表示紅色分量 的最小值，Be表示藍(lán)色分量的最小值，S表示氧飽和度，Eo(k)表 示在波長(zhǎng)X的氧化血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，Er (X)表示在波長(zhǎng)X 的脫氧血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，人l和U表示波長(zhǎng)k的特定值。
7、 一種獲取生物信息的方法，所述方法由生物信息獲取設(shè)備執(zhí) 行，該生物信息獲取設(shè)備包括光發(fā)射裝置和圖像捕獲裝置，該光發(fā)射 裝置發(fā)射白光，該圖像捕獲裝置按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)用發(fā)射的光;得的圖像:該圖像捕獲裝置至少對(duì)紅色和藍(lán)^色分量敏感，所述方法 包括下列步驟為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最 大值和最小值；以及通過(guò)求解方程{(Rc-Bc)-(Re-Be)}/{Bc-Be}=[(Re-Be)*{S*Eo(>d)+ (l-S廣Er(Xl川/[Be1SAEo(12)+(l-S廣Er(義2川計(jì)算氧飽和度，其中Rc表 示紅色分量的最大值，Bc表示藍(lán)色分量的最大值，Re表示紅色分量 的最小值，Be表示藍(lán)色分量的最小值，S表示氧飽和度，Eo(人)表 示在波長(zhǎng)人的氧化血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，Er (Z)表示在波長(zhǎng)^ 的脫氧血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，)d和U表示波長(zhǎng)人的特定值。
8、 一種生物信息獲取設(shè)備，包括 光發(fā)射單元，被配置用來(lái)發(fā)射白光；圖像捕獲單元，被配置用來(lái)按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)用發(fā)射的光得的圖像:該圖像捕獲單元對(duì)至少兩種顏色^分量敏感；'極值產(chǎn)生單元，被配置用來(lái)為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色 分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最大值和最小值；和氧飽和度計(jì)算單元，被配置用來(lái)根據(jù)每種顏色分量的最大值和最 小值計(jì)算氧飽和度。
9、 一種生物信息獲取設(shè)備，包括 光發(fā)射單元，被配置用來(lái)發(fā)射白光；圖像捕獲單元，被配置用來(lái)按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)用發(fā)射的光照射生命體并使所述光透射通過(guò)所述生命體或從所述生命體反射而獲得的圖像，該圖像捕獲單元至少對(duì)紅色和藍(lán)色分量敏感；極值產(chǎn)生單元，被配置用來(lái)為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最大值和最小值；和氧飽和度計(jì)算單元，被配置用來(lái)根據(jù)每種顏色分量的最大值和最小值，通過(guò)求解方程{(Rc-Bc)-(Re-Be)}/{Bc-Be}=[(Re-Be)*{S*Eo(>J) +(1-8)*￡1^1川/[86*{8*￡0^2)+(1-8)*￡1^2川計(jì)算氧飽和度，其中Rc 表示紅色分量的最大值，Bc表示藍(lán)色分量的最大值，Re表示紅色分 量的最小值，Be表示藍(lán)色分量的最小值，S表示氧飽和度，Eo(X) 表示在波長(zhǎng)X的氧化血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，Er ( X)表示在波長(zhǎng)X 的脫氧血紅蛋白的已知吸收系數(shù)，人l和12表示波長(zhǎng)人的特定值。
全文摘要
一種生物信息獲取設(shè)備，包括發(fā)射光的光發(fā)射單元；圖像捕獲單元，用于按照時(shí)間序列來(lái)捕獲通過(guò)以發(fā)射光照射生命體并使所述光透射通過(guò)生命體或從生命體反射而獲得的圖像，該圖像捕獲單元對(duì)至少兩種顏色分量敏感；極值產(chǎn)生單元，用于為所捕獲圖像的特定區(qū)域的每種顏色分量產(chǎn)生時(shí)間序列中的最大值和最小值；和氧飽和度計(jì)算單元，用于根據(jù)每種顏色分量的最大值和最小值，計(jì)算氧飽和度。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK101317757SQ20081009868
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者增野智經(jīng), 大木光晴 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社