可调光接收器
阅读：2发布：2020-06-12
专利汇可以提供可调光接收器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开的 实施例 提供了一种用于确定关于介质中一种或多种成分的信息的系统。所述系统包括N个光发射器L1......LN，其中每个光发射器Lx从介质的容器的一侧向介质的流动路径提供调制 频率 为fx的调幅(AM)光。所述系统还包括光电检测器，用于接收来自每个光发射器的通过介质的流动路径之后的AM光，并且将AM光转换为的电 信号 ，所述 电信号 以来自每个调制频率fx的频率分量的总和为特征。所述系统还包括一个或多个测量 电路 ，所述一个或多个测量电路提供关于以下内容的信息：由电信号中的fy和fz频率分量的一对幅度的对数比确定的介质中一种或多种成分的浓度。，下面是可调光接收器专利的具体信息内容。
1.一种用于确定关于介质中一种或多种成分的信息的系统，所述系统包括：
N个光发射器L1……LN，其中每个光发射器Lx被配置为从所述介质的容器的一侧向所述介质的流动路径提供调制频率为fx的调幅(AM)光，其中每个光发射器Lx采用不同的调制频率fx，其中N为大于1的整数，并且x为大于等于1且小于等于N的整数，并且其中，在所述调制频率f1……fN内，没有两个调制频率是谐波相关的；
光电检测器，被配置为接收来自每个光发射器的通过所述介质的流动路径之后的所述AM光，并且将所述AM光转换为电信号，所述电信号以来自每个调制频率fx的频率分量的总和为特征；
隔直流电容器，被配置为从所述电信号中去除DC偏移；
乘法器，被配置为通过将无DC偏移的电信号与匹配信号相乘来产生混合输出信号；以及
一个或多个测量电路，被配置为提供关于以下内容的信息：由所述电信号中的fy和fz频率分量的一对幅度的对数比确定的所述介质中一种或多种成分的浓度，其中y和z是大于或等于1且小于或等于N的整数，并且y不等于z。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述介质是流经血液腔室的血液。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述血液腔室是用于监测正在进行透析的血液的设备的一部分。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述匹配信号具有等于所述调制频率f1……fN之一的频率；以及
其中所述一个或多个测量电路是一种测量电路，所述测量电路包括带通滤波器和处理器，
所述处理器被配置为选择所述匹配信号的频率，并且所述带通滤波器被配置为从所述混合输出信号提取滤波信号，所述滤波信号具有等于所述匹配信号频率的两倍的频率，以及
其中所述测量电路确定当所述匹配信号的频率为fy时来自滤波信号的值Vy以及当所述匹配信号的频率为fz时来自滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的fy和fz频率分量的幅度相关，其中Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述匹配信号具有等于所述调制频率f1……fN之一的频率；以及
其中所述一个或多个测量电路是一种测量电路，所述测量电路包括低通滤波器和处理器，
所述处理器被配置为选择所述匹配信号的频率，并且所述低通滤波器被配置为从所述混合输出信号提取滤波信号，所述滤波信号为DC信号，以及
其中所述测量电路确定当所述匹配信号的所述频率为fy时来自所述滤波信号的值Vy，以及当所述匹配信号的所述频率为fz时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的fy和fz频率分量的幅度相关，其中Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述匹配信号具有等于所述调制频率f1……fN之一加上偏移频率的频率；以及其中所述一个或多个测量电路是一种测量电路，所述测量电路包括带通滤波器和处理器，
所述处理器被配置为选择所述匹配信号的频率，并且所述带通滤波器被配置为从所述混合输出信号提取滤波信号，所述滤波信号具有等于所述偏移频率的频率，以及其中所述测量电路确定当所述匹配信号的所述频率为fy加所述偏移频率时来自所述滤波信号的值Vy以及当所述匹配信号的所述频率为fz加所述偏移频率时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的fy和fz频率分量的幅度相关，其中所述Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
7.一种用于确定关于介质中一种或多种成分的信息的方法，所述方法包括：
由驱动电路按照正弦方式改变提供给N个光发射器L1……LN的电流，使得每个光发射器Lx从介质的容器的一侧向介质的流动路径提供调制频率为fx的调幅(AM)光，其中每个光发射器Lx采用不同的调制频率fx，其中N为大于1的整数，并且x为大于等于1且小于等于N的整数，并且其中，在所述调制频率f1……fN内，没有两个调制频率是谐波相关的；
由光电检测器接收来自每个光发射器的通过所述介质的流动路径之后的所述AM光，并且将所述AM光转换为电信号，所述电信号以来自每个调制频率fx的频率分量的总和为特征；
从所述电信号中去除DC偏移；
由乘法器通过将无DC偏移的电信号与两个匹配信号相乘来产生两个混合输出信号；
由测量电路通过处理所述两个混合输出信号提取电信号中fy和fz频率分量的幅度的对数比，以确定关于所述介质中一个或多个成分的浓度的信息，其中y和z是大于或等于1且小于或等于N的整数，且y不等于z。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述介质是流经血液腔室的血液。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述血液腔室是用于监测正在进行透析的血液的设备的一部分。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述两个匹配信号具有频率fy和fz，其中，所述方法还包括：
通过带通滤波器，从所述两个混合输出信号提取两个对应滤波信号，所述两个滤波信号具有等于2×fy和2×fz的频率；以及
由所述测量电路确定当所述匹配信号的所述频率为fy时来自所述滤波信号的值Vy以及当所述匹配信号的所述频率为fz时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与所述电信号中的所述fy和fz频率分量的幅度相关，其中所述Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述两个匹配信号分别具有频率fy和fz，其中，所述方法还包括：
由低通滤波器从两个混合输出信号提取对应两个滤波信号，所述两个滤波信号为DC信号；以及
由所述测量电路确定当所述匹配信号的所述频率为fy时来自所述滤波信号的值Vy以及当所述匹配信号的所述频率为fz时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与所述电信号中的所述fy和fz频率分量的幅度相关，其中所述Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述两个匹配信号的频率分别为频率fy加偏移频率以及频率fz加所述偏移频率，其中，所述方法还包括：
由带通滤波器从两个混合输出信号中提取对应两个滤波信号，所述两个滤波信号的频率等于所述偏移频率；以及
由所述测量电路确定当所述匹配信号的所述频率为fy加所述偏移频率时来自所述滤波信号的值Vy以及当所述匹配信号的所述频率为fz加所述偏移频率时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的fy和fz频率分量的幅度相关，其中所述Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
13.一种非临时性计算机可读介质，所述非临时性计算机可读介质包含用于确定关于介质中一种或多种成分的信息的程序指令，当由耦接到N个光发射器L1……LN和光电检测器的处理器执行所述指令时，使得所述处理器执行以下方法：
按照正弦方式改变提供给所述N个光发射器的驱动电流，使得每个光发射器Lx从介质的容器的一侧向介质的流动路径提供调制频率为fx的调幅(AM)光，其中每个光发射器Lx采用不同的调制频率fx，其中N为大于1的整数，并且x为大于等于1且小于等于N的整数，并且其中，在所述调制频率f1……fN内，没有两个调制频率是谐波相关的；
从被耦合到所述光电检测器的隔直流电容器接收无DC偏移的电信号，其中，所述无DC偏移的电信号是根据表示来自每个光发射器的AM光通过所述介质的所述流动路径之后在所述光电检测器处接收的AM光的电信号产生的；向乘法器提供具有fy和fz频率的两个匹配信号，使得所述乘法器通过将所述无DC偏移的电信号与所述两个匹配信号相乘来产生两个混合输出信号；并且
通过处理所述两个混合输出信号来提取电信号中fy和fz频率分量的幅度的对数比，以确定关于所述介质中一个或多个成分的浓度的信息，其中y和z是大于或等于1且小于或等于N的整数，且y不等于z；
所述电信号以来自每个调制频率fx的频率分量的总和为特征。
14.根据权利要求13所述的非临时性计算机可读介质，其中所述处理器还执行以下方法：
提取值Vy和Vz的对数比以确定关于所述成分的浓度的信息，其中当所述匹配信号的所述频率是fy时从具有2×fy的频率的一个混合输出信号中的滤波信号确定Vy，并且当所述匹配信号的所述频率为fz时从具有2×fz的频率的另一混合输出信号中的滤波信号确定Vz,并且Vy和Vz与电信号中的fy和fz频率分量的幅度相关。
可调光接收器
[0001] 相关申请的交叉引用
背景技术
[0003] 通过诸如血液之类介质的光的传输包括使光发射器发光，然后光穿过介质，然后入射到光电检测器上。发射器可以是至少一个发光二极管(LED)、激光器、激光二极管或其他器件，并且光电检测器可以是光电二极管或其他检测器件。
[0004] LED阵列可以用作发射器，并且匹配的光电二极管可以用于检测。术语“匹配”意味着光电检测器具有电特性以使由LED阵列发射的离散波长在光电检测器中产生电流。光电探测器可以产生电流的波长范围称为光电探测器带宽。通过使用称为跨阻放大器(跨Z放大器)的增益级，可以放大光电探测器电流并将其转换为电压。发明内容
[0005] 本公开的一个方面提供了一种用于确定关于介质中一种或多种成分的信息的系统。所述系统包括：(a)N个光发射器L1……LN，其中每个光发射器Lx被配置为从介质的容器的一侧向所述介质的流动路径提供调制频率为fx的调幅(AM)光，其中每个光发射器Lx采用不同的调制频率fx，其中N 为大于1的整数，并且x为大于等于1且小于等于N的整数；(b)光电检测器，被配置为接收来自每个光发射器的通过所述介质的流动路径之后的所述 AM光，并且将所述AM光转换为以来自每个调制频率fx的频率分量的总和为特征的电信号；以及(c)一个或多个测量电路，被配置为提供关于以下内容的信息：由所述电信号中的fy和fz频率分量的一对幅度的对数比确定的所述介质中一种或多种成分的浓度，其中y和z是大于或等于1且小于或等于N 的整数，并且y不等于z。
[0006] 在一个实施例中，所述介质是流经血液腔室的血液。
[0007] 在一个实施例中，所述血液腔室是用于监测正在进行透析的血液的设备的一部分。
[0008] 在一个实施例中，所述系统还包括：(a)跨阻放大器，用于接收由所述光电检测器产生的所述电信号；(b)隔直流电容器，被配置为从来自所述跨阻放大器的电压信号中去除直流(DC)偏移；以及(c)所述测量电路还被配置为确定与所述电压信号的fy和fz频率分量的幅度相关的值Vy和 Vz，其中所述Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
[0010] 在一个实施例中，每个测量电路还包括：(a)二极管，被配置为对交流(AC)信号进行整流；(b)低通滤波器，被配置为从所述整流的信号提供平滑电压信号；以及(c)采样电路，被配置为通过从所述平滑电压信号选择电压读数来确定与所述电信号中的fx频率分量的幅度相关的值Vx。
[0011] 在一个实施例中，所述系统还包括：(a)隔直流电容器，被配置为从所述电信号中去除DC偏移；(b)乘法器，被配置为通过将没有DC偏移的所述电信号与匹配信号相乘来产生混合输出信号，其中所述匹配信号具有等于所述调制频率f1……fN之一的频率；以及其中所述一个或多个测量电路是一种测量电路，所述测量电路包括带通滤波器和处理器，处理器被配置为选择匹配信号的频率，并且带通滤波器被配置为从混合输出信号提取滤波信号，滤波信号具有等于所述匹配信号频率的两倍的频率，以及其中所述测量电路确定当所述匹配频率为fy时来自滤波信号的值Vy以及当所述匹配频率为fz时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的所述fy和 fz频率分量的幅度相关，其中Vy和Vz的对数比包括关于成分的浓度的信息。
[0012] 在一个实施例中，所述系统还包括：(a)隔直流电容器，被配置为从电信号中去除偏移；(b)乘法器，被配置为通过将无DC偏移的电信号与匹配信号相乘来产生混合输出信号，其中所述匹配信号具有等于调制频率 f1……fN之一的频率；以及其中所述一个或多个测量电路是一种测量电路，所述测量电路包括低通滤波器和处理器，处理器被配置为选择所述匹配信号的频率，并且低通滤波器被配置为从混合输出信号提取滤波信号，所述滤波信号为DC信号，以及测量电路确定当匹配频率为fy时来自滤波信号的值Vy以及当匹配频率为fz时来自滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的 fy和fz频率分量的幅度相关，其中Vy和Vz的对数比包括关于成分的浓度的信息。
[0013] 在一个实施例中，所述系统还包括：(a)隔直流电容器，被配置为从电信号中去除偏移；(b)乘法器，被配置为通过将无DC偏移的电信号与匹配信号相乘来产生混合输出信号，其中匹配信号具有等于调制频率f1……fN之一的频率加偏移频率；以及其中所述一个或多个测量电路是一种测量电路，所述测量电路包括低通滤波器和处理器，处理器被配置为选择匹配信号的频率，并且低通滤波器被配置为从混合输出信号提取滤波信号，所述滤波信号具有等于偏移频率的频率，以及其中测量电路确定当匹配频率为 fy加所述偏移频率时来自滤波信号的值Vy以及当匹配频率为fz加所述偏移频率时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的fy和fz频率分量的幅度相关，其中所述Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
[0015] 在一个实施例中，测量电路还被配置为确定所述相位差的变化，其中相位差的变化提供了关于介质的组成变化的信息。
[0016] 本公开的另一方面提供了一种用于确定关于介质中一种或多种成分的信息的方法，所述方法包括：(a)由驱动电路按照正弦方式改变提供给N个光发射器L1……LN的电流，使得每个光发射器Lx从介质的容器的一侧向介质的流动路径提供调制频率为fx的调幅(AM)光，其中每个光发射器Lx采用不同的调制频率fx，N为大于1的整数，并且x为大于等于1且小于等于N的整数；(b)由光电检测器接收来自每个光发射器的通过所述介质的流动路径之后的AM光，并且将所述AM光转换为以来自每个调制频率fx的频率分量的总和为特征的电信号；(b)由测量电路提取所述电信号中fy和fz频率分量的幅度的对数比，以确定关于所述介质中一种或多种成分的浓度的信息，其中y和z是大于或等于1的整数，以及小于或等于N，且y不等于z。
[0017] 在一个实施例中，介质是流过血液腔室的血液。
[0018] 在一个实施例中，血液腔室是用于监测进行透析的血液的设备的一部分。
[0019] 在一个实施例中，所述方法还包括：(a)由跨阻放大器接收由所述光电检测器产生的所述电信号；(b)由隔直流电容器去除来自跨阻放大器的电压信号的直流(DC)偏移；以及(c)由测量电路确定与电压信号的fy和fz频率分量的幅度相关的值Vy和Vz，其中Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
[0020] 在一个实施例中，所述方法还包括通过带通滤波器提取具有对应于所述fx调制频率之一的频率值的滤波信号。
[0021] 在一个实施例中，所述方法还包括：(a)对交流(AC)信号进行整流； (b)从整流信号提供平滑电压信号；以及(c)通过从平滑电压信号选择电压读数来确定与电信号中的fx频率分量的幅度相关的值Vx。
[0022] 在一个实施例中，所述方法还包括：(a)从电信号中去除DC偏移；(b) 由乘法器，通过将无DC偏移的电信号分别与两个匹配信号相乘来产生混合输出信号，其中两个匹配信号具有频率fy和fz；(c)由带通滤波器，分别从两个混合输出信号提取对应两个滤波信号，两个滤波信号具有等于2×fy和2×fz的频率；以及(d)由测量电路，确定当匹配频率为fy时来自滤波信号的值Vy，确定当匹配频率为fz时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的 fy和fz频率分量的幅度相关，其中Vy和Vz的对数比包括关于成分的浓度的信息。
[0023] 在一个实施例中，所述方法还包括：(a)从电信号中去除DC偏移；(b) 由乘法器，通过将无DC偏移的电信号分别与两个匹配信号相乘来产生混合输出信号，其中两个匹配信号分别具有频率fy和fz；(c)由低通滤波器从两个混合输出信号提取对应两个已滤波信号，所述两个滤波信号为DC信号；以及(d)由测量电路确定当匹配频率为fy时来自所述滤波信号的值Vy以及当所述匹配频率为fz时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与所述电信号中的所述fy和fz频率分量的幅度相关，其中所述Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
[0024] 在一个实施例中，还包括：(a)从电信号中去除DC偏移；(b)由乘法器，通过将无DC偏移的电信号分别与两个匹配信号相乘来产生混合输出信号，其中两个匹配信号分别具有频率fy加偏移频率以及频率fz加偏移频率；(c) 由带通滤波器从两个混合输出信号提取对应两个滤波信号，两个滤波信号的频率等于所述偏移频率；以及(d)由测量电路确定当匹配频率为fy加所述偏移频率时来自滤波信号的值Vy以及当匹配频率为fz加偏移频率时来自所述滤波信号的值Vz，并且Vy和Vz与电信号中的所述fy和fz频率分量的幅度相关，其中Vy和Vz的对数比包括关于所述成分的浓度的信息。
[0025] 在一个实施例中，所述方法还包括由测量电路确定电信号的fx频率分量的相位与用于驱动Lx发射器的电流的相位之间的相位差。
[0026] 在一个实施例中，所述方法还包括由测量电路确定相位差的变化，其中相位差的变化提供了关于所述介质的组成变化的信息。
[0027] 本公开的又一方面提供了一种非临时性计算机可读介质，所述非临时性计算机可读介质包含用于确定关于介质中一种或多种成分的信息的程序指令，当由耦接到N个光发射器L1……LN和光电检测器的处理器执行所述指令时，使得所述处理器执行如下方法：(a)按照正弦方式改变提供给N个光发射器的驱动电流，使得每个光发射器Lx从所述介质容器的一侧向所述介质的流动路径提供调制频率为fx的调幅(AM)光，其中每个光发射器Lx采用不同的调制频率fx，其中N为大于1的整数，并且x为大于等于1且小于等于N的整数；(b)提取电信号中fy和fz频率分量的幅度的对数比，以确定关于所述介质中一种或多种成分的浓度的信息，其中y和z是大于或等于1的整数，以及小于或等于N，且y不等于z；其中通过以下来产生电信号：由光电检测器接收来自每个光发射器的通过所述介质的流动路径之后的AM光，并且将所述AM光转换为以来自每个调制频率fx的频率分量的总和为特征的电信号。
[0028] 在一个实施例中，处理器还执行以下方法：(a)向乘法器提供频率为 fy和fz的两个匹配信号，使得乘法器通过将无DC偏移的电信号分别与两个匹配信号相乘来产生两个混合输出信号；以及(b)提取值Vy和Vz的对数比以确定关于所述成分的浓度的信息，其中当匹配频率是fy时从具有2×fy的频率的混合输出信号中的滤波信号中确定Vy，并且当匹配频率为fz时从具有2×fz的频率的混合输出信号中的滤波信号中确定Vz,并且Vy和Vz与电信号中的 fy和fz分量的幅度相关。附图说明
[0029] 基于示例性附图和实施例，下面将更详细地描述本发明。本发明不局限于示例性实施例。这里描述和/或示出的所有特征可以单独使用或以不同的组合在本发明的实施例中组合使用。通过参考附图阅读以下详细描述，本发明的各种实施例的特征和优点将变得显而易见，其中：
[0030] 图1是光电检测器的电源输入和电输出的样本图示；
[0031] 图2示出了样本AM无线电的操作。
[0032] 图3提供了如何用调制频率“被标记”波长以区分受不同血液成分影响的光强度的示例；
[0033] 图4示出了当使用光电检测器来检测“被标记”光时的样本电输出；
[0034] 图5A至图5B示出了根据本公开的各种实施例的用于异步接收器的接收器架构；
[0035] 图6示出了根据本公开的各种实施例的用于确定血液成分的同步接收器架构；
[0036] 图7A至图7B示出了同步接收器架构的各种实施例；
[0037] 图8示出了根据本公开的一些实施例的用于测量血液成分的示例性系统；以及[0038] 图9示出了作为透析治疗系统的一部分的示例性血液监测系统。
[0039] 具体实施方法
[0040] 背景技术部分中描述的发射器-光电二极管系统具有一些固有的缺点，主要与真实世界中的光电二极管的限制相关。例如，光电二极管带宽可能降低系统的整体响应，使得一些发射器-光电二极管系统无用。为了克服固有的限制，本公开的实施例按照与通信技术系统类似的方法处理发射器-光电二极管系统。
[0041] 通信技术使用各种技术，特别是适用于不同的调幅(AM)和解调方法的概念。这些概念适用于各种情况，例如AM无线电和AM广播。与使用调制包络检测相比，使用同步检测具有固有的改进。利用通信技术中的技术，可以对发射器-光电二极管系统进行改进。
[0042] 在图1中示出了通常可实现的光电检测器106的模型。如所提供的，如在这个“黑匣子”模型中所示，只有模型的输出端子可以在真实世界中被访问。图1还提供了光电二极管光电检测器106的动态。二极管是通过熔合不同的半导体材料(例如硅)制成的，这些半导体材料是“掺杂”有化学物质的，以产生对光波长带宽的敏感性。在二极管中，在外加光的频率的每个周期中电流只流向一个方向。在黑匣子内部是理论或理想的光电二极管108，其对带宽内的电流产生或速度没有限制。
[0043] 在理想的光电二极管108中，当二极管被来自光发射器的外加光信号正向偏置时，其带宽中的任意波长均产生半波整流电流。电流的频率与光的频率相匹配。在这种情况下，通过将光速(大约3×108米/秒)除以波长(以米为单位)来确定频率。在太赫兹范围内测量在近红外和可见光谱中产生的频率。
[0044] 在一些情况下，光电二极管光电检测器106接收来自被识别为环境光 102的环境源的各种光输入以及来自光发射器的期望光信号104。随着低通滤波器中导致的半导体材料的泄漏，光信号被施加在光电二极管和内部结电容的结点上。光信号是太赫兹频率范围内的交流电(周期在时间上如此接近使得光信号显示为连续的块)。取决于电阻器和电容器模型的值，通过用如图1所示的等效电路建模理想的光电二极管光电探测器，等效电路不能响应太赫兹频率，从而导致光电二极管光电检测器106的输出是经整流和滤波的直流(DC)信号114，其幅度与所施加的光信号的幅度成比例(即，环境光102和期望的光信号104的组合)。
[0045] 如所讨论的，在光电二极管光电探测器的真实世界实现中，“理想”特性被内部结“空间电荷层”的电容和半导体材料中的小泄漏电流破坏。在所示的黑匣子模型中，这些分别由分立电容器110(所有内部电容的集合)和分立电阻器112(所有泄漏的集合)来表示。该电阻器-电容器(RC)网络形成“低通滤波器”，其滤除由理想二极管108施加并检测到的光的极高频分量。由于检测到的电流的这种低通滤波，而不是出现在黑匣子端子上的光波形的半波整流表示，所以出现与外加光的强度成比例的无频率的电流，即，DC电流。
[0046] 如果可以在光电二极管光电检测器中保留外加光的交流(AC)频率分量并且能够以这些频率操作的分量可用，则有方法来区分照射光电检测器的接收光的波长。但是，对于光电检测器上施加的在其带宽内的所有光只产生DC电流，不能区分正在接收哪些单独的波长。光电探测器简单地将在其带宽中接收到的所有光能整合在一起，从而产生复合DC电流。如果可以在任意情况下消除环境光源，这将不是问题。
[0047] 不幸的是，在真实世界中，所有光源没有得到很好的控制。诸如高架照明、反射、面板灯、窗户等的光源可以侵入基于光波的系统。在这些情况下，光电二极管光电探测器无法确定哪些光源正在产生其输出电流。根据图1，意欲寻求并测量期望波长的强度。然而，由于不期望的“环境光”102 的贡献，光电二极管光电检测器的DC电流会包括不可量化量的“环境光”。
[0048] 为了区分从干扰环境光所检测到的期望光的波长，使用和商业化的常用方法被称为“锁定(lock-in)”放大器。在这样的系统中，期望的光束被具有孔的旋转盘物理地斩断，或者通过电子装置以特定的速率实际上使光开启和关闭。光电探测器放大电路与光斩波同步，因此只有当发射已知期望的光时才处理信号。在不发光期间，测量环境光的背景水平，并且从已知发射有效光时减去。这个差被认为是期望的信号幅度。
[0049] 然而，这种方法的限制在于，与环境干扰的元素(例如高架照明)相比，真实光信号的幅度通常非常小。高架照明通常是非常有创意的，并包含与电力线频率相关的调制。在这种情况下，斩波光的采样率必须足够高，以免背景测量不受环境干扰频率的“混淆”。在这些情况下的小信号测量是非常困难的，并且通常不可靠。
[0050] 更有效的方法是应用通信调幅技术。这种方法是基于这样的认识：尽管光电检测器的低通滤波器特性不能保持光的频率，但是可以以足够低的频率对光进行AM调制，使得光电检测器起到如同传统AM接收器中所发现的常规包络检测器的作用。在这种情况下，与载波处于射频(RF)频谱区域不同，载波是由发射器的波长确定的光。在AM中，固定调制指数处的音调调制幅度与载波的强度成比例，因此与光信号的强度成比例。因此，处理调制边带允许区分感兴趣的波长与环境干扰。
[0051] 这里描述的系统的概念是将光电探测器的带宽看作是一段RF频谱。这是可能的，因为通常认为光是表现非常像RF的电磁能。
[0052] 为了说明在此描述的系统的概念，考虑在美国的标准AM广播带宽覆盖如图2中提供的500kHz至1700kHz频率上的RF信号。AM接收器被构建为调谐任何频率(或波长为光速，3×108米/秒，除以频率的波长)。AM接收器中的常规二极管检测器产生异步包络检测(与前述的光电检测器相同)但是在预想的系统中，RF载波的频率足够低，使得将电路提供为添加物理低通滤波器。低通滤波器由适当的电容器和电阻器组成，这些电容器和电阻器被调谐以消除音乐音频范围以上的所有频率。图2中简化的AM无线电示出了天线接收所有传输的频率，可调谐滤波器选择感兴趣的频率(在这种情况下为站D)，以及基于适当的电容器和电阻器组合，AM二极管检测器用作包络检测器和低通滤波器。放大器中提供了来自AM二极管检测器的信号，然后到扬声器以音频输出。
[0053] 如果AM检测器二极管电路直接连接到天线，则将听到整个AM带宽中的所有AM广播信号，而不管该频谱内分配的频率如何，并且每个站的编程音频将是加性并且彼此重叠。(此外，带宽中的所有噪声都将包含在检测中。) 这不可能区分单个站(最强的一个站是主导的)，而是可以听到所有站。
[0054] 这种令人困惑的情况非常类似于当试图检测单个特定光信号的同时，在光电检测器上施加多个竞争的直接光信号和/或环境光源时光电检测器的情况。
[0055] 为了解决AM无线电中的这个问题，在如图2中提供的天线和AM二极管检测器之间，每个接收器包含一组选择调谐电路，用于“预选”要接收的信号。调谐电路的带宽足够窄(足够高的品质因数，或“Q”)，以消除除期望收听的特定站之外的所有站。可以用无线电上的调谐旋钮调谐这些选择性调谐滤波器，以挑选优选电台进行检测。只有来自该特定站的RF被传送到检测器，检测器和RC低通滤波器剥离程序编制信息以被放大到扬声器。图 2示出了AM无线电概念和频谱。
[0056] 根据这里描述的系统，提供了一种与光测量系统连接的可调谐光接收器，该光测量系统支持光信号的传输系统的控制。所描述的系统能够选择光电检测器带宽中便于要测量介质中的特定成分吸收和散射的波长。独有的调制频率被分配给发射波长中的每一个。选择调制频率中的每一个及其对应发射波长以便非谐波相关，因此用作针对相应的光信号的“标记”。在各种实施例和方面中，可调谐光学接收器可以被配置为使用调制标记的异步和/或同步检测。这种可调谐技术的应用可以构成未来临床治疗床边诊断套件的基础。这里将提供两个示例实施例来描述处理环境光的系统和方法。一个实施例适用于异步接收器，并且第二个实施例适用于同步接收器。
[0057] 异步接收器实施例
[0058] 在将AM信号选择原理应用于光时，该方法类似于所讨论的AM传输原理，但是具有改进的电信号处理技术。与AM接收器的情况不同，当前没有可用的部件在可见光频率范围内用于“预选”要接收和测量的特定光信号。因此，在光学频率范围内构建具有高Q值的可调谐滤波器的电子部件不可用。这样，当应用于光学频率时，在图2的AM接收器的电路架构中，光电探测器会同时接收所有产生的光和环境光并解调它们。因此，输出的电信号形式是包括任何不期望光信号的所有信号贡献的总和。
[0059] 在传统的光测量系统中，光是连续波(一直是CW)，或者是如在锁定放大器方案中的开关(开-关键控-OOK)。通过要测量介质的光的吸收和散射减少了光电探测器要量化的信号，以便使用Beer定律进行处理。使用AM 无线电类比，这就像无线电站，或者在CW模式下开启发射器，或者在OOK 模式下切换发射器开启和关闭，但从不播放任何编制素材(音乐、谈话等)，广播产业中称之为“空气停滞”。
[0060] 在AM无线电接收器示例中，不能控制发射器系统的状态或操作。但是在光测量系统中，可以完全控制光信号的传输。这里描述的系统有三个关键点：
[0061] (1)设计者完全控制光的传输系统。
[0062] (2)设计者可以选择便于要测量介质中特定成分吸收和散射的光电探测器带宽中的波长。
[0063] (3)设计者可以为传输的n个波长中的每一个分配唯一的调制频率M (t)n，作为点#2处定义的各个光信号的“标记”。调制频率被选择为使得它们彼此不具有谐波关系并被充分分离以通过常规滤波技术(模拟、有源滤波器、数字等)被单独滤波。
[0064] 作为示例，考虑构建系统来测量光在离散光谱中用于分析人体血液的某些参数。图3为这些参数提供了一些可能的波长。然后，设计者选择M(t) 的频率以便策略性地对每个波长“加标记”，从而在接收器中进行独立检测。在图3中，可以使用调制频率M(t)对波长“加标记”以区分受不同血液成分影响的光强度。这种方法去除了环境光的干扰、量化，并向噪声余量提供显着的信号，否则难以测量人体血液成分。在血液以外的其他应用中同样可以使用这种方法，例如监测飞机液压流体的纯度。
[0065] 在图3的示例中，应注意单独光的每个波长以测量氧合血红蛋白(～ 660nm)、钠(～590nm)、血小板(～750nm)、等色血红蛋白(～800nm)、 Carboxi血红蛋白(～790nm)和水(～1300nm)。在图3中还示出了AM调制“频率标记”(f1至f6，它们不是谐波相关并且被充分分离以便通过常规的滤波技术(模拟、有源滤波器、数字等)单独进行滤波)。
[0066] 有多种方法来对来自发射器的光加标记。例如，当使用LED作为发射器时，可以使用电流源来驱动LED。在LED器件中，光子产量与流经器件的电流成正比。光子产量与光强度直接相关。给定以特定波长(例如，图3 中提供的波长之一)发光的LED，光子产量越高，光强度越高。例如驱动 LED的电流源可以被编程以具有与图3中提供的调制频率M(t)之一频率相匹配的正弦曲线方法，以特定方法改变传递到LED的电流。通过这样做， LED的光强度(光子产量)将在正循环中随电流变化到最大值，然后在负循环中接近零(或零)。这样，实现了“被标记”光，因此由LED发射的光以调制频率M(t)进行AM调制。在图4中提供了示出了期望的“被标记”光404 的示例波形。M(t)优选为正弦曲线。
[0067] M(t)可以是在100Hz至500kHz范围内的频率。由于耦合电容器的尺寸随着频率的降低而增加，所以100Hz的下限受到耦合电容器的尺寸的限制。常见的光学系统基于DC，并且需要补偿温度漂移、放大器的输入偏置和DC 偏移等。通过操作AC系统，DC系统的一些问题得到缓解。通过在AC系统中选择可接受的100Hz频率，可以实现耦合电容器的可接受尺寸。M(t) 的500kHz上限受到电磁(EM)辐射的限制。在RF频率或频率高于500kHz 时，应考虑电磁辐射。一些司法管辖区具有辐射发射标准来限制医疗器件的RF辐射，例如国际电工委员会IEC 60601标准。
[0068] 尽管光电探测器不能“预选”在其带宽内可以接收哪些光信号用于检测，但是可以在光电探测器的输出电流中将来自每个光信号的调制相加。如图4 所示，光电检测器406的输出电流将来自接收信号的AC电平与任意和所有环境干扰加上调制音调相加。环境光402和期望光404产生正弦信号414。因为环境光402没有被调制，所以它显示为DC分量，并且将项目414处信号404 的DC分量与414处由总DC信号偏移的期望光的M(t)相加。然后都通过跨 Z放大器放大并转换成电压。
[0069] 参考图5A至图5B，通过使来自跨Z放大器504的信号通过耦合电容器 506，去除了AC分量(包括所有干扰和环境光)，只留下感兴趣的单独“被标记”信号的调制频率。这是去除在进行测量的环境中所有干扰环境光信号的关键。
[0070] 此时，每个频率可以被独立地滤波并且利用附加的检测器对每个标记频率进行异步包络检测。图5A至图5B示出了接收器的这种类型的布置，其中单独的滤波器508-1至508-n可以是选择不同的期望信号的较低调制频率的带通滤波器。在一些情况下，如图5A所示，如果只使用一个调制频率，则只存在一条路径。510-1至510-n二极管是对来自508-1至508-n滤波器的信号进行整流的检测器。使用低通RC滤波器512-1至512-n，平滑整流后的信号。该平滑的AC电平与相应标记波长处的光幅度成比例。在一些实施例中，提供了采样和保持电路514-1至514-n以选择平滑信号的单个采样电压值，用于与数字处理系统的接口。
[0071] 图5A示出了只检测到一个被标记信号的简单情况。不同图形被示出为信号随着其在接收器的各个级中传播的时间里看起来的示例表示。在光电检测器之后，在A点处，接收具有DC偏移的优选正弦信号M(t)(如图4中所示)。在隔直流电容器或耦合电容器之后，去除DC信号，从而得到B点所示的图形。去除DC信号表示去除环境信号。在检测器之后，在点C处提供整流信号。在这种情况下的检测器作为半波整流器操作，但是可以理解的是，可以使用二极管电桥电路或其他电路来对来自点B的信号进行半波整流。在RC滤波之后，在点D处提供平滑的图形。点D处的DC电压与所选(滤波) 的接收光信号的强度成比例。然后，采样和保持电路在点E处选择测量值。图5B示出了光电检测器502可以接收具有不期望光信号的多个被标记的光，并且可以使用图5A中所示的类似过程并行地将每一个期望信号的强度量化为电压。在图5B中，从采样和保持电路514-1至514-n中的每一个并行地读取多个输出。在图5A和5B中，由于集体努力是测量B点处信号的幅度，在隔直流电容器506之后的每个分量通常可以称为测量电路的一部分。
[0072] 该异步方法的基础数学原理基于基本AM方程1：
[0073] E＝A(1+B(M(t))CosωLt (1)
[0074] 其中，E是在任意给定时刻的整体波幅度，A是AM波形的最大电压，并且B是调制指数(从0到1的值)。在这个光学系统中，B总是1。M(t)是调制频率函数，其可以被定义为CosωMt以弧度/秒为单位测量的调制的频率ωM。ωL是以弧度/秒为单位测量的光信号的频率，t是获取该波形的快照用于分析的时刻。
[0075] 以B＝1和三角标识来展开方程1提供了方程2：
[0076]
[0077] 当这个整体的波幅度E施加到光电探测器时，由于空间电荷层电容的内部低通滤波和材料泄漏，器件不能响应光频率。结果是输出代替光频率的 DC电流。虽然在系统中会有一些损失，但是输出值仍然是成比例的量A。在这个讨论中，为了便于解释，假定系统是无损的。现在利用光频项修正方程2DC(ωL＝0)提供了方程3：
[0078]
[0079] DC偏移是第一个项A。第二项只是频率ωM的调制项。由于真实世界的物理约束，每个方程2的调制频率的负值不可实现。
[0080] 如图5A所示，使信号通过串联电容器从方程3中去除DC项(图5A的点 B)。然后，信号被减少为方程4：
[0081]
[0082] 因此，如果对于ωM(即，ωM1、ωM2、ωM3...、ωMn)存在具有不同调制频率的附加光源，则在光电检测器检测并通过串联电容器之后，只有这些频率的矢量和保持在用于检测的信号中。这些信号中的每一个将在各个波长处与方程4中的各个原始光强度A在幅度方面成比例。也就是说，ωM1的幅度将与A1成比例，ωM2的幅度将与A2成比例等。
[0083] 如图5B所示，对于每个预期的成分频率M(t)，异步检测器将需要分离的带通滤波器来从在跨Z放大器504和串联电容器506的输出处的复合检测的调制中选择M(t)。M(t)频率的选择必须使得不存在将激发不正确的滤波器的谐波关系，并且M(t)频率在频率上足够分离，使得带通滤波器的Q是合理并可实现的。这是实现可调谐光学接收器的这个实施例的复杂性和设计约束。
[0084] 同步接收器实施例
[0085] 在第二个实施例中，接收光信号的另一种方法是使用来自发射器侧的原始调制频率作为基本注入频率来同步地检测。与异步相比，同步检测是有利的，这是由于图5B的选择性滤波器508的设计中较少的部件数量和较低严格性。
[0086] 此外，与通过要测试介质传输的信号相比，同步检测还提供了所接收调制阶段的潜在差分相位测量。在这些相位差中可能包含重要的信息，例如，使用相同的信号来感测两个分量或特性的能力，其中通过信号的幅度感测一个分量，并且通过信号的相位感测其他分量。当随着波从一个介质传播到另一个介质而波速减慢时，出现输入光信号和输出光信号之间的相位差。在同步情况下，初始信号的相位是已知的，并且可以测量接收信号的相位。可以计算两个信号之间的相位差。
[0087] 例如，当通过动脉观察时，输入信号和获得的信号之间的相位差可以平均约为度。当微血凝块(比血液密度更大)通过动脉时，这可能会影响通过动脉传播的光速。随着其通过，这可能表现为 度的相位变化，以检测微血凝块。因此，可以看到从 度到度的相移，并且该信号可以用于识别刚刚通过动脉的微血凝块。不同的物体会产生不同的相移，因此，在利用信号的幅度感测介质的成分的同时，信号的相位提供了附加的范围来识别介质中的物体。
[0088] 图6示出了使用调制标记的同步检测的可调谐光学接收器的一个实施例。这个系统代表了通过充满人体血液的血液腔室进行的多次测量的示例。基于下面的控制数学，可以看出，随着处理器调谐频率在每个接收器元件中改变以对应于“标记”频率，可以对介质进行独立的测量。
[0089] 考虑方程4，由光电探测器检测到多个调制频率ωMn，由跨Z放大器放大，然后通过跨Z放大器之后的串联电容器剥离DC分量。方程5描述了跨Z放大器之后的信号：
[0090]
[0091] 在异步情况下，需要为每个ωM构建带通滤波器，然后有附加的独立检测器、滤波器和电压测量电路。然而，在使用根据本公开的一些实施例的同步检测器(例如图6中所示的接收器元件)时，有两种恢复任何给定光源的幅度AMn的方法。两者都涉及使用通过专用器件或通过使用基于微控制器、数字信号处理器或其他计算器件的软件在电路中实现的四象限乘法器。如方程5中数学描述，这允许任何接收器元件被“调谐”到从跨Z放大器可获得的任何光源。
[0092] 例如，假设在给定的时间间隔内对AM3感兴趣。为了特别接收这个信号，由处理器将处理器对四象限乘法器的调谐线设置为ωM3。使用方程5为示例，去除DC分量后，信号与信号CcosωM3t相乘得到方程6：
[0093]
[0094] 其中D表示检测到的信号，AM是单独光信号中每一个的幅度，C是处理器注入信号的幅度(常数)，cosωMnt是从跨Z放大器检测到的光波标记，ωMn是以弧度/秒为单位测量的弧度调制标记的频率，t是获取该波形的快照用于分析的时刻。
[0095] 对方程6进行扩展提供了方程7：
[0096]
[0097] 注意，将“被标记”信号乘以处理器调谐频率的作用倾向于“散播”从四象限乘法器产生的所得频率。这有助于过滤期望的幅度以进行测量。
[0098] 参考方程7中的第三项，有两种方法来过滤ωM3分量。首先是跟随如图7B所提供的具有调谐到2ωM3的带通滤波器的四象限乘法器，接着是如图5A和5B中的均方根(RMS)伏特计、具有采样和保持的二极管/RC滤波器电路或其他测量电路。带通滤波器拒绝来自四象限乘法器的其余所有频率项。第二种方法是使用低通滤波器来测量四象限乘法器输出的DC偏移量，即 (ωM3-ωM3)的幅度。低通滤波器拒绝来自四象限乘法器的其余所有频率项。由于第二种方法是测量DC信号，因此如图7A和图7B中所示，在跨Z放大器之后使用隔直流电容器是重要的，以消除来自跨Z放大器电路的任何可能的 DC馈通。
[0099] 在同步接收器的又一个实施例中，检测的另一选择是将处理器调谐频率从期望的标记频率ωM3移动固定的偏移量(诸如200Hz)。在这种情况下，低通滤波器产生与光信号幅度成正比的200Hz信号。在一些情况下，这个信号会比DC信号更容易测量。同样值得注意的是，由处理器调谐频率C提供的信号的幅度将增益因子应用于整个检测过程。
[0100] 图6示出了基于本公开的一些实施例的系统，其中接收器元件在处理器调谐控制下使用同步检测。该图使用了对标记频率进行两次滤波的选项，从而利用频谱扩展的优势，因此简化了滤波器的设计。在一些情况下，该系统在同时表现出光源的稳态传输(非脉冲)的情况下是有利的。
[0101] 图7A和7B示出了同步接收器架构的一些实施例。在图7A中，项目610 可以是针对一些偏移频率的低通滤波器或带通滤波器。当将DC偏移感测为与所选频率分量相对应的幅度时，可以使用该架构。当以一些偏移频率感测低频信号(例如200Hz)时，也可以使用这种架构。偏置频率信号的幅度在这种情况下对应于所选频率分量的输出。图7B分离地提供以示出其中可以使用带通滤波器来选择频率是所选部件的频率两倍的信号的架构。这种方法利用了频率扩展，所以频率是所选分量频率两倍的信号的幅度对应于所选频率分量。
[0102] 在一些实施例中，可以实现由处理器控制的具有调谐灵活性的脉冲系统(时域多路复用)。但是，应该设计滤波器并对测量进行计时，以考虑到适当的稳定时间。滤波器Q和稳定时间之间有折衷，它们是逆相关的。这种可调谐技术的应用可以构成未来临床治疗床边诊断套件的基础。
[0103] 图8示出了根据本公开的一些实施例，可以利用同步光学接收器的系统。图8中的系统用于利用本公开的一些实施例来测量血液成分。LED电流驱动器802产生多个电流以驱动LED阵列804。LED阵列804包含LED1至LEDN。 LED阵列804中的每个LED以不同的波长操作，并且LED电流驱动器802被配置为调制提供给每个LED的电流。每个调制的电流表现为正弦方式，其频率远低于LED阵列802中的LED的频率。调制的电流均具有彼此不同的频率，并且不呈现彼此的谐波关系。
[0104] 图8示出了处理器824控制LED电流驱动器802，因此在一些实施例中，处理器824可以确定LED电流驱动器802应该向LED阵列804中的每个LED 提供哪个调制频率。来自LED阵列804的光入射到血液腔室808上，然后通过血液流动路径806，然后到达可以是光电二极管的光电探测器或光电传感器810。光电传感器810收集并整合所有光输入(包括环境光)并产生电流。然后电流被放大并由跨Z放大器812转换成电压信号。DC隔直流电容器用于滤除环境光并将放大的信号引入乘法器814。
[0105] 在乘法器814处接收的复合信号包含来自LED阵列804中的多个LED的 M(t)个频率分量。在一些实施例中，处理器824向乘法器814提供等于LED2 的M(t)调制频率的频率。然后乘法器814产生新的频率分量，其包括是 LED2的M(t)调制频率的两倍的频率分量。带通滤波器816被设计为中心频率是LED2的调制频率的两倍，所以带通滤波器816选择该频率并衰减 LED的所有其他频率。检测器818、RC滤波器820和S/H 822全部如图5A和5B中那样操作以提取与频率是LED2的调制频率的两倍的信号的幅度相对应的值。向处理器824提供该值，并且处理器824可以通过使用驱动LED2的信号的幅度和由S/H822接收的值，将该值传送给其他系统和/或解释由LED2感测的成分的浓度。
[0106] 在之前的系统中，使用LED2作为示例，但是可能已经调谐到LED阵列 804中的LED的调制频率M(t)中的任何一个。另外，使用带通滤波器816 来选择频率是调制频率的两倍也用作示例。如前所述，至少有三种检测方法：使用两倍的调制频率、检测DC信号以及检测偏移频率。因此，处理器 824可以提供与LED阵列804中的LED的调制频率之一不同的频率，并且取决于感测方法，带通滤波器816可以代替低通滤波器。
[0107] 另外，连接带通滤波器816和处理器824的虚线是可选路径，以确定来自带通滤波器816的信号与由LED电流驱动器802提供给LED阵列804的M(t) 调制频率电流信号之一之间的相位差。虚线信号可以驱动包括在处理器824 中的锁相环或算法或系统或插入虚线中的外部等效器件。在一些情况下，分频器被包括在处理器824中以校正乘法器的频率调整。例如，如果来自带通滤波器816的信号具有的频率是调制频率电流信号的两倍，则处理器
824 将该频率除以2来进行相位比较。
824 将该频率除以2来进行相位比较。
[0108] 在图3中，提供了示例频率标记以测量不同血液成分的浓度。选择f1测量氧合血红蛋白(HbO2)，选择f2测量钠，选择f3测量血小板，选择f4测量等氧化血红蛋白，选择f5测量羧基-血红蛋白，并且选择f6测量水。在根据本公开的一些实施例的具有使用f1至f6来测量血液成分的具有光学接收器的血液成分系统中，每个选定频率的信号幅度被转换成成分的浓度。例如，使用图8的系统，LED1发射在f1处调制的光，LED2发射在f2处调制的光，……,以及LED6发射在f6处调制的光。处理器824连续地选择f1、 f2……f6，并且从S/H822中为选择的频率信号中的每一个获得值V1、 V2……V6。V1、V2……V6根据测量成分的浓度来表示值。例如，V1的值取决于HbO2([HbO2])的浓度。
[0109] 为了测量，期望与比率相对应的信息，并且可以直接使用从S/H 822获得的值。例如，V1除以ln(V4)的自然对数(ln)对应于可用于确定血氧饱和度的[HbO2]/[Hb]。ln(V4)除以ln(V6)对应于可用于确定血细胞比容的[Hb]/[H2O]。ln(V3)除以ln(V6)对应于可用于确定血小板含量的[血小板]/[H2O]。对数比被映射到从比率获得的值与期望的信息浓度之间的校准函数关系。
[0110] 图8中的测量系统应该针对每个要测量项目进行校准。例如，当校准以测量血液的氧饱和度时，使用血液样本来获得V1cal，x和V4cal，x，其中“cal”表示校准，并且“x”表示测量数。也就是说，在第一次测量中，血液样本将提供V1cal，1和V4cal，1，并且在第二次测量中，血液样本将提供V1cal，2和V4cal，2。校准过程涉及首先测量V1cal，1和V4cal，1，然后使用共同血氧计测量血液的氧饱和度。之后，将氮气引入血液样本以降低血液样本的氧饱和度，进行第二次测量以获得V1cal，2和V4cal,2，然后使用共同血氧计来测量血液的血氧饱和度。然后该过程还涉及降低血液样本中的氧浓度并重复测量。在获得包括V1cal，x、V4cal，x以及来自共同血氧计的测量的足够的氧气浓度的数据点之后，可以对ln(V1cal，x)/ln(V4cal，x)的比率进行氧气浓度的统计回归以获得氧与比率ln(V1cal，x)/ln(V4cal，x)之间的函数关系。一旦获得该函数或图形关系，根据比率ln(V1)除以ln(V4)所做的任何测量可以被映射到在该关系中导出的氧浓度。
[0111] 图3中的调制频率和成分这里与图8中提供的实施例结合为示例。可以用其他类型和数量的发射器和光电探测器来感测其他成分。
[0112] 图9示出了结合用于透析治疗的可调谐光学接收器的实施例的血液监测系统的示例性环境。图9中的患者10经由血液提取针16和血液注射针26附接到透析治疗系统12。在利用透析治疗系统12的透析治疗期间，经由血液提取针16从患者10提取血液，使用管18通过血液泵20、血液腔室32和透析器血液过滤器22，然后经由管24和血液注射针26返回到患者10。透析器22 通过与来自新鲜透析管28的透析溶液进行流体交换来过滤血液，并将滤除的废弃物沉积到用过的透析管30。
[0113] 与透析治疗系统12一起使用包括显示器14、电缆和光学发射器和接收器组件34的血液监测系统，用于监测与透析过程相关的某些血液特性。光学发射器和接收器组件与由管18提供的血液流动路径中的血液腔室32匹配。光发射器和接收器组件包括当光发射器和接收器元件配合到血液腔室时位于血液腔室32的相对侧上的光发射器和光电检测器。从光发射器和接收器组件中的光发射器通过血液腔室的光被进行透析的血液吸收。光学发射器和接收器组件中的光电探测器检测来自光电探测器的吸收和电路过程吸收信号，以在显示器14处提供对负责透析过程的临床医生有意义的信息。处理吸收信号的电路可以使用本公开中的可调谐光学接收器的实施例。
[0114] 本文讨论的各种实施例可以与本文描述的系统相关地以适当的组合相互组合。另外，在一些情况下，可以适当修改流程图、流程示图和/或所描述的流程处理中的步骤顺序。此外，可以使用具有所描述的特征的软件、硬件、软件和硬件的组合和/或其他计算机实现的模块或器件并且执行所描述的功能来实现本文描述的系统的各个方面。
[0115] 这里描述的系统的方面的软件实现可以包括存储在计算机可读介质中并由一个或多个处理器执行的可执行代码。计算机可读介质可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器，并且可以包括例如计算机硬盘驱动器、 ROM、RAM、闪存、便携式计算机存储介质(诸如CD-ROM、DVD-ROM)、具有例如通用串行总线(USB)接口的闪存驱动器和/或其它驱动器、和/ 或其上可执行代码可以被存储并由处理器执行的任何其它适当的有形或非临时性计算机可读介质或计算机存储器。这里描述的系统可以结合任何适当的操作系统使用。
[0116] 本文中引用的包括出版物、专利申请和专利的所有参考通过参考与每个参考被单独具体地指示以通过参考被并入且被全部阐述于此的范围相同的范围而合并于此。
[0117] 在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求的上下文中)的单数术语“一”和“一个”和“所述”及类似指示物的使用应当被解释为涵盖单数和复数两者，除非另有明确指示或与上下文矛盾。一个或多个项目(例如，“A 和B中的至少一个”)的列表之后使用术语“至少一个”应理解为是意味着从列出的项目(A或B)或所列项目(A和B)中的两个或更多个的任何组合，除非本文另有指示或与上下文明显矛盾。除非另有指示，术语“形成”、“具有”、“包括”和“包含”应被解释为开放式术语(即表示“包括但不限于”)。此外，除非本文中另外指示，否则本文中对值的范围的叙述只意在用作分别参考落入该范围内的各个值的便捷方法，并且各个值被并入本说明书中犹如其被单独在此叙述一样。可以按照任何适当顺序执行本文中描述的所有方法，除非本文中另外指出或者与上下文明显矛盾。本文中提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如(例如)”)的使用只意在更好地阐述本发明，不对本发明的范围施加限制，除非另外要求。说明书中的任何用语都不应被解释为指出对本发明的实施至关重要的任何非主张要素。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 用于变换图像的系统和方法 | 2020-07-22 | 1 |
| 一种基于永磁同步电机开环矢量的转速追踪方法 | 2021-01-23 | 1 |
| 一种电流功率放大电路 | 2021-08-13 | 0 |
| 一种射电望远镜的前端电路系统 | 2021-01-10 | 2 |
| 光传输系统、相位补偿方法以及光接收装置 | 2020-11-07 | 2 |
| 一种对压缩采样系统低通滤波器进行补偿的方法 | 2022-01-15 | 0 |
| 一种单磁芯复杂波形电流传感器 | 2020-12-10 | 0 |
| 一种应用于毫米波信号的下变频模块 | 2020-05-11 | 0 |
| 一种太赫兹平衡式二倍频器 | 2021-03-02 | 2 |
| 一种采用模拟前端的数字相位生成载波解调装置 | 2021-07-05 | 1 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈