个人健康数据采集
阅读：542发布：2022-02-22
专利汇可以提供个人健康数据采集专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 涉及个人健康 数据采集 ，特别是涉及一种个人手持式监测器，其包括用于获取 信号 的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的测量结果，信号获取装置与个人手持式计算装置整合，其中参数是血压，并且信号获取装置包括适合于阻断通过身体部分的血液流动的血流阻断装置，用于检测通过与血流阻断装置 接触 的身体部分的血液流动的装置，和至少一个提供信号的其它装置，根据该信号可得到用户血压的估计值，其中个人手持式监测器的处理器适合于根据数学 算法 处理来自所述至少两个装置的信号以得到用户血压的更加精确的估计值。，下面是个人健康数据采集专利的具体信息内容。
1.一种个人手持式监测器，包括用于获取信号的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的测量结果，所述信号获取装置与个人手持式计算装置整合，其中所述参数是血压，并且所述信号获取装置包括适合于阻断通过身体部分的血液流动的血流阻断装置，用于检测通过与所述血流阻断装置接触的所述身体部分的血液流动的装置，和至少一个提供信号的其它装置，根据该信号可得到用户血压的估计值，其中PHHM的处理器适合于根据数学算法处理来自所述至少两个装置的信号以得到用户血压的更加精确的估计值。
2.根据权利要求1的个人手持式监测器，其中提供根据其可得到用户血压的估计值的信号的其它装置选自于：血压传感器；用于估计脉搏波速度的装置；用于估计脉量的装置；
和用于估计脉搏率的装置。
3.根据权利要求2的个人手持式监测器，其包括所有四种装置。
4.根据权利要求1或权利要求2的个人手持式监测器，其中用于估计脉搏波速度的装置适合于确定在引发心脏收缩的电信号和心脏收缩的机械性开始之间的时间延迟。
5.根据权利要求1或权利要求2的个人手持式监测器，其中用于估计脉搏波速度的装置接收表示引发心脏收缩的电信号的信号和表示脉搏到达用户身体上的两个不同位置的信号。
6.根据权利要求2到5中任一项的个人手持式监测器，其中用于估计脉搏波速度的装置接收表示用户个人数据的信号，例如用户的性别、年龄、体重、身高、腰围或其它物理特性，由此血压估计的精确性可以得到提高。
7.根据权利要求2到6中任一项的个人手持式监测器，其中PHHM的处理器适合于分析在相继的脉搏之间的时间间隔的变化。
8.根据权利要求2到6中任一项的个人手持式监测器，其中PHHM的处理器适合于根据测得的值估计在身体的另一个部分处例如上臂或者大动脉中的用户血压。
9.根据权利要求1到8中任一项的个人手持式监测器，其适合于接收表示用户血压的独立校准测量的信号，由此血压估计的精确性可以得到提高。
10.一种个人手持式监测器，其包括用于获取信号的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的测量结果，所述信号获取装置与个人手持式计算装置整合，其中所述信号获取装置包括适合于在身体部分被所述监测器覆盖时测量所述身体部分的温度的温度传感器，其中PHHM的处理器适合于根据数学算法处理来自所述温度传感器的信号的变化以得到用户核心体温的测量结果。
11.一种个人手持式监测器，其包括用于获取信号的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的测量结果，所述信号获取装置与个人手持式计算装置整合，其中所述信号获取装置包括适合于测量所述监测器指向的身体部分的温度的温度传感器，其中PHHM的处理器适合于根据数学算法处理来自所述温度传感器的信号的变化以得到用户核心体温的测量结果。
12.根据权利要求11的个人手持式监测器，其中PHHM适合于向用户提供听觉的和/或视觉的指示以便定位传感器以获得最相关的测量结果。
13.根据权利要求11或权利要求12的个人手持式监测器，其中PHHM适合于向用户提供听觉的和/或视觉的指示以便定位传感器从而使其指向用户的衣服，由此能够获得关于环境温度的信号。
14.根据权利要求10到13中任一项的个人手持式监测器，其中所述温度传感器与扩音器或其它用于在PHHCD中产生声音的装置并置或者结合。
15.一种个人手持式监测器，其包括用于获取信号的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的测量结果，所述信号获取装置与个人手持式计算装置整合，其中所述信号获取装置包括血液光敏元件，所述血液光敏元件具有用于将光传送到用户身体部分的光发射器、用于检测被传送穿过所述身体部分或被所述身体部分散射的光的光检测器以及包含待检测的分析物的光学单元，被传送穿过所述身体部分或被所述身体部分散射的光在到达所述光检测器之前通过所述光学单元，其中PHHM的处理器适合于处理在身体部分存在和身体部分不存在的情况下从所述光检测器获得的信号以提供用户血液中的分析物浓度的测量结果。
16.根据权利要求15的个人手持式监测器，其中PHHM适合于在身体部分中的脉搏周期中在一个或多个时间进行测量，包括在心脏收缩峰值处或附近进行的至少一个测量。
17.根据权利要求15或权利要求16的个人手持式监测器，其中所述分析物是葡萄糖、酒精、血红蛋白、肌酸酐或胆固醇。
18.根据权利要求15或权利要求16的个人手持式监测器，其中所述分析物是非法的或在其它情况中禁用的药物或兴奋剂。
19.根据权利要求15到18中任一项的个人手持式监测器，其中整合了光学系统。
20.一种由权利要求15到19中任一项所限定的信号获取装置，其配备有独立的显示器、控制器、计算装置和电源。
21.一种个人手持式监测器(PHHM)，其包括用于获取信号的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的测量结果，所述信号获取装置与个人手持式计算装置(PHHCD)整合，其中所述参数是血压，并且所述信号获取装置包括：血流阻断装置，所述血流阻断装置适合于被按压在身体部分的仅仅一侧上或者让身体部分的仅仅一侧按压在其上，用于测量由所述身体部分施加的或者施加到所述身体部分上的压力的装置，和用于检测通过与所述血流阻断装置接触的所述身体部分的血液流动的装置。
22.根据权利要求21的个人手持式监测器，其中用于检测血液流动的装置采用示波法。
23.根据权利要求21的个人手持式监测器，其中用于检测血液流动的装置是光传感器。
24.根据权利要求21到23中任一项的个人手持式监测器，其适合于响应于来自PHHM的信号向用户提供听觉的或视觉的指示以调节所述血流阻断装置按压在所述身体部分上的力或者所述身体部分按压在所述血流阻断装置上的力，以便确保在所施加的力的充分范围内进行测量，以容许估计心脏收缩血压和心脏舒张血压。
25.根据权利要求21到24中任一项的个人手持式监测器，其中所述血流阻断装置包括按钮，所述按钮的表面适合于与所述身体部分接触，并且用于测量压力的装置包括用于确定施加到所述按钮上的力的传感器。
26.根据权利要求25的方法的个人手持式监测器，其中力传感器适合于通过将监测器取向为向上和向下并且检测来自所述力传感器的信号而进行校准。
27.根据权利要求25或权利要求26的个人手持式监测器，其中所述按钮包括多个元件，每个元件都连接到单独的力传感器。
28.根据权利要求21到24中任一项的个人手持式监测器，其中所述血流阻断装置包括填充有流体的垫子，并且用于测量压力的装置包括用于确定所述流体中的压力的传感器。
29.根据权利要求21到24中任一项的个人手持式监测器，其中所述血流阻断装置包括带子，并且用于测量压力的装置包括用于确定所述带子中的张力的传感器和用于确定所述带子的偏移的传感器。
30.根据权利要求21到29中任一项的个人手持式监测器，其中PHHM的处理器适合于通过将测得的数据与理论曲线匹配来估计心脏收缩血压和心脏舒张血压，所述理论曲线将血液流速关联到外部施加的压力。
31.根据权利要求1到29中任一项的PHHM，其中PHHCD是手机或平板电脑。
32.根据权利要求31的PHHM，其中PHHCD适合于通过网络连接到用于分析来自PHHM的数据的数据处理系统，从而提取与健康相关的参数或比单独从PHHCD获得的更加精确的与健康相关的参数，并且将分析结果返回到PHHCD以便显示给用户。
33.根据权利要求31或权利要求32的PHHM，其中PHHCD适合于通过网络连接到用于保留数据的备份的数据处理系统以便由用户或者由其它人，例如医疗人员随后查看。
34.根据权利要求33的PHHCD，其中所述数据处理系统适合于控制通过第三方应用程序对来自PHHM的数据的访问，从而仅仅对于满足规章要求的和/或已经被所述数据处理系统授予许可的应用程序允许这种访问。
35.一种适合于与PHHCD整合以生产如权利要求1到34中任一项所限定的PHHM的信号获取装置。
个人健康数据采集
技术领域
[0002] 本发明涉及采集个人健康数据的装置。特别是，本发明涉及个人手持式监测器(下文中“PHHM”)，其包括用于获取信号的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的一个或多个测量结果，信号获取装置与个人手持式计算装置(下文中“PHHCD”)整合，PHHM使用PHHCD的处理器控制和分析从信号获取装置接收的信号。本发明还涉及适合于与这种PHHCD整合的信号获取装置。本发明进一步涉及操作PHHM和处理由信号获取装置获取的信号的系统。本发明进一步涉及分析、储存和传输由PHHM通过互联网获取的信号或者调节由这些信号得到的数据可以应用的用途的系统。
背景技术
[0003] 手机(也被称为移动电话)是日常生活的一部分。在发达国家中，大多数成人拥有手机。使用手机在发展中国家中也正在变得日益流行，因为它使这些国家能建立通信系统而不必安装电缆线路。已经有了将手机用于健康护理中的各种提议。然而，所有这些提议都有缺点。
[0004] Leslie,I等人的“Mobile Communications for Medical Care”,Final Report,2011年4月21日，报告了剑桥大学进行的重要研究，其确认了通过将来自本地测量装置的“生命体征”和其它数据传输到中央数据采集和处理计算机，手机网络将会在发达国家、低收入国家和新兴国家中对健康护理产生的极其重要的贡献。该研究使两个独立的行业团体产生关联——制造手机的团体和制造医疗设备的团体。
[0005] Ladeira D等人的“Strategic Applications Agenda Version 3”,Working Group on Leading Edge Applications,2010年1月，www.emobility.eu.org，是电子移动研究，其考虑了网络化的健康护理的广泛含意并且声称：“智能电话可以自动地和无线地采集来自测量装置的测量结果并且将采集的数据无缝地传输给医生用于进一步分析”。
[0006] “Healthcare unwired–new business models delivering care anywhere”,Pricewaterhouse Coopers’Health Research Institute，2010年9月，是从医疗专业的观点讨论通信的广泛使用所提供的机遇及其对医疗业务模式的影响的研究。
[0007] 在2009年的回顾中，苹果公司确认了对于用其 作为从医疗设备到医师及他人的通信链的一部分的增长的需求，(参见http://medicalconnectivitv.corn/2009/03/19/apple-targets-healtri-care-witri-iphone-30-os/)。
[0008] 这些报告基于现有医疗设备和现有手机技术的使用，因此要求医疗设备行业和手机行业两者的参与。本发明的目的是能够采集关于健康的数据而不同时需要这两个行业。
[0009] 平板电脑和便携式个人计算机也正在变得足够小以用作PHHCD。许多这种装置还包括通信设备，例如WiFi或无线电话连接。
[0010] 个人数字助理装置(“PDA”)现在也是公知的，并且包括能够让用户储存和检索个人数据的处理器。
发明内容
[0011] 根据本发明的第一个方面，提供了一种个人手持式监测器(下文中“PHHM”)，其包括用于获取信号的信号获取装置，所述信号能用于得到与用户健康相关的参数的测量结果，信号获取装置与个人手持式计算装置(下文中“PHHCD”)整合。
[0012] 本发明的PHHM必须具有这种尺寸和重量，即其能够易于由普通成年人用一只手拿住PHHM和用另一只手输入或检索数据而进行操作。优选地，PHHCD包括通信设备，例如WiFi或无线电话连接。
[0013] “整合”意味着信号获取装置和PHHCD形成单个物理单元，其中当任何一个移动时信号获取装置和PHHCD都保持在固定关系中。所有的电连接都提供在PHHM中。
[0014] 获取的信号可以是模拟或数字的，并且，如果是模拟的，可以被转换成数字形式以便随后由PHHCD的处理器分析或者由远程数据处理设备进行分析，PHHCD使用互联网或其它数据通信装置与该远程数据处理设备进行通信。
[0015] 与信号获取装置整合的PHHCD可以是手机、平板电脑、PDA或能够易于由普通成年人用一只手拿住装置和用另一只手输入或检索数据而操作的任何其它计算装置。
[0016] 通过将经证实的技术原理与新颖的实现方式结合以创造PHHM，其容许其用户仅仅通过使用PHHM获取个人健康数据的测量结果，本发明将医疗技术和PHHCD技术结合起来。如果需要，用户可以将这些测量结果传递给其它方。
[0017] 因为信号获取装置与PHHCD整合，所以相对于以上所述研究中描述的系统的使用，使用本发明的PHHM是显著的改进。由于信号获取装置必须足够小以便与PHHCD整合而不减小其便携性，并且能够利用PHHCD的基础结构，例如其显示器和电池，所以其将会比许多已知的医疗设备便宜得多，这些已知医疗设备对于低收入国家或新兴国家中的大多数用户而言太昂贵并且甚至会使发达国家中的用户犹豫。信号获取装置采用了微电子技术以将尺寸和成本减小到与PHHCD整合的信号获取装置可以变得普遍存在且对用户私人化的水平。
[0018] 优选地，信号获取装置适合于当与用户身体的一个或多个部分接触或非常接近时获取信号。特别地，信号获取装置可以适合于当其至少一部分与下列部分接触时获取信号：
[0019] ·用户的一个或多个手指或脚趾，特别是一个或多个手指；
[0020] ·接近颈动脉的皮肤；
[0021] ·用户的胸部，有利地在心脏附近；和/或
[0023] 信号获取装置包括用来获取信号的一个或多个传感器，所述信号可以用于得到对于个人健康有用的参数的测量结果。优选地，一个或多个传感器用于获取关于血压、脉搏波速度、血压波形、温度、血氧分压、心电图、心率和/或呼吸速率的信号。信号获取装置可以包括用于获取信号的传感器，根据所述信号可以得到多于一种上述参数的测量结果。信号获取装置优选地包括用于获取信号的一个或多个传感器，根据所述信号可以得到血压的测量结果，例如使用血压测量法、光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography)和脉搏波速度测量中的一种或多种。
[0024] 本发明的PHHM可以包括下列传感器和装置中的一种或多种。这些传感器和装置的特别优选的组合说明如下：
[0025] 温度传感器
[0026] 信号获取装置可以包括用于获取信号的温度传感器，根据所述信号可以通过PHHCD的处理器得到局部身体温度(即，在传感器应用于身体上的位置附近的温度)的测量结果。有利地，信号获取装置还包括用于获取信号的传感器，根据所述信号可以通过处理器得到环境温度的测量结果。这可以是与有关测量局部温度所使用的传感器相同的传感器或者可以是单独的传感器。优选地，处理器适合于根据通过温度传感器获取的信号得到用户的核心体温。
[0027] 总所周知，表面的温度可以通过测量其发出的热辐射得以估计。对于典型的体温，辐射集中在远红外波长。其可以通过辐射热测量计来检测，其中目标被射入的辐射加热，并且或者通过检测其电阻的变化而直接测量其温度，或者使用热电偶、热敏电阻或其它类似装置而间接测量其温度。视域可以由透镜或视窗确定。温度传感器可以适合于接收来自耳朵内部或前额上的太阳穴动脉的辐射，正如在使用这种技术的现有医疗设备中那样。
[0028] 温度传感器优选地如此放置以便能够感测用户耳朵的温度，不论用户是否正在打电话。作为选择，温度传感器可以如此放置以使得其能够进行身体部分的表面温度的测量，在所述身体部分上将会进行由PHHM进行的任何其它测量，例如血压测量。
[0029] 作为选择，温度传感器可以如此放置以使得用户可以通过操作PHHM而取定其方向从而使其能够感测身体部分或选定的其它物品，例如一件用户的衣物，的温度。在这种情况中，PHHM的处理器可以适合于得到表明环境温度的信号和/或适合于向用户提供指示以取向PHHM从而获得表明身体温度和环境温度的信号。
[0030] 作为选择，温度传感器可以位于臂状物上，臂状物可以与用户的一个手指接触或插入用户的耳朵或口腔中。臂状物可以固定在信号获取装置上的合适位置中或者可以能够在伸出和收回位置之间移动从而当不使用时可以将臂状物收回。臂状物可以是能够在其伸出和收回位置之间枢转或滑动的。
[0031] 信号获取装置可以包括多于一个温度传感器用于感测不同位置的温度。
[0032] 温度传感器可以用于测量其它物品的温度，例如食品、家用加热系统或酒。
[0033] 电传感器
[0034] 心脏通过可在皮肤上检测到的电信号触发(trigger)，这是心电图(ECG)的基础。其简化版可以通过测量身体的两个分开部分之间的电势差来检测引起心跳的电信号发生的时间。通过适当的电处理，每个引发信号的发生时间可以在几个毫秒内得以测量。
[0035] 信号获取装置可以包括电传感器，其包括两个电极，两个电极彼此电隔离但可以通过用户身体的两个不同部分而实现接触。优选地，两个电极可以通过用户的每个手的一只手指实现接触。优选地，电传感器的一个电极与血流阻断装置的按钮、垫子或带子相关联(参见下文)，另一个电极位于PHHM的单独部分上。该另一个电极可以与控制杆相关联，如果存在控制杆的话，控制杆用于给垫子手动充气(参见下文)。优选地，垫子采用提供了良好电连接的表面来构造，例如微型金字塔阵列。
[0036] 优选地，通过电传感器获取的信号是对两个电极之间的电势差的测量，其与两个不同身体部分之间的电势差相关。优选地，PHHCD的处理器适合于放大来自电传感器的信号并且，如果需要，在放大之前、期间或之后过滤该信号。由处理器产生的经过放大和过滤的信号一般具有附图的图1中所示的形式，其中x轴代表时间，y轴代表电势差。图1中的箭头表示电信号刺激心脏引发心脏收缩的时间。
[0037] 血流阻断装置
[0038] 信号获取装置可以包括用于限制或完全阻断通过用户身体一部分的血液流动的血流阻断装置和用于确定通过血流阻断装置施加的或施加到血流阻断装置上的压力的压力传感器。传统的血流阻断装置是围绕身体部分的可充气箍带。
[0039] 信号获取装置优选地包括下面描述的血流阻断装置之一：按钮；流体填充的垫子；和带子。这些中的任何一个可以通过将其按压在身体部分，例如脚趾或手指，优选为手指，上而使用，其中通过身体部分的动脉血流受到施加在身体部分的仅仅一侧上的压力的影响，反之亦然。
[0040] 阻断的程度可以通过示波的(oscillometric)方法或者通过分析来自下文中描述的血液光敏元件(photosensor)的信号得以检测。
[0041] 按钮
[0042] 血流阻断装置可以包括按压在身体部分上的按钮。优选地，按钮是板的一个区域，该区域可以独立于板的其余部分移动并且连接到力传感器。力传感器适合于测量施加到按钮上的力但将按钮可以移动的距离最小化。典型地，板为10mm乘20mm的，具有典型地5mm直径的圆形按钮或者类似面积的非圆形按钮。优选地，按钮在受到身体部分的力时移动的距离不大于0.1mm。
[0043] 将按钮按压在身体部分上在身体部分内产生压力，与按钮接触的身体部分推压在按钮上的力大约等于身体部分内的压力乘以按钮的面积。通过测量该力，PHHM能够对身体部分内的压力进行准确估计。
[0044] 信号获取装置可以包括多个按钮，每个按钮都连接到单独的力传感器。
[0045] 流体填充的垫子
[0046] 血流阻断装置可以包括流体填充的垫子，用户身体的一部分，特别是手指或脚趾，优选为手指，的一侧可以按压到其上以阻断通过身体该部分的血液流动，以及用于提供表明垫子中的压力的信号的压力传感器。优选地，垫子位于PHHM中的凹槽中。在使用中，可以通过将身体部分压在垫子上或者通过将垫子压在身体部分上而将压力施加到垫子上。
[0047] 如果垫子被填充以空气，可能需要提供防止过量压力出现在垫子中的装置。例如，如果将装置留在热的位置并且热使压力过多地升高，则过量压力可能会出现。过量压力防止装置优选地包括阀，该阀在预定压力开启以将气体从垫子释放到大气中，该预定压力是垫子的最大允许压力(典型地大约为300mm Hg)，以及用于替换已经释放的气体的泵。泵可以包括活塞和气缸，或者其可以包括隔膜和腔，并且活塞或隔膜可以通过用户的动作或者通过电能操作。优选地，PHHM具有在信号获取装置上面铰接的或滑动的盖子，其如此布置以使得当开启盖子以容许装置被使用时，盖子压在活塞或隔膜上产生足够的压力将垫子重新充气。优选地，泵具有两个阀：容许气体进入垫子的单向阀；和在预定压力开启以将气体从泵释放到大气的阀，该预定压力是垫子的最小工作压力(典型地大约50mm Hg)。
[0048] 有利地，将垫子中存在的气体量减到最少，以使压力变化检测的灵敏度最大化。如果使用单向阀，其应当优选地位于垫子和压力传感器的附近。
[0049] 引入这个防止装置的进一步优势在于，即使发生了缓慢泄露装置也会继续操作。这将会增加装置的可靠性。
[0050] 带子
[0051] 作为进一步的选择，血流阻断装置可以包括带子，用户身体的一部分，特别是手指或脚趾，优选为手指，的一侧可以压在其上以阻断通过身体的该部分的血液流动，以及用于提供表明施加在带子上的压力的信号的力传感器。
[0052] 优选地，带子位于PHHM中的凹槽中。在使用中，可以通过将身体部分压在带子上或者通过将带子压在身体部分上而将压力施加到带子上。
[0053] 带子可以是不可伸长的或可伸长的。
[0054] 在带子是不可伸长的情况中，其可以越过PHHM中的凹槽在每一端上固定地安装。在这种布置中，压力传感器适合于测量施加到带子安装结构上的力。
[0055] 作为选择，不可伸长的带子可以安装在凹槽一侧的轴上并且固定地安装在凹槽的另一侧。在这个布置中，可以通过测量带子卷绕在轴上的程度来测量施加在带子上的压力。可以通过轴上的扭矩弹簧或线性弹簧阻碍该卷绕的展开。
[0056] 作为进一步的选择，不可伸长的带子可以在其每一端安装在轴上并且轴位于PHHM中的凹槽的每一端。在这个布置中，可以通过测量带子卷绕在每个轴上的程度或者通过测量带子的物理性质，例如其电阻，来测量施加在带子上的压力。
[0057] 在带子是可伸长的情况中，其可以越过PHHM中的凹槽在每一端上固定地安装。在这种布置中，压力传感器可以适合于测量带子长度的增加或带子中的张力或者测量带子的物理性质，例如其电阻，以提供关于施加到带子上的压力的信号。
[0058] 在使用带子的情况中，优选地，PHHM包括用于提供表明与带子接触的身体部分的直径的信号的装置，从而使压力测量可以进行得更准确。该装置可以是小键盘或触摸屏，有利地是PHHCD的正常键盘或触摸屏，通过该装置用户可以输入用户所测得的直径，该测量例如是使用任何方便的装置进行的，例如卷尺或设置在单独的计量器上的或设置在PHHM上的一系列刻度切口。
[0059] 然而，优选地所述装置与带子本身相关联并且在没有用户输入的情况下提供信号。例如，带子可以包括一个或多个嵌入其中的光学纤维、位于光学纤维一端的用于将光入射到光学纤维中的光源、和位于光学纤维另一端的用于检测到达检测器的光的光检测器，以及用于确定当光通过光学纤维时的光衰减的装置，衰减的程度与带子的曲率相关，带子的曲率又与直径相关。作为选择，带子可以包括两层，并且信号获取装置包括用于测量每层的长度的装置，两层的相对长度与直径相关。作为进一步的选择，信号获取装置可以包括装置，例如邻近检测器，用于提供表明凹槽的底部和带子上最接近凹槽底部的点之间的距离的信号，并且处理器适合于基于该信号和带子的长度计算身体部分的直径。
[0060] 用于光电容积脉搏波描记法(PPG)的血液光敏元件
[0061] 使用PPG的脉搏血氧计自从1980年代以来已经上市。其用于估计动脉血液中的氧合(oxygenation)程度。向身体部分发射红光和红外光。含氧(oxygenated)血比不含氧(non-oxygenated)的血更强地吸收红外光；不含氧的血比含氧血更强地吸收红光。在心脏收缩期间红外线吸收的变化是含氧血的数量的量度，在心脏收缩之间的红光吸收水平是被照射的总血量的量度并且被用于校准。
[0062] 优选地，信号获取装置包括PPG传感器。其使用一个或多个光敏元件。可以布置(多个)光敏元件用于发射或散射测量。在发射模式中，光敏元件包括一个或多个光发射器和一个或多个光检测器，所述光发射器布置成发射通过身体部分的光，所述光检测器布置成检测从(多个)光发射器发射的通过这个身体部分的光。在散射模式中，光敏元件包括一个或多个光发射器和一个或多个光检测器，所述光发射器布置成向身体部分发射光，所述光检测器布置成检测来自(多个)光发射器的被身体部分散射的光。优选地，在散射模式中，(多个)光检测器布置在紧密接近(多个)光发射器的位置。
[0063] 优选地，在任一情况中，(多个)光敏元件适合于发射和检测两个或更多波长的光。可以有适合于发射两个选定的不同波长的光的单个的、多路复用的光发射器，或者有至少两个光发射器，其中的每一个适合于发射一选定的不同波长的光。对于(多个)光发射器的任一备选方案，作为一种选择，有一个多路复用的光检测器，其可以检测选定波长的光。作为另一种选择，有两个或更多光检测器，其中的每一个适合于检测一选定的不同波长的光。
[0064] 优选地，选择波长之一从而使光被含氧血比被脱氧血更强地吸收。一个合适的波长是940nm。选择另一个波长从而使光被脱氧血比被含氧血更强地吸收。合适的波长是660nm。
[0065] 优选地，当没有光从(多个)光发射器发射时，信号获取装置适合于从(多个)光检测器获取信号。这容许进一步校准在第一波长和，如果使用第二波长的话，第二波长获得的信号。
[0066] 附图中的图2示意性地显示了含氧血信号(顶部的线)，脱氧血信号(中间的线)和环境光信号(底部的线)的变化。
[0067] 血液光敏元件可以进一步适合于测量血液中的分析物的浓度，例如葡萄糖、酒精、血红蛋白、肌酸酐、胆固醇和兴奋剂或其它药物，包括非法的或在其它情况中禁用的物质。如果分析物的吸收光谱类似于血液中其它物质的吸收光谱，这些是难以测量的。信号获取装置可以设计成使用一种或多种以下描述的技术以增强吸收光谱法的灵敏度和选择性。
[0068] 第一种技术是使用差分吸收。将一束光向身体部分发射并且发送或散射的光被分摊(split)在两个感测单元之间。一个(参比单元)包含通常以足够多的量存在于血液中的化学组分(species)的混合物，其不包括关心的分析物。在实践中，这可能仅仅包含水。另一个(样品单元)包含相同的混合物和所述分析物。作为选择，参比单元可以省略而样品单元仅仅填充分析物。作为选择，如果分析物在环境条件下可以是气态的，则光束可以通过包含呈气态形式的分析物的单个样品单元并调节该单元中的压力。
[0069] 可以在几个条件下测量光束的强度：在通过参比单元之后并且单独地在通过样品单元之后，在每种情况下都没有身体部分存在，以及类似地在有身体部分存在的情况下在通过每个单元之后。作为选择，还是在身体部分存在和不存在的情况下，可以在光束已经通过单元时和还没有通过单元时测量光束的强度。作为另一个选择，在有和没有身体部分存在的情况下，强度可以作为单元中的压力的函数而得以测量。
[0070] 可以例如通过整流(switching)来调节光束的强度，以容许测量系统对环境光进行补偿。光束具有选择的宽的光谱，使得分析物和存在的其他化学组分之间的区别最大化，同时还容许采用低成本的技术。例如，如果分析物是葡萄糖，其可以在近IR区域附近中。
[0071] 在这些情况的每一种中，光束通过参比单元和通过样品单元时的强度之间的差别是身体部分内的分析物的吸收量的量度。为了进一步改善对血液中的分析物浓度的选择性，可以用PPG信号确定由于心脏收缩引起的动脉扩张的时间。在该时刻的吸收的变化完全是身体部分中的额外血液量的结果。该额外血液的量也根据PPG信号得以估计。
[0072] 声学传感器
[0073] PHHM可以包括声学传感器用于获取与心跳产生的声音相关的信号。声学传感器可以是单独的麦克风、地震检波器或振动传感器，或者可以是提供在标准的手机或平板电脑中用于语音接收的麦克风，或者它可以是用于测量动脉阻断期间在身体部分中的压力的力或压力传感器。优选地，PHHM的处理器适合于处理由声学传感器获取的信号以确定心脏跳动的时间。
[0075] 运动传感器
[0076] PHHM还可以包括运动传感器，其适合于检测信号获取装置所在的用户身体部分的位置。优选地，PHHM的处理器适合于将来自运动传感器的信号与来自压力传感器的信号相互关联以实现血压测量的校准。优选地，PHHM的处理器适合于发出可听的或可视的指示给用户以移动身体部分，从而使这种校准可以发生。运动传感器可以是PHHCD的现有组件，它可以检测由PHHCD的加速度引起的惯性力或随着海拔高度的压力变化。
[0079] 个人数据输入装置
[0080] 优选地，所述PHHM包括个人数据输入装置并且适合于存储其它个人数据。个人数据输入装置优选地是小键盘或触摸屏，有利地是PHHCD的正常键盘或触摸屏。可以通过这些装置输入的数据可以包括但不限于：身高、体重、腰围、手指直径和年龄。
[0081] 另外的传感器和装置
[0082] PHHM还可以包括向用户的身体施加电信号和检测响应于这些信号而产生的信号的装置，以例如测量身体特性，例如体重指数。
[0083] PHHM可以包括适合于获取可从其中得到用户身份的信号的传感器，例如，用于采集用户的指纹。这使得能够确保所得到的与用户健康相关的测量结果可以直接与用户相关联，这种身份传感器可以与血流阻断装置的垫子相关联或者可以与电传感器的电极相关联。有可能以这样一种方式定位身份传感器，使得测量到的医学指标几乎不可能是除了所识别的用户之外的任何人。
[0084] 数据分析
[0085] 上述的传感器和装置可以以各种组合方式使用以容许获取各种与健康相关的数据。PHHM可以包括温度传感器、电传感器、血流阻断装置、用于PPG的血液光敏元件、声学传感器、运动传感器、超声波传感器中的一种或多种，并优选地至少包括其中的前四种。传感器和装置的优选组合连同可利用这些组合得到的与健康相关的数据的指标列于下表中。然而，本领域技术人员应该清楚，其他组合可用于提供进一步的与健康相关的数据，并且本发明不限于下表中列出的组合。
[0086]
[0087]
[0088]
[0089] 该表不涉及对从测量血液中分析物浓度的光传感器的可能的扩充设备(extension)得到的数据的分析。
[0090] 与来自包含在PHHM中的任何或所有传感器和装置的以及来自可以是PHHCD的一部分的其他传感器的信号的组合相关的算法可以用于将获取的信号转换成相关的与健康有关的数据或改善推导的医学指标(“生命体征”)的精确性，例如心脏收缩和心脏舒张血压。也可以提取不太公知但被医学专家承认的其他医学指标，如动脉壁硬度和脉搏心律失常。
任何或全部这些模型可被编码为软件，并且可以加载到PHHM上或远程计算机上以对这些信号进行处理。
任何或全部这些模型可被编码为软件，并且可以加载到PHHM上或远程计算机上以对这些信号进行处理。
[0091] 优选地，PHHM的处理器适合于向用户提供听觉的或视觉的指示以使用户能够最佳地使用PHHM。在这种情况下，优选的是，处理器被适配为使得该指示是交互式的并且基于从信号获取装置接收的信号，其可以用来确定信号获取装置是否处于最佳位置中或是否被正确使用。
[0092] 优选的是，处理器适合于进行多次测量结果并将所有这些测量结果相互关联以提供更好的健康数据指示。对来自传感器的数据进行分析的一种可能的安排在表之后描述。
[0093] 身体温度
[0094] 通过适配PHHCD的处理器以例如当PHHM紧贴用户的耳朵并被移动以确保传感器对准最暖和的地方时，提供听觉的或视觉的反馈以指示用户移动PHHM，以便给出最大的温度读数，可以改进核心温度估计的精确度。
[0095] 优选地，将温度传感器放置在PHHM中以使得PHHM能覆盖正在被测量温度的身体部分，如耳朵。在这种情况下，在使用时，温度可能朝着核心温度升高，因为气流(draft)由于PHHM的存在而被阻止进入。温度传感器可以与扩音器或用来再现PHHCD中声音的其他装置并置或结合。
[0096] 优选地，处理器适合于在几秒钟的时间段上记录测得的温度并使用数学模型来推测预期的平衡温度。
[0097] PHHM的处理器可以适合于分析来自温度传感器的信号以提供用户的核心体温的估计。处理器还可以适合于进行分析以确定核心温度的趋势和其它有诊断价值衍生信息。
[0098] 脉搏率
[0099] 每个脉搏的时间可以由表明心脏收缩开始的电信号确定，也可以由心脏收缩脉冲到达装置被按压在其上的身体部分的时间确定，该时间由阻断装置中的压力传感器或力传感器上的压力以及由通过光传感器和/或由声学传感器(如果存在的话)检测到的吸收峰来指明。
[0100] 通过PHHCD的处理器适合于操作的优化数学算法找到与来自这些传感器中每个的所有数据最相容的平均脉搏率，这可能是具有加权的简单的最小二乘差分计算，或者可以使用贝叶斯估计法或其它优化技术来找到最可能的估计值。
[0101] 脉搏心律失常
[0102] 心律失常是用来指脉搏之间的时间间隔变化的术语。这种变化的图案是有价值的诊断工具。
[0103] 可以根据与用来找到平均脉搏率的数据相同的数据来获得所述变化，再任选地使用优化的数学算法。
[0104] 血压
[0105] 可以通过结合来自四种不同类型证据的数据来估计血压，该四种不同类型证据的数据为：脉搏波速度，脉量，血压测量和脉搏率。血压测量本身是由两个不同的测量结果得出，来自压力传感器的高频信号的测量结果和来自(多个)血液光敏元件的测量结果。也可以利用外部数据，例如用户的身高、体重、年龄和性别。因而有五个独立的测量和几个数据部分(piece)，可以用优化的数学算法如贝叶斯估计法将其结合起来以获得血压的最可靠的估计。
[0106] 所得到的值是在进行测量的身体部分位置处的心脏收缩和心脏舒张血压。通过进一步的数学模型可以从信号提取其它诊断信息。例如，该分析可以计算出身体上另一点处例如上臂处的血压，以便容许与传统的基于箍带的血压计的测量结果的直接比较。它也可以计算主动脉的压力且还可以计算动脉硬度。
[0107] 任选地，PHHM可以包括另外的温度传感器以检测待测试的动脉。
[0108] 在下面描述每个血压的测量结果。
[0109] 脉搏波速度
[0110] 脉搏波速度(PWV)可以根据脉搏波转移时间(PWTT)得到。
[0111] 使用PWV估计血压(BP)被Padilla等人详细描述(Padilla J等人的“Pulse Wave Velocity and digital volume pulse as indirect estimators of blood pressure：pilot study on healthy volunteers”Cardiovasc.Eng.(2009)9:104-112)，其又引用了自1995年开始的对类似主题的早期工作及其在2000年对BP估计的具体使用。该技术在日期为1999年2月2日的美国专利US5865755中有描述。它依赖于下面的观测结果，即血液脉动沿着动脉传播的速度是动脉血压的函数。
[0112] 优选地，PHHM的处理器适合于根据从电传感器和PPG传感器获得的信号得到PWV的估计值。处理器适合于处理来自电传感器的信号以提供心脏收缩(心搏)开始的时间的指示，以及处理来自光敏元件的信号以确定含氧信号的峰值的发生时间，其表明脉搏到达测量点的时间。这之间的时间间隔是脉搏从心脏传播到测量点所花费时间(PWTT)的量度。处理器适合于确定与该时间间隔相关的BP，对于在手腕末端或手处的测量，该时间间隔典型地是300毫秒。
[0113] 优选地，处理器适合于利用两个进一步的信息来估计PWV：电开始信号和心脏收缩开始之间的时间延迟，以及心脏和测量点之间的路径的长度。
[0114] 优选地，处理器适合于分析声学信号以提取包络线(类似于无线电信号的检测)和用自动设定的阈值来识别表明心脏收缩开始的点。在实践中，这可能处于来自背景和峰值的变化的规定片段处，如附图的图4中所示，其中垂直的箭头表示心脏响应于生理电开始信号并开始心脏收缩的时间，这典型地是在电开始信号之后的几十毫秒。作为选择，处理器适合于将一曲线与波形匹配以进行更可靠的估计。
[0115] 作为选择，可通过对身体的两个不同部分，如颈动脉和手指，测量PWTT来估计时间延迟。然后可以根据从心脏到身体的两个不同部分的路径长度的典型比率的知识而得知时间延迟。
[0116] 优选地，PHHM适合于将时间延迟存储在非易失性存储器中。当被测量到或者通过用户利用键盘或触摸屏的输入而输入到存储器中时，其可以被自动存储，有利地是利用PHHCD的正常键盘或触摸屏。
[0117] 优选地，PHHM适合于在非易失性存储器中存储与心脏和测量点之间的路径长度有关的值。该值可以通过用户利用键盘或触摸屏的输入而输入到存储器中，输入的值可以是长度的精确测量值，或者可以是与实际长度近似成正比的值，比如用户的身高。
[0118] 脉量
[0119] 脉量可从血液光敏元件(PPG)得到。用PPG估计BP被X.F.Teng和Y.T.Zhang在2003年9月17-21日报道于IEEE EMBS，Cancun,墨西哥。该基本技术是日期为1992年8月25日的美国专利US 5140990的主题。在心脏收缩期间的红外吸收的变化是与动脉内压力相关的正在被照射动脉的容积的变化的量度。
[0120] 另外的数据可以得自于对心脏收缩期间的吸收峰形状的分析，比如对吸收峰下的总面积的分析。
[0121] 优选地，对于含氧血的信号，PHHM的处理器适合于根据曲线的形状，例如根据该峰下的面积、其一半高度处的宽度及肩部的高度和宽度，得到血流的性质，例如直射的和反射的压力波的相对幅度和定时。任选地，PHHM的处理器可适合于计算这些的比率以减少相对于身体部分的照射和位置的变化的影响。这些比率可用于表征血流的性质。
[0122] PHHM的处理器优选地适合于分析来自PPG传感器的信号以提供测量点处的心脏收缩和心脏舒张血压的直接估计。
[0123] 血压测量法(动脉阻断)
[0124] 血压测量法是已使用超过100年的用于测量BP的成熟技术。利用箍带将可变的外部压力施加在动脉在其内延伸的身体部分的周围，压力使动脉的横截面减小并限制心脏收缩期间的血液流动。
[0125] 血压测量法按照惯例用箍带实施，箍带围绕身体部分并被充气到使所有血流停止的压力；然后慢慢地释放压力。通过找到完全阻断血流的最小压力来测量心脏收缩BP，通过找到不会造成任何阻断的最大压力来测量心脏舒张BP。传统上是由熟练的专业人员使用听诊器听血流的声音(柯氏音)来检测血流。
[0126] 自动血压计或者通过检测由血流引起的箍带中压力的波动(示波法，例如参见the Freescale Application Note AN 1571“,Digital Blood Pressure Meter”)或者通过光学地感测小的皮肤运动来检测血流。这些波动的幅度是阻断程度的指标。最近，已通过将血压测量法与脉量的测量相结合而使用PPG(参见Reisner等人的"Utility of the Photoplethysmogram in Circulatory Monitoring"Anesthesiology 2008；108:950-8)。
[0127] 信号获取装置可使用上述三种阻断装置中的任一种：流体填充的垫子，带子或按钮。它利用压力波动和脉量的测量两者来确定心脏收缩和心脏舒张压力。
[0128] 不同于传统的血压测量法，可以在压力范围内以适合于已知数学方程式的任何顺序和数据来检测血流。优选的是，处理器适合于发出听觉的或视觉的指示给用户以改变施加到身体部分的力以便覆盖足够宽的压力范围，以良好地适合该数学方程式。例如，如果用户没有足够重地按压上文中提到的按钮、带子或垫子以在心脏收缩期间完全阻断血管，设备可被编程以向用户发出更重地在阻断装置上按压的指示(或反之)，以使得可以获取所需数据。
[0129] 此功能允许施加到阻断装置上的压力表面上是任意的。在进行血压监测时，用户可以以随机方式改变施加到上述按钮、垫子或带子上的压力。然而，来自血流传感器的数据可以与来自按钮、垫子或带子的压力传感器的信号相互关联，以使测量的数据与流动速率和压力之间的已知理论关系相配(例如参见在Reisner的(“Utility of the Photoplethysmogram in Circulatory Monitoring”Anesthesiology 2008；108:950-8)954页上所示的模型)。
[0130] 脉搏率
[0131] 脉搏率可单独测量并且可以被用作血压的指标。Al Jaafreh(“New model to estimate mean blood pressure by heart rate with stroke volume changing influence”,Proc 28th IEEE EMBS Annual Intnl Conf 2006)推断：“心率(HR)和平均血压(MBP)之间的关系是非线性的”。然后该论文展示了每搏输出量的余量(allowance)可以如何对某些非线性进行补偿。每搏输出量被单独估计(见下文)并且个人数据也可被使用。
[0132] 血氧量
[0133] 血液光敏元件可以使用PPG估计血氧水平。从在两个波长上测得的吸收可以得到至少四个变量，它们是在心脏收缩时和在心脏收缩之间在每个波长的检测信号的振幅。图2中的箭头示出了可以由它们得到的值中的一个，波峰的高度对应于心脏收缩时的含氧血信号的变化。据证实，可以分析这四个值以估计血液的氧合(例如参见Azmal等人的“Continuous Measurement of Oxygen Saturation Level using Photoplethysmography signal”,Intl,Conf.on Biomedical and Pharmaceutical Engineering 2006,504-7)。
[0134] 脉搏波速度
[0135] 可以如上文所述地测量脉搏波转移时间，并将其转换成脉搏波速度的估计值。这个信息对于熟练的医师而言具有直接的诊断价值，特别是如果与可从本发明的信号获取装置获得的所有其它数据一起考虑。
[0136] 呼吸周期
[0137] 可以根据可被本发明测量的几个数据组来检测呼吸循环的状态：
[0138] -脉搏率(通过电传感器和血液光敏元件测量，见上文)；
[0139] -平均血压(见上文)；和
[0140] -心脏收缩期脉搏的振幅(通过PPG测量，见上文)。
[0141] 可以利用优化的数学算法如贝叶斯估计法将所有这些测量的结果结合起来以获得对呼吸周期的振幅和相位的最可靠的描述。
[0142] 血液流速(rate)/心脏每搏输出量
[0143] 传统上利用超声波扫描来测量心脏在每个脉搏泵送的量，主动脉的截面积根据来自多普勒频移的图像和流速来估计。这是一个成熟且不昂贵的技术，但只在医生的办公室可用。
[0144] 在超声易于使用之前，方便的和几乎非侵入性的技术是估计血液在身体内循环所花费的时间。这与脉搏率和每次脉搏泵送的量相关。该技术利用了味道强烈但无害的化学物质，该化学物质被注射到手臂中的静脉中，并且测量在该化学物质到达病人舌头并可以被尝到之前的时间。
[0145] 本发明允许通过干扰呼吸周期进行类似的测量。PHHCD可以适合于指示用户屏住他/她的呼吸，肺中的氧水平开始下降并且肺中血液的充氧量随其下降。一旦该血液到达正在被测量的身体点，将会看到血氧水平下降。当与关于路径长度的假定的或输入的数据结合时，时间间隔是流速的量度。PHHCD然后指示用户再次开始呼吸并且也可以测量血氧水平开始再次升高所花费的时间。
[0146] 远程数据处理
[0147] PHHM能够在没有任何外部数据处理的情况下对上面列出的“生命体征”中的任意一种或任意组合或者全部进行测量并显示测量结果。利用PHHCD的通信能力连接到因特网、移动电话网络或其他通信装置，可以通过外部数据处理来提供另外的特征和改善的精确度。
[0148] 优选地，根据本发明的每个PHHM具有唯一的、不可改变的、电子可读的标识符。标识符可以在制造或测试期间提供。此外，每个PHHM优选地包括以对于该装置来说唯一的方式加密测量的数据的电路。
[0149] 在本发明的一个实施例中，PHHCD在第一次使用PHHM时读取唯一的标识符并通过因特网将该标识符传送到远程安全数据服务(RSDS)。RSDS将必需的软件、校准数据和解密密钥下载到PHHCD以从PHHM提取数据。这是确保信号获取装置正确校准的更可靠的方式，并将把PHHM安装到PHHCD中及其最终测试所需的时间减到最小。PHHCD优选地被进一步编程以例如通过视觉显示器或可听地将测量的数据直接传递给用户。优选地，传递通过视觉显示器进行。如果需要的话，处理器可以被编程以使显示器不仅显示测量的(多个)参数，而且显示测量的(多个)参数的趋势。
[0150] 任选地，软件可以是有时间限制的，需要用户在固定的时间段后通过RSDS使其重新生效。任选地，可以要求用户支付授权费以启用一些或全部功能。
[0151] 作为选择，解密密钥和校准数据可以由RSDS保留。PHHCD将加密的原始数据从PHHM发送到RSDS以进行分析，然后RSDS传回解密的、经校准的数据以进行进一步处理并显示给用户。
[0152] RSDS可进行测量数据的进一步处理以获得更大的精确度或得到进一步的诊断或指示数据。这些数据可以被重发到PHHCD以显示给用户。
[0153] PHHCD也可以被RSDS编程以将获取的信号或得到的测量结果发送到远程位置，例如用户的、临床医师的、卫生保健提供者的或保险公司的计算机系统，在那里可以远程地处理获取的信号或测量结果，以例如提供更精确的分析，或者自动地或通过技术熟练的医生对分析的结果进行解释。如果处理器被这样编程，则它也可以被编程为接收这种分析的结果并将这种结果显示给用户，如上所述。
[0154] PHHCD还可以被RSDS编程以允许第三方应用程序(俗称为“app”)访问来自PHHM的数据。可以以支付授权费为条件或以app被有关管理机构认可为条件来获得这种权限。
[0155] PHHCD还可以被编程以提供与得到的(多个)测量结果相关的信息，例如正常范围或活动建议。
[0156] RSDS可以为用户提供存储来自PHHM的许多测量结果以及分析趋势和其他衍生信息的服务。如果发生数据的任何显著变化，其可以连接到自动警报服务。另外，信号或测量结果可以匿名并从本发明的多组或所有PHHM采集，从而使它们可以被用于研究目的。
[0157] 物理结构
[0158] 许多不同的传感器和装置，如上文提及的，可以被纳入PHHM中。它们可以被个别地纳入或以两个或更多传感器的任意组合的方式纳入。例如，用于测量通过垫子、带子或按钮施加的压力或施加到垫子、带子或按钮的压力的传感器、用于测量被施加压力的身体部分中的血流的光敏元件和用于测量脉搏率的电传感器的组合对于提供用于确定血压的更精确数据是特别有用的。优选地，PHHM整合一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个微工程测量系统(MEMS)和/或光发射器和/或光检测器。它们可以被整合为单个封装中的单独硅器件，或优选地，它们中的一些或全部可以纳入在一个或多个硅器件上。这种整合将带来几个好处，包括降低成本、提高可靠性、减小尺寸和质量以及降低功耗。
[0159] 优选地，PHHM使用PHHCD的用于校准和操作的其他能力。
[0160] 现在将参照附图仅仅作为例子描述本发明的四个实施例，其中：
[0161] 图1示出了通过电传感器获取的一般化的经过放大的和过滤的信号；
[0162] 图2示意性地示出了从PPG传感器获取的含氧血信号(顶部的线)、脱氧血信号(中间的线)和环境光信号(底部的线)的变化；
[0163] 图3示出了由声学传感器获取的心脏的“扑通”跳动的典型信号波形；
[0164] 图4示出了从图3的声学信号得到的包络线；
[0165] 图5是本发明第一实施例的示意图；
[0166] 图6是本发明第二实施例的示意图；
[0167] 图7是本发明第三实施例的示意图；
[0168] 图8是本发明第四实施例的示意图；和
[0169] 图9，图10和11每个示出了在本发明的PHHM中使用的光传感器的布置。
[0171] 图5显示了为本发明一实施例的模块的细节，该模块安装在手机中。有柔性波纹管(1)密封在模块壳体(9)的端部，波纹管(1)填充有惰性的透明液体。波纹管在中心是透明的，在透明区域周围用金属处理以与手指产生电接触。金属化处理(metallisation)可以使用微型金字塔或其它粗糙结构以改善电接触。
[0172] 一个或多个光发射器(2)发射光(由虚线表示)通过波纹管(1)。一个或多个光敏元件(3)检测从按压在波纹管(1)上的手指(15)散射回来的光。
[0173] 压力传感器(4)测量液体中的压力，温度传感器(5)检测在模块上方处于其视野内的任何物体的温度。
[0174] 金属化处理、(多个)光发射器、(多个)光敏元件、压力传感器和温度传感器都连接到控制和接口电子单元(6)，来自该单元的电缆(7)连接到使用I2C接口标准的手机处理器，第二电缆(8)将该单元连接到手机上用于与另一个手指形成电接触的垫子(12)。
[0175] (多个)光发射器、(多个)光敏元件、压力传感器、温度传感器和电子单元可以是单独的硅芯片，或它们中的一些或全部可以结合到单个芯片中。
[0176] 模块位于手机外壳(12)的顶部，在屏幕(11)的上方。用于连接到另一只手的手指的垫子(14)位于手机壳体的底部。用户将他/她的食指(15)按压在波纹管(1)上以进行测量，温度传感器在窗口(16)后面。
[0177] 图6示出了为本发明另一个实施例的第二模块的细节，该模块安装在手机中。有连接到模块主体(29)的不可伸长的带子(21)，带子的表面被用金属处理以与用户的手指形成电接触。
[0178] 一个或多个光发射器(22)在带子旁边发出光(由虚线示出)，一个或多个光敏元件(23)检测从手指散射回来的光。在连接带子一端的点的下面有位于主体中的狭槽(24)。该狭槽形成的梁(beam)在力被施加到带子时变形，该变形通过应变计(25)测量。近程传感器(31)测量从带子到模块主体的距离，温度传感器(26)检测在模块上方处于其视野内的任何物体的温度。
[0179] 金属化处理、(多个)光发射器、(多个)光传感器、应变计、近程传感器和温度传感器都连接到控制和接口电子单元(30)，来自该单元的电缆(27)连接到使用I2C或别的接口标准的手机处理器，第二电缆(28)将该单元连接到手机上的用于与用户另一只手的手指形成电接触的垫子(34)。
[0180] (多个)光发射器、(多个)光敏元件、近程传感器、应变计、温度传感器和电子单元可以是单独的硅芯片，或它们中的一些或全部可以结合到单个芯片中。
[0181] 模块位于手机外壳(32)的顶部，在屏幕(33)的上方。用于连接到另一只手的手指的垫子(34)位于手机壳体的底部。用户将他的食指(35)按压在带子上进行测量，温度传感器在窗口(36)后面。
[0182] 图7示出了为本发明另一个实施例的第三模块的细节，及其该模块在在手机中的安装。有可伸长的带子(41)，其一端连接到模块主体(49)，其另一端越过辊子(45)连接到弹簧(44)。在弹簧内部(未示出)是测量其长度的传感器。带子的表面被金属化处理以与手指形成电接触。
[0183] 一个或多个光发射器(42)在带子旁边发射光(由虚线示出)。一个或多个光敏元件(43)检测从手指散射回来的光。
[0184] 近程传感器(51)测量从带子到模块主体的距离。温度传感器(46)检测在模块上方处于其视野内的任何物体的温度。
[0185] 金属化处理、(多个)光发射器、(多个)光敏元件、弹簧长度传感器、近程传感器和温度传感器都连接到控制和接口电子单元(50)。来自这个单元的电缆(47)连接到使用I2C或别的接口标准的手机处理器。第二电缆(48)将这个单元连接到手机上的用于与用户另一只手的手指形成电接触的垫子(54)。
[0186] (多个)光发射器、(多个)光敏元件、近程传感器、弹簧长度传感器、温度传感器和电子单元可以是单独的硅芯片，或者它们中的一些或全部可以结合到单个芯片中。
[0187] 模块位于手机外壳(52)的顶部，在屏幕(53)的上方。用于连接到另一只手的手指的垫子(54)位于手机外壳的底部。用户将他/她的食指(55)按压在带子上以进行测量。温度传感器在窗口(56)后面。
[0188] 图8示出了为本发明另一个实施例的第四模块的细节，以及该模块在手机中的安装。有一个板(61)，按钮(62)插入其中以使得按钮(62)的顶部与该板齐平。按钮(62)靠在力传感器(63)上。一个或多个光发射器(64)穿过按钮(62)的顶部发射光(由虚线示出)，一个或多个光敏元件(65)检测从按压在按钮(62)上的手指散射回来的光。按钮(62)的顶部被金属化处理(未示出)。
[0189] 金属化处理、(多个)光发射器、(多个)光敏元件和力传感器都连接到控制和接口电子单元(66)，来自这个单元的电缆(67)连接到使用I2C或别的接口标准的手机处理器。第二电缆(68)将这个单元连接到手机上的垫子(73)，该垫子用于与用户另一只手的手指形成电接触。
[0190] 为了校准，PHHCD可以被用户取向成为指向上方或下方，并且可以用PHHCD的现有传感器检测该取向。在这两个取向上在按钮重量作用下力传感器信号的变化可以用于校准力传感器。
[0191] 温度传感器(69)也可以包含在按钮(62)中，或者单独放置并且连接到按钮(62)。模块位于手机外壳(71)的底部，在屏幕(72)下方。用于连接到另一只手的手指的垫子(73)位于手机外壳的顶部。
[0192] 图9、10和11显示了在本发明的PHHM中用以测量血液中的分析物浓度的光传感器的三种布置。这可以纳入到PHHCD中，或者可以连接到PHHCD，或者可以构造为具有其自己的用户接口、电源及其它电子和机械构件的独立装置。未显示的是光电容积脉搏波描记装置或调节光束强度的机构。这三幅图显示了离散的光学和其它部件；作为选择，传感器可以被实施为一个或多个整合的光学装置，其中几个光学构件形成于单个透明塑料块中。
[0193] 在图9中，光源(81)发射光束，该光束穿过滤光器(82)以选择将会使用的光的光谱带。选择光谱带以容许使用便宜的构件和材料，同时将关于分析物的灵敏度和分辨力最大化。通过透镜(83)使光束准直以照射通过身体部分例如手指(84)，分束器(85)在参比单元(86)和样品单元(87)之间将光束分开，光敏元件(88)在光束通过各个单元之后测量光束的强度，差分放大器可以用于放大两个光敏元件之间的信号差别。
[0194] 图10显示了另一个实施方式，包含气态分析物的样品单元(96)具有形成隔膜(109)的一个或多个壁，该隔膜由致动器(99)移动。
[0195] 图11显示了另一个实施方式，其中光源和检测器位于身体部分的同侧，检测器对于从身体部分散射回来的光是灵敏的。活动的镜子(101)将光顺序地反射到两个固定镜子(102)中的每一个上并且因此反射到参比单元或样品单元。一个或多个光敏元件(108)测量已经经过各单元的光束的强度。
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