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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201780039217.5 (22)申请日 2017.06.23 (30)优先权数据 16176091.3 2016.06.24 EP (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2018.12.24 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2017/065601 2017.06.23 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2017/220806 EN 2017.12.28 (71)申请人 皇家飞利浦有限公司 地址 荷兰艾恩德霍芬 (72)发明人 G德哈恩 (74)专利代理机构。
2、 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 李光颖 王英 (51)Int.Cl. A61B 5/024(2006.01) A61B 5/1455(2006.01) A61B 5/18(2006.01) A61B 5/00(2006.01) (54)发明名称 用于生命体征检测的系统和方法 (57)摘要 本发明涉及一种用于生命体征检测的系统。 所述系统包括： 辐射源(16)， 其用于发射有限波 长范围内的辐射以照射对象的皮肤区域； 以及辐 射检测器(12)， 辐射检测器(12、 30、 40)， 用于响 应于所述照射而检测从对象(1)的皮肤区域反射 的辐射， 并且用于生成第一检测器信号和第二检。
3、 测器信号， 所述第一检测器信号表示从对象的所 述皮肤区域反射的在辐射(3)的所述有限波长范 围的第一波长子范围内的辐射(2)， 并且所述第 二检测器信号表示在辐射的所述有限波长范围 的不同于所述第一波长子范围的第二波长子范 围内的辐射； 以及生命体征检测器(14)， 其用于 根据所述第一检测器信号和所述第二检测器信 号的组合通过计算所述第一检测器信号与所述 第二检测器信号之间的差异来检测生命体征。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 109328031 A 2019.02.12 CN 109328031 A 1.一种用于生命体征检测的系统， 所述系统包括： -辐射源(16)， 其用于。
4、发射有限波长范围内的辐射以照射对象的皮肤区域； -辐射检测器(12、 30、 40)， 其用于响应于所述照射而检测从对象(1)的皮肤区域反射的 辐射， 并且用于生成第一检测器信号和第二检测器信号， 所述第一检测器信号表示从对象 的所述皮肤区域反射的在辐射(3)的所述有限波长范围的第一波长子范围内的辐射(2)， 并 且所述第二检测器信号表示在辐射的所述有限波长范围的不同于所述第一波长子范围的 第二波长子范围内的辐射， 其中， 所述辐射检测器(30)包括至少两个检测器区域(31、 32)， 其中， 第一检测器区域(31)对所述第一波长子范围内的辐射敏感并且被配置为生成所述第 一检测器信号， 并且第。
5、二检测器区域(32)对所述第二波长子范围内的辐射敏感并且被配置 为生成所述第二检测器信号； 以及 -生命体征检测器(14)， 其用于根据所述第一检测器信号和所述第二检测器信号的组 合通过计算所述第一检测器信号与所述第二检测器信号之间的差异来检测生命体征。 2.根据权利要求1所述的系统， 其中， 所述辐射检测器(30)包括多个第一检测器区域和第二检测器区域的阵列， 具体 地包括多个第一检测器像素和第二检测器像素的阵列。 3.根据权利要求1所述的系统， 其中， 所述辐射检测器(40)包括： 第一滤波器(42)， 其被布置用于在入射辐射由所述第 一检测器区域接收之前对入射辐射进行滤波； 以及第二滤波。
6、器(43)， 其被布置用于在入射 辐射由所述第二检测器区域接收之前对入射辐射进行滤波， 所述第一滤波器(42)被配置用 于允许所述第一波长子范围内的辐射通过， 并且所述第二滤波器(43)被配置用于允许所述 第二波长子范围内的辐射通过。 4.根据权利要求1所述的系统， 其中， 所述第一波长子范围覆盖所述有限波长范围的下半部分， 并且所述第二波长子 范围覆盖所述有限波长范围的上半部分。 5.根据权利要求1所述的系统， 其中， 所述辐射检测器(12、 30、 40)包括相机。 6.根据权利要求1所述的系统， 其中， 所述辐射源(16)包括光源， 具体地是LED。 7.根据权利要求6所述的系统， 其中。
7、， 所述辐射源(16)被配置为发射所述有限波长范围内的围绕波长峰值的辐射， 并 且其中， 所述辐射检测器和/或所述辐射源还包括用于抑制峰值波长的峰值滤波器。 8.根据权利要求1所述的系统， 其中， 所述辐射源(16)被配置为以占空比以所述辐射检测器的检测速率闪烁， 并且其 中， 所述辐射检测器(12)被配置为对在所述占空比期间检测到的辐射进行积分。 9.根据权利要求1所述的系统， 其中， 所述辐射源(16)被配置为发射有限波长范围内的围绕850nm的辐射， 并且所述辐 射检测器(12)被配置为检测有限波长范围内的围绕850nm的辐射。 10.一种用于生命体征检测的方法， 所述方法包括： -发射。
8、有限波长范围内的辐射以照射对象的皮肤区域； 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 109328031 A 2 -由辐射检测器(30)响应于所述照射而检测从对象(1)的皮肤区域反射的辐射； -生成第一检测器信号和第二检测器信号， 所述第一检测器信号表示从对象的所述皮 肤区域反射的在辐射(3)的所述有限波长范围的第一波长子范围内的辐射(2)， 并且所述第 二检测器信号表示在辐射的所述有限波长范围的不同于所述第一波长子范围的第二波长 子范围内的辐射， 其中， 所述辐射检测器(30)包括至少两个检测器区域(31、 32)， 其中， 第一 检测器区域(31)对所述第一波长子范围内的辐射敏感并且被配置。
9、为生成所述第一检测器 信号， 并且第二检测器区域(32)对所述第二波长子范围内的辐射敏感并且被配置为生成所 述第二检测器信号； 并且 -根据所述第一检测器信号和所述第二检测器信号的组合通过计算所述第一检测器信 号与所述第二检测器信号之间的差异来检测生命体征。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 109328031 A 3 用于生命体征检测的系统和方法 技术领域 0001 本发明涉及用于生命体征检测的系统和方法。 背景技术 0002 人的生命体征， 例如心率(HR)、 呼吸率(RR)或者动脉血氧饱和度， 用作人的当前状 态的指标并且用作严重医学事件的强大预测器。 出于这种原因， 生命体征在。
10、住院患者和门 诊患者护理设置中， 在家或者在进一步健康、 休闲和健身设置中广泛地被监测。 0003 测量生命体征的一种方式是体积描记术。 体积描记术通常涉及对器官或身体部分 的体积改变的测量， 并且尤其涉及对由于随每个心跳穿过对象的身体的心血管脉搏波的体 积改变的检测。 0004 光电体积描记术(PPG)是评估感兴趣区域或者感兴趣体积的光反射率或者透射的 时变改变的光学测量技术。 PPG基于这样的原理： 血液与周围组织相比吸收更多光， 因此血 液体积中的随着每个心跳的变化对应地影响透射或者反射率。 除关于心率的信息之外， PPG 波形能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。 通过评估在。
11、不同波长(通常是 红色或者红外的)处的透射率和/或反射率， 血氧饱和度能够被确定。 0005 用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度(也被称为SpO2)的常规脉搏血氧计(在 本文中也被称为接触式PPG)被附着到对象的皮肤， 例如被附着到手指端部、 耳垂或者额头。 因此， 它们被称为 “接触式” PPG设备。 典型的脉搏血氧计包括作为光源的红色LED和红外LED 以及用于检测已经被发射通过患者组织的光的一个光电二极管。 市场上可购得的脉搏血氧 计在红色波长处的测量与红外波长处的测量之间快速切换， 并且因此在两个不同波长处测 量组织的相同区域或者体积的透射率。 这被称为时分复用。 在每个波长处的随。
12、时间的透射 率给出针对红色和红外波长的PPG波形。 尽管接触式PPG被视为基本上是非侵入技术， 但是 接触式PPG测量常常被体验为是不舒适的和侵扰的， 这是由于脉搏血氧计被直接附接到对 象并且任何线缆限制运动的自由并且可能阻碍工作流程。 对于用于呼吸测量的接触式传感 器也是如此， 这有时实际上是不可能的， 由于极度敏感的皮肤(例如烧伤患者和早产儿患 者)。 0006 最近， 用于非侵扰测量的非接触式、 远程PPG(R-PPG)设备(在本文中也被称为相机 rPPG设备)已经被引进。 远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源， 或者一般而言， 辐射 源。 类似地， 检测器， 例如相机或者相片检测。
13、器， 也能够被设置为远离感兴趣对象。 因此， 远 程光电体积描记术系统和设备被视为非侵扰的并且非常适于医学以及非医学日常应用。 然 而， 远程PPG设备通常实现较低的信噪比。 0007 Verkruysse等人的 “Remote plethysmographic imaging using ambient light” (Optics Express， 16(26)， 第21434-21445页(2008年12月22日)证明能够使用红色、 绿色 和蓝色颜色通道使用环境光和常规消费者水平相机来测量光电体积描记信号。 0008 使用PPG技术， 能够来测量生命体征， 其由皮肤中的微小光吸收改变所揭。
14、示， 所述 微小光吸收改变由搏动的血液体积所引起， 即由通过血液体积搏动诱发的人皮肤的周期性 说 明 书 1/7 页 4 CN 109328031 A 4 颜色改变所引起。 因为该信号非常小并且隐藏在由于照射改变和运动的更加大得多的变化 中， 所以存在对改进根本低信噪比(SNR)的一般兴趣。 仍然有针对剧烈运动、 挑战性环境照 射状况或者高要求的应用准确性的需求情况， 其中， 要求生命体征测量设备和方法的改进 的鲁棒性和准确性， 尤其是为了更危急的医疗保健应用。 0009 为了实现运动鲁棒性， 脉搏提取方法从具有归一化RGB颜色空间中的取向的颜色 变化中获益， 所述取向不同于通常由运动引起的最。
15、常见失真的取向。 用于鲁棒脉搏信号提 取的已知方法使用归一化RGB颜色空间中的血液体积脉冲的已知固定取向来消除失真信 号。 另外的背景在M.van Gastel， S.Stuijk和G.de Haan的 “Motion robust remote-PPG in infrared” (IEEE， Tr.On Biomedical Engineering， 第62卷、 第5号、 第1425-1433页 (2015)， 在G.de Haan和A.van Leest的 “Improved motion robustness of remote-PPG by using the blood volume。
16、 pulse signature” (Physiol.Meas.35 1913， 2014)中公开， 其描述了动脉血液和无血皮肤的不同吸收谱导致沿着归一化RGB空间中的非常特定的向量 发生变化。 可以针对给定的光谱和相机中的光学滤波器的传递特性确定精确的向量。 示出 了， 这样的 “签名” 可以用于设计rPPG算法， 所述算法具有比基于盲源分离的近期方法更好 的运动鲁棒性， 并且甚至比早先发布的基于色度的方法更好。 0010 已经考虑使用汽车领域中的相机进行生命体征检测， 但是由仅使用已经可用的 NIR(近红外)照射的强烈要求使得该区域中的运动鲁棒性复杂， 所述照射源自于单个LED光 源(常常。
17、发射约850nm的辐射)。 问题在于， 记录从驾驶员(例如， 面部)反射的光的相机不能 区分由运动引起的调制和由于通过改变血液体积导致的皮肤的吸收变化的调制。 尽管已经 进行了许多尝试来解决该问题， 但迄今为止还不存在令人满意的解决方案。 0011 WO 2015/003938 A1公开了一种用于筛查对象的氧合状态的处理器和系统， 其尤 其用于针对先天性心脏病筛查新生婴儿。 所述系统包括用于随时间获得对象的多个图像帧 的成像单元， 以及用于处理图像帧的处理器。 成像单元(例如在使用上述远程PPG原理的生 命体征监测中使用的常规摄像机)被用作非接触式脉搏血氧计， 通过使用其， 至少血氧饱和 度的。
18、身体图(针对至少一些感兴趣身体部位)被创建。 挑选特定身体区， 例如右上肢与左上 肢和/或下肢， 并且组合或比较它们能够服务于检测心脏和/或回路功能的异常的目的。 发明内容 0012 本发明的目的是提供一种用于运动鲁棒的生命体征检测的系统和方法， 以用于例 如汽车领域内。 0013 在本发明的第一方面， 提出了一种用于生命体征检测的系统， 包括： 0014 -辐射源， 其用于发射有限波长范围内的辐射以照射对象的皮肤区域； 0015 -辐射检测器， 其用于响应于所述照射而检测从对象的皮肤区域反射的辐射， 并且 用于生成第一检测器信号和第二检测器信号， 所述第一检测器信号表示从对象的所述皮肤 区域。
19、反射的在辐射的所述有限波长范围的第一波长子范围内的辐射， 并且所述第二检测器 信号表示在辐射的所述有限波长范围的不同于所述第一波长子范围的第二波长子范围内 的辐射， 其中， 所述辐射检测器包括至少两个检测器区域， 其中， 第一检测器区域对所述第 一波长子范围内的辐射敏感并且被配置为生成所述第一检测器信号， 并且第二检测器区域 对所述第二波长子范围内的辐射敏感并且被配置为生成所述第二检测器信号； 以及 说 明 书 2/7 页 5 CN 109328031 A 5 0016 -生命体征检测器， 其用于根据所述第一检测器信号和所述第二检测器信号的组 合通过计算所述第一检测器信号与所述第二检测器信号之。
20、间的差异来检测生命体征。 0017 在本发明的另一方面中， 提供了一种用于生命体征检测的对应的方法。 0018 在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。 应当理解， 请求保护的方法具有 与请求的系统相似和/或相同的优选实施例， 尤其是如从属权利要求中所限定的和如本文 所公开的。 0019 本发明基于以下认识： 从具有有限发射谱(有时也称为单波长技术)的照射单元 (诸如LED(例如近NIR， 即近红外， LED)发射的辐射的谱沿着中心值传播。 利用该认识来定 义两个波长子通道(也称为伪彩色通道)， 其中， 从对象的皮肤区域反射的相应辐射被反射。 这些子通道呈现不同的相对PPG脉动， 而它们对运。
21、动引起的强度变化具有相同的灵敏度。 因 此， 通过来自子通道的检测器信号的组合， 可以消除运动的影响， 并且可以根据检测器信号 的无运动组合可靠且准确地确定生命体征。 0020 本发明不仅可以用于汽车领域(其中， 可以应用不可见光谱中的照射)中， 而且可 以用于汽车领域之外。 例如， 能够变得对医院中的患者监测感兴趣。 目前提出的广谱解决解 决方案的缺点是难以使它们对环境光不敏感。 利用(伪)单波长(或有限波长)技术， 这更容 易得多， 因为辐射检测器(例如相机)看不见窄带之外的任何事物。 这大大抑制了环境光。 0021 根据本发明的实施例， 所述辐射检测器包括至少两个检测器区域， 其中， 第。
22、一检测 器区域对在所述第一波长子范围内的辐射敏感并且被配置为生成所述第一检测器信号， 第 二检测器区域对在所述第二波长子范围内的辐射敏感并且被配置为生成所述第二检测器 信号。 因此， 通过使用检测器区域， 可以直接且同时采集不同波长子范围内的两个检测器信 号。 例如， 辐射检测器可以包括多个第一和第二检测器区域(尤其是检测器像素)的阵列， 并 且可以被配置为相机， 例如RGB相机。 0022 在优选实施例中， 所述辐射检测器包括： 第一滤波器， 其被布置为在入射辐射由第 一检测器区域接收之前对入射辐射进行滤波； 以及第二滤波器， 其被布置为在入射辐射由 第二检测器区域接收之前对入射辐射进行滤波。
23、； 所述第一滤波器被配置为允许在所述第一 波长子范围内的辐射通过， 并且所述第二滤波器被配置为允许所述第二波长子范围内的辐 射通过。 使用辐射检测器， 例如具有这样的滤波器模式(例如， Bayer滤波器模式)的相机， 这 使得像素对于中心值之上或之下的波长具有或多或少的选择性， 容易创建两个伪彩色通道 (即波长子范围)。 0023 优选地， 在任选的配置中， 所述第一波长子范围覆盖所述有限波长范围的下半部 分， 并且所述第二波长子范围覆盖所述有限波长范围的上半部分。 因此， 波长子范围实质上 具有相同的带宽， 这平衡了检测器信号的信号强度。 0024 存在可用于根据检测器信号检测生命信号的各种。
24、选择。 根据本发明的实施例， 所 述生命体征检测器被配置为通过计算所述第一和第二检测器信号之间的差异来检测生命 体征。 有利地， 可以首先在时间上对检测器信号进行归一化， 或者可以首先采取它们的对 数。 备选地， 可以计算它们的比率。 然而， 还存在多个另外的选择。 例如， 如果相对强度完全 相同， 则可以避免时间归一化。 在所有其他情况下， 可以使用对数或时间归一化。 0025 通常， PPG信号由皮肤中的血液体积的变化产生。 因此， 当在反射/透射光的不同谱 分量中查看时， 变化给出特性脉动 “签名” 。 该 “签名” 基本上是作为血液的吸收谱和无血液 说 明 书 3/7 页 6 CN 1。
25、09328031 A 6 皮肤组织的吸收谱的对比度(差异)而产生的。 如果检测器(例如， 相机或传感器)具有离散 数量的颜色通道， 每个具有不同的谱灵敏度， 例如每个感测光谱的特定部分， 那么这些通道 中的相对归一化脉动(即， 相对脉动的比率)可以被布置在也被称为 “归一化血液体积向量” (PBV)的 “签名向量” 中。 已经示出G .de Haan和A .van Leest的 “Improved motion robustness of remote-PPG by using the blood volume pulse signature” (Physiol.Meas.35 1913， 2。
26、014)， 通过引用将其并入本文， 如果该签名向量是已知的， 则基 于颜色通道和签名向量的运动鲁棒脉搏信号提取是可能的。 对于脉搏信号的质量， 实质性 的是， 尽管签名是正确的， 因为在其他情况下已知的方法将噪声混合到输出脉搏信号中， 以 便实现脉冲向量与归一化颜色通道的规定相关性， 如由签名向量指示的。 Pbv方法的细节和 归一化血液体积向量的使用(称为 “具有指示参考生理信息的设置取向的预定指标元素” ) 也已在US 2013/271591 A1中描述， 也通过引用将其细节并入本文。 0026 除了Pbv之外还存在若干已知方法以从(归一化的)检测信号获得脉搏信号S， 所述 方法被称为ICA。
27、、 PCA、 CHROM和由Pbv/CHROM引导的ICA/PCA， 其也已经在de Haan和van Leest的上述文章中被描述。 这些方法可以被解释为将脉搏信号提供为不同波长通道(例 如， 来自彩色摄像机的红色、 绿色和蓝色信号)的混合， 但它们在确定最佳加权方案的方式 中不同。 在这些方法中， 得到的权重旨在失真消失的混合， 即 “加权向量” 实质上与通常由对 象运动和/或照射变化引起的主要失真正交。 0027 根据本发明的实施例， 可以获得检测器信号， 其随后可以用于确定一个或多个生 命体征。 例如， 移除了NIR阻挡滤波器的标准RGB相机(作为辐射检测器)可以与单个光源(例 如LE。
28、D(作为辐射源)组合使用。 这为获得检测器信号创造了极具成本吸引力的选择。 0028 辐射源可以被配置为发射在所述有限波长范围内围绕波长峰值的辐射， 并且所述 辐射检测器还包括用于抑制峰值波长的峰值滤波器。 备选地， 这样的峰值抑制滤波器也可 以包括在辐射源中， 尽管这可能减少由检测器感测到的辐射能量。 这增加了由两个波长子 通道感测到的两个波长的相对脉动(由于PPG信号)的差异， 因此提供了更多的辨别力以区 分运动(其在两个通道中总是具有相同的相对强度)和PPG信号， 即还改进生命体征的运动 鲁棒检测。 0029 在另一实施例中， 所述辐射源被配置为以一占空比以辐射检测器的检测速率闪 烁， 。
29、并且所述辐射检测器被配置为对在所述占空比期间检测到的辐射进行积分。 这还减少 了系统的环境光敏感度。 0030 在实际实施方式中， 尤其是对于汽车应用或夜间应用， 所述辐射源被配置为发射 有限波长范围内围绕850nm的辐射， 并且所述辐射检测器被配置为检测有限波长范围内围 绕850nm的辐射。 附图说明 0031 参考下文描述的(一个或多个)实施例， 本发明的这些和其他方面将变得显而易见 并得到阐述。 在以下附图中： 0032 图1示出了根据本发明的设备和系统的第一实施例的示意图； 0033 图2示出了图示关于波长的相对PPG幅度的图； 0034 图3示出了图示红外LED的有限发射谱的图； 说。
30、 明 书 4/7 页 7 CN 109328031 A 7 0035 图4示出了根据本发明的辐射检测器的另一实施例； 0036 图5示出了与根据本发明的辐射检测器一起使用的滤波器装置； 并且 0037 图6示出了图示常规RGB相机的响应的图。 具体实施方式 0038 图1示出了根据本发明的设备10和系统100的第一实施例的示意图。 设备10包括辐 射检测器12， 以用于检测从对象1(诸如患者)的皮肤区域反射的辐射2， 并且用于根据检测 到的辐射生成第一和第二检测器信号。 设备10还包括生命体征检测器14， 以用于根据所述 第一和第二检测器信号的组合来检测生命体征(例如心率、 SpO2、 呼吸率。
31、等)。 0039 辐射检测器12可以例如被实施为光电检测器或相机， 例如RGB相机(任选地具有适 当的滤波器)， 并且被配置为检测来自皮肤区域(例如， 前额、 脸颊、 手等)的电磁辐射， 该皮 肤区域由有限波长范围的辐射3照射， 例如， 通过辐射源16， 诸如LED(例如近红外LED)。 由辐 射检测器12生成的第一检测器信号表示在辐射的所述有限波长范围的第一波长子范围内 的从对象的皮肤区域反射的辐射， 并且第二检测器信号表示在不同于所述第一波长子范围 的辐射的所述有限波长范围的第二波长子范围内的辐射。 0040 生命体征检测器14可以例如在软件和/或硬件中实施， 例如， 通过编程的计算机或 。
32、处理器。 通过使用远程光体积描记根据这样的检测信号中的生命体征检测通常是本领域已 知的， 并且此处不再进一步解释。 根据本发明， 第一和第二检测信号的组合被实现， 然后根 据所述组合导出期望的生命体征。 例如， 确定在第一和第二检测信号之间的差异， 即， 时变 检测信号彼此相减(在每个采样时间处检测信号的值相减)。 组合的其他选项包括已知为以 下的方法： Pbv、 ICA、 PCA、 CHROM和由Pbv/CHROM引导的ICA/PCA， 如上文引用的文档中所述。 0041 在第一实施例中， 辐射检测器12和生命体征检测器14一起形成设备10， 设备10可 以被实施为单独的元件或组合装置， 例。
33、如作为检测辐射并处理检测信号的相机。 辐射源16 和辐射检测器14形成系统100。 0042 图2示出了图示关于波长 的相对PPG幅度A的图。 如图2所示， PPG谱S不是完全平坦 的。 使用谱的更陡峭的部分(例如大约600nm)将是优选的， 但是汽车应用需要隐形照射用于 夜间使用， 并且一些医学应用(例如在夜间)也能够需要使用隐形照射。 由于PPG谱S在任何 地方几乎不平坦， 因此这是可能的。 0043 相比之下， 也如图2所示， 在假设均匀的照射谱的情况下， 反映对象1(和/或辐射检 测器12和/或辐射源16， 如图1所示)的运动的相对运动信号M不取决于波长。 0044 因此， 在一个实施。
34、例中， 具有任意NIR波长的LED用作辐射源16以照射对象1。 图3示 出了图示示范性NIR LED的有限发射谱20的图(即， 关于波长 的相对辐射输出R)， 其可以用 于汽车应用中， 并且对驾驶员而言基本上是不可见的。 用作辐射检测器12(如图1所示)的相 机指向驾驶员， 例如， 在他/她的面部处。 如图3所示， 示范性NIR LED发射具有发射谱20的 光， 发射谱20具有恰好高于850nm的中心峰值23， 此外实质上是子范围21和子范围22， 每个 具有大约几十纳米的宽度， 其分别表示发射波长谱的下半部分和上半部分， 即下半部分覆 盖具有较低的频率的波长谱的下部， 上半部分覆盖具有较高的。
35、频率的波长谱的上部。 0045 在图4中作为前视图图示的实施例中， 辐射检测器30包括至少两个检测器区域31、 32(由图4中的不同阴影线指示)， 其中， 第一检测器区域31对所述第一波长子范围内的辐射 说 明 书 5/7 页 8 CN 109328031 A 8 敏感并且被配置为生成所述第一检测器信号； 并且第二检测器区域32对所述第二波长子范 围内的辐射敏感并且被配置为生成所述第二检测器信号。 优选地， 辐射检测器30(例如， 相 机的图像传感器)包括多个第一和第二检测器区域(尤其是检测器像素)的阵列， 其中， 单个 像素或像素组表示两个检测器区域31、 32。 0046 在图5图示的另一。
36、实施例中， 辐射检测器40(例如， 相机)被装备有两个不同滤波器 42、 43的棋盘图案41， 例如， 在图像传感器44的前面， 如图5中作为侧视图图示的。 第一滤波 器42实质上通过第一波长子范围21， 例如在该实施例中， 发射波长谱20的下半部分； 并且第 二滤波器43通过第二波长子范围22， 例如在该实施例中， 实质上是发射波长谱20的上半部 分， 如图3图示的。 由于PPG幅度针对较长波长是较高的(如图2所示)， 因此具有第二滤波器 43的像素将呈现较高的相对PPG信号， 而运动引起的噪声信号分量在两个通道中是相同的。 0047 滤波器42、 43可以交替地布置在辐射检测器的个体像素或。
37、像素组的前面。 然后， 每 个像素或像素组可以提供单独的检测器信号， 所述检测器信号然后可以针对每个滤波器被 组合在一起(例如， 合计或平均)， 以获得每类型的滤波器的组合检测器信号。 0048 在备选实施例中， 所使用的滤波器不是非常有选择性的， 它们仅具有它们的通带 的略微不同形状。 这样的小的差异能够已经在两个得到的伪彩色通道(并且因此在两个检 测器信号中)中引起足够大的相对脉动差异以区分PPG与运动。 更锐利的滤波器将产生更好 的SNR， 但更便宜的滤波器可能足以用于脉搏率的鲁棒估计。 0049 在另一实施例中， NIR辐射源(具有如图3所示的发射谱)与具有RGB-Bayer模式的 常。
38、规彩色摄像机组合， RGB-Bayer模式具有如图6所示的谱。 图6具体地示出了针对RGB相机 的绿色通道50、 红色通道51和蓝色通道52的关于波长 的相对响应R。 此外， 示出了可见光滤 波器的谱53。 在这种情况下， 蓝色和绿色通道52、 50可以分别用作第一和第二滤波器。 红色 通道51可以与蓝色通道52不是非常不同， 并且可以与蓝色通道52组合， 这使得两者通道中 的像素的数量相同(在Bayer模式中绿色像素出现红色和蓝色像素的两倍)。 0050 在另一有利的实施例中， 相机(即辐射检测器)可以被装备有至少阻挡可见光(即 具有如图6所示的谱53)的滤波器。 这改进了环境光的鲁棒性， 。
39、这通常通过以下来获得： 非常 短暂地闪烁LED(即辐射源)并仅在这些短闪光期间暴露相机。 0051 在另一优选实施例中， 可见光阻挡滤波器甚至可以采取仅涵盖由辐射源发射的波 长的带通滤波器的形状。 这进一步改进了对环境光的鲁棒性。 0052 如果额外地在LED(即辐射源)的发射谱20中的中心峰值(在图3中指示为23)处的 光被阻挡， 则能够实现进一步的改进。 对发射谱的峰值的这样的阻挡可以备选地放置在发 射侧， 即与辐射发射器集成或靠近辐射发射器。 这降低了由第一和第二滤波器两者感测到 的波长的强度， 并且因此提供了更有辨别力的能力以区分运动和PPG信号。 0053 在另外的实施例中， 辐射源。
40、以具有短占空比的相机的照片速率闪烁， 而相机仅在 所述短占空比期间对光进行积分以降低系统的环境光灵敏度。 此外， 窄(有限)波长间隔(以 及可能的其他参数， 如闪烁光的占空比)可以由系统被集成的汽车应用的要求确定。 0054 如上所述， 在一些实施例中， 运动和PPG信号可以利用盲源分离手段(如PCA或ICA) 分离。 0055 在另外的实施例中， 伪彩色通道中的已知相对脉动可以被用于将脉搏信号计算为 颜色通道的线性组合， 例如， 在上面引用的G.de Haan和A.van Leest的出版物中描述的。 说 明 书 6/7 页 9 CN 109328031 A 9 0056 本发明可以有利地应。
41、用于汽车应用的生命体征监测中， 例如， 用于嗜睡、 疲劳、 入 睡风险的早期检测等。 其他应用在非侵扰的患者监测的领域中。 所提出的发明可以使这样 的设备、 系统和方法对于变化的环境照射更加鲁棒， 并且单波长技术可以变得高度相关， 因 为相机能够对大多数环境谱失明。 0057 尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明， 但是这样的图示和描 述应被认为是说明性或示范性的而非限制性的； 本发明不限于所公开的实施例。 通过研究 附图、 公开内容和权利要求书， 本领域技术人员在实践请求保护的本发明时可以理解和实 现所公开实施例的其他变型。 0058 在权利要求中， 词语 “包括” 不排除其他。
42、元件或步骤， 并且词语 “一” 或 “一个” 不排 除多个。 单个元件或其他单元可以履行权利要求中记载的若干项目的功能。 尽管在相互不 同的从属权利要求中记载了特定措施， 但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。 0059 权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。 说 明 书 7/7 页 10 CN 109328031 A 10 图1 图2 说 明 书 附 图 1/3 页 11 CN 109328031 A 11 图3 图4 说 明 书 附 图 2/3 页 12 CN 109328031 A 12 图5 图6 说 明 书 附 图 3/3 页 13 CN 109328031 A 13 。