背景技术
心脏病在美国是死亡的主要原因，每年造成约六十万人死亡(占美国报告的死亡人数的近31％)。高的血压(高血压)是心脏病最容易理解的危险因素之一。高血压是中风、心脏病发作、心力衰竭、动脉瘤的危险因素，并且是肾衰竭的主要原因。仅在美国，据估计高血压每年直接导致的医疗费用达数十亿，每天导致近1000例死亡。高血压是一个重大的公共健康问题，并且没有什么会比控制血压能够挽救更多的生命。
不幸的是，高血压没有可见的警告信号或症状，并且许多人甚至不知道他们得了这种病。这是特别不幸的，因为高血压是可治疗的：生活方式的改变—特别是饮食和运动—已知在预防高血压的发展方面是有效的。此外，许多药物可用于治疗高血压。因此，预防许多心脏病相关的死亡的关键可能只是对危险的获知。
尽管如此，血压读数在消费空间没有得到很多关注。高血压通常仍然通过不频繁的筛查(例如，在年度检查、健康日等)或者在针对不相关的医疗问题而寻求医疗保健时才得以被识别出来。
发明内容
本文所描述的可穿戴感应实施方式通常可应用于测量心血管生命体征，包括但不限于脉搏传导时间和脉搏波速度。所测量的心血管生命体征随后可以以多种方式被使用，例如用于估计血压。
本文所描述的可穿戴感应实施方式以一种可穿戴感应带来实现。在一个实施方式中，该带包括被附接到用户的身体的第一部分的条带。一个或多个主心电图(ECG)电极被设置在该条带上。每当可穿戴感应带由用户穿戴时，主ECG电极与用户的身体的第一部分电接触。在该条带上还设置有一个或多个辅ECG电极。每当可穿戴感应带由用户穿戴时，辅ECG电极与用户的身体的第一部分电隔离并且被定位成与用户身体的第二部分相接触，该第二部分与该第一部分相比位于用户的心脏的相反侧。此外，在该条带上设置有一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器。每当可穿戴感应带由用户穿戴时，PPWA传感器接近或接触用户的身体的第一部分。通常，每当辅ECG电极形成与用户身体的第二部分的电接触时，主ECG电极和辅ECG电极检测ECG信号，并且PPWA传感器感应从用户的心脏到用户的身体的第一部分的脉搏压力波的到达。在一种实施方式中，ECG信号和PPWA传感器的读数被用来计算用户的脉搏传导时间(PTT)或脉搏波速度(PWV)中的至少一个。
应当注意，以上发明内容被提供以便以简化形式对随后将在具体实施方式中进一步描述的概念的选择进行介绍。该发明内容无意标识所请求保护主题的关键特征或必要特征，也无意被用来辅助确定所请求保护主题的范围。发明内容的目的仅在于以简化形式给出所请求保护主题的一些概念，以作为下文所给出的更为详细的描述的前序。
附图说明
本公开的具体特征、方面和优势将关于以下描述、所附权利要求和附图而得到更好地理解，其中：
图1是可穿戴感应带的一种示例性实施方式的简化示图。
图2是在人的手腕上示出的图1的可穿戴感应带的形式的简化示图，该可穿戴感应带具有被设置在条带中接触人的手腕的下侧(即，手掌侧)的部分上的脉搏压力波到达(PPWA)传感器和主心电图(ECG)电极。
图3是以简化形式图示用于计算用户的心脏和可穿戴感应带之下的用户身体部分之间的脉搏传导时间(PTT)的过程的示例性实施例的流程图。
图4是以简化形式图示用于计算从用户心脏到可穿戴感应带之下的用户身体部分的脉搏波速度(PWV)的过程的示例性实施例的流程图。
图5是以简化形式图示用于估计从用户心脏到可穿戴感应带之下的用户身体部分的动脉行进距离(ATD)的过程的示例性实施例的流程图。
图6是描绘构成用于实施本文描述的可穿戴感应实施方式的示例性系统的通用计算设备的示图。
具体实施方式
在以下对可穿戴感应实施方式的描述中参照了附图，这些附图形成本文的一部分并且其中通过图示而示出了可以在其中实践可穿戴感应实施方式的具体形式。应当理解，在不脱离其范围的情况下，可以利用其它实施方式并且可以形成结构改变。
还要注意，为了清楚起见，在描述本文所描述的可穿戴感应实施方式时将采用具体的术语，并且这无意将这些实施方式限制于这样选择的具体术语。此外，应当理解，每个具体术语包括以广泛相似的方式进行操作以实现类似目的的所有技术等同术语。本文中对“一种实施方式”或“另一种实施方式”或“示例性实施方式”或“可替换实施方式”的引用意味着结合该实施方式所描述的特定特征、特定结构或特定特性均能够被包括在可穿戴感应的至少一种实施方式中。在说明书中各处出现的短语“在一种实施方式中”、“在另一种实施方式中”、“在示例性实施方式中”和“在可替换实施方式中”并非必然全部指代相同的实施方式或者是与其它实施方式相互排斥的可替换实施方式。此外，表示可穿戴感应的一种或多种实施方式的处理流程的顺序并非固有地指示任何特定顺序或者暗示对这些流程的任何限制。
如本文所使用的，术语“组件”、“系统”、“客户端”等意在指代硬件、软件(例如，在执行中)、固件或者其组合的计算机相关实体。例如，组件可以是在处理器上运行的进程、对象、可执行文件、程序、函数、库、子例程、计算机，或者软件和硬件的组合。作为说明，在服务器上运行的应用和服务器都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程之内，并且组件可以位于一个计算机上和/或在两个或更多计算机之间进行分布。术语“处理器”通常被理解为指代诸如计算机系统的处理单元之类的硬件组件。
此外，就在具体实施方式或权利要求书中所使用的术语“包括”、“包括了”、“具有”、“含有”其变体以及其它类似词语的范围而言，这些术语以类似于作为开放转换词的术语“包含”的方式意在为包含性的，并不排除任何附加或其它的要素。
1.0脉搏传导时间和脉搏波速度的可穿戴感应
生命体征是人体最基本功能的指标，并且在检测和监测医疗状况中是有用的。本文所描述的可穿戴感应实施方式通常可用于测量心血管生命体征，包括但不限于脉搏传导时间和脉搏波速度。所测量的心血管生命体征随后可以以多种方式被使用，例如用于估计血压。
一般来说，术语“脉搏传导时间”在本文中用于指代从用户心脏排出的血液所产生的压力波(以下有时被称为脉搏压力波)从用户身体上的一个动脉部位到用户身体上的另一动脉部位行进通过用户的动脉所花费的时间量。更具体地，并且从以下更详细的描述中可以理解，在本文所描述的可穿戴感应实施方式的其中使用用户附接至其身体的一部分(例如穿戴于其上)的可穿戴带来测量用户的心血管生命体征的形式中，脉搏传导时间是指脉搏压力波从用户的心脏通过它们的动脉行进到该可穿戴带所附接的身体部分所花费的时间量。如在医学和心血管健康领域中所认识到的，脉搏传导时间和其它心血管指标(诸如血压、动脉顺应性和动脉壁硬化)之间存在着已知的相关性。虽然其它身体度量(诸如用户的身高、体重和年龄，以及刚刚描述的用户身体上的两个动脉部位之间的动脉距离以及其它类型的身体度量)对用户的血压有所影响，但是由可穿戴感应实施方式所形成的脉搏传导时间的测量可以被用来基于刚刚描述的脉搏传导时间和血压之间的已知相关性来确定用户的血压。
一般来说，术语“脉搏波速度”在本文中用来指代刚刚所描述的脉搏压力波从用户身体上的一个动脉部位到用户身体上的另一个动脉部位行进通过用户的动脉的速度。更具体地，并且从以下更详细的描述中可以理解，在本文所描述的可穿戴感应实施方式的刚刚描述的其中使用用户附接到其身体的可穿戴带来测量用户的心血管生命体征的形式中，脉搏波速度是指脉搏压力波从用户的心脏通过它们的动脉行进到该可穿戴带所附接的身体部分的平均速度。如在医学和心血管健康领域中所认识到的，脉搏波速度与心血管疾病例如高血压之间存在已知的相关性。更具体地，随着人年龄的增长，他们的动脉通常变得更为僵硬。这种不断增加的动脉硬度使得人的心脏更努力地工作，并且还使得脉搏压力波通过它们的动脉行进得更快，从而增大了他们的心血管疾病—诸如高血压—的风险。
如将从以下更详细的描述所理解，本文所描述的可穿戴感应实施方式出于诸如以下的各种原因是有利的。可穿戴感应实施方式为用户提供了对他们的心血管健康的成本有效且易于使用的评估。可穿戴感应实施方式还可以通过使具有高血压的用户意识到高血压来防止许多心脏病相关的死亡。一旦给定用户知道他们有高血压，可穿戴感应实施方式就可以用于常规地监测该用户的心血管生命体征，并且鼓励该用户通过咨询医生以及形成适当的生活方式改变来治疗他们的高血压。可穿戴感应实施方式还以非攻击式和非侵入式(例如，被动)的方式测量用户的心血管生命体征。因此，可穿戴感应实施方式允许用户在没有疼痛和不适的情况下常规地测量/监测他们的心血管生命体征。
如还从以下更详细的描述所理解的，本文所描述的可穿戴感应实施方式可以在各种应用中被使用，并且还可以在各种类型的计算设备中实现。可穿戴感应实施方式也易于操作，并且不限于由受过训练的医疗技术人员或医生在诸如实验室或医生办公室的受控医疗机构中使用。因此，可穿戴感应实施方式允许用户在他们正常的每日生活中在他们处于静止或走动时的一个或多个时机—包括当他们参与或执行各种身体活动时—方便且自动地测量他们的心血管生命体征。
1.1可穿戴感应带
本文所描述的可穿戴感应实施方式总体上提供了一种使用可穿戴感应带来测量人的脉搏传导时间和脉搏波速度的非侵入式方式。图1示出了可穿戴感应带的一种示例性实施方式。感应带100包括被设置在条带102的一侧上的一个或多个主心电图(ECG)电极104(其中之一被示出)，以使得每当该感应带由用户穿戴时，主ECG电极与用户身体的第一部分形成电接触。在一种实施方式中，条带102(以任何适当方式)被配置为在人体上被环绕并且收紧。例如，条带102可以被配置为被环绕在人的手腕(如手表)或者前臂或者上臂(如通常用于在锻炼期间固定移动电话或音乐播放器的臂带)上，或者躯干、大腿、小腿或脚踝上，等等。一般来说，人体上该条带可以环绕和收紧以及下方动脉中的运动能够被感应到的任何地方都将是可行位置。在另一种实施方式中，该条带被粘附到人体。在这种情况下，人体上该条带可以被粘附到以及下方动脉中的运动能够被感应到的任何位置都将是可行位置。主电极104被设置在条带102在被穿戴时面向并且接触人体的一部分的一侧上。术语“主”仅用于指示这些电极104接触到人体上的条带102被环绕或粘附的一部分。在一种形式中，主ECG电极104是刚性的金属类型；或者在另一种形式中是柔性的导电织物类型。另外，在一种形式中，这些电极104以视觉上明显的方式被安装在带102上(如图1所示)，或者在另一种形式中，它们以不可见的方式被嵌入条带之中。当采用多个主ECG电极104时，它们可以全部具有相同的类型和安装配置，或者具有上述类型和安装配置的任何组合。
可穿戴感应带100还包括被设置在条带102上的一个或多个辅ECG电极106(其中之一被示出)，以使得每当可穿戴感应带由用户穿戴时，辅ECG电极与用户的身体的上述第一部分电隔离。另外，辅ECG电极106被定位成与用户身体的第二部分相接触，该第二部分与用户的身体的上述第一部分相比位于用户心脏的相反侧。如将在本说明书下文更详细地描述的，每当进行ECG测量时，完成与用户身体的第二部分的该接触。辅电极106被设置在条带102的在该条带被穿戴时不接触人体的上述第一部分的表面上。在一种实施方式中，这是条带102与主电极104被设置的一侧(如图1所示)相对的一侧。注意，术语“辅”仅被用来指示这些电极106不与人体上被条带102所环绕或粘附到的部分相接触。与主ECG电极一样，辅ECG电极106在一种形式中是刚性的金属类型；或者在另一种形式中是柔性的导电织物类型。在另一种形式中，辅ECG电极是能够通过人的衣物与人体建立电接触的类型。此外，在一种形式中，这些电极106以视觉上明显的方式被安装在条带102上(如图1所示)，或者在另一种形式中，它们不可见地被嵌入条带之中。当采用多个辅ECG电极106时，它们都可以是相同的类型和安装配置，或者是上述类型和安装配置的任何组合。
注意到，当多个电极被用于主ECG电极或辅ECG电极时，它们能够以不同的方式被配置。在一种形式中，与ECG电极集合(主或辅或者二者)相关联的多个电极被电连接。这种情形在确保集合中的至少一个电极与用户身体形成电接触时是有用的。在另一种形式中，与ECG电极集合(主或辅或者二者)相关联的多个电极被电隔离。在这种情形中，来自表现出最佳信号的电隔离电极的输出能够被选择。在另一种形式中，与ECG电极集合(主或辅或者二者)相关联的多个电极包括接地电极。这之所以是有用的是因为一些ECG信号处理的方案采用接地电极的配置。
可穿戴感应带100还包括被设置在条带102上的一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器108(其中之一被示出)，以使得每当可穿戴感应带由用户穿戴时，PPWA传感器接近或接触用户身体的上述第一部分。PPWA传感器108被设置在条带102的在条带被穿戴时面向并接触人体的一部分的那一侧上。在一个或多个传感器108不接触人体的情况下，这些传感器被嵌入条带102中，但是当该带被穿戴时仍然面向人体的第一部分。
在一种实施方式中，PPWA传感器是具有一个或多个照明源以及一个或多个光电传感器的光学类型。该光学类型的传感器检测如由覆盖动脉的人的皮肤在脉搏压力波传递通过时的运动所证实的动脉形状的变化。在另一种实施方式中，PPWA传感器是机械类型，诸如但不限于在脉搏到达时感应下方动脉的运动的压阻式压力传感器。当采用多个PPWA传感器时，它们可以都是光学的、都是机械的，或者是二者的任何组合。
在操作中，当辅ECG电极与用户身体的上述第二部分形成电接触时，使用主ECG电极104和辅ECG电极106来检测ECG信号。如将要简要描述的，ECG信号用于识别脉搏压力波离开人的心脏时的时间。对于PPWA传感器，它们被用来感应来自用户心脏的脉搏压力波到达用户身体的上述第一部分的时间。如将在以下部分中描述的，这两个测量被共同用来计算脉搏传播时间。
1.1.1腕带
如之前所指示的，本文所描述的可佩带感应实施方式包括被穿戴在手腕上的形式。这些腕带形式提供了包括另外的有利特征和配置的机会。例如，在一种形式中，该腕带采用腕表的形式，而在另一种形式中该腕带采用所谓的“智能手表”的形式，该智能手表具有所附的计算、显示和通信能力。注意，给定智能手表的用户接口功能，本文所描述的采用这种形式的可佩带感应实施方式能够经由常规手段被配置以向穿戴者显示信息。例如，能够显示用于将之前所描述的辅ECG电极与穿戴者身体的如下第二部分接触以发起ECG测量的指令，上述第二部分在与穿戴该带的手腕相比处于心脏的相反侧上。此外，测量结果能够被显示给穿戴者。
虽然主和辅ECG电极和PPWA传感器能够被设置在条带上的任何地方，但是该腕带的基于手表的形式还提供了使得它们成为“手表”组件(其出于本描述的目的而被认为是该条带的一部分)的一部分的机会。例如，(多个)主ECG电极和/或PPWA传感器能够被设置在手表主体的背面之上。此外，(多个)辅ECG电极能够被设置在手表主体的正面上。
进一步注意，给定手腕下侧(即，手掌侧)接近动脉(例如桡动脉)，PPWA传感器208放置在条带202与手腕220的这部位相接触的部分上(如图2所示)由于上述原因是有利的。然而，虽然(多个)主ECG电极204可以被设置在本文所描述的可穿戴感应实施方式的腕带形式的条带202上的任何地方，但是认为将这些(多个)电极放置在该条带的接触手腕220的下侧的部分上是有利的。特别地，将主ECG电极204放置在条带202接触手腕220的下侧的部分上可以改善PTT和PWV感应，特别是在非运动条件下。注意，在图2中，(多个)主ECG电极204和PPWA传感器208被表示为虚线框，以指示它们处于条带202面向内部的一侧之上。
1.2脉搏传播时间计算
如前所述，脉搏传导时间(PTT)是由从心脏排出的血液产生的压力波在两个动脉部位之间行进所花费的时间。注意，这并不是任何给定血液分子移动相同距离所花费的时间。相反，这是压力波行进通过血液所花费的时间(这是非常快的—从心脏到人的手腕为200-400毫秒的量级)。在本文所描述的可穿戴感应实施方式的上下文中，PTT是压力波从人的心脏行进到用户身体的该带所环绕(或被粘附到)并且覆盖动脉(例如，人的手腕中的桡动脉)的上述第一部分所花费的时间。有利的是，PTT与各种身体度量相关联，诸如血压、动脉顺应性和动脉壁的硬化。
如之前所指示的，计算PTT涉及对来自ECG电极和PPWA传感器的测量进行处理。一般来说，所测量的ECG信号被用来使用常规方法(包括降噪和运动补偿)识别脉搏压力波离开人的心脏的时间，并且PPWA传感器感应脉搏压力波到达用户身体的上述第一部分的时间。随后，通过计算在脉搏压力波离开心脏与到达被测量动脉部位(即，用户身体的上述第一部分)之间所过去的时间量来建立PTT读数。
使用一个或多个计算设备(诸如在后续示例性操作环境部分中描述的那些计算设备)以及在其上执行的计算机程序来对所测量的ECG电极和PPWA传感器信号进行处理并且完成PTT计算。上述处理和计算将在本描述的下文中更详细地被描述。再次参考图1，在一个实施方式中，PWVS带100包括被用于上述处理和计算的计算设备110。另外，PWVS带100包括适当的常规存储组件112以用于存储完成上述处理和计算所需的任何数据，而且还存储该处理和计算的结果。
鉴于上述内容并且现在参考图3，在一种形式中，计算设备由上述计算机程序引导以使用ECG信号来估计脉搏压力波离开人的心脏的时间(过程动作300)。随后使用所感应的脉搏压力波的到达来建立该脉搏压力波到达用户身体的上述第一部分的时间(过程动作302)。随后通过从脉搏压力波到达用户身体的第一部分的到达时间减去脉搏压力波离开用户心脏的时间来计算用户心脏与用户身体的第一部分之间的PTT(过程动作304)。
上述处理在用户使得ECG信号被生成时被发起。在一种实施方式中，这涉及用户利用用户身体的上述第二部分接触之前所描述的辅ECG电极或者将之前所描述的辅ECG电极接触到上述第二部分。例如，在一种形式中，该可穿戴感应带被穿戴在用户的手腕上。为了发起ECG信号的生成和捕获，在一种形式中，用户在身体的与该腕带相反侧上利用手的一个或多个手指(即，用户的身体的第二部分)来接触该辅ECG电极。在另一种形式中，用户利用该腕带越过他或她的身体，并且将辅ECG电极接触到用户心脏与戴着该带的手腕相反侧上的位置(即，用户身体的第二部分)。例如，用户可能将穿戴在他或她的右手腕上的感应带的辅ECG电极接触到他或她的躯干的左侧。该可替换形式具有允许单手操作的优点。这在电极能够如之前所描述的穿过衣物进行工作的情况下是特别实用的。
注意，在一种形式中，该可穿戴感应带被穿戴在用户的脚踝或大腿上。ECG信号的产生和捕获以与上述示例性形式很大程度上相同的方式被发起，其中用户将辅ECG电极接触到用户身体的第二部分(例如，相反的脚踝或大腿)，或者与用户身体的第二部分(例如，与戴着该带的脚踝或大腿相对的心脏相反侧上的手的一个或多个手指)进行接触。虽然稍有不便，但是上述配置将测量包括降主动脉(携带血液通过躯干的主动脉)的脉搏行进路径—从而可能提供更有价值的风险评估。
在可替换实施方式中，所测量的ECG电极和PPWA传感器信号(或其表示形式)被发送到远离穿戴着该可穿戴感应带100的人的服务器或云服务。注意，术语“云服务”在本文中被用来指代如下的基于web的服务，该启动在云端进行操作并且能够在可以位于不同地理区域(例如，世界的不同区域)中的多个计算中心上被托管(例如，被设置在其上)并且能够由多个远程终端用户同时使用。换句话说，云服务是在地理上分布的基于web的服务。在一种实施方式中，远程服务器或云服务完成上述处理和计算。再次参考图1。使用虚线框示出服务器或云服务114以指示它是可选组件。在可替换实施方式中，可穿戴感应频带100还包括用于与远程服务器或云服务114进行通信的适当常规通信组件116。任何通信方案都可以被采用。例如，经由计算机网络118(诸如互联网或专有内联网)，如图1所示。通信组件116在图1中被示为虚线框以指示它也是可选组件。注意，计算设备110和存储组件112在这些可替换实施方式中被保留以促进将所测量的ECG电极和PPWA传感器信号(或其表示形式)传输给远程服务器或云服务114。一旦上述处理和计算完成，远程服务器或云服务114就可以将结果中继到基本上任何其它计算设备、服务器或云服务(例如，用户的医生的计算设备、用户的管理者的计算设备、健康监测服务、回到可穿戴感应带100，等等)。
在另外的其它实施方式中，上述处理和计算由可穿戴感应带100来实现，该可穿戴感应带100包括计算设备110、存储部件112和通信部件116。在这些实施方式中，当处理和计算被完成时，结果被发送给另一个计算设备、服务器或云服务(例如，用户的医生的计算设备、用户的管理者的计算设备、健康监控服务，等等)。
1.3脉搏波速度计算
虽然PTT测量是有用的并且与心血管健康有一些相关性，但是它不能告知全貌。压力波在人的心脏与身体的上述第一部分之间行进的距离具有重要性。例如，如前所述，脉搏压力波行进通过一个动脉(或一系列动脉)的速度指示动脉硬度。一般来说，脉搏压力波传播越快，则该波行进通过的动脉(或多个动脉)就越硬。越硬的动脉通常是良好的心血管健康的反面指示。因此，两个人可能具有相同的所测量的PTT，但是如果脉搏压力波所行进的距离对于这两个人而言明显不同，则一个人可能具有良好的心血管健康，而另一个人则不具有良好的心血管健康。例如，如果从具有较硬动脉的高个子的心脏到手腕以及具有更为柔软的动脉的个子较小的人测量PTT，因为动脉距离在高个子的人中将会更远，所以即使脉搏压力波正较快地通过较高个子的人的动脉(因此指示较为僵硬的动脉和可能较差的心血管健康)，这两个个体也可能具有相同的PTT。因此，脉搏压力波的速度的测量可以比仅仅是PTT更能指示心血管健康。
脉搏波速度(PWV)是脉搏压力波在一个特定位置行进通过动脉的速度，或者是在一定距离上行进通过动脉的平均速度。在本文描述的可穿戴感应实施方式的上下文中，PWV是指脉搏压力波在它从人的心脏行进到用户身体的上述第一部分的平均速度。
所测量的ECG电极和PPWA传感器信号被处理，并且PTT和PWV计算使用一个或多个计算设备以及在其上执行的计算机程序(如先前所描述的并且按照需要采用可穿戴感应带中的上述计算设备、存储组件和通信组件)来完成。鉴于此并且现在参考图4，在一种形式中，一个或多个计算设备由上述程序模块引导以使用ECG信号来估计脉搏压力波离开人的心脏的时间(过程动作400)。随后使用所感应的脉搏压力波的到达来建立脉搏压力波到达用户身体的上述第一部分的时间(过程动作402)。随后通过从脉搏压力波到达用户身体的第一部分的到达时间减去脉搏压力波离开用户心脏的时间来计算用户心脏与用户身体的第一部分之间的PTT(过程动作404)。接下来，获得用户心脏与用户身体的第一部分之间的动脉行进距离(ATD)的估计(过程动作406)。最后，使用该PTT和ATD估计来计算脉搏波速度(过程动作408)。
1.3.1动脉行进距离估计
如所指示的，为了计算PWV，需要对心脏与用户身体的上述第一部分之间的行进距离进行估计。这能够直接被测量，诸如通过动脉内的导管测量压力波在该导管表面上传播有多快。然而，更常见的是通过以下来获得：测量脉搏压力波在两个位置之间行进所花费的时间(即，PTT)，测量这些位置之间的距离，并且将该距离除以时间而得到速度。从人的心脏到人的身体上述第一部分的距离将取决于身体的该部分的位置。例如，如果可穿戴PWVS被环绕在人的手腕，则该距离包括升主动脉的一段、锁骨下动脉(靠近肩膀)、肱动脉(在上臂中)以及一些桡动脉(在手腕中)。
在研究或临床设置中，上述距离(其在本文中有时被称为动脉行进距离(ATD))通过x射线或导管插入来直接测量；或者技术人员将标记出身体上大致与这些动脉的可能位置对应的位置，并且使用卷尺来估计这些位置之间的距离。虽然本文描述的可穿戴感应实施方式的许多应用可以在其中适合这些直接测量的临床或研究机构中开始，但是还预见到可以在这样的机构之外对人的ATD进行估计。
在一种实施方式中，基于相机的系统被采用来使用人的图像来估计人的ATD。在一种形式中，这些图像包括彩色图像和深度图像两者。此外，在一种形式中，其ATD正在被估计的人站在相机系统的前面并且摆出姿势—例如双臂伸出站立。这允许更准确地估计人的手臂各段的长度以及人的躯干的宽度。使用常规方法从所捕获的图像来估计ATD。注意，基于图像的ATD估计是之前所描述的其中使用卷尺对人进行测量的直接测量方案的自动化形式。
在另一种实施方式中，生成基于各种规定的身体度量来估计ATD的数字模型。在一种形式中，这涉及针对多个个体(例如，约1000个)创建心脏和其它位置(例如，手腕)之间的直接ATD估计的数据库。此外，针对其ATD包括在该数据库中的每个人，收集人口统计数据并且将该数据添加到该数据库。在一种形式中，该人口统计数据包括但不限于各种身体度量，诸如以下的一个或多个：人的身高、体重、腰围、指尖至指尖跨度(也称为臂展)、肩宽、躯干高度(即腰部到肩部)、个体关节长度、性别、种族或年龄。为了方便起见，在一种形式中，所选择进行收集的身体度量是容易确定的类型。这些度量可以直接从人进行收集，或者如果可能则从现有的电子数据库收集。然后采用适当的常规方法(例如，线性回归、支持向量机(SVM)回归、非线性最小二乘回归、分类和回归树(CART))来学习将上述身体度量与人的心脏和身体上的各种其它动脉位置之间的ATD进行相关的数字模型。
一旦数值模型可用，就收集新人(其ATD未被直接测量)的上述身体度量，并且该模型被用于生成新人在他或她的心脏和感兴趣动脉位置之间的ATD的估计。这显然假定感兴趣动脉位置是用于产生ATD模型的位置之一。
在另一种实施方式中，不仅使用上述身体度量来产生上述ATD模型，而且还包括之前所描述的基于图像的ATD估计作为身体度量之一。对基于图像的ATD估计的添加被认为将产生更精确的ATD模型。
鉴于上述内容并参考图5，在一个一般实施方式中，估计从人的心脏到人的身体的第一部分的ATD包括使用一个或多个计算设备来执行以下过程动作。首先，针对多个人，接收从人的心脏到人的身体的第一部分的ATD的直接测量值(过程动作500)。此外，接收多个人中的每一个的一个或多个身体度量(过程动作502)。随后将ATD估计与身体度量相关(过程动作504)，并且基于身体度量-ATD相关性生成估计人的ATD的数字模型(过程动作506)。一旦ATD数字模型可用，则使用该模型以及与人相关联的身体度量的值来估计从人的心脏到人的身体的第一部分的ATD(过程动作508)。
2.0示例性操作环境
本文描述的可穿戴感应实施方式在多种类型的通用或专用计算系统环境或配置内进行操作。图6示出了可以在其上实施如本文所描述的可穿戴感应的各种实施方式和元件的通用计算机系统的简化示例。注意，在图6所示的简化计算设备10中由断开线或虚线所表示的任何框都表示该简化计算设备的可替换实施方式。如下文所描述，这些可替换实施方式中的任何或全部都可以结合贯穿本文所描述的其它可替换实施方式来一起使用。简化计算设备10通常存在于具有至少一些最小计算能力的设备中，诸如个人计算机(PC)、服务器计算机、手持计算设备、膝上型计算机或移动计算机、诸如蜂窝电话和个人数字助理(PDA)之类的通信设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机，以及音频或视频媒体播放器。
为了允许设备实现本文所描述的可穿戴感应实施方式，该设备应当具有足够的计算能力和系统存储器以实现基本的计算操作。具体地，图6所示的简化计算设备10的计算能力一般由一个或多个处理单元12所图示，并且还可以包括与系统存储器16通信的一个或多个图形处理单元(GPU)14。注意，(多个)处理单元12可以是专用微处理器(诸如数字信号处理器(DSP)、超长指令字(VLIW)处理器、现场可编程门阵列(FPGA)或其它微控制器)，或者可以是具有一个或多个处理核心的(多个)常规中央处理单元(CPU)。
此外，简化计算设备10还可以包括其它组件，诸如举例而言，通信接口18。简化计算设备10还可以包括一个或多个常规计算机输入设备20(例如，触摸屏、触敏表面、指向设备、键盘、音频输入设备、基于语音或语音的输入和控制设备、视频输入设备、触觉输入设备、用于接收有线或无线数据传输的设备，等等)，或者这些设备的任何组合。
类似地，与简化计算设备10以及与可穿戴感应的任何其它组件或特征(包括针对一个或多个用户或与可穿戴感应相关联的其它设备或系统的输入、输出、控制、反馈和响应)的各种交互由各种自然用户界面(NUI)场景所使能。可穿戴感应所使能的NUI技术和场景包括但不限于允许一个或多个用户在没有诸如鼠标、键盘、遥控器等的输入设备所施加的人为约束的情况下以“自然”方式与可穿戴感应进行交互的接口技术。
这种NUI实施方式通过各种技术的使用来实现，包括但不限于通过使用从用户语音所导出的NUI信息或经由麦克风或其它传感器所捕获的发声。这种NUI实施方式还通过使用包括但不限于从用户的面部表情以及从用户的手、手指、手腕、手臂、腿、身体、头部、眼睛等的位置、运动或方位所导出的信息的各种技术来实现，其中这样的信息可以使用各种类型的2D或深度成像设备进行捕捉，这些2D或深度成像设备诸如立体或飞行时间相机系统、红外相机系统、RGB(红、绿和蓝)相机系统等，或者这样的设备的任何组合。这种NUI实施方式的另外示例包括但不限于从触摸和指示笔识别、(在屏幕上以及与屏幕或显示器表面相邻的)手势识别、空中或基于接触的手势、(在各种表面、对象或其它用户上的)用户触摸，基于悬停的输入或动作等所导出的NUI信息。这样的NUI实施方式还可以包括但不限于使用单独或与其它NUI信息组合来评估当前或过去的用户行为、输入、动作等的各种预测机器智能过程来预测诸如用户意图、期望和/或目标之类的信息。无论基于NUI的信息的类型或来源如何，这样的信息随后都可以用于发起、终止或以其它方式控制可穿戴感应的一个或多个输入、输出、动作或功能特征，或者与之进行交互。
然而，应当理解，上述示例性NUI情景可以通过将人为约束或附加信号的使用与NUI输入的任何组合进行结合而被进一步增强。这样的人为约束或附加信号可以由诸如鼠标、键盘和遥控器的输入设备或者由各种远程或用户穿戴的设备所施加或生成，上述远程或用户穿戴的设备诸如加速计、用于接收代表用户肌肉所产生的电信号的肌电信号的肌电图(EMG)传感器、心率监视器、用于测量用户出汗的流电皮肤传导传感器、用于测量或以其它方式感应用户脑活动或电场的可穿戴或远程生物传感器、用于测量用户身体温度变化或差异的可穿戴或远程生物传感器，等等。从这些类型的人为约束或附加信号所导出的任何这样的信息都可以与任何一个或多个NUI输入进行组合，以发起、终止或以其它方式控制可穿戴感应的一个或多个输入、输出、动作或功能特征，或者与控制可穿戴感应的一个或多个输入、输出、动作或功能特征进行交互。
简化计算设备10还可以包括其它可选组件，诸如一个或多个常规计算机输出设备22(例如，(多个)显示设备24、音频输出设备，视频输出设备、用于传输有线或无线数据传输的设备，等等)。注意，用于通用计算机的典型通信接口18、输入设备20、输出设备22和存储设备26是本领域技术人员所公知的，并且将不在本文中详细描述。
图6中所示的简化计算设备10还可以包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是由计算机10经由存储设备26能够访问的任何可用介质，并且可以包括用于存储信息的可移除28和/或不可移除30的易失性和非易失性介质，上述信息诸如计算机可读或计算机可执行指令、数据结构、程序模块或其它数据。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质是指有形的计算机可读或机器可读介质或存储设备，诸如数字通用盘(DVD)、蓝光盘(BD)、光盘(CD)、软盘、磁带驱动器、硬盘驱动器、光学驱动器、固态存储器设备、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、CD-ROM或其它光盘存储器、智能卡、闪存(例如，卡、棒和钥匙驱动器)、磁带盒、磁带、磁盘存储、磁条或其它磁存储设备。此外，所传播的信号不包括在计算机可读存储介质的范畴之内。
诸如计算机可读或计算机可执行指令、数据结构、程序模块等的信息的保持也可以通过使用各种(与计算机存储介质相对的)上述通信介质中的任何一种来对一个或多个经调制的数据信号或载波进行编码来实现，或者通过其它传输机制或通信协议来实现，并且信息的保持可以包括任何的有线或无线信息传递机制。注意，术语“调制数据信号”或“载波”通常是指以在信号中编码信息的方式设置或改变其一个或多个特性的信号。例如，通信介质可以包括有线介质，诸如携带一个或多个经调制数据信号的有线网络或直接线路连接，以及用于传输和/或接收一个或多个经调制数据信号或载波的诸如声学、射频(RF)、红外线、激光和其它无线介质之类的无线介质。
此外，体现本文所描述的各种可穿戴感应实施方式中的一些或全部的软件、程序和/或计算机程序产品或者其部分可以以计算机可执行指令或其它数据结构的形式从计算机可读或机器可读介质或者的任何期望组合进行存储、接收、传输或读取。另外，所请求保护的主题可以被实施为使用标准编程和/或工程技术来产生软件、固件、硬件或其任何组合以控制计算机来实施所公开主题的方法、装置或制造品。如本文所使用的术语“制造品”意在涵盖能够从任何计算机可读设备或介质访问的计算机程序。
本文所述的可穿戴感应实施方式可以在诸如由计算设备执行的程序模块的计算机可执行指令的一般环境中进一步被描述。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。该可穿戴感应实施方式还可以在分布式计算环境中进行实践，其中任务由一个或多个远程处理设备执行，或者在通过一个或多个通信网络进行链接的一个或多个设备的云端执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括介质存储设备的本地和远程计算机存储介质中。另外，上述指令可以部分或全部被实施为硬件逻辑电路，其可以包括或不包括处理器。
可替换地或除此之外，本文描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件执行。例如，可以使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等，但是并不局限于此。
3.0其它实施方式
注意，贯穿该说明书的任何或所有上述实施方式可以以所期望的任何组合来使用以形成另外的混合实施方式。此外，尽管已经以特定于对结构特征和/或方法动作的语言对主题进行了描述，但是应当理解，所附权利要求中所限定的主题并非必然局限于上述具体特征或动作。相反，以上所描述的具体特征和动作被作为实施权利要求的示例形式而公开。
以上已经描述的内容包括示例实施方式。显然，出于描述所请求保护主题的目的，不可能对组件或方法的每种可预期组合都进行描述，但是要意识到，许多的组合和置换都是可能的。因此，所请求保护的主题意在涵盖落入所附权利要求的精神和范围之内的所有这样的改变、修改和变化。
关于以上所描述的组件、设备、电路、系统等所执行的各种功能，除非另外指出，否则即使在结构上并非等同于所公开的结构，用来描述这样的组件的术语(包括对“器件”的引用)也意在对应于执行所描述组件的指定功能的任何组件(例如，功能等同体)，其执行本文所说明的请求保护主题的示例性方面中的功能。就此而言，还将要认识到，以上实施方式包括系统以及具有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，计算机可执行指令用于执行请求保护主题的各种方法的一些动作和/或事件。
存在实现相同或相似的功能的多种方式(诸如适当API、工具套件、驱动器代码、操作系统、控制、独立或可下载软件组件等)，它们使能应用和服务使用本文所描述的实施方式。请求保护的主题从API(或其它软件对象)以及根据本文阐述的实施方式进行操作的软件或硬件对象的观点而预期到这种使用。因此，本文所描述的各个实施例可以具有完全为硬件、部分为硬件且部分为软件以及整体为软件的方面。
以上所提到的系统已经关于若干组件和/或模块之间的交互进行了描述。能够意识到，这样的系统和组件能够包括那些组件或所指定的子组件、一些指定组件或子组件和/或另外的组件，并且根据之前的各种置换和组合。子组件也可以被实施为与并非被包括在母组件(层级组件)的其它组件通信地耦合的组件。
此外，注意，一个或多个组件可以被组合为提供整合功能的单个组件或者被划分为若干个单独的子组件，并且可以提供诸如管理层之类的任何一个或多个中间层以通信耦合至这样的子组件，以便提供整体功能。本文所描述的任何组件还可以与本文未特别描述但是被本领域技术人员所公知的一个或多个其它组件进行交互。
4.0权利要求支持以及另外的实施方式
以下段落概括了本文中可能要求保护的实施方式的各种示例。然而应当理解，以下所总结的实施方式无意对可以鉴于之前描述而要求保护的主题进行限制。此外，以下所概况的实施方式中的任何一个或全部可以在以下的任何所期望的组合而被要求保护：贯穿之前描述中所描述的实施方式中的一些或全部，以及在一个或多个附图中示出的任何实施方式，以及以下所描述的任何其它实施方式。另外，应当注意，以下实施方式意在鉴于贯穿本文所描述的之前描述和附图来理解。
在一种实施方式中，一种可穿戴感应带包括被附接到用户的身体的第一部分的条带；一个或多个主心电图(ECG)电极，被设置在该条带上以使得每当可穿戴感应带由用户穿戴时，主ECG电极与用户的身体的第一部分电接触；一个或多个辅ECG电极，被设置在该条带上以使得每当可穿戴感应带由用户穿戴时，辅ECG电极与用户的身体的第一部分电隔离并且被定位成与用户的身体的第二部分相接触，第二部分与第一部分相比位于用户的心脏的相反侧；以及一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器，被设置在该条带上以使得每当可穿戴感应带由用户穿戴时，PPWA传感器接近或接触用户的身体的第一部分。每当辅ECG电极形成与用户的身体的第二部分的电接触时，上述主ECG电极和辅ECG电极检测ECG信号；并且PPWA传感器感应从用户的心脏到用户的身体的第一部分的脉搏压力波的到达。
在一种实施方式中，用户的身体的第一部分是人体上的以下位置，在该位置处下方动脉中的运动能够被感应，并且该条带能够在该位置处被环绕和收紧或者该条带能够被粘附到该位置。更具体地，用户的身体的第一部分可以是手腕、前臂、上臂、躯干、大腿、小腿、脚踝之一。
在一种实施方式中，存在彼此电连接的多个主ECG电极；或者存在彼此电连接的多个辅ECG电极；或者存在彼此电连接的多个主ECG电极以及彼此电连接的多个辅ECG电极。在另一种实施方式中，存在彼此电隔离的多个主ECG电极；或者存在彼此电隔离的多个辅ECG电极；或者存在彼此电隔离的多个主ECG电极以及彼此电隔离的多个辅ECG电极。此外，在一种实施方式中，一个或多个辅ECG电极中的至少一个是穿过衣物与用户的身体的第二部分建立电接触的类型。此外，在一种实施方式中，在用户的身体的第一部分是用户的手腕的情况下，一个或多个主ECG电极被设置在该条带中接触用户的手腕的下侧的部分上。此外，在一种实施方式中，一个或多个主ECG电极被设置在该条带的第一侧，并且一个或多个辅ECG电极被设置在该条带的相反侧。
在一种实施方式中，一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器中的至少一个是光学传感器。在另一种实施方式中，一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器中的至少一个是压力传感器。此外，在一种实施方式中，在用户的身体的第一部分是用户的手腕的情况下，一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器中被设置在该条带中接触用户的手腕的下侧的部分上。
在该部分中的任何之前段落中所描述的实施方式和形式也可以互相组合，并且与在该部分之前所描述的一个或多个实施方式和形式进行组合。例如，一些或全部的先前实施方式和形式中可以与上述的其中用户的身体的第一部分是用户的手腕、一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器中被设置在该条带接触用户手腕的下侧的部分上的实施方式进行组合。另外，一些或全部的先前实施方式和形式以与上述的其中一个或多个主ECG电极被设置在该条带的第一侧，并且一个或多个辅ECG电极被设置在该条带的相反侧的实施方式进行组合。
在一种实施方式中，可穿戴感应带是用于计算用户的脉搏传导时间(PTT)或脉搏波速度(PWV)中的至少一个的系统的一部分。除了以上所描述的可佩带感应带之外，该系统还包括执行计算机程序的程序模块的计算设备。该计算设备由计算机程序的程序模块引导以使用ECG信号来估计脉搏压力波离开用户的心脏的时间，并且使用所感应到的脉搏压力波的到达来建立脉搏压力波到达用户的身体的第一部分的时间。
在一种实施方式中，计算设备进一步由计算机程序的程序模块引导以通过从脉搏压力波到达用户的身体的第一部分的到达时间减去脉搏压力波离开用户的心脏的时间，来计算脉搏压力波从用户的心脏到用户的身体的第一部分行进通过用户的动脉的脉搏传播时间(PTT)。在该实施方式的一种形式中，计算设备进一步由计算机程序的程序模块引导以获得用户的心脏与用户的身体的第一部分之间的动脉行进距离(ATD)的估计，并且使用PTT和ATD估计来计算脉搏波速度(PWV)。在一种实施方式中，用于获得用户的心脏与用户的身体的第一部分之间的ATD的估计的上述程序模块包括使用用户的图像来估计用户的ATD。
在一种实施方式中，该系统还包括通信组件以用于经由计算机网络传输代表所计算的用户的PTT或PWV中的至少一个的数据。在该实施方式中，计算设备进一步由计算机程序的程序模块引导以向一个或多个远程计算设备传输该代表数据。
在另一种实施方式中，该系统包括通信组件以用于经由计算机网络传输代表脉搏压力波离开用户的心脏的时间和脉搏压力波到达用户的身体的第一部分的时间的数据。在该实施方式中，计算设备进一步由计算机程序的程序模块引导以将该代表数据传输至一个或多个远程计算设备，以用于基于所传输的代表数据对用户的PTT或PWV中的至少一个的计算。
如之前所指示的，该部分中的任何之前段落中所描述的实施方式和形式也可以彼此组合，并且与在该部分之前所描述的一个或多个实施方式和形式进行组合。例如，一些或全部的先前实施方式和形式中可以与上述的其中该系统包括通信组件用于经由计算机网络传输代表所计算的用户的PTT或PWV中的至少一个的数据的实施方式进行组合；并且其中处理器进一步被配置为将该代表数据传输至一个或多个远程计算设备。另外，先前一些或全部的先前实施方式和形式中可以与上述的其中该系统包括通信组件用于经由计算机网络传输代表脉搏压力波离开用户的心脏的时间以及脉搏压力波到达用户的身体的第一部分的到达时间的数据；并且其中该处理器进一步被配置为向一个或多个远程计算设备传输该代表数据，以便基于所传输的代表数据来计算用户的PTT或PWV中的至少一个的实施方式进行组合。
在一种实施方式中，一种计算机实施的过程被用来估计从人的心脏到人的身体的第一部分的动脉行进距离(ATD)。该过程使用一个或多个计算设备来执行以下过程动作，这些过程动作在无论何时使用多个计算设备的情况下都经由计算机网络彼此进行通信。更具体地，该过程涉及针对多个人接收直接测量的从人的心脏到人体的第一部分的ATD数值；针对多个人中的每一个接收一个或多个身体度量；将该ATD估计与身体度量相关；基于身体度量-ATD的相关性来生成对从人的心脏到人体的第一部分的ATD进行估计的数字模型；以及使用数字模型以及与人相关联的身体度量的数值来估计从人的心脏到人体的第一部分的ATD。
注意到，在一种形式中，身体度量包括人的身高、体重、腰围、指尖至指尖跨度、肩宽、躯干高度、个体关节长度、性别、种族或年龄中的至少一个。除了上述至少一个身体度量之外，在一种形式中，身体度量包括从用户的图像所导出的人的ATD的估计。
在各种实施方式中，可穿戴感应带系统通过用于计算用户的脉搏传导时间(PTT)或脉搏波速度(PWV)中的至少一个的器件来实施。
例如，在一种实施方式中，一种可穿戴感应带系统包括条带器件，用于将可穿戴感应带附接到用户的身体的第一部分；被设置在该条带器件上的一个或多个主心电图(ECG)电极器件，用于每当该可穿戴感应带由用户穿戴时与用户的身体的第一部分形成电接触；被设置在该条带上的一个或多个辅ECG电极器件，用于与用户的身体的第二部分形成电接触，该第二部分与该用户的身体的第一部分相比位于用户的心脏的相反侧；以及被设置在该条带上的接近或接触用户的身体的第一部分的一个或多个脉搏压力波到达(PPWA)传感器器件，用于在该可穿戴感应带由用户穿戴时感应从用户的心脏到用户的身体的第一部分的脉搏压力波的到达。上述主ECG电极器件和辅ECG电极器件能够每当辅ECG电极形成与用户的身体的第二部分形成电接触就检测ECG信号。在另一种实施方式中，该可穿戴感应带还包括计算设备，该计算设备包括处理器，该处理器被配置为执行估计步骤，用于使用ECG信号来估计脉搏压力波离开用户的心脏的时间；以及建立步骤，用于使用所感应到的脉搏压力波的到达来建立所述脉搏压力波到达用户的身体的第一部分的时间。
在各种实施方式中，动脉行进距离(ATD)估计过程通过用于估计从人的心脏到人体的第一部分的动脉行进距离(ATD)的步骤来实施。
例如，在一种实施方式中，动脉行进距离(ATD)估计过程包括使用一个或多个计算设备执行以下过程动作的步骤，这些过程动作在无论何时使用多个计算设备的情况下都经由计算机网络彼此进行通信：用于针对多个人接收直接测量的从人的心脏到人体的第一部分的ATD数值的步骤；用于针对多个人中的每一个接收一个或多个身体度量的步骤；用于将ATD估计与身体度量相关的步骤；用于基于身体度量-ATD的相关性来生成对从人的心脏到人体的第一部分的ATD进行估计的数字模型的步骤；以及用于使用数字模型以及与人相关联的身体度量的数值来估计从人的心脏到人体的第一部分的ATD的步骤。