用于确定受试者的至少一个生命体征的微运动检测

技术领域

本公开是生命体征和生理参数检测的领域，尤其是透过对皮肤运动的非侵入式测量。

背景技术

被认为是本公开主题的相关背景的参考文献列出如下：

WO 2015/051770

WO 2017/220055

WO 2017/220056

在此确认上述参考文献并不被推断为意味着它们与本公开主题的专利性有任何相关。

背景技术

生命体征和各种生理参数是监测患者状态的关键。许多这些生理参数是由夹在患者上、附在患者上或侵入患者体内的测量单位来测量的。当患者正在接受长期治疗时，这些测量可能会令人烦恼，或甚至可能对患者造成伤害。通过非侵入式测量来在患者不知悉的情况下测量这些生命体征，可以改善患者在医院或健康中心治疗期间的状况。

发明内容

本发明涉及一种系统和方法，用于通过对施加在受试者外表面(即皮肤)上的压力进行采样来以非侵入式方式标识受试者的内部现象/生理事件，并基于此来确定至少一个生命体征。生命体征可以是任何生理参数，诸如心率、血压、器官活动、颅内压、预定义路径中的血流速度，等等。

为了确定生命体征，一个或多个压力传感器被放置以感测身体皮肤的感测区域的皮肤移动，身体皮肤的感测区域的移动与生理事件相关，诸如特定心脏活动，例如主动脉瓣的打开和/或闭合。压力传感器被配置成感测在微米尺度上的移动。压力传感器可以间接地感测移动，即经由一层床垫或枕头。

从每一感测区域，由感测该区域的传感器对压力进行的随时间的测量被用来生成感测数据。感测数据被分析以生成与区域的压力测量在时间上的发展相对应的压力变化轮廓(profile)。然后，在压力变化轮廓中标识预定签名，它们是生理事件的表达，并且其时间戳被提取。时间戳和/或时间戳之间的关系指示受试者的生命体征。本技术使用放置在不同位置的至少两个传感器，以能够获得不容易触及的地方(例如在颅骨区域内部)的矢量力过程。因此，传感器被放置在靠近身体表面的不同部分附近。身体中的内部力过程会造成身体表面上的压力变化，这然后由传感器测得。以此方式，传感器所获得的数据是发生在身体中的真实力过程的同步签名。预定签名具有与内部力过程相同的变换属性，即它在同一变换群下是不变的。传感器创建力被投影到其中的坐标系。当在三个独立方向上测得了力投影时，力矢量可被重建。多个传感器能够获得形成几何对象的感测数据，即信号曲线(β

在某些情形中，从两个或更多个感测区域提取时间戳，并且不同感测区域的时间戳之间的关系与受试者的生命体征相关。例如，与血液通过主动脉弓相关的时间戳和与主动脉分叉的脉搏波反射相关的时间戳之间的时间差指示脉搏波传播速度。

因此，本发明的一方面提供了一种用于确定受试者的至少一个生命体征的系统。该系统包括配置成放置在受试者的身体附近的多个压力传感器。传感器可被放置成使它们间接地感测皮肤的移动，即经由介体物，诸如布、聚合物成分(polymeric player)、基于织物的物质，等等。在一些其他实施例中，传感器可直接接触受试者的皮肤以直接感测其移动。

传感器被配置并可操作以感测受试者皮肤的一个或多个区域内受试者的身体的皮肤的移动，并生成对应于该至少一个区域的感测数据。区域可以与单个或多个传感器相关联，使得每一传感器被配置成感测共同生理事件。生理事件可以是例如主动脉分叉进入髂总动脉、主动脉瓣打开、脉搏传播通过主动脉弓、心脏心房收缩，等等。感测数据包括指示共同生理事件的在时间和强度上彼此不同的多个测得信号。例如，被配置成感测血液沿着主动脉弓的传播的传感器被布置在与主动脉弓的不同位置相关联的不同位置处。由于这种配置，在皮肤上表达且与主动脉弓中的血液传播相关的压力测量值，在不同传感器之间在时间和强度上不同。

针对每一区域基于由与该区域相关联的传感器所获得的测量来生成感测数据，该感测数据包括来自与该区域相关联的传感器的随时间的一组压力测量值。

该系统包括控制单元，该控制单元与多个压力传感器中的每一者处于数据通信中以接收感测数据，每一感测数据与特定区域相关。

所述控制单元包括分析器处理实用程序，其被配置成分析与区域中的每一者相对应的感测数据，并基于此来生成针对每一区域的压力变化轮廓。分析器处理实用程序在压力变化轮廓中标识一个或多个可识别的签名。这些签名与体内生理事件相关，并且基于所标识的签名生成签名数据。分析器处理实用程序或提取器模块被配置成从指示受试者的至少一个生命体征的签名数据中提取和生成生命体征数据。应当注意，提取步骤可以由分析器处理实用程序执行，或者由与分析器处理实用程序进行数据通信的另一模块执行。

在一些实施例中，提取器模块被配置成提取与签名数据相对应的时间戳，并基于此生成生命体征数据。

在该系统的一些实施例中，压力传感器布置在多个阵列中。多个阵列可以包括与受试者的皮肤的第一和第二区域相关联的第一和第二阵列。基于从与每一区域相关联的传感器接收的感测数据，为该区域生成压力变化轮廓。时间戳之间的关系可以是例如不同传感器阵列中的相联系的生理事件之间的时间差/延迟。在这方面，应当理解，在本发明的技术中使用的阵列的数量取决于要确定的生命体征。例如，为了测量心房收缩、等容心肌收缩和/或主动脉瓣打开的时刻，一个阵列就足够了。为了测量脉搏波速度，需要两个阵列。

第一和第二区域可以与不同的生理事件相关联，并且相关于每一区域生成感测数据，即对应于第一区域的第一感测数据以及对应于第二区域的第二感测数据。

在该系统的一些实施例中，控制单元被配置并可操作以分析和提取对应于第一和第二区域的第一和第二时间戳。时间戳可以通过连贯的生理事件彼此相关，即在与第一区域相关联的第一位置上发起并继续到与第二区域相关联的第二位置的事件。控制单元分析并提取第一和第二时间戳之间的关系，并基于该关系确定生命体征。生命体征可包括指由本发明的技术导出的生理参数或生理状态的生理状况，并且不一定由压力传感器直接测得。例如，生理状况可以从间接测量中导出，例如通过基于两个生理事件的直接测量来计算。

在一些实施例中，该关系包括第一和第二时间戳之间的时间差。例如，标识血液通过主动脉弓和血液通过主动脉分叉之间的时间差，指示脉搏波的传播。

与同一区域相关联的压力传感器可位于该区域内以间隔开的关系布置的诸子区域中。因此，与共同区域相关联的诸传感器可以通过其对共同生理事件的压力测量在时间和强度上而变化。

在一些实施例中，在受试者的皮肤和传感器之间布置一个层，使得间接地执行测量。该层可以是床垫或枕头的一部分。

在该系统的一些实施例中，传感器中的至少一些与受试者的皮肤直接接触。

压力传感器被配置成感测皮肤的微米大小的移动。在一些实施例中，传感器包括压电组件。传感器还可以包括电容器组件。压电组件被配置成感测相对快的信号，而电容器组件被配置成感测相对慢的信号。换言之，传感器具有被配置为压电换能器的快采样率组件和被配置为电容器的慢采样率组件。此类传感器的示例在公开号为WO 2015/051770、WO2017/220055和WO 2017/220056的PCT申请中描述。

在这方面，应当注意，在本公开中，从多个传感器获得的信号可以与特定信号曲线到任意轴的投影相关。这一曲线可以进一步由其欧氏(Euclidean)不变量，即卡坦(Cartan)曲率(或相应的仿射曲率)来描述。一般而言，‘n’个传感器的系统会产生n维曲线，该曲线由n-1个曲率(降了一维)来不变地描述。在一些实施例中，为了进一步评估生理事件，仅使用第一卡坦曲率。发明人发现，越高的曲率包含越高的导数，并且因此受到噪声的污染就越多。

在一些实施例中，控制单元被配置并可操作以滤除(忽略)具有不良信噪比的信号，诸如高曲率。

在一些实施例中，控制单元被配置并可操作来通过使用作为仿射或欧几里德变换的监视函数来处理感测信号以提高信噪比，并标识个人签名。

因此，在该系统的一些实施例中，基于每一区域的感测数据生成的变化轮廓可以是n维曲线的曲率，其中‘n’是与相应区域相关联的压力传感器的数量。换言之，该区域的每一传感器的测量对应于n维信号曲线的一维投影。例如，在3个传感器感测共同区域的情况下，信号曲线是三维的。n维信号曲线可以进一步由其称为n维曲率的几何不变量来描述。

n维曲率的预定签名可以与信号曲线的至少一个投影中的变化率相关。例如，如果曲率超过预定阈值，则分析器处理实用程序标识签名并且提取该签名的时间戳。在一些实施例中，预定签名由信号曲线的至少一个投影的阈值来表征。

在该系统的一些实施例中，至少一个区域与受试者的头部、腹部或胸部中的一者相关联。在一些实施例中，第一区域与受试者的头部、腹部或胸部中的一者相关联，并且第二区域与除关联于第一区域的器官之外的器官相关联。

在该系统的一些实施例中，该系统包括输入模块，输入模块与多个压力传感器中的每一压力传感器处于数据通信中，以接收与所述至少一个区域中的每一区域相对应的感测数据。输入模块还可被配置为接收受试者的生物电信号数据，该生物电信号数据包括生理事件的电签名。提取器模块被配置成从电信号数据中提取生理事件的电签名的一个或多个时间戳。基于从电信号数据提取的时间戳和从压力变化轮廓的签名提取的时间戳之间的关系来生成生命体征数据。

生物电信号数据可包括心电图(ECG)信号。ECG信号可以提供心脏活动的时间指示和特定心脏活动之间的关系，并且从感测区域导出的时间戳可以指示生命体征。例如，可以使用这样的ECG信号来标识脉搏周期的开始。应当注意，如果该系统耦合到ECG设备，则一个多传感器阵列足以确定至少一个生命体征。

在一些实施例中，该系统还包括ECG测量设备，其被配置成提供生物电信号数据。感测信号可与ECG信号同时测量。

在一些实施例中，该系统以1kHz的采样率同时测量ECG信号和从所有机械传感器获得的信号。

在特定且非限制性示例中，执行以下步骤：

1.定位ECG中的R波的最大值(这是开始心室收缩的电触发)。

2.来自机械传感器的信号从R波最大值的时刻开始，并在它被采集之后1/2秒结束；

3.根据这一信号来计算曲率；

4.从这一信号中找出曲率最大值；

5.找出下一R波最大值，并且重复步骤2-5。

与心动周期相关的曲率最大值以相关于对应R波的相同(或相似)时延而出现。忽略与心脏周期无关且源自例如吞咽、波动等的其他最大值。每一ECG相关的曲率最大值在R波后的一定时延出现，并且这一延迟保持稳定(它只是缓慢变化)。

在传感器放置在躯干下方的情况下，可以标识以下情况：

1.主动脉瓣打开：相关的时延给出了有关心肌收缩的信息，即左心室收缩多快地收缩以产生能够打开主动脉瓣的血压。

2.脉搏传播通过主动脉弓和膈肌。这一时间取决于主动脉硬度和胸廓压力。

3.分支到髂动脉中的腹主动脉上的脉搏反射取决于主动脉硬度。

4.主动脉瓣关闭。

5.最大值也可能与肾脏的血脉有关，这只在一些病人身上才能看到。

所有这些都可以被连续测量，只要受试者不移动。可以在线观察心血管系统对所给药物的反应。还可以获得临床相关信息(例如沿着主动脉的脉搏波速度)。

通过将传感器置于头部下方，可以标识出与心脏周期相关且对应于颅骨内部的脉博反射的若干曲率峰值。确切的反射时间取决于颅骨内部的压力状况，并且使得能够非侵入式监测颅内压的变化。

本公开的另一方面涉及一种用于确定受试者的生命体征的方法。该方法包括感测受试者的一个或多个区域的皮肤的移动，每一区域与在受试者的皮肤上表达的不同生理事件相关联。感测数据包括随时间的压力测量的强度。对于每一区域，基于在该区域中执行的一个或多个压力测量来生成感测数据。该方法还包括分析感测数据并生成针对每一区域的感测数据的变化轮廓，以及在压力变化轮廓中的每一者中标识指示受试者的至少一个生理事件的一个或多个签名。从所标识的预定签名中提取时间戳，并且基于所提取的时间戳生成指示受试者的至少一个生命体征的生命体征数据。

在该方法的一些实施例中，确定不同时间戳之间的时间关系，时间差指示受试者的生命体征。时间关系可以是时间戳之间的时间差。

每一区域可以由诸子区域形成，并且感测皮肤的移动的步骤包括针对两个或更多子区域进行感测。

在该方法的一些实施例中，变化轮廓是n维曲线的曲率，其中‘n’是每一区域中的子区域的数目，即与同一区域相关联的压力传感器的数目。换言之，同一阵列的所有传感器测量被融合，以生成n维曲率，这称为“阵列感测数据”(即欧氏不变量)。

在该方法的一些实施例中，压力变化轮廓是n维曲率的曲率，其中‘n’是在该区域中感测的子区域的数量。预定签名可以由曲率度的阈值来表征，即信号曲线的至少一个投影中的变化率的程度。

在一些实施例中，n维曲率使得能够减少来自地板的同步振动的影响。应该理解，休息的人体引起的力变化很小，尤其是通过放置在床垫下方的传感器来测量力变化时。来自地板的振动通常更大。当有人走在床边、门关上等等时，它们就会出现。这些振动来自底部，并从床底传送到传感器。然而，这是作为整体来移动的刚性结构。因此，不同传感器从下侧获得的信号是相似的。如果它们相同，则相关的信号曲线将只是一条直线，并且其曲率将等于零。

在该方法的一些实施例中，至少一个区域与受试者的头部、腹部或胸部的一部分相关联。在一些实施例中，第一区域与受试者的头部、腹部或胸部中的一者相关联，并且第二区域与不同于第一区域的器官的器官相关联。

在一些实施例中，该方法包括接收受试者的生物电信号数据。生物电信号数据包括从受试者的电测量导出的电信号。提取来自生物电信号数据中的生理事件的时间戳，并基于从生物电信号数据中提取的时间戳与从压力变化轮廓中标识的签名中提取的时间戳之间的关系，来生成生命体征数据。

生物电信号数据可包括ECG信号的数据。

附图说明

为了更好地理解本文中所公开的主题并例示可以如何在实践中实施它，现在将参考附图仅通过非限制性示例描述各实施例，附图中：

图1A-1C是根据本公开的系统的不同实施例的框图。

图2是从六个压力传感器的测量接收到的数据演示的示例。

图3是用于感测水平躺着的患者的不同区域的传感器阵列的示例的示意图。

图4是主动脉的示意图，其示出了通过本发明的非侵入式系统和方法测量的不同部分。

图5是具有基于压力传感器的测量而生成的曲率变化轮廓的压力变化轮廓的演示的示例的图。

图6是头部压力测量单元中的传感器阵列的示意图。

图7A-7B是具有曲率变化轮廓的压力变化轮廓的演示的示例，该曲率变化轮廓是基于感测来自受试者头部的微运动的4个传感器的感测数据而生成的。图7B示出了与侵入式地测量的颅内压脉博波中的形态相比较的来自图7A的所标识签名的标记。

图8是本公开的非侵入式测量与颅内压的常规侵入式测量之间的比较性数据的图表。

图9是根据本公开的用于确定受试者的生命体征的方法的流程图。

具体实施方式

图1A例示了根据本公开的系统，其是该系统的示意框图。用于确定受试者的生命体征的系统100包括配置成放置在受试者身体附近并且配置成可操作以感测皮肤上至少一个区域内受试者身体的皮肤的移动的多个压力传感器104A、104B、……。尽管在附图中，仅为了说明，示出了两个压力传感器104A、104B，但是本发明不限于这样的配置，并且可以使用任何所需数量的压力传感器。来自与同一感测区域相关的不同压力传感器的测量与常见生理事件相关，诸如血液传播通过主动脉弓或主动脉瓣打开。每一压力传感器被配置成感测来自不同子区域的压力，该子区域构成感测区域的一部分。压力传感器104A、104B被配置成感测皮肤的微米大小的移动。传感器104A、104B可包括压电组件。传感器104A、104B还可包括电容器组件。压电组件被配置成感测相对快的信号，而电容器组件被配置成感测相对慢的信号。每一传感器具有被配置为压电换能器的快采样率组件和被配置为电容器的慢采样率组件。此类传感器的示例在公开号为WO 2015/051770、WO 2017/220055和WO 2017/220056的PCT申请中描述。

压力传感器104A和104B生成感测数据SD

本发明的特征可以包括包含各种计算机硬件组件的通用或专用计算机系统，下面将更详细地讨论。本发明范围内的特征还包括用于承载或其上存储有计算机可执行指令、计算机可读指令或数据结构的计算机可读介质。此类计算机可读介质可以是任何可用介质，其可由通用或专用计算机系统访问。举例而言，但不限于，此类计算机可读介质可包括物理存储介质，诸如RAM、ROM、EPROM、闪存、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备，或可被用于携带或存储所需程序代码装置的任何其他介质，所述程序代码装置是计算机可执行指令、计算机可读指令或数据结构的形式并且可由通用或专用计算机系统访问。计算机可读介质可包括可通过诸如广域网(WAN)(例如因特网)之类的网络下载到计算机系统的计算机程序或计算机应用程序。

在本说明书和以下权利要求书中，“控制单元”被定义为一起工作以对电子数据执行操作的一个或多个软件模块、一个或多个硬件模块或其组合。例如，处理实用程序的定义包括个人计算机的硬件组件以及软件模块，诸如个人计算机的操作系统。模块的物理布局是不相关的。计算机系统可包括经由计算机网络耦合的一个或多个计算机。同样地，计算机系统可包括单个物理设备，其中内部模块(诸如存储器和处理器)一起工作以对电子数据执行操作。尽管任何计算机系统可以是移动的，但本文中使用的术语“移动计算机系统”或术语“移动计算机设备”尤其包括膝上型计算机、上网本计算机、蜂窝电话、智能手机、无线电话、个人数字助理、具有触敏屏的便携式计算机等。控制单元106可以包括嵌入其中的运行计算机程序的处理器，或者包括附连到其上的处理器。计算机程序产品可以体现在一个或多个计算机可读介质中，所述计算机可读介质上体现有计算机可读程序代码。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。用于执行本发明各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合来编写。该程序代码可完全地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为自立软件包、部分地在用户的计算机上且部分地在远程计算机上、或完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一场景中，可通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))将远程计算机连接至用户的计算机，或可(例如，使用互联网服务提供商通过互联网)进行至外部计算机的连接。这些计算机程序指令可以提供至通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以生成机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图中指定的功能/动作的手段。处理器的指定功能可以由执行该指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或者由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

控制单元106或可任选数据输入模块106A(如果有的话)可包括用于接收感测信号数据SD

图1B-1C是根据本公开的系统的其他实施例的框图。图1B的系统110包括一个或多个压力传感器阵列102。为了简单起见，附图中示出了一个压力传感器阵列102。然而，本发明不限于一个压力传感器阵列，并且可以使用任何所需数量的压力传感器阵列。每一压力阵列102包括多个压力传感器。每一阵列102与感测区域相关联，感测区域是受试者的表面皮肤上的位置。系统110 1B可以连接到心电图(ECG)单元114，该心电图(ECG)单元114被配置成测量被检查的受试者的心电图信号，生成受试者的心电图数据(ECG)，并将其传送到输入模块106A。感测数据SD

更具体而言，在这一情形中，存储器106D的学习数据库包括指示与体内生理参数和/或特定生理事件相关的心电图签名EDS

如上所述，每一感测区域由配置成生成感测数据的一个多传感器阵列感测，所述感测数据可经受进一步分析以导出受试者的生命体征。阵列的每一传感器被配置成从包括在感测区域内的不同子区域进行感测。图2示出了解说从共同感测区域的六个子区域进行感测的六传感器阵列的示例的图。该图呈现了每一传感器随时间感测的压力的归一化电压，其中第n传感器的电压已被移动5乘以n，以便于可视化。这是传感器生成并且被传送到控制单元以供进一步分析的感测数据SD

在本申请的附图中，不同附图的相似元素被赋予与附图的编号相对应的、百位数被更换的相似附图标记。例如，图3中的元件304具有与图1A-1C中的元件104相同的功能。

图3是具有在受试者的皮肤上感测的区域和子区域的指示的、受试者的俯视图的示意图。在该特定且非限制性示例中，受试者320躺在容纳两个传感器阵列的病床上，每一阵列具有三个压力传感器。多个压力传感器以优化的布置来布置，以便监测各种生物/生理参数。在一些实施例中，该技术可以利用如下初步阶段：对由多个压力传感器的所需编组/阵列执行的特定测量会话的感测信号的选择以及对预定时间间隔的选择。对来自多个传感器的测得信号的处理还可以利用由所布置的其间距离已知的不同传感器来测得的信号之间的比较。

压力传感器可直接(例如，在与受试者的皮肤物理接触时)或间接地(即通过一层床垫或枕头(未示出))感测微米大小的移动。因此，一个层(未示出)可以布置在受试者的皮肤和传感器之间。该层可以是床垫或枕头的一部分。在该示例中，第一阵列被配置成感测受试者的胸部区域322的一部分。传感器304A、304B、304C中的每一者被配置成感测对应的子区域324A、324B、324C。第二阵列被配置成感测腹部区域326的一部分。传感器304D、304E、304F中的每一者被配置成感测对应的子区域328D、328E、328F。因此，传感器304A、304B、304C生成第一感测数据并且传感器304D、304E、304F生成第二感测数据。从胸部区域322导出的第一感测数据包括指示在胸部及其附近发生的生理事件的数据。例如，第一感测数据可以包括与主动脉瓣打开和血液通过主动脉弓有关的数据。传感器304A、304B、304C中的每一者测量受试者320的皮肤表面上的压力，该压力在时间和强度上与其他传感器不同。然而，应该理解，来自每一传感器的传感数据与同一体内生理事件相关。这在图4中举例说明，其是主动脉的图示，包括主动脉弓。这些测量构成用于生成区域422和426中的压力变化轮廓的数据。图3的传感器304A、304B、304C生成指示胸部中发生的生理事件的感测数据，且传感器304D、304E、304F生成指示腹部及其附近发生的生理事件的感测数据。例如，腹部中的生理事件可能是主动脉分叉进入髂总动脉。以相同的方式，传感器304D、304E、304F测量受试者320的皮肤表面上的压力，该压力在时间和强度上与其他传感器不同，但与同一体内生理事件相关。

压力变化轮廓的演示示例在图5中的图表中示出。图5将由控制单元生成的压力变化轮廓作为时间(以毫秒为单位)的函数来示出。所获得的数据与相应ECG信号的R波同步，R波定位在100ms处。亮区表示压力变化轮廓的第一卡坦曲率的值。区域越亮，曲率越大。暗区代表低压力变化曲率的时刻。可以看到，存在灰色和白色区域，其相对于相应ECG信号的R波具有恒定的时间延迟(R波定位于100ms处)。它们代表与心肌收缩和射血有关的曲率变化(注意R波用于心脏收缩的触发)。还存在以交替和有噪亮度来表征的区域，其代表与触发R波无关并且由背景噪声或受试者运动来主导的压力变化轮廓。在该特定且非限制性示例中，图表的左侧是基于第一感测数据生成的压力变化轮廓，该第一感测数据是从与受试者胸部相关联的感测区域导出的，图表的右侧是基于第二感测数据生成的压力变化轮廓，该第二感测数据是从与受试者腹部相关的感测区域导出的。标识感兴趣的区域，在图表左侧上的530和在右侧的532，并且确定这些感兴趣区域的时间。可以基于多个测量周期的平均值或基于单个测量周期来确定每一感兴趣区域的时间。这些感兴趣区域是体内生理事件的表示，并且指示受试者的生理状况或参数。在这一示例中，区域530代表两个生理事件，主动脉打开(由区域530中的顶部亮线表示)和脉搏传播通过主动脉弓(由区域530的底部亮线表示)。区域532代表腹部血液分叉的反射。

生理事件的时间之间的时间差，即其时间戳之间的时间差DT，指示受试者的生命体征。在这一示例中，脉博传播通过主动脉弓和腹部血液分叉之间的时间差指示脉博波传播速度。通过知悉血液在主动脉弓和腹部分叉之间的行进距离，可以计算出波传播速度。该距离可根据文献中已知的受试者的一些参数(诸如年龄、性别等)来获得。

这种测量可以在患者躺在病床上时持续进行，而无需将患者物理地连接到任何测量设备。传感器可以嵌入患者的床内，例如在床垫内或床垫下，并且只要患者躺在床上且通常不移动，就可以感测患者的微移动。

图6是可容纳在诸如枕头之类的头部测量单元中的传感器阵列的示意图。可以明白，传感器604A和604B被布置在枕头640的一侧，而传感器604C和604D被布置在枕头640的另一侧。此配置允许测量来自头部皮肤表面的微移动的足够数据，以确定指示受试者的颅内压的数据。

从头部的微移动中测量生命体征类似于速度脉率检测。从测得的头部运动中，对卡坦不变量进行计数，即生成压力变化轮廓，并找出相应的事件和签名。为了确定颅内压的值，提取并计算这些事件与ECG的QRS波群的ECG R波之间的时间差。

在不受理论限制的情况下，下面是找出头部中检测到的事件与ECG R波之间的时间滞后/差异关系的示例。

如果将Moens-Korteweg方程转换成动脉压，则得到关系式

通过确定脉搏波传播速度，可以计算出相应的动脉压。这通常用在通过脉搏波测量进行压力估计中。然而，这种关系也与颅内压的非侵入式测量有关。在颅腔中，动脉被嵌入非零压力环境中。从动脉的角度来看，这意味着其壁上的压力包括动脉压，根据以下方程，颅内压与动脉压相关：

CPP＝MAP-ICP

其中CPP是动脉壁压(灌注压)，MAP是平均动脉压，且ICP是平均颅内压。根据上述情况，这可能导致以下假设：

其中a是常数。为了确定MAP，动脉压可被测量，优选地在患者的头部。

延迟时间ΔT是ECG R波与从被测头部反向检测到的事件时刻之间的时间差。如果颅内压升高，则时间差增大，反之亦然。事实上，在头部中存在基本上复制了侵入式测得的颅内脉搏的形态的若干事件。

颅内脉博诱发的心脏活动通常包含3个最大值，即P1、P2和P3(ICP脉博形态)。

发明人发现，侵入式测得的ICP波形态的数据对应于头部中的机械现象，这随后表现为相应的不变量中的事件。这在图7A-7B中示出，解说了心搏周期相较于时间(以毫秒为单位)。图7A是机械不变量，用4个头枕传感器(如上图6所示)针对从R波ECG开始到600毫秒结束的时间间隔(时间锁定)进行计数。在这方面，应该注意的是，ICP的评估可以通过放置在患者头部下方的一个二传感器阵列来完成。如图6所示，还可以使用一个四机械传感器阵列，其被配置成提供来自更多方向的复杂头部运动并且因此提供更好的分辨率。各个不变量，即测量周期，彼此相邻地排列，以便沿X轴呈现连贯的心搏，而相应的计算得到的不变量显示在Y轴上。结果是一个二维地图，其上显示了事件的签名(最大不变量)。换言之，亮色区域表示相对高的曲率变化率，而暗色区域表示相对低的曲率变化率。总共有11568个连贯的心博，如图7A-7B所示。

所标识的事件签名的所提取的时间戳与侵入式地测得的颅内压一起示出在图7B中。所标识的签名在附图中被标记为对应于P1、P2和P3的线。可以明白，事件表示侵入式地测得的脉搏波的形态，包括其随时间的变化(对应于P1、P2、P3的最大值)。图8示出了患者的ICP的本公开的非侵入式测量与侵入式测量之间的比较性数据。该附图呈现了连续8天测量的数据，其中深灰区域表示本发明的非侵入式测量，而浅灰区域表示侵入式测量。非侵入性方法正确地遵循颅内压变化的长期趋势。局部失配主要是由患者在床上的移动引起的，这也导致了侵入式测量的不准确。

图9是用于执行本公开的用于确定受试者的生命体征的方法的示例的流程图。该方法包括接收来自受试者的皮肤表面的一个或多个区域的压力测量的感测数据的步骤940。在步骤942分析感测数据以在步骤944生成测量的压力变化轮廓。在步骤946在压力变化轮廓中标识预定签名，并且预定签名指示在受试者的皮肤表面上表达的体内生理事件。在步骤948提取所标识的预定签名的时间戳，并且基于所提取的时间戳，在步骤950生成指示至少一个生命体征的数据。可以基于单个时间戳或者所标识的预定签名的两个或更多个时间戳之间的任何关系来生成该数据。