光电容积描记传感器构造制造技术

本文件公开了一种适用于测量光电容积描记图(PPG)的设备。光电容积描记传感器设备可以包括：限定表面的壳体；多个光学发射器，被构造为发射从表面延伸的辐射；至少一个光电传感器，被构造为捕获由多个光学发射器的至少一个子组发射的辐射，其中至少第一测量构造和第二构造由多个光学发射器和至少一个光电传感器限定，使得第一和第二测量构造通过包括至少一个光电传感器和至少一个光学发射器的至少部分不同组来提供不同的测量通道，并且第一和第二测量构造限定不同的空间构造，其中的每个相对于沿表面的假想线是线对称的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电容积描记传感器构造
本专利技术涉及被构造成光学测量用户的心脏活动的光电容积描记传感器。
技术介绍
构造成测量光电容积描记图的传统传感器构造包括：两个发射器头部，构造成辐射具有光学波长的能量；以及光电二极管或类似的光学传感器，设置在发射器头部之间。由发射器发射的辐射从人体组织反射，例如在用户的手臂或耳朵中，并且所反射的辐射的一些特征是用户的心脏活动的函数。在动脉中行进的血液脉冲波(脉搏波)调制反射的辐射，这使得能够通过分析由光学传感器捕获的信号来测量心脏活动。
技术实现思路
本专利技术由独立权利要求的主题限定。实施方式在从属权利要求中限定。附图说明在下文中，将参考实施方式和随附附图更详细地描述本专利技术，在附图中图1示出了可以应用本专利技术的实施方式的一般测量场景；图2示出了可以应用本专利技术的实施方式的设备；图3至图6示出了根据本专利技术的一些实施方式的用于光电容积描记(PPG)传感器的传感器头部布置；图7至图9示出了根据本专利技术的一些实施方式的用于多个PPG测量构造的时间复用操作的解决方案；图10示出了以不同方式执行复用的实施方式；图11示出了根据本专利技术的一种实施方式的设备的框图；图12示出了用于基于运动简档(profile)选择测量构造的实施方式；图13示出了根据本专利技术的实施方式的用于同时(并存)使用多个测量构造的过程的流程图；图14示出了运动干扰对PPG测量的影响；图15示出了根据本专利技术的实施方式的用于检测运动干扰的过程的流程图；图16示出了根据本专利技术的实施方式的用于组合测量通道的过程的流程图；以及图17示出了采用图8的测量构造的另一实施方式。具体实施方式以下实施方式是示例性的。虽然说明书在文本的若干位置中可能涉及“一种”、“一个”或“一些”实施方式(一个或多个)，但这不一定意味着每个参考是针对相同的实施方式(一个或多个)，或者特定特征仅适用于单个实施方式。还可以组合不同实施方式的单个特征以提供其他实施方式。图1示出了包括可以在本专利技术的一些实施方式的背景中使用的传感器装置的测量系统。传感器装置12、14可以构造成光学地测量光电容积描记图(PPG)。PPG表示器官的体积测量。PPG传感器12、14可以包括构造成发射辐射的发射器。发射器可以是发光二极管(LED)，其被构造为照亮用户20的皮肤。PPG传感器还可以包括光敏光电传感器，诸如光电二极管，其被构造为测量从被照亮的皮肤反射的光的变化。随着每个心动周期，心脏将血液泵送到外周动脉。尽管这种血液波脉冲在其传播时被动脉系统阻尼，但足以扩张皮下组织中的动脉和小动脉。如果发射器和光电传感器适当地抵靠皮肤放置，则可以将血液波脉冲检测为通过使用光电传感器测量的反射光的变化。每个心动周期表现为通过光电传感器获取的测量信号的变化。典型的应用是用户20的心脏活动诸如心率的光学测量。血液脉冲波可以由多个其他生理系统调制，并且因此，PPG还可以用于监测呼吸、氧饱和度和其他生理状况，甚至医学症状、病症和疾病。可以在人体的各个位置测量PPG，例如从手腕(传感器12)、头部、耳道或耳叶(传感器14)。图2示出了腕式装置形式的PPG传感器装置12。腕式装置12可以是训练计算机，其被构造为在身体锻炼期间测量用户20的心脏活动。另外，腕式装置可以被构造为连续地或至少每当腕式装置12附接到用户20时测量用户20的日常活动。至少一些PPG传感器构造可以与这两种测量方案相关联。PPG传感器可以设置在腕式装置12的壳体的后侧，其中后侧被布置成面向用户的皮肤。面向用户的皮肤的壳体的后侧可以限定表面112，其在附接位置与用户的皮肤基本对齐(对准)。可以提供PPG传感器构造118，使得PPF传感器构造118的一个或多个发射器发射从表面延伸到用户的皮肤的辐射，并且进一步地，至少一个光电传感器被对齐以接收从用户的皮肤反射的发射的辐射。根据本专利技术的一种实施方式，提供了一种PPG传感器设备，包括：限定表面112的壳体；多个光学发射器，被构造成发射从表面112延伸的辐射；以及至少一个光电传感器，被构造成捕获由多个光学发射器的至少一个子组发射的辐射。至少第一测量构造和第二构造由多个光学发射器和至少一个光电传感器限定，使得第一和第二测量构造通过包括至少一个光电传感器和至少一个光学发射器的至少部分不同组来提供不同的测量通道。此外，第一和第二测量构造限定不同的空间构造，其中的每个沿表面相对于假想线是线对称的。可以将相对于线的对称性理解成，使得线的一侧上的测量构造的元件(一个或多个)形成线的相对侧上的测量构造的元件(一个或多个)的镜像。在一种实施方式中，设备中提供的多个测量构造或甚至每个测量构造包括在对称线的两侧上的多个元件。在一种实施方式中，设备中提供的多个测量构造或甚至每个测量构造包括完全在对称线的一侧上的至少一个元件(发射器和/或光电传感器)。图3至图6示出了PPG传感器头部的不同空间布置。在附图中，光学发射器被示出为具有矩形布置，该矩形布置由外部矩形内侧的内部矩形组成。光电传感器由单个矩形示出。传感器头部可以包括一组光学发射器和一个或多个光电传感器。图3示出了包括两个有区别的PPG传感器头部的实施方式，每个传感器头部包括光电传感器322和两个发射器(LED)320。形成第一测量构造300的第一传感器头部包括第一光电传感器322和设置在光电传感器322的相对侧上的两个发射器320。形成第二测量构造302的第二传感器头部包括与第一光电传感器322不同的第二光电传感器，以及设置在第二光电传感器的相对侧上的两个发射器。两个传感器头部可以在表面112上相对于彼此远程设置，例如在表面的相对边缘上。在此上下文中可以限定远程，使得当装置在使用中并且附接到用户的皮肤时，从一个测量构造的发射器发射的辐射不能到达另一测量构造的光电传感器。或者即使低度光到达不同测量构造的光电传感器，级别很低使得其不会显著降低测量精度。因此，第一和第二测量构造300、302在空间上远离使得它们提供相互正交的测量通道。图3示出了对称线310，测量构造沿该对称线以线对称方式设置。对称线经由光电传感器在表面上行进，使得测量构造的发射器关于对称线310线对称地设置。换句话说，发射器320设置在距光电传感器322相等的距离处。当在用户20移动时执行测量时，例如跑步或游泳，这种构造提供了优点。如果设备相对于用户的皮肤移动，则测量构造的发射器320中的一个可以脱离接触。然后，较少的光可以从该发射器到达光电传感器322。通过传感器头部的适当空间布置，运动可以迫使另一个发射器更牢固地压靠皮肤，从而提供更好的皮肤接触和增加的到达光电传感器322的光量。因此，对称布置可以提供针对利用光电传感器322测量的测量信号中的运动伪影的补偿。在图3的实施方式中，两个测量构造可以在空间上布置成使得对称线310垂直于将设备附接到用户的手腕(或手臂)的带的纵向轴线。因此，对称线310还限定了用于设备相对于用户的皮肤移动的旋转轴线。这意味着当设备在用户的手部运动期间移动时，表面围绕旋转轴线稍微旋转，这产生了发射器320相对于用户的皮肤向相反方向移动的上述功能。在另一实施方式中，不同测量构造300、302的传感器头部在空间上布置成使得对称线310对齐，即平行于带的纵向轴线。下面描述测量构造300、30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电容积描记传感器设备，包括：限定表面的壳体；多个光学发射器，被构造为发射从所述表面延伸的辐射；至少一个光电传感器，被构造为捕获由所述多个光学发射器的至少一个子组发射的辐射，其中，至少第一测量构造和第二构造由所述多个光学发射器和所述至少一个光电传感器限定，使得所述第一测量构造和所述第二测量构造通过包括至少一个光电传感器和至少一个光学发射器的至少部分不同组来提供不同的测量通道，并且所述第一测量构造和第二测量构造限定不同的空间构造，所述不同的空间构造中的每个相对于沿所述表面的假想线是线对称的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.01 GB 1611542.01.一种光电容积描记传感器设备，包括：限定表面的壳体；多个光学发射器，被构造为发射从所述表面延伸的辐射；至少一个光电传感器，被构造为捕获由所述多个光学发射器的至少一个子组发射的辐射，其中，至少第一测量构造和第二构造由所述多个光学发射器和所述至少一个光电传感器限定，使得所述第一测量构造和所述第二测量构造通过包括至少一个光电传感器和至少一个光学发射器的至少部分不同组来提供不同的测量通道，并且所述第一测量构造和第二测量构造限定不同的空间构造，所述不同的空间构造中的每个相对于沿所述表面的假想线是线对称的。2.根据权利要求1所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造和所述第二测量构造相对于相同的假想线是线对称的。3.根据权利要求1所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造和所述第二测量构造相对于不同的假想线是线对称的。4.根据任一前述权利要求所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造和第二测量构造在空间上相隔开使得它们提供相互正交的测量通道。5.根据任一前述权利要求所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造和第二测量构造被构造为执行相对于彼此复用的测量，其中所述复用提供于不同的测量通道。6.根据权利要求5所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造的至少一个光学发射器被构造为发射具有与由所述第二测量构造的至少一个光学发射器发射的辐射的波长不同的波长的辐射。7.根据权利要求5所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造的至少一个光学发射器的发射与所述第二测量构造的至少一个光学发射器的发射是时间复用的。8.根据任一前述权利要求所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造由第一光电传感器和围绕所述第一光电传感器对称设置的多个光学发射器组成，并且其中所述第二测量构造由与所述第一光电传感器不同的第二光电传感器和围绕所述第二光电传感器对称设置的多个光学发射器组成。9.根据前述权利要求1-7中任一项所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造由第一光电传感器和围绕所述第一光电传感器对称设置的第一组光学发射器组成，并且其中所述第二测量构造由所述第一光电传感器和围绕所述第二光电传感器对称设置的第二组光学发射器组成，其中所述第一组光学发射器和所述第二组光学发射器限定不同组的光学发射器。10.根据任一前述权利要求所述的光电容积描记传感器设备，包括多个光电传感器，其中所述多个光电传感器沿所述表面上的假想环形物以与所述多个光学发射器交替的方式布置。11.根据权利要求10所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造由第一光学发射器和沿所述环形物相对于所述第一光学发射器相邻的光电传感器组成，并且其中所述第二测量构造由不同于所述第一光学发射器的第二光学发射器和沿所述环形物相对于所述第二光学发射器相邻的光电传感器组成。12.根据权利要求11所述的光电容积描记传感器设备，其中，所述第一测量构造的光电传感器与所述第二测量构造的光电传感器相同。13.根据权利要求11或12...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃利亚斯·佩科宁，塞波·科尔卡拉，
申请(专利权)人：博能电子公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI