多光路体系架构和用于信号的遮蔽方法以及灌注指数优化技术

本申请涉及多光路体系架构和用于信号的遮蔽方法以及灌注指数优化。更具体而言，公开了光体积描记(PPG)设备。该PPG设备能够包括一个或多个光发射器和一个或多个光传感器，以生成用于测量用户的PPG信号和灌注指数的多条光路。每对光发射器和光传感器之间的这多条光路能够包括不同的间隔距离，以便既生成准确的PPG信号又生成灌注指数值，来适应各种用户和使用条件。在一些例子中，为了对由于假象造成的噪声的取消，多条光路可以包括相同的间隔距离，假象是由于例如设备的倾斜和/或拉、用户的头发、用户的皮肤色素沉着和/或运动。该PPG设备还能够包括一个或多个透镜和/或反射器，以增加信号强度和/或遮蔽光学部件和关联的布线不让用户的眼睛看到。

Multi optical path architecture, signal masking method and perfusion index optimization

【技术实现步骤摘要】
多光路体系架构和用于信号的遮蔽方法以及灌注指数优化本申请是申请日为2015年8月28日、专利技术名称为“多光路体系架构和用于信号的遮蔽方法以及灌注指数优化”的中国专利申请201510540493.2的分案申请。
本专利技术一般而言涉及测量光体积描记(photoplethysmographic，PPG)信号，并且更具体而言，涉及用于多条光路的体系架构和用于PPG信号的遮蔽方法以及灌注指数优化。
技术介绍
光体积描记(PPG)信号可以由PPG系统测量，以得出对应的生理信号(例如，脉搏率)。在基本形式中，PPG系统可以采用把光注入用户的组织的光源或光发射器以及接收反射和/或散射并离开组织的光的光探测器。被接收的光包括其幅值由于脉动血流而被调制的光(即，“信号”)和其幅值可以被调制(即，“噪声”或“假象”)和/或未被调制(即，DC)的寄生、非信号光。噪声可以由于例如设备相对于用户组织的倾斜和/或拉、头发和/或运动而被引入。对于给定的光发射器和光探测器，PPG脉动信号(即，探测到的由脉动血流调制的光)可以随光发射器与光探测器之间的间隔距离增加而减小。另一方面，灌注指数(即，脉动信号幅值与DC光幅值之比)可以随光发射器与光探测器之间的间隔距离增加而增加。越高的灌注指数往往导致对由于运动造成的噪声的越好拒绝(即，运动假象的拒绝)。因此，光发射器与光传感器之间越短的间隔距离会有利于高PPG信号强度，而越长的间隔距离会有利于高灌注指数(例如，运动性能)。即，会存在一种折衷，使得难以针对特定的用户皮肤/组织类型和使用条件优化间隔距离。此外，PPG系统可以包括用户眼睛可以看见的若干光发射器、光探测器、部件以及关联布线，这使得PPG系统看起来不美观。
技术实现思路
本专利技术涉及被配置为具有适于多条光路的体系架构的PPG设备。该体系架构可以包括一个或多个光发射器和一个或多个光传感器，以生成用于测量用户的PPG信号和灌注指数的多条光路。这多条光路(即，在每对光发射器和光探测器之间形成的光路)可以包括不同的位置和/或发射器到探测器间隔距离，以便既生成准确的PPG信号又生成灌注指数值，来适应各种用户和各种使用条件。在一些例子中，多条光路可以包括不同的路径位置，但是沿每条路径有相同的间隔距离。在其它例子中，多条光路可以包括重叠、共线的路径(即，沿着相同的线)但是沿每条路径具有不同的发射器到探测器间隔距离。在其它例子中，多条光路可以包括不同的路径位置，并且沿每条路径具有不同的发射器到探测器间隔距离。在这种例子中，多条光路的特定配置可以被优化，以用于由于假象造成的噪声的取消，其中假象是由于例如设备的倾斜和/或拉、用户的头发、用户的皮肤色素沉着，和/或运动。PPG设备还可以包括一个或多个透镜和/或反射器，以增加信号强度和/或遮蔽光发射器、光传感器和关联的布线不让用户的眼睛看到。附图说明图1A-图1C示出了本公开内容的例子可以在其中实现的系统。图2示出了示例性PPG信号。图3A示出了包括用于确定心率信号的光传感器和光发射器的示例性电子设备的顶视图，而图3B示出了其横截面图。图3C示出了用于取消或减小来自所测PPG信号的噪声的流程图。图4A示出了根据本公开内容的例子具有用于确定心率信号的两条光路的示例性设备的顶视图，而图4B示出了其横截面图。图5A示出了根据本公开内容的例子用于确定心率信号的多条光路。图5B示出了根据本公开内容的例子用于具有不同间隔距离的多条光路的PPG信号强度和灌注指数值的图。图6A示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的顶视图。图6B示出了根据本公开内容的例子用于采用多条光路的示例性电子设备的示例性路径长度、相对PPG信号水平和相对灌注指数值的表。图6C示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的横截面图。图6D-图6F示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的横截面图。图7A示出了根据本公开内容的例子具有用于确定心率信号的八条光路的示例性电子设备的顶视图。图7B示出了根据本公开内容的例子用于具有八条光路和四个间隔距离的示例性电子设备的光发射器/传感器路径和间隔距离的表。图7C示出了根据本公开内容的例子用于具有八条光路和四个间隔距离的示例性体系架构的PPG信号强度和灌注指数值的图。图7D-7F示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的一条或多条光路的示例性电子设备的横截面图。图8示出了根据本公开内容的例子包括用于测量PPG信号的光发射器和光传感器的计算系统的示例性框图。图9示出了根据本公开内容的例子其中设备连接到主机的示例性配置。具体实施方式在以下对例子的描述中，参考附图，其中通过说明示出了可以实践的具体例子。应当理解，在不背离各种例子的范围的情况下，可以使用其它例子并且可以进行结构变化。将参考附图中所说明的例子来详细描述各种技术和过程流步骤。在以下描述中，阐述了各种细节，以提供对本文描述或引用的一个或多个方面和/或特征的透彻理解。但是，很显然，对本领域技术人员来说，在没有这些具体细节当中的一些或全部的情况下，也可以实践本文描述或引用的一个或多个方面和/或特征。在其它情况下，没有详细描述众所周知的过程步骤和/或结构，以便不模糊本文描述或引用的一些方面和/或特征。另外，虽然过程步骤或方法步骤可以按顺序次序描述，但是这种过程和方法可以被配置为以任何合适的次序工作。换句话说，可以在本公开内容中描述的步骤的任何顺序或次序都不指示需要步骤本身按那个次序执行。另外，一些步骤尽管被描述为或暗示为不同时发生(例如，因为一个步骤在另一个步骤之后描述)，但是可以同时被执行。而且，通过其在附图中的描绘对过程的说明不暗示所说明的过程排斥对其的其它变化和修改、不暗示所说明的过程或者其任何步骤对一个或多个例子是必需的、并且也不暗示所说明的过程是优选的。光体积描记(PPG)信号可以由PPG系统测量，以得出对应的生理信号(例如，脉搏率)。这种PPG系统可以被设计为对用户组织中血液的变化敏感，这种变化会是由于用户血管中所包含的血液或血氧的量或体积的波动。在基本形式中，PPG系统可以采用把光注入用户的组织的光源或光发射器和接收反射和/或散射并离开组织的光的光探测器。PPG信号是利用组织中血液体积的体积变化进行调制的所反射和/或散射的光的幅值。但是，PPG信号会被由于假象造成的噪声危及。由于例如设备相对于用户组织的倾斜和/或拉、头发和/或运动造成的假象会把噪声引入信号。例如，所反射的光的幅值可以由于用户的头发的运动而调制。因此，由头发运动所造成的反射光的幅值调制会被错误地解释为脉动血流的结果。本公开内容涉及多光路体系架构和用于PPG信号的遮蔽方法以及灌注指数优化。该体系架构可以包括一个或多个光发射器和一个或多个光传感器，以生成用于测量用户的PPG信号和灌注指数的多条光路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备，包括：/n多个光发射器，所述多个光发射器被配置为发射多个光，其中：/n所述多个光发射器中的第一光发射器被配置为生成所述多个光中已经行进了第一光路的第一光和所述多个光中已经行进了第二光路的第二光，其中所述第一光路在与所述第二光路不同的方向上；/n所述多个光发射器中的第二光发射器被配置为生成所述多个光中已经行进了第三光路的第三光和所述多个光中已经行进了第四光路的第四光，其中所述第三光路在与所述第四光路不同的方向上；/n多个光传感器，所述多个光传感器被配置为检测所述多个光并且生成指示检测到的光的多个信号，其中：/n所述多个光传感器中的第一光传感器被定位为距所述第一光发射器第一间隔距离并且距所述第二光发射器第二间隔距离，所述第一间隔距离与所述第二间隔距离不同，其中所述第一光传感器被配置为：/n检测所述第一光并且生成指示检测到的第一光的第一信号，及/n检测所述第四光并且生成指示检测到的第四光的第四信号，及/n所述多个光传感器中的第二光传感器被定位为距所述第一光发射器第二间隔距离并且距所述第二光发射器第一间隔距离，其中所述第二光传感器被配置为：/n检测所述第二光并且生成指示检测到的第二光的第二信号，及/n检测所述第三光并且生成指示检测到的第三光的第三信号，/n其中，所述第一光路、第二光路、第三光路和第四光路是非重叠的，/n布置在所述多个光发射器上的多个第一窗口和布置在所述多个光传感器上的多个第二窗口，其中每个第一窗口被配置为允许所述多个光中的从所述多个光发射器中的相应的光发射器发射的相应的光通过，以及/n逻辑单元，耦合到所述多个光传感器并且被配置为从检测到的多个光中的至少两个光确定生理信号。/n...

【技术特征摘要】
20140902 US 62/044,5151.一种电子设备，包括：
多个光发射器，所述多个光发射器被配置为发射多个光，其中：
所述多个光发射器中的第一光发射器被配置为生成所述多个光中已经行进了第一光路的第一光和所述多个光中已经行进了第二光路的第二光，其中所述第一光路在与所述第二光路不同的方向上；
所述多个光发射器中的第二光发射器被配置为生成所述多个光中已经行进了第三光路的第三光和所述多个光中已经行进了第四光路的第四光，其中所述第三光路在与所述第四光路不同的方向上；
多个光传感器，所述多个光传感器被配置为检测所述多个光并且生成指示检测到的光的多个信号，其中：
所述多个光传感器中的第一光传感器被定位为距所述第一光发射器第一间隔距离并且距所述第二光发射器第二间隔距离，所述第一间隔距离与所述第二间隔距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩珍山，U·布洛克，B·R·兰德，N·A·科斯特里，S·艾斯科曼，A·王，J·史，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US