用于光体积描记传感器的电路及方法技术

一种方法、装置和计算机可读媒体，方法包含：获得第一所检测光信号，表示光体积描记PPG传感器装置的面向皮肤的光检测器在第一时间检测到的光量；致使光发射器在第二时间时以第一等级被驱动以产生第一源光信号；获得第二所检测光信号，表示光检测器在第二时间时检测到的光量；致使光发射器以比第一等级高的第二等级被驱动，在第三时间产生第二源光信号；获得第三所检测光信号，表示光检测器在第三时间检测到的光量；基于由第一所检测光信号调整的第二所检测光信号产生第一输出信号；基于由第一所检测光信号调整的第三所检测光信号产生第二输出信号；以及至少部分地基于第二输出信号与第一输出信号的至少一部分之间的差来产生PPG信号。

The circuit and method of optical plethysmography sensor

【技术实现步骤摘要】
用于光体积描记传感器的电路及方法本申请是申请日为2016年9月30日，申请号为201610873391.7，专利技术名称为“用于光体积描记传感器的电路及方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
下文所描述的实施例涉及对生物计量数据的测量。一些实施例涉及光体积描记传感器。
技术介绍
最近消费者对个人健康的关注已导致在市场上提供多种个人健康监测装置。直到最近，此类装置趋向于使用起来为复杂的且通常经设计以供与一种活动一起使用，例如，自行车旅行计算机。传感器、电子器件及电源小型化中的最近进展已允许以先前不实际的极小大小提供个人健康监测装置(本文中还称为“生物计量追踪”或“生物计量监测”装置)的大小。举例来说，乐活公司(Fitbit,Inc.)生产可具有若干个特征及元件(例如显示器、电池、传感器、无线通信能力、电源及接口按钮)以及用于将这些装置附接到口袋或衣服的其它部分或者附接到穿戴者的身体部分(封装于小体积内)的机构的若干种生物计量追踪装置。这些装置使用多种传感器来收集、处理及显示各种各样的数据。用于一些生物计量追踪装置中的一种类型的传感器为心率传感器。这些心率传感器通常通过将光发射到用户的皮肤中且接着在所发射光与用户的皮肤相互作用之后测量往回反射或漫射的光而操作。
技术实现思路
一些实施例涉及一种用以移除信号的对应于周围光的分量的装置、方法及/或存储处理器可执行过程步骤的计算机可读媒体。此类实施例可包含：捕获第一所检测光信号，所述第一所检测光信号表示第一时间的周围光；致使光发射器产生以第一等级驱动的源光信号；捕获第二所检测光信号，所述第二所检测光信号表示在与用户的组织相互作用之后的所述源光信号加上所述第一所检测光信号；基于由所述第一所检测光信号调整的所述第二所检测光信号而产生第一输出信号；致使所述光发射器产生以第二等级驱动的源光信号；捕获第三所检测光信号，所述第三所检测光信号表示在与所述用户的皮肤相互作用之后的以所述第二等级驱动的所述源光信号加上所述第一所检测光信号；及基于由所述第一所检测光信号调整的所述第三所检测光信号而产生第二输出信号。在一些实施例中，所述光发射器经操作以捕获第四所检测光信号，所述第四所检测光信号表示在与所述用户皮肤相互作用之后的以所述第一等级驱动的所述源光信号加上所述第一所检测光信号，且基于由所述第一所检测光信号调整的所述第四所检测光信号而产生第三输出信号。依照一些实施例，所述第一所检测光信号通过激活光检测器而检测。依照一些实施例，所述输出信号经转换为数字形式且提供到处理器以用于进一步处理。如本文中所描述的实施例提供若干个优点。举例来说，实施例提供将以比现有方法基本上低的电力消耗进行的准确光学心率测量。此外，实施例提供电路板空间需求及组件成本上的大量节省，从而允许此类实施例在电池供电的小外观尺寸装置中的使用。其它优点包含经改进信噪比(SNR)及用于拒斥周围光源(例如日光)的经增强动态范围。通过参考以下详细描述及所附图式可获得对一些实施例的较完整理解。附图说明依据对如附图中所图解说明的以下说明书的考量，将易于明了实施例的构造及使用，在附图中相似参考编号指定相似部件且其中：图1是根据一些实施例的装置的俯视透视图；图2是根据一些实施例的装置的仰视透视图；图3是根据一些实施例的装置的框图；图4是依照一些实施例的传感器的框图；图5是依照一些实施例的传感器的电路的实例性示意图；图6是依照一些实施例的传感器的电路的实例性示意图；图7是依照一些实施例的图解说明与图3到5的电路相关联的特定信号的相对时序及量值的图式；图8是依照一些实施例的图解说明与图3到5的电路相关联的特定信号的相对时序及量值的图式；图9是依照一些实施例的图解说明与图3到5的电路相关联的特定信号的相对时序及量值的图式；图10是根据一些实施例的过程的流程图；图11是根据一些实施例的过程的流程图；且图12是根据一些实施例的过程的流程图。具体实施方式提供以下描述以使得所属领域的技术人员能够做出并使用所描述实施例。然而，各种修改将保持为所属领域的技术人员所易于明了。现在将参考附图描述特定实例以便提供对各种特征的介绍。实施例不限于此实例的特征或描述。如上文所论述，若干种生物计量监测装置由消费者、健康护理专业人员及希望收集并监测生物计量信息的其它人使用。在图1中展示此生物计量监测装置100的实例。根据所图解说明实施例，装置100可穿戴于用户的手腕上。装置100包含显示器140，所述显示器可包括任何适合类型的显示屏且可基于生物计量及由装置100检测、收集、监测或以其它方式产生的其它数据而显示图形指示符。装置100可包含一或多个按钮180，所述一或多个按钮可由用户操纵以提供到装置100的输入。显示器140还可并入有一或多个输入装置(例如触摸屏)。带190可缠绕在手腕上且可使用一或多个固定元件195(例如，钩与环、扣钩、形状记忆元件、磁体)固定。装置100的形状及配置是可在其内部署本专利技术的实施例的一个实例性配置。本文中所陈述的光体积描记传感器系统及方法可以合意结果用于具有各种各样的形状及配置的装置中，且图1及图2中所图解说明的形状及配置是出于说明性目的。图2是装置100的仰视图，其展示传感器组件210及电力接口220。传感器组件210可包含受益于与用户的皮肤紧密接近及/或接触的传感器。此类传感器可包含光体积描记传感器(例如，心率、脉搏血氧计等等)、湿度、温度及/或电容触摸传感器(例如，用以检测装置何时被穿戴)。电力接口220可与对接站或其它电源介接以接收电荷以用于对定位于装置100内的电池进行充电。虽然为简单起见而展示单个传感器组件210，但可提供多个传感器组件。此外，尽管在图2中将传感器组件210图解说明为从装置100稍微突出，但其它实施例可在不使用明显突出的情况下将传感器放置为接近于用户。本文中将进一步详细地描述特定类别或类型的传感器—“PPG”或“光体积描记”传感器的特征。PPG传感器(例如心率监测器或脉搏血氧计)使用基于光的技术来感测如由心脏的泵送动作控制的脉动血流。PPG传感器可用于测量用户的心率、血氧合及其它生物计量参数。在图1及图2中所展示的装置100中，传感器组件210可遮蔽或相关联于一或多个光源(例如，发光二极管或“LED”)及光检测器以及对应控制电路(例如，如下文进一步所描述)。在一些情形中，可使用光管来将光源或检测器与用户的皮肤的表面光学连接。在皮肤下面，来自光源的光散射于身体中的血液中，所述光中的一些光可往回散射或反射到定位于传感器组件210后面的光电检测器中。在一些实施例中，如本文中将进一步描述，传感器组件210可经定形状及形成以改进传感器的操作。举例来说，在一些实施例中，传感器组件210可利用透光结构来改进PPG传感器的性能。举例来说，透光结构可包含由不透明材料组成的掩模，所述掩模限制光源及/或检测器中的一者、一些或全部的孔径。以此方式，透光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：/n获得第一所检测光信号，其表示光体积描记PPG传感器装置的面向皮肤的光检测器在第一时间检测到的光量，其中所述PPG传感器装置的任何面向皮肤的光发射器在所述第一时间是关闭的；/n致使所述PPG传感器装置的一个或多个光发射器在第二时间时以第一等级被驱动以产生第一源光信号；/n获得第二所检测光信号，其表示所述光检测器在所述第二时间时检测到的光量；/n致使所述一个或多个光发射器以比所述第一等级高的第二等级被驱动，并且在第三时间产生第二源光信号；/n获得第三所检测光信号，其表示所述光检测器在所述第三时间检测到的光量；/n基于由所述第一所检测光信号调整的所述第二所检测光信号产生第一输出信号；/n基于由所述第一所检测光信号调整的所述第三所检测光信号产生第二输出信号；以及/n至少部分地基于所述第二输出信号与所述第一输出信号的至少一部分之间的差来产生PPG信号。/n

【技术特征摘要】
20151002 US 14/873,9211.一种方法，其包括：
获得第一所检测光信号，其表示光体积描记PPG传感器装置的面向皮肤的光检测器在第一时间检测到的光量，其中所述PPG传感器装置的任何面向皮肤的光发射器在所述第一时间是关闭的；
致使所述PPG传感器装置的一个或多个光发射器在第二时间时以第一等级被驱动以产生第一源光信号；
获得第二所检测光信号，其表示所述光检测器在所述第二时间时检测到的光量；
致使所述一个或多个光发射器以比所述第一等级高的第二等级被驱动，并且在第三时间产生第二源光信号；
获得第三所检测光信号，其表示所述光检测器在所述第三时间检测到的光量；
基于由所述第一所检测光信号调整的所述第二所检测光信号产生第一输出信号；
基于由所述第一所检测光信号调整的所述第三所检测光信号产生第二输出信号；以及
至少部分地基于所述第二输出信号与所述第一输出信号的至少一部分之间的差来产生PPG信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其中通过从所述第二输出信号中减去所述第一输出信号而产生所述PPG信号。


3.根据权利要求1所述的方法，其中：
通过从所述第二所检测光信号中减去所述第一所检测光信号而产生所述第一输出信号，以及
通过从所述第三所检测光信号中减去所述第一所检测光信号而产生所述第二输出信号。


4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
致使所述PPG传感器装置的所述一个或多个光发射器在不同于所述第二等级的第三等级被驱动，并且在第四时间产生第三源光信号；
获得第四所检测光信号，其表示所述光检测器在所述第四时间检测到的光量；
基于由所述第一所检测光信号调整的所述第四所检测光信号产生第三输出信号；以及
至少部分地基于所述第二输出信号与所述第一输出信号的至少一部分之间的差，以及所述第二输出信号与所述第三输出信号的至少一部分之间的差，来产生所述PPG信号。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一级别和所述第三级别相同。


6.根据权利要求5所述的方法，其中通过从所述第二输出信号中减去所述第一输出信号乘以0.5和所述第三输出信号乘以0.5，来产生所述PPG信号。


7.一种装置，其包括：
外壳，其经配置以佩戴在人的手腕上；
PPG传感器，其包括一个或多个光发射器和光检测器；
一个或多个处理器，以及
一个存储器，其中：
所述PPG传感器位于所述外壳中，使得当所述人佩...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮特·W·理查兹，
申请(专利权)人：飞比特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US