用于生理传感器的光导系统技术方案

用于生理传感器的光导系统包括与发射器光学通信的光通道(38)和与检测器光学通信的光通道(40)。光通道由与着色剂混合的生物相容的弹性塑料(诸如硅树脂)形成。每个光通道具有使发射器光谱带通过并拒绝大部分或所有环境光的光学透射光谱。着色剂可以是作为液体中的悬浮物提供的颜料或以液体形式提供的染料。光学透射光谱限定长波通光学滤波器，其中发射器的光学光谱的最短波长大于长波通光学滤波器的跃迁波长。光通道中的每一个光通道被配置为与皮肤接触，从而减少或消除由于通过气隙的透射而引起的光学损失。

A photoconductive system for physiological sensors

The optical guide system for physiological sensors includes optical channels (38) and optical channels (40) that communicate with the detector optical communication with the transmitter optical communication. An optical channel is formed by a biocompatible elastic plastic (such as silicon resin) mixed with a colorant. Each optical path has an optical transmission spectrum that enables the transmitter to pass through and reject most or all of the ambient light. A coloring agent can be a pigment provided as a suspension in a liquid or a dye provided in the form of a liquid. Optical transmission spectra Limited long wave optical filter, the optical transition wavelength spectrum of the shortwave transmitter grows up in a long pass optical filter. Each optical channel in the optical channel is configured to contact the skin, thereby reducing or eliminating optical loss due to transmission through the air gap.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生理传感器的光导系统
技术介绍
已经开发了诸如基于一个或多个发射器和检测器的心率传感器的生理传感器，以用于监测健康和锻炼。这些传感器有时被集成到旨在于靠近或抵靠穿戴者的皮肤定位的耳塞或其他可穿戴的形式中。这样的设备在运动时或锻炼期间经常引起穿戴者的不适，并且可能由于环境光而表现出降低的性能。
技术实现思路
在一个方面，用于具有发射器和检测器的生理传感器的光导系统包括一对光通道。光通道中的每一个由生物相容的弹性塑料形成，并被配置为与穿戴者的皮肤接触。光通道中的一个光通道与发射器光学通信，并且另一个光通道与检测器光学通信。生物相容的弹性塑料具有透射发射器的光能并且基本上阻挡环境光的光学透射光谱。光导系统的实施例可以包括以下特征之一或其任何组合。光学透射光谱可以限定长波通光学滤波器，其中发射器的光学光谱的最小波长大于长波通光学滤波器的跃迁波长。生物相容的弹性塑料可以是染色的硅树脂。光通道可以在不同的结构(诸如，腕带、指带、手表、胸带、臂带、项链或耳塞的耳塞头)中。在另一方面，生理传感器包括传感器主体、发射器、检测器、处理器和一对光通道。发射器被设置在传感器主体中并被配置为利用光束照射穿戴者的皮肤。检测器被设置在传感器主体中，并且被配置为从穿戴者经照射的皮肤接收光能，并且响应于所接收的光能生成电信号。处理器与检测器通信，并且被配置为响应于电信号来确定穿戴者的生理数据。每个光通道由生物相容的适形塑料形成，并且被配置为与穿戴者的皮肤接触。光通道中的一个光通道与发射器光学通信，并且另一个光通道与检测器光学通信。生物相容的适形塑料具有透射发射器的光能并且基本上阻挡环境光的光学透射光谱。生理传感器的实施例可以包括以上和/或以下特征中的一个或其任何组合。发射器可以是发光二极管。生理传感器还可以包括可附接到耳塞并且其中设置有一对光通道的耳塞头。传感器主体可以是腕带、指带、手表、胸带、臂带、项链或耳塞。在另一方面，用于生理传感器的光导系统包括发射器、检测器和耳塞头。发射器被配置为利用光束照射穿戴者的皮肤。检测器被配置为从穿戴者经照射的皮肤接收光能并且响应于所接收的光能生成电信号。耳塞头具有耳塞头主体以及一体成型到耳塞头主体中的一对光通道。每个光通道由生物相容的弹性塑料形成，并被配置为与穿戴者的皮肤接触。光通道中的一个光通道与发射器光学通信，并且另一个光通道与检测器光学通信。生物相容的弹性塑料具有透射发射器的光能并且基本上阻挡环境光的光学透射光谱。用于生理传感器的光导系统的实施例可以包括以上和/或以下特征中的一个或其任何组合。光学透射光谱可以限定长波通光学滤波器，其中发射器的光学光谱的最小波长大于长波通光学滤光器的跃迁波长。生物相容的弹性塑料可以是染色的硅树脂。附图说明在下面的描述中，参考附图，其中相同的附图标记在各图中表示相同的元素和特征。为了清楚起见，可能在每个图中并未标记每个元素。附图不一定按比例，代之将重点放在说明某些原理上。图1是针对半透明硅树脂的1.72mm和3.35mm厚的样品，作为波长的函数的光学透射率的曲线图。图2是针对2％颜料浓度下的硅树脂和Black4280颜料的混合物，作为波长的函数的光学透射率的曲线图。图3是用于设置在耳塞主体中的光学心率传感器的左耳塞头的一个示例的透视图。图4是用于耳塞主体中的光学心率传感器的左耳塞头的一个示例的透视图。图5是用于耳塞主体中的光学心率传感器的右耳塞头的一个示例的透视图。图6是用于耳塞主体中的光学心率传感器的右耳塞头的另一示例的透视图。图7是用于耳塞主体中的光学心率传感器的右耳塞头的另一示例的透视图，其中定位和保持结构被示出为剖视图。图8是用于耳塞主体中的光学心率传感器的右耳塞头的另一示例的透视图。图9A至图9F是可以用于生理传感器的各种实现方式的光导系统的多个光通道配置的端视图。图10是设置在具有两个光通道的硅树脂底层上的手表壳体的一个示例的图示，两个光通道用于与被设置在手表壳体中的生理传感器一起使用。图11是具有带主体和硅树脂底层的腕带的一个示例的图示，硅树脂底层具有两个光通道，两个光通道用于与设置在带主体中或带主体上的生理传感器一起使用。具体实施方式本文所使用的术语仅用于描述具体示例和实现方式的目的，而不旨在是限制性的。除非本文中另有定义，否则本文所使用的所有术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。术语“生理”是指人体或动物体的功能特性。本文所使用的术语“皮肤”通常指人或动物的皮肤，并且包括耳朵的内部和外部特征的表面。“生物相容”材料意指当与皮肤接触时，基本上没有表现出不利影响的任何材料。例如，生物相容的材料是无毒的、对皮肤没有磨损的、相对皮肤而言化学惰性、不过敏的，并且不会引起人或动物的不适。本文所使用的术语“传感器”是指检测或感测能量(例如热、光、声音等)并且响应于所检测的能量的参数(例如温度、强度、声压等)生成信号的设备。例如，光学传感器检测光能，并且可以响应于入射在传感器上的光的参数(例如强度)而生成信号。在下面描述的一些示例中，传感器包括部件的组合，部件包括用于生成光能的发射器和用于检测光能的检测器。本文所使用的“监测器”是指用于监测或观察所检测的参数的设备。在下面描述的一些实现方式和示例中，监测器包括传感器，并且基于由传感器生成的信号来生成输出(诸如，可以被观察或听到的显示或音频信号)。术语“主体”通常指物体或结构。主体可以包括特征，以允许一个或多个部件被设置在主体内部(例如，嵌入主体内或设置在主体腔中)、被设置在主体的表面上、或者使用紧固件或连接件或通过一个或多个中间结构附接到主体。术语“耳塞”是指至少部分地可插入耳朵中的耳机。耳塞还包括耳道机(canalphone)和类似设备。术语“耳塞头”与术语“耳塞顶端”同义，并且是指可附接到耳塞主体的可移除和可更换的部件。耳塞头可用于封闭耳道以免受环境声音。近年来，用于一般公众的生理监测器已经变得普及。这些监测器通常是可穿戴健身跟踪设备(诸如，腕带)的形式，或者它们可以被集成到提供附加功能的设备中。用于生理监测器的传感器可以穿戴在身体上的各种位置中的任何位置(包括手腕、胸部、手指、臂和颈部)处。具体示例包括具有心率传感器的耳塞和手表，心率传感器使得穿戴者能够监测他们的心率，同时服务于他们的向穿戴者呈现音频输出或时间显示的主要功能。一个类型的心率传感器基于光学技术，其中来自一个或多个光发射器(诸如，发光二极管(LED))的光照射穿戴者的皮肤。一些光可以从经照射的皮肤反射，而一些光穿透到皮肤表面下方进入组织，该组织通常包括诸如静脉、动脉、毛细血管等的血管结构。从皮肤表面下方反向散射的大多数光通常是非时变的；然而，来自血液的反向散射的光的强度通常随时间变化。该时变性是由因每个脉搏的氧合变化产生的血液的光学吸收光谱的改变引起的。强度变化也可以基于在每个脉搏期间暴露于光的血液体积的变化。光学检测器接收反向散射的光的一部分，并生成具有恒定(DC电平)分量和时变(AC电平)分量的信号。信号首先被提供给模拟前端(AFE)用于预处理，或直接提供给处理器，处理器从信号的时变分量的主频率确定穿戴者的心率。心率传感器可以穿戴在身体上的信号时变分量显著的位置处。心率传感器通常具有至少一个LED发射器和一个或多个光学检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生理传感器的光导系统，所述生理传感器具有发射器和检测器，所述光导系统包括一对光通道，所述光通道中的每一个光通道由生物相容的弹性塑料形成，并且被配置用于与穿戴者的皮肤接触，所述光通道中的一个光通道与所述发射器光学通信，并且另一个光通道与所述检测器光学通信，所述生物相容的弹性塑料具有透射所述发射器的光能并基本上阻挡环境光的光学透射光谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.30 US 14/672,4591.一种用于生理传感器的光导系统，所述生理传感器具有发射器和检测器，所述光导系统包括一对光通道，所述光通道中的每一个光通道由生物相容的弹性塑料形成，并且被配置用于与穿戴者的皮肤接触，所述光通道中的一个光通道与所述发射器光学通信，并且另一个光通道与所述检测器光学通信，所述生物相容的弹性塑料具有透射所述发射器的光能并基本上阻挡环境光的光学透射光谱。2.根据权利要求1所述的光导系统，其中所述光学透射光谱限定长波通光学滤波器，并且其中所述发射器的光学光谱的最小波长大于所述长波通光学滤波器的跃迁波长。3.根据权利要求2所述的光导系统，其中所述长波通光学滤波器的所述跃迁波长小于880nm。4.根据权利要求1所述的光导系统，其中所述生物相容的弹性塑料是染色的硅树脂。5.根据权利要求1所述的光导系统，其中所述发射器和所述检测器被设置在耳塞中。6.根据权利要求1所述的光导系统，其中所述光通道被设置在耳塞的耳塞头中。7.根据权利要求6所述的光导系统，其中所述光通道和所述耳塞头形成为一体成型体。8.根据权利要求6所述的光导系统，其中所述光通道和所述耳塞头由相同的生物相容的弹性塑料形成。9.根据权利要求8所述的光导系统，其中所述光通道包括染色的硅树脂，并且所述耳塞头包括不具有染料的相同的硅树脂。10.根据权利要求6所述的光导系统，其中所述光通道被形成为位于所述耳塞头中的开口中的插塞。11.根据权利要求1所述的光导系统，还包括桥接部分，所述桥接部分在所述光通道中的每一个光通道的一个端部之间延伸，并且由生物相容的适形塑料形成。12.根据权利要求11所述的光导系统，其中所述光通道被嵌入在耳塞主体中，并且所述光通道中的每一个光通道在一个端部处从所述发射器和所述检测器中相应的一个延伸，并且其中所述桥接部分沿所述耳塞主体的表面设置。13.根据权利要求1所述的光导系统，还包括至少一个附加的光通道和至少一个附加的发射器。14.根据权利要求1所述的光导系统，其中所述光通道被设置在手表、腕带、指带、胸带、臂带和项链中的一个中...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦光，H·A·曼科迪，K·恩格姆，M·奥瑞斯卡宁，S·普瑞沃伊尔，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US