用于连续生物特征监控的自供电可穿戴设备制造技术

用户可穿戴设备利用能量收集技术来延长电池寿命或者消除了对可穿戴设备进行充电的需要。在一个实施例中，用户可穿戴设备将能量收集技术与低功率传感器以及高效处理方法相结合，用以实现自充电或无电池生物特征监控系统。可穿戴生物特征监控系统提供了准确的生物特征测量，同时通过延长电池寿命或者完全消除用户对设备进行充电的需要来增强用户体验。

Self-powered Wearable Equipment for Continuous Biometric Monitoring

User wearable devices use energy collection technology to prolong battery life or eliminate the need for charging wearable devices. In one embodiment, a user wearable device combines energy collection technology with low power sensors and efficient processing methods to implement self-charging or battery-free biometric monitoring systems. Wearable biometric monitoring systems provide accurate biometric measurements, while enhancing user experience by prolonging battery life or eliminating the need for users to charge devices.

【技术实现步骤摘要】
用于连续生物特征监控的自供电可穿戴设备相关申请的交叉引用本申请要求于2017年6月30日提交的题为“SELF-POWEREDWEARABLEDEVICEFORCONTINUOUSBIOMETRICSMONITORING”(用于连续生物特征监控的自供电可穿戴设备)的美国临时专利申请第62/527,918号的优先权，以及还要求于2017年11月16日提交的题为“SELF-POWEREDWEARABLEFORCONTINUOUSBIOMETRICSMONITORING”(用于连续生物特征监控的自供电可穿戴设备)的美国临时专利申请第62/587,351号的优先权，为了所有目的这两个专利通过引用并入本文。
本公开一般涉及可穿戴设备，并且具体地，涉及用于生物特征监控的自供电可穿戴设备。
技术介绍
可穿戴设备包括从时间跟踪到提供健康相关的反馈的多个特征和能力。可穿戴设备通常提供需要相对小的功率的基本功能，诸如报时和计步。更高级的健康功能(诸如，心率或心跳检测、睡眠跟踪和血压监控)通常具有相对高的功率要求。用于进行健康测量的常用技术包括使用光电血管容积图(PPG)、心电图(ECG)、加速度计和/或其他传感器。对当前世代的可穿戴设备的主要不满是有限的电池寿命以及对可穿戴设备进行充电的需要。当用户想要可能消耗大量的电力的连续的生物特征监控时，加重了电池寿命问题。
技术实现思路
本公开公开了用于生物特征测量的自供电或无电池用户可穿戴设备的设备和方法，例如结合至少一个附图基本上如下面示出和/或描述的，如在权利要求中更全面地阐述的。从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、各个方面和新颖特征以及其示出的实施例的细节。在一个实施例中，一种用于用户的生物特征测量的用户可穿戴设备包括：能量收集模块，被配置为采集能量并提供能量输出；能量存储模块，耦合到能量收集模块以存储由能量收集模块收集的能量输出；传感器模块，包括一个或多个传感器并且被配置为测量用户的至少一个生物信号(biologicalsignal)并使用至少一种生物特征信号(biometricsignal)处理方法处理生物信号，其中，传感器模块通过存储在能量存储模块中的能量来供电；以及处理器模块，被配置为通过对由传感器测量的生物信号执行至少一种功率优化的生物特征推断方法来处理生物信号，其中处理器模块通过存储在能量存储模块中的能量来供电。由传感器模块的感测操作和处理器模块的信号处理操作所消耗的功率之和至少部分地由能量收集模块供应，传感器模块和处理器模块由自适应功率控制模块来控制，自适应功率控制模块被配置为调节感测占空比调度和信号处理时间，用以实现能量收集模块的能量产生与传感器模块和处理器模块的能量消耗之间的功率平衡。附图说明在以下详细描述和附图中描述了本公开的各种实施例。图1示出根据一个实施例的电子设备的示意图。图2示出根据一个实施例的电子设备的框图。图3示出用户的24小时能量消耗和环境温度变化的示例性波形。图4示出在一个实施例中用于用户可穿戴设备中的生物特征测量的方法的流程图。具体实施方式本公开能够以多种方式来实现，包括作为过程；装置；系统；物质的合成；实施在计算机可读存储介质上的计算机程序产品；和/或处理器，诸如硬件处理器或处理器设备，其被配置为执行存储在耦合到处理器的存储器上和/或由其提供的指令。在本说明书中，这些实现或本公开可以采取的任何其他形式可以被称为技术。通常，可以在本公开的范围内改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另有说明，否则描述为被配置为执行任务的组件(诸如处理器或存储器)可以被实现为临时配置为在给定时间执行任务的通用组件或被制造为执行任务的专用组件。如本文所使用的，术语“处理器”是指被配置为处理诸如计算机程序指令的数据的一个或多个设备、电路和/或处理核心。下面连同示出本公开的原理的附图一起提供了本公开的一个或多个实施例的详细描述。结合这些实施例描述了本公开，但是本公开不限于任何实施例。本公开的范围仅由权利要求限制，并且本公开涵盖许多替选、修改和等同物。在以下描述中阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。为了示例的目的提供这些细节，并且可以根据权利要求来实践本公开，而无需这些具体细节中的一些或全部。为了清楚的目的，在与本公开相关的
中已知的技术材料未被详细描述，以便不会使本公开不必要地模糊。在本公开的实施例中，用户可穿戴设备利用能量收集技术来延长电池寿命或消除对可穿戴设备进行充电的需要。在一个实施例中，用户可穿戴设备将能量收集技术与低功率传感器和高效生物特征推断方法(或称为生物特征信号处理方法)相结合以实现自充电或无电池生物特征监控系统。可穿戴生物特征监控系统提供准确的生物特征测量，同时通过延长电池寿命或完全消除用户对设备进行充电的需要来增强用户体验。图1示出根据一个实施例的电子设备的示意图。参考图1，可以是用户可穿戴设备100的电子设备具有显示器180、处理器130、传感器模块150、能量收集模块110、能量存储模块120、带140和扣环142。带140可以缠绕在手腕上并且用户可穿戴设备100可以通过使用扣环142而保持在手腕上。传感器模块150可以包括一个或多个传感器152和本地处理器154。本地处理器154实现对传感器模块150的控制功能，并且还可以对感测的信号执行处理或预处理。处理器130实现对用户可穿戴设备的控制功能，并且还可以对感测的信号执行进一步的信号处理功能。本地处理器154或处理器130也可以被称为诊断处理器。图1示出用户可穿戴设备100中的传感器模块150、能量收集模块110和能量存储模块120的示例性布置。图1中示出的元件的布置仅仅是说明性的而不旨在是限制性的。在本公开的实施例中，用户可穿戴设备100可以使用其他元件布置来配置。具体地，传感器模块150、能量收集模块110和能量存储模块120可以被定位在用户可穿戴设备100的不同位置。例如，传感器模块150可以位于用户可穿戴设备100的主体下方，与显示器180相反。虽然用户可穿戴设备100可以戴在手腕上，但是本公开的各种实施例不必受限于此。用户可穿戴设备100也可以被设计成戴在身体的其他部位上，例如像在手臂上(在前臂、肘部或上臂周围)、在腿上、在胸部上、像头带一样在头部上、像“项圈(choker)”一样在喉咙上、以及在耳朵上。用户可穿戴设备100能够与其他电子设备(例如像智能电话、膝上型计算机、或者医院或医生诊所处的各种医疗设备)通信。显示器180可以输出来自用户的身体的监控的生理信号以供用户和/或其他人查看。被监控的生理信号可以被称为生物信号(biosignals)或生物特征数据。监控的生物信号可以是，例如，心(脉搏)率、脉搏形态(形状)、脉搏间隔(心跳间期)、呼吸(respiration)(呼吸(breathing))速率和血压。例如，显示器180还可以在使用用户可穿戴设备100或使用其他测量设备时向用户或其他人输出指令、以及状态和诊断结果。处理器130可以经由传感器模块150中的低功率传感器接收监控的信号。在一些示例中，传感器模块150可以包括一个或多个传感器152，其在用户可穿戴设备100由用户穿戴时从用户获取信号。传感器152可以是例如加速度计。传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于用户的生物特征测量的用户可穿戴设备，包括：能量收集模块，被配置为采集能量并提供能量输出；能量存储模块，耦合到所述能量收集模块以存储由所述能量收集模块收集的能量输出；传感器模块，包括传感器并且被配置为测量用户的至少一个生物信号并使用至少一种生物特征信号处理方法处理生物信号，所述传感器模块通过存储在所述能量存储模块中的能量来供电；以及处理器模块，被配置为通过对由所述传感器测量的生物信号执行至少一种功率优化的生物特征推断方法来处理所述生物信号，所述处理器模块通过存储在所述能量存储模块中的能量来供电，其中，由所述传感器模块的感测操作和所述处理器模块的信号处理操作所消耗的功率之和至少部分地由所述能量收集模块来供应，所述传感器模块和所述处理器模块由自适应功率控制模块控制，所述自适应功率控制模块被配置为调节感测占空比调度和信号处理时间，用以实现所述能量收集模块的能量产生与所述传感器模块和所述处理器模块的能量消耗之间的功率平衡。

【技术特征摘要】
2017.06.30 US 62/527,918;2017.11.16 US 62/587,351;1.一种用于用户的生物特征测量的用户可穿戴设备，包括：能量收集模块，被配置为采集能量并提供能量输出；能量存储模块，耦合到所述能量收集模块以存储由所述能量收集模块收集的能量输出；传感器模块，包括传感器并且被配置为测量用户的至少一个生物信号并使用至少一种生物特征信号处理方法处理生物信号，所述传感器模块通过存储在所述能量存储模块中的能量来供电；以及处理器模块，被配置为通过对由所述传感器测量的生物信号执行至少一种功率优化的生物特征推断方法来处理所述生物信号，所述处理器模块通过存储在所述能量存储模块中的能量来供电，其中，由所述传感器模块的感测操作和所述处理器模块的信号处理操作所消耗的功率之和至少部分地由所述能量收集模块来供应，所述传感器模块和所述处理器模块由自适应功率控制模块控制，所述自适应功率控制模块被配置为调节感测占空比调度和信号处理时间，用以实现所述能量收集模块的能量产生与所述传感器模块和所述处理器模块的能量消耗之间的功率平衡。2.根据权利要求1所述的用户可穿戴设备，其中，所述传感器选自下述各项中的一个：低功率惯性测量传感器、加速度计、光电血管容积图(PPG)传感器、微机电系统(MEMS)传感器、心电图(ECG)传感器、生物阻抗传感器、皮肤电反应(GSR)传感器和压电传感器。3.根据权利要求2所述的用户可穿戴设备，其中，所述传感器模块中的传感器被配置为测量用户的至少一个生物信号，其中，所述生物信号选自静息心率、呼吸速率、活动能量消耗、睡眠监控和打鼾检测。4.根据权利要求2所述的用户可穿戴设备，其中，所述低功率惯性测量传感器包括加速度计。5.根据权利要求1所述的用户可穿戴设备，其中，所述自适应功率控制模块被配置为调节所述感测占空比调度和所述信号处理时间，使得由所述传感器模块的感测操作和所述处理器模块的信号处理操作消耗的功率等于或小于所述能量收集模块产生的功率。6.根据权利要求1所述的用户可穿戴设备，其中，所述自适应功率控制模块被配置为调节所述感测占空比调度和所述信号处理时间，使得在第一时间段，由所述能量收集模块收集的能量与存储在所述能量存储模块中的能量之和等于或大于在第一占空比期间执行感测操作和信号处理操作所消耗的能量与在所述第一占空比之外的非活动模式期间所消耗的能量之和。7.根据权利要求1所述的用户可穿戴设备，其中，所述能量收集模块包括热电发电器，所述热电发电器被布置为测量用户的体温与用户外部的环境之间的温度差，并且产生与所述温度差成比例的电压。8.根据权利要求1所述的用户可穿戴设备，其中，所述能量收集模块包括动能收集器、射频(RF)能量收集器、压电能量发电器、太阳能发电器、环境振动供电的能量收集器、光伏能量发电器和电动力发电器中的一个。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y李，MC威金斯，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR