光学心率传感器制造技术

描述了用于实施基于人类血液的颜色响应的光学测量的心率传感器的技术、系统和设备。一种光学心率传感器可包括光源电路，所述光源电路包括：用于将第一源光信号输出至目标测量部位的第一发光二极管(LED)；用于将第二源光信号输出至所述目标测量部位的第二LED；第一电流脉冲驱动器，所述第一电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第一LED以在第一预定频率下调制从所述第一LED输出的所述第一源光信号；和第二电流脉冲驱动器，所述第二电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第二LED以在不同于所述第一预定频率的第二预定频率下调制从所述第二LED输出的所述第二源光信号。所述光学心率传感器可包括检测器电路，所述检测器电路包括连接到偏置电压的光检测光电二极管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利文献要求提交于2014年7月23日的美国临时专利申请第62/028,206号的优先权的权益。前述专利申请的全部内容作为本文献的公开内容的一部分以引用方式并入。
技术介绍
本申请涉及使用光学传感器用于检测心率的设备、技术和系统。在典型的光学心率传感器中，光电二极管、低噪声放大器和模拟数字转换器(ADC)可用来利用具有不同波长的LED作为光源测量光电二极管响应。光学传感器对背景光和用户的运动的敏感性可造成对测量的显著干扰。低噪声放大器通常需要更多功率，并且可用的心率信号通常仅为总光电二极管信号的1/100至1/10,000。
技术实现思路
描述了用于实施心率传感器的技术、系统和装置，其基于对人类血液的颜色响应的光学测量。所描述的心率传感器可被整合入便携设备诸如智能手表中，以提供用户心率的连续感测，并且与一个或多个其它传感器(包括运动传感器和另一种生物传感器诸如血压传感器和血氧传感器)串联提供组合传感器数据。可将收集的心率传感器数据与其它传感器数据合并和关联，并且上传至云服务器以提供相关的用户反馈、执行统计分析并基于所收集的合并的传感器数据创建基于云的服务(例如，传感器评分)。在一个方面，公开了一种光学心率传感器。光学心率传感器包括光源电路。该光源电路包括：用于将源光信号输出至目标测量部位的发光二极管(LED)；以及电流脉冲驱动器，该电流脉冲驱动器可通信地耦连到LED，以在预定频率下调制从LED输出的源光信号。光学心率传感器包括检测器电路。检测器电路包括连接到偏置电压的光检测光电二极管。光检测光电二极管可响应于调制的光信号而生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。检测器电路包括可通信地耦连到光电二极管的一排开关，以及可通信地耦连到所述一排开关的电容器。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以基于由所生成的检测器电流在电容器上求积分的电荷而生成积分器信号。光学心率传感器可以以多种方式实施以包括下列一个或多个特征。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以生成积分器信号，以便在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。积分器信号可用来抵消检测器电流中存在的背景光信号。积分器信号可用来关联到心率。在另一方面，公开了一种光学心率传感器。光学心率传感器包括光源电路。光源电路包括：用于将第一源光信号输出至目标测量部位的第一发光二极管(LED)；用于将第二源光信号输出至该目标测量部位的第二LED；第一电流脉冲驱动器，该第一电流脉冲驱动器可通信地耦连到第一LED以在第一预定频率下调制从第一LED输出的第一源光信号；和第二电流脉冲驱动器，该第二电流脉冲驱动器可通信地耦连到第二LED以在不同于第一预定频率的第二预定频率下调制从第二LED输出的第二源光信号。光学心率传感器包括检测器电路。检测器电路包括连接到偏置电压的光检测光电二极管。光检测光电二极管可响应于调制的光信号而生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。检测器电路包括可通信地耦连到光电二极管的一排开关和可通信地耦连到所述一排开关的电容器。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以允许来自光检测光电二极管的所生成的检测器电流在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以生成积分器信号，以便在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。积分器信号可用来抵消检测器电流中存在的背景光信号。具有不同频率的调制的光信号可相减以补偿运动伪影。积分器信号可用来关联到心率。在另一方面，公开了一种用于光学地感测心率的示例性方法。该方法包括将源光信号从光源发射至目标测量部位。该方法包括由可通信地耦连到光源的电流脉冲驱动器在预定频率下调制从光源发射的源光信号。该方法包括响应于调制的光信号而从光检测光电二极管生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。该方法包括基于所生成的检测器电流而生成积分器信号。该方法可以以多种方式实施以包括下列一个或多个特征。生成积分器信号可包括响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断可通信地耦连到电容器的一排开关。响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断所述一排开关以生成积分器信号可包括在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。积分器信号可用来抵消检测器电流中存在的背景光信号。积分器信号可用来关联到心率。该方法可包括由另一个光源发射另一个源光；以及由可通信地耦连到所述另一个源光的另一个电流脉冲驱动器在不同于所述预定频率的另一个预定频率下调制从所述另一个光源发射的另一个源光信号。所述生成检测器电流可包括：响应于调制的光信号和所述另一个调制的光信号而从光检测光电二极管生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号；以及基于所生成的检测器电流而生成积分器信号。具有不同频率的调制的光信号可相减以补偿运动伪影。在另一方面，公开了一种光学心率传感器。光学心率传感器包括发光器件，该发光器件用于将源光信号发射至目标测量部位。光学心率传感器包括信号调制器件，该信号调制器件用于在预定频率下调制从发光器件发射的源光信号。光学心率传感器包括光检测器器件，该光检测器器件用于响应于调制的光信号而生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。光学心率传感器包括开关器件，该开关器件用于接通和关断到电容器的电连接，以允许电容器积聚电荷。光学心率传感器可以以多种方式实施以包括下列一个或多个特征。例如，可配置开关器件以响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断到电容器的电连接以生成积分器信号，以便在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。另外，积分器信号可用来关联到心率。附图说明图1示出了人血对吸收不同波长的光的示例性吸收特性。图2是曲线图，示出了与处于心动周期的不同阶段的血液对应的不同波长的光的示例性光强度。图3A和图3B示出了用于测量心率的示例性光学传感器。图4示出了来自光学心率传感器的示例性信号。图5A和图5B示出了配置为补偿各种干扰的示例性心率传感器。图6示出了来自增强型光学心率传感器的示例性信号。图7A和图7B是方法流程图，示出了用于光学地感测心率的示例性方法。图8是示出示例性传感器配置的框图。图9是示出示例性活体检测的图。图10是框图，示出了活体检测技术的示例性应用。图11是示出示例性压力监测的图。图12是一系列图，示出了示例性的血流性能监测，表明脉冲轮廓对于不同的血管来说是不同的。图13是示出示例性的血流速度分布的图。图14是示出示例性的血流性能监测诸如血流速度监测的图。图15是高层次概略图，示出了用于实施本专利文献中公开的血液传感器的示例性的最终用户设备。在各个附图中，类似的附图标记和名称指示类似的元件。具体实施方式本文中描述的心率传感器包括从穿戴作为便携设备诸如智能手表的一部分的心率传感器的用户获取心率数据所需的硬件和软件。所描述的心率传感器可从用户连续地收集心率传感器数据并将心率传感器数据与来自其它传感器的传感器数据合并，以增强传感器数据分析的准确度并向用户提供相关的反馈信息。此外，心率传感器能够与外部个人便携设备诸如智能手机或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学心率传感器，包括：光源电路，所述光源电路包括：发光二极管(LED)，所述发光二极管用于将源光信号输出至目标测量部位，和电流脉冲驱动器，所述电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述LED以在预定频率下调制从所述LED输出的所述源光信号；以及检测器电路，所述检测器电路包括：光检测光电二极管，所述光检测光电二极管连接到偏置电压，所述光检测光电二极管被配置成响应于所述调制的光信号而生成检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号，一排开关，所述一排开关可通信地耦连到所述光电二极管，和电容器，所述电容器可通信地耦连到所述一排开关；其中，所述一排开关被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以基于由所述生成的检测器电流在所述电容器上求积分的电荷而生成积分器信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 US 62/028,2061.一种光学心率传感器，包括：光源电路，所述光源电路包括：发光二极管(LED)，所述发光二极管用于将源光信号输出至目标测量部位，和电流脉冲驱动器，所述电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述LED以在预定频率下调制从所述LED输出的所述源光信号；以及检测器电路，所述检测器电路包括：光检测光电二极管，所述光检测光电二极管连接到偏置电压，所述光检测光电二极管被配置成响应于所述调制的光信号而生成检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号，一排开关，所述一排开关可通信地耦连到所述光电二极管，和电容器，所述电容器可通信地耦连到所述一排开关；其中，所述一排开关被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以基于由所述生成的检测器电流在所述电容器上求积分的电荷而生成积分器信号。2.根据权利要求1所述的光学心率传感器，其中，所述一排开关被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以生成所述积分器信号，以便在相反方向上对所述电容器中的电荷交替地求积分。3.根据权利要求1所述的光学心率传感器，其中，所述积分器信号用来抵消所述检测器电流中存在的背景光信号。4.根据权利要求1所述的光学心率传感器，其中，所述积分器信号可用来关联到心率。5.一种光学心率传感器，包括：光源电路，所述光源电路包括：第一发光二极管(LED)，所述第一发光二极管用于将第一源光信号输出至目标测量部位，第二LED，所述第二LED用于将第二源光信号输出至所述目标测量部位，第一电流脉冲驱动器，所述第一电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第一LED以在第一预定频率下调制从所述第一LED输出的所述第一源光信号，和第二电流脉冲驱动器，所述第二电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第二LED以在不同于所述第一预定频率的第二预定频率下调制从所述第二LED输出的所述第二源光信号；以及检测器电路，所述检测器电路包括：光检测光电二极管，所述光检测光电二极管连接到偏置电压，所述光检测光电二极管被配置成响应于所述调制的光信号而生成检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号，一排开关，所述一排开关可通信地耦连到所述光电二极管，和电容器，所述电容器可通信地耦连到所述一排开关；其中，所述一排开关被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以允许来自所述光检测光电二极管的所述生成的检测器电流在相反方向上对所述电容器中的电荷交替地求积分。6.根据权利要求5所述的光学心率传感器，其中，所述一排开关被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以生成所述积分器信号，以便在相反方向上对所述电容器中的电荷交替地求积分。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮波，何毅，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44