心率生成的包括环境光补偿电路的电子设备及相关方法技术

公开了心率生成的包括环境光补偿电路的电子设备及相关方法。具体而言，电子设备可以包括能够向当中有血液流过的相邻的用户的身体部位提供光的光源以及能够感测来自用户的身体部位的光的光学传感器。电子设备也可以包括耦合到光学传感器的至少一个增益级以及耦合到所述至少一个增益级并且能够生成补偿后的输出信号的补偿电路。补偿电路可以包括能够存储环境光补偿数据的存储器以及耦合到所述至少一个增益级并且能够基于所存储的环境光补偿数据来对环境光进行补偿的数字到模拟转换器(DAC)。电子设备也可以包括能够基于补偿后的输出信号生成用户的心率的处理器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子领域，并且更具体而言，涉及用于心率生成的光学感测设备和相关方法。
技术介绍
随着移动无线通信设备变得日益流行，同样也希望设备在增加功能的同时变得更小。移动无线通信设备的一种形式是可穿戴移动无线通信设备。例如，可穿戴移动无线通信设备可以是首饰或者手表的形式。可穿戴移动无线通信设备(例如以手表的形式)可以向用户提供不同类型的数据，其可以不限于只向用户提供一天的时间。例如，可穿戴无线移动通信设备可以向用户提供通知，诸如电子邮件消息、提醒等。通知可以是视觉上显示的，或者在某些情况下，通知可以通过触觉反馈来提供。许多可穿戴移动无线通信设备也向用户提供与用户的健康和活动状态相关的信息。例如，可穿戴设备可以向用户提供运动信息(例如，已走步数，已行距离，已爬楼层等)以及某些生物特征数据，诸如例如心率。
技术实现思路
电子设备可以包括能够向当中有血液流过的相邻的用户的身体部位提供光的光源以及能够感测来自用户的身体部位的光的光学传感器。该电子设备也可以包括耦合到光学传感器的至少一个增益级以及耦合到至少一个增益级并且能够生成补偿后的输出信号的补偿电路。补偿电路可以包括能够存储环境光补偿数据的存储器以及耦合到至少一个增益级并且能够基于所存储的环境光补偿数据来对环境光进行补偿的数字到模拟转换器(DAC)。该电子设备也可包括能够基于补偿后的输出信号生成用户的心率的处理器。相应地，可经由光学传感器感测到的环境光可以被补偿，例如以生成用户的更精确的心率。补偿电路也可以包括滤波器，该滤波器耦合到存储器并且具有基于至少一个增益级的增益的至少一个滤波器系数。该存储器能够存储环境光补偿数据例如以考虑环境光干扰误差。光源可以包括例如至少一个发光二极管。光源可以包括至少一个红外光源。至少一个增益级可以能够生成具有感测到的光组分和环境光组分的感测到的光输出。DAC可以能够通过基于例如所存储的环境光补偿数据将环境光组分从感测到的光组分中减去来对环境光进行补偿。电子设备也可以包括被耦合到至少一个增益级以及DAC的模拟到数字转换器(ADC)。处理器可以能够基于例如补偿后的输出信号确定光源是否与用户的身体部位相邻。至少一个增益级可以包括多个增益级。至少一个增益级可以包括至少一个放大器。方法方面涉及一种使用电子设备生成用户的心率的方法，该电子设备包括能够向当中有血液流过的相邻的用户的身体部位提供光的光源、能够感测来自用户的身体部位的光的光学传感器以及被耦合到光学传感器的至少一个增益级。该方法也可以包括使用被耦合到至少一个增益级的补偿电路通过以下操作来生成补偿后的输出信号：在存储器中存储环境光补偿数据，以及使用被耦合到至少一个增益级的数字到模拟转换器(DAC)基于所存储的环境光补偿数据来对环境光进行补偿。该方法也包括使用处理器基于补偿后的输出信号生成用户的心率。附图说明图1是依据实施例的正被用户穿戴的电子设备的顶视图。图2是图1的电子设备的示意框图。图3是图1的电子设备的一部分的底视图。图4是图1的电子设备的一部分的示意电路等效图。具体实施方式以下将参考附图对本专利技术进行更充分的描述，在附图中展示了本专利技术的优选实施例。然而，本专利技术可以以多种不同形式体现，并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。确切地说，这里提供这些实施例使得本公开是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本专利技术的范围。相同的数字始终指代相同的元件。初始参考图1和图2，电子设备20示意性地包括设备外壳21和由设备外壳承载的处理器22。电子设备20示意性地是移动无线通信设备(例如可穿戴无线通信设备)，并且包括用于将其固定到用户的带28或者条带。电子设备20可以是另一类型的电子设备，例如蜂窝电话、平板电脑、笔记本电脑等。无线通信电路25(例如，蜂窝、WLAN蓝牙等)也承载于设备外壳21内，并且被耦合到处理器22。无线通信电路25与处理器22协作以执行至少一个无线通信功能，例如语音和/或数据。在一些实施例中，电子设备20可以不包括无线通信电路25。显示器23也由设备外壳21承载并且被耦合到处理器22。如本领域技术人员可以理解的，显示器23可以是例如液晶显示器(LCD)，或者可以是另一类型的显示器。示意性地以按钮开关和旋转拨盘形式的手指操作的用户输入设备24a、24b也由设备外壳21承载并且被耦合到处理器22。按钮开关24a和旋转拨盘24b与处理器22协作以响应于它们的操作执行设备功能。例如，设备功能可以包括电子设备20的开机与关机、通过无线通信电路25的发起通信和/或执行菜单功能。处理器22也可以生成用户的心率或者其他的用户数据，这在下面将进一步详细解释。进一步参考图3，电子设备20示意性地包括光源41，其能够向当中有血液流过的相邻的用户的身体部位60(例如用户的手腕)提供光。光源41示意性地包括发光二极管(LED)42a、42b，发光二极管42a、42b被设备外壳21中相应的开口承载并且发出在可见光谱(具体而言是绿色)以及红外光谱中的光。当然，LED42a、42b可以发出在不同的光谱中的光，并且尽管示出了两个LED，应当理解可以有任意数量的LED。光学传感器43感测来自用户的身体部位60的光。光学传感器43示意性地包括一对光电二极管44a、44b，光电二极管44a、44b也被设备外壳21中相应的开口承载并且可以响应于可见光谱及红外光谱两者中的光，如将被本领域的技术人员理解的。尽管示出了两个光电二极管44a、44b，应当理解可以有任意数量的光电二极管。处理器22与光学传感器及光源协作以生成用户的心率。如本领域技术人员将理解的，心率是基于光电体积描记术生成的。光电体积描记术是基于以下事实的：血液是红色的，因为它反射红色光并吸收绿色光。相应地，LED42a、42b发出绿色光并且与光电二极管44a、44b协作以检测在任意给定时刻流经用户的身体(即，用户的手腕)的血液量。当用户的心脏跳动时，血液流入用户的身体，并且绿色光吸收量较多。在跳动之间，血液流动，并且因此绿色光吸收量较少。处理器22可以迅速使LED42a、42b发光，例如每秒数百次，这可以被用来计算每分钟心脏跳动的次数，即心率。处理器22也可以能够基于补偿后的输出信号确定光源41是否与用户的身体部位60相邻。这对确定电子设备20是在用户60身上还是不在用户身上可以是尤为有利的。例如，在电子设备20是腕表时，处理器22可以与光学传感器43协作以确定电子设备20是在用户的手腕上还是不在用户的手腕上。在一些实施例中，举例而言，除非确定电子设备20正被佩戴或者在用户的手腕上，否则心率计算或者基于光源41或者光学传感器43的其他的操作将不会被执行，即将提示错误。处理器22也可以通过增加LED42a、42b的亮度和光电二极管44a、44b的采样率中的任意一种或全部两种方式来补偿低信号水平。然而，环境光(例如日光)可能影响心率的生成。相应地，可能期望对这一环境光进行补偿。现在进一步参考图4，示出了电子设备的一部分的示意框图。第一增益级50被耦合到光学传感器43。第一增益级50示意性地包括放大器51，例如跨阻放大器(TIA)。第一增益级50基于光学传感器43输出感测到的光输出信号。感测到的光输出信号包括感测到的光组分与环境光组分。分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子设备，包括：光源，能够向当中有血液流过的相邻的用户的身体部位提供光；光学传感器，能够感测来自所述用户的身体部位的光；至少一个增益级，耦合到所述光学传感器；补偿电路，耦合到所述至少一个增益级并且能够生成补偿后的输出信号，所述补偿电路包括：存储器，能够存储环境光补偿数据，以及数字到模拟转换器DAC，耦合到所述至少一个增益级并且能够基于所存储的环境光补偿数据来对环境光进行补偿；以及处理器，能够基于所述补偿后的输出信号生成用户的心率。

【技术特征摘要】
2015.09.30 US 14/870,5241.一种电子设备，包括：光源，能够向当中有血液流过的相邻的用户的身体部位提供光；光学传感器，能够感测来自所述用户的身体部位的光；至少一个增益级，耦合到所述光学传感器；补偿电路，耦合到所述至少一个增益级并且能够生成补偿后的输出信号，所述补偿电路包括：存储器，能够存储环境光补偿数据，以及数字到模拟转换器DAC，耦合到所述至少一个增益级并且能够基于所存储的环境光补偿数据来对环境光进行补偿；以及处理器，能够基于所述补偿后的输出信号生成用户的心率。2.如权利要求1所述的电子设备，其中所述补偿电路进一步包括滤波器，所述滤波器耦合到所述存储器并且具有基于所述至少一个增益级的增益的至少一个滤波器系数。3.如权利要求1所述的电子设备，其中所述存储器能够存储环境光补偿数据以考虑环境光干扰误差。4.如权利要求1所述的电子设备，其中所述光源包括至少一个发光二极管。5.如权利要求1所述的电子设备，其中所述光源包括至少一个红外光源。6.如权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个增益级能够生成感测到的光输出，其中所述感测到的光输出具有感测到的光组分和环境光组分。7.如权利要求6所述的电子设备，其中所述DAC能够通过基于所存储的环境光补偿数据将所述环境光组分从所述感测到的光组分中减去来对所述环境光进行补偿。8.如权利要求1所述的电子设备，进一步包括模拟到数字转换器ADC，所述模拟到数字转换器ADC耦合到所述至少一个增益级以及所述DAC。9.如权利要求1所述的电子设备，其中所述处理器能够基于所述补偿后的输出信号确定所述光源是否与所述用户的身体部位相邻。10.如权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个增益级包括多个增益级。11.如权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个增益级包括至少一个放大器。12.一种电子设备，包括：外壳；由所述外壳承载的无线通信电路；光源，由所述外壳承载并且能够向当中有血液流过的相邻的用户的身体部位提供光；光学传感器，由所述外壳承载并...

【专利技术属性】
技术研发人员：水涛，郑东，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US