光学生物参数传感器中的光场管理制造技术

本申请案涉及光学生物参数传感器中的光场管理。提供用于整形或引导用于光学生物参数传感器的光场使得光经部分或全部地准直且以斜角进入人的皮肤到人的皮肤使得所述光具有经定向朝向或远离所述光学生物参数传感器的光检测器的方向分量的结构及技术。

Optical field management in optical biological parametric sensors

The application relates to the optical field management in an optical biological parameter sensor. For plastic or guide for optical biological parameter sensor light field makes light in whole or in part to the collimation and into the angle of skin to the skin so that the light has the structure and technology of the directed toward or away from the optical parameters of biological sensor optical detector direction component.

【技术实现步骤摘要】
光学生物参数传感器中的光场管理
本申请案涉及光学生物参数传感器中的光场管理。
技术介绍
个人健身及健康监视装置(本文中称作生物计量监视装置)可包含用于提供关于人的各种生理特征的反馈的各种不同传感器。此些传感器可包含但不限于光学生物参数传感器。光学生物参数传感器通常通过用来自光源的光照射人的皮肤的部分来操作；这种光的一些接着从人的皮肤往回漫反射。通过测量漫反射光的特征，光学生物参数传感器可提供关于一或逗哥生物参数的数据。一种常见光学生物参数传感器为光体积描记(PPG)心率传感器。光体积描记图为器官的体积的光学获得测量值。在PPG心率传感器的状况下，所讨论的体积为在PPG心率传感器附近的血管的局部体积—在血管随着每次心跳舒张及收缩时，那些血管的提及将对应地波动。此体积波动致使从人的皮肤漫反射的光量与人的心率同步波动。通过随时间测量漫反射光的强度，PPG心率传感器可确定人的心率。光学生物参数传感器的另一实例为血氧传感器，其可通过用各种波长的光(例如红光及红外光)照射人的皮肤来测量人的血液的氧饱和度。在红光及红外光的状况下，测量由人的血液吸收的此红光及红外光的相对量(如以此光从人的皮肤往回漫反射的相对量反映)允许光学生物参数传感器确定人的血液中的氧饱和度的量(氧合血及脱氧血取决于光的颜色吸收不同)。在一些例子中，单个光学生物参数传感器可确定多个生物参数。例如，PPG心率传感器不仅可以确定心率，而且还可以确定血氧传感器饱和度是否经恰当配置。虽然光学生物参数传感器最初主要用于医院，但它们越来越多地用于便携式健身监视装置中，例如用于FITBITCHARGEHRTM及FITBITSURGETM腕戴式健身追踪器。
技术实现思路
在所附图式及以下说明中陈述本说明书中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。根据实施方式、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。注意，除非具体指示为按比例绘制的图式，否则以下图的相对尺寸可能未按比例绘制。在一些实施方案中，可提供一种设备，其包含准直光源组合件、一或多个第一光检测器，及第一光学光场重定向器。所述准直光源组合件可经配置以发射具有第一角分布的经部分或全部地准直的光，所述第一角分布具有界定第一角方向的第一角形心，且所述第一光学光场重定向器可经定位以便接收由所述准直光源组合件发射的所述经部分或全部地准直的光的至少一些。所述第一光学光场重定向器还可经配置以重定向所述所接收经部分或全部地准直的光使得所述经重定向所接收经部分或全部地准直的光具有第二角分布，所述第二角分布具有界定第二角方向之第二角形心，所述第二角方向具有以比所述第一角方向的对应方向分量大的程度朝向所述一或多个第一光检测器延伸的方向分量。在一些此些实施方案中，所述设备还可包含第一光势垒，所述第一光势垒经插置在所述准直光源组合件与所述一或多个第一光检测器之间。在一些此些实施方案中，所述第一光势垒可具有面朝向所述准直光源组合件的第一表面及面朝向所述一或多个第一光检测器的第二表面，且所述第一表面及所述第二表面可在其之间界定在与所述第一角方向平行的±10°内的中平面。在一些其它或替代此些实施方案中，所述第一光势垒可具有面朝向所述准直光源组合件的第一表面及面朝向所述一或多个第一光检测器的第二表面，且所述第一角方向可在与由所述第一表面及所述第二表面所界定的平均法向矢量平行的±10°内。在一些额外或替代此些实施方案中，所述设备可进一步包含具有一或多个透明部分的窗口。在一些此些实施方案中，所述第一光势垒可与所述窗口介接使得来自所述准直光源组合件的光不具有从所述第一光势垒的面朝向所述准直光源组合件的侧到所述第一光势垒的面朝向所述一或多个第一光检测器的侧的直接光学路径。此外，一或多个透明部分中的一者可在所述准直光源组合件上方延伸且所述一或多个透明部分中的另一者可在所述一或多个第一光检测器上方延伸。在此些实施方案中，所述第一光学光场重定向器可是由经模制到所述窗口中在所述准直光源组合件上方延伸的所述透明部分中的光学光转向特征提供。在一些其它或替代此些实施方案中，与所述第一角方向相关联的所述第二角分布中的所述光强度可小于与所述第一角方向相关联的所述第一角分布中的所述光强度。在一些实施方案中，所述设备可进一步包含控制逻辑，所述控制逻辑包含存储器及一或多个处理器。所述存储器、所述一或多个处理器、所述准直光源组合件及所述一或多个第一光检测器可以操作方式连接，且所述存储器可存储用于控制所述一或多个处理器进行以下操作的计算机可执行指令：致使所述准直光源组合件发射光，从与来自所述准直光源组合件的光的所述发射相关联的所述一或多个第一光检测器获得所检测光测量值，及至少部分地基于所述所检测光测量值而确定生物参数。在一些此些实施方案中，所述存储器可进一步存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于控制所述一或多个处理器从所述所检测光测量值获得光体积描记图及从所述光体积描记图确定所述生物参数。在设备之一些实施方案中，所述生物参数可为心率、血氧饱和度(SpO2)、呼吸率、血液灌注、水合作用水平、组织血氧饱和度(StO2)、组织代谢率、黑色素成分、组织纤维(例如，肌肉及胶原蛋白)的结构定向、体细胞大小、体细胞密度、细胞外基质大小、细胞外基质密度，或其组合。在设备之一些实施方案中，所述第一角方向及所述第二角方向可在其之间形成介于5°与50°之间的夹角。在设备之一些实施方案中，所述准直光源组合件可包含光源及经插置在所述光源与所述第一光学光场重定向器之间的菲涅尔透镜。在此些实施方案中，所述菲涅尔透镜可经配置以部分或全部地准直来自所述光源的光并将所述经部分或全部地准直的光引导朝向所述第一光学光场重定向器。在设备之一些其它实施方案中，所述准直光源组合件可包含一或多个光源及一或多个光反射器。在此些实施方案中，每一光反射器可具有对应光源且所述一或多个光反射器可经配置以反射来自所述对应光源的光以产生具有所述第一角分布的所述经部分或全部地准直的光。在设备之一些其它实施方案中，所述准直光源组合件可包含光源及经插置在所述光源与所述第一光学光场重定向器之间的衍射光学器件。在此些实施方案中，所述衍射光学器件可经配置以部分或全部地准直来自所述光源的光并将所述经准直的光引导朝向所述第一光学光场重定向器。在设备之一些实施方案中，所述设备可进一步包含具有一或多个透明部分的窗口。一或多个透明部分中的一者可在所述准直光源组合件上方延伸且所述一或多个透明部分中的另一者可在所述一或多个第一光检测器上方延伸。在一些此些实施方案中，所述第一光学光场重定向器可是由经模制到所述窗口中在所述准直光源组合件上方延伸的所述透明部分中的光学光转向特征提供。在设备之一些实施方案中，所述设备可进一步包含一或多个光学光场收集光学器件，所述一或多个光学光场收集光学器件经定位以便接收沿着具有与所述第一角方向相对的分量的第一方向行进的样品调制光。在此些实施方案中，所述所接收样品调制光可具有第三角分布，第三角分布具有界定第三角方向的第三角形心，且所述一或多个光学光场收集光学器件可经配置以重定向所述所接收样品调制光使得所述经重定向所接收样品调制光具有第四角分布，所述第四角分布具有界定第四角方向的第四角形心，所述第四角方向以比第三角方向小的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括准直光源组合件，所述准直光源组合件经配置以发射具有第一角分布的经部分或全部地准直的光，所述第一角分布具有界定第一角方向的第一角形心；一或多个第一光检测器；及第一光学光场重定向器，其经定位以便接收由所述准直光源组合件发射的所述经部分或全部地准直的光中的至少一些且经配置以重定向所述所接收经部分或全部地准直的光使得所述经重定向的所接收经部分或全部地准直的光具有第二角分布，所述第二角分布具有界定第二角方向的第二角形心，所述第二角方向具有以比所述第一角方向的对应方向分量大的程度朝向所述一或多个第一光检测器延伸的方向分量。

【技术特征摘要】
2015.12.10 US 62/265,793;2016.12.06 US 15/370,3031.一种设备，其包括准直光源组合件，所述准直光源组合件经配置以发射具有第一角分布的经部分或全部地准直的光，所述第一角分布具有界定第一角方向的第一角形心；一或多个第一光检测器；及第一光学光场重定向器，其经定位以便接收由所述准直光源组合件发射的所述经部分或全部地准直的光中的至少一些且经配置以重定向所述所接收经部分或全部地准直的光使得所述经重定向的所接收经部分或全部地准直的光具有第二角分布，所述第二角分布具有界定第二角方向的第二角形心，所述第二角方向具有以比所述第一角方向的对应方向分量大的程度朝向所述一或多个第一光检测器延伸的方向分量。2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括第一光势垒，所述第一光势垒经插置在所述准直光源组合件与所述一或多个第一光检测器之间。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一光势垒具有面朝向所述准直光源组合件的第一表面及面朝向所述一或多个第一光检测器的第二表面，其中所述第一表面及所述第二表面在其之间界定在与所述第一角方向平行的±10°内的中平面。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一光势垒具有面朝向所述准直光源组合件的第一表面及面朝向所述一或多个第一光检测器的第二表面，其中所述第一角方向在与由所述第一表面及所述第二表面所界定的平均法向矢量平行的±10°内。5.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括具有一或多个透明部分的窗口，其中：所述第一光势垒与所述窗口介接使得来自所述准直光源组合件的光不具有从所述第一光势垒的面朝向所述准直...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯尔·P·纳多，克里斯·H·萨兰托斯，
申请(专利权)人：飞比特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US