在测量生理参数中用于光学隔离的系统和方法技术方案

在此所描述的是在由用户所穿戴的用于传感、测量和/或显示生理信息的生理监视设备中，用于光传感器的光学隔离组件的系统和方法。光传感器可以被安装在设备的后面，接近用户身体的目标区域发射光，并且检测从该目标区域反射的光。光学隔离结构可以至少部分位于光传感器的一个或多个组件之间，以确保由传感器所检测到的光是从目标区域反射的光，而不是从光源直接发射的光和/或背景光。在一些情况下，光学隔离结构可以延伸在监视设备的接触表面到传感器组件的基部或者传感器组件所安装到的电路板的表面之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在测量生理参数中用于光学隔离的系统和方法本国际申请要求2014年11月3日提交的美国专利申请No.14/531,573的优先权，其通过参考被专门地并入在此。
实施例总体上涉及使用非侵入式光电技术用于传感和测量生理参数的系统和方法，并且更具体地，用于在传感和/或测量生理参数期间将从用户的器官反射的光与从光源直接发射的光进行光学隔离的系统和方法。
技术介绍
已经开发出许多便携式设备，其中的光传感器用于检测通过动脉的血流变化或者皮下组织的血容量的变化。应用包括监视心率、葡萄糖水平、呼吸暂停、呼吸窘迫以及其他生理条件。光传感器通常包括照射人体目标部分的一个或多个光源和接收光源所发射的一部分光能的一个或多个关联的光学检测器。存在两种基本类型的这样的配置。在透射传感器配置中，身体的相对薄的部分(诸如指尖或耳垂)被置于光源于光检测器之间。穿过身体组织的光遇到光检测器，产生于每个心跳同步的电信号。在反射传感器配置中，传感器正对身体的目标区域放置，传感器包括与光检测器并排分开放置的一个或多个光源。光源所射出的光能穿过目标组织区域的皮肤，被散射，部分被吸收，并且被通过动脉和其他血管结构的血流所反射。反射的光能受到根据目标区域中的血流进行的调制的影响，并且由光检测器探测。然后探测到的反射用于产生信号脉冲，该信号脉冲是诸如心跳的生理参数的指示。在透射和反射两个配置中，光检测器所产生的信号被处理以进行显示，或者提供被监视生理参数的实时指示。在生理监视器的使用中越来越感兴趣的一个领域是为了健身训练、减肥或监视全面健康的人体健康和/或体育锻炼。光检测器、信号处理以及显示设备相关的技术进展使得能够实现小型、重量轻的物理监视器，其能够实施为可以由用户舒适地穿戴的设备。这样的可穿戴设备可以包括例如手表、手环及臂带。为健康和体育锻炼应用提供生理监视器经过许多设计和制造考虑。例如，用于处理光检测器所产生的信号并且显示所监视的参数的指示的电子电路必须在低功耗下运行，从而提供充足的电池寿命并且同时提供充分的准确性。这样的监视器的物理设计相关的限制不限于将电子设备和显示单元封装在用户易于且舒适穿戴的配置中的挑战。关于结合光传感器，存在着特别的考虑和限制。例如，光源和光传感器的光电二极管必须光学地彼此隔离。或者，光检测器接收不通过用户的心跳进行调制的光能，这会导致电设计需求的未经授权的增加，和/或严重影响检测的准确性和功率需要。类似，最优性能需要将光传感器稳固地紧靠用户的皮肤放置，以便光源发出的光可以穿透皮肤并且，另外以便周围的光不到达相关联的光检测器。将光传感器稳固地紧靠用户皮肤放置对于防止传感器移动也是重要的，传感器的移动会影响监视设备的准确性和/或中断其操作。另外，光传感器应当由监视设备安全地保持以便维持物理完整性，并且有利于整个监视器的良好防水。由于上述涉及和制造的考虑，以及设计师和制造商所知的其他考虑，需要存在改进的技术用于将光传感器配置合并在生理监视设备中。而且，改进的设备和技术需要保证这样的设备的准确性、可靠性以及持久性。
技术实现思路
根据本专利技术的某些实施例，公开了适合使用在用于体能训练、锻炼和/或全面健康监视的生理监视设备中的光传感器配置。在一些实施例中，监视设备可以是包括一个或多个光传感器配置的腕表、手环或臂带。每个光传感器配置可以包括一个或多个光源和/或光检测器。在这样的实施例中，光源可以包括两个或多个分开的发光电二极管(LED)。每个光检测器例如可以是光电二极管。在一些实施例中，每个光电二极管可以放置在对应的LED附近或者在对应的LED对之间。在一个实施例中，一个或多个光源和/或光检测器可以搭载在一个或多个透明的透镜中，该一个或多个透明的透镜可以安装在用于进行与用户皮肤相接触的安置的监视设备的一部分中。在其他实施例中，一个或多个透镜234和244可以包括浇注或放入后盖220的环氧树脂层或壳层，而不是玻璃或塑料透镜。这样的环氧树脂层可以与位于后盖220内的对应的光源或光检测器预先形成或者形成。例如，液体、半液态、或类胶状的树脂可以浇注在后盖220中的一个或多个光源和/或光检测器之上。然后树脂可以固化成可以完全或者部分包围或封装该一个或多个光源和/或光检测器的树脂层。在其他的实施例中，树脂层可以通过屏障或者通过空间与对应的LED232或光电二极管242分离。另一方面，光源和光检测器可以通过印刷电路板进行定位或者搭载到印刷电路板。在一个实施例中，印刷电路板可以安装在监视器的内部，并且透镜可以保持在监视器后盖上。后盖的部分可以向外延伸，以接触位于一个或多个光源与一个或多个光检测器之间区域中的印刷电路，从而防止光源发出的光被光检测器直接检测到。在一些实施例中，后盖的这些向外延伸的部分可以是将一个或多个LED与一个或多个光电二极管进行光学隔离的屏障墙。这样的配置可以保证一个或多个光电二极管检测到的光是被用户的组织所反射的光，而不是从一个或多个光源直接发射出的光(光已经穿过用户的组织还是印刷电路)。在透镜包括浇注在一个或多个光源和/或光检测器之上的环氧树脂层的实施例中，屏障墙也可以作为用于接受液态、半液态或类胶状的环氧树脂的形式。这样的形式可以规定经固化的透镜的形状，和/或防止液态、半液态或类胶状的环氧树脂溅入后盖或者监视设备的其他部分。在另外的实施例中，胶带或者类似海绵材料的柔软不透光层可以放置在印刷电路板上，使得后盖和/或屏障墙的向外延伸部分可以接触该不透光层，从而进一步保障光源与光检测器的光学隔离。特别地，不透光层可以进一步防止从一个或多个光源发出的光沿着印刷电路板的表面行进并且到达一个或多个光检测器，而不是首先进入用户的组织而反射回一个或多个光检测器。在其他实施例中，后盖和/或屏障墙的向外延伸部分可以包括其他的结构或特征，以便于准确且可靠地监视一个或多个生理参数。例如，屏障墙可以包括一个或多个邻接表面，用于将透镜支撑在后盖的孔内。可替换地，在首先将透镜以液态、半液态或类胶状态浇注到后盖的孔中的实施例中，邻接表面可以用于将透镜保持在后盖内。本公开文本的另外的目的和优点将部分公开在随后的描述中，并且部分从描述中清楚，或者可以通过实践该公开文本而习得。利用在所附权利要求中所特别指出的元件和组合将实现并且获得本专利技术的目的和优点。应当理解的是，上述总体描述和以下详细描述只是说明性和解释性的，并不限制权利要求。并入本说明书并且构成其一部分的附图示出若干实施例以及描述，用于解释本公开的原理。附图说明图1示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图2示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图3A示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图3B示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图3C示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图4示出在此描述的计算系统的说明性实施例。图5A示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图5B示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图6示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图7示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图8示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图9示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。图10示出在此描述的装置的说明性实施例的一些方面。具体实施方式在此公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测用户的生理参数的装置，所述装置包括：壳体，包括光传感器，所述壳体的接触表面被配置用于接近用户身体的目标区域放置；附接机构，用于将所述壳体固定到所述目标区域，所述光传感器包括光源和光检测器，所述光传感器的至少一部分被配置用于接近所述接触表面放置；以及位于所述光源和所述光检测器之间的至少一个光屏障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.03 US 14/531,5731.一种用于检测用户的生理参数的装置，所述装置包括：壳体，包括光传感器，所述壳体的接触表面被配置用于接近用户身体的目标区域放置；附接机构，用于将所述壳体固定到所述目标区域，所述光传感器包括光源和光检测器，所述光传感器的至少一部分被配置用于接近所述接触表面放置；以及位于所述光源和所述光检测器之间的至少一个光屏障。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光传感器包括：光源对，各自位于所述光检测器的相对侧；以及光屏障对，各自位于所述光检测器的相对侧，并且在所述光检测器与所述光源对的对应的光源之间。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述光传感器被耦接到至少一个电路板的上表面，并且所述至少一个屏障从所述接触表面延伸到所述至少一个电路板的上表面。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述至少一个屏障进一步包括邻近所述至少一个电路板的上表面的不透光层。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光传感器包括至少一个透镜，所述至少一个透镜包括与所述壳体的接触表面基本共面的外表面。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述至少一个透镜包括多个透镜，每个透镜与对应的光源或光检测器相关联。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述至少一个透镜包括玻璃或塑料透镜。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述至少一个透镜包括环氧树脂透镜，所述环氧树脂透镜至少部分地封装所述光源或所述光检测器中的至少一个。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个屏障用于接收液态或胶态的所述环氧树脂透镜。10.一种用于传感用户的生理参数的方法，所述方法包括：提供包括壳体的可穿戴设备，所述壳体包括接触表面，所述接触表面被配置用于邻近用户身体的目标区域放置；将光传感器的至少一部分插入到所述壳体内，所述光传感器包括至少一个光源和至少一个光检测器；在所述至少一个光源与所述至少一个光检测器之间提供至少一个光屏障，所述至少一个光屏障至少部分地限定所述壳体的接触表面中的缝隙；以及将...

【专利技术属性】
技术研发人员：费明顺，
申请(专利权)人：体育企业有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA