光学生命体征传感器制造技术

一种被配置为测量或确定用户的生命体征的光学生命体征传感器，包括光源(110)，所述光源被配置为生成具有入射角度(α)的角度范围的光束(111)。所述光束(111)被指引朝向所述用户的皮肤(1000)。光探测器被提供并且被配置为探测指示来自所述光源(110)的光束(111)在所述用户的皮肤(1000)中或来自所述用户的皮肤(1000)的反射的光。所述光源(110)和所述光探测器(120)彼此邻近地布置并且被布置在所述用户的皮肤(1000)的同一侧。光整形单元被配置为通过将入射角度(α)的角度范围限制到小于20°而在光束(111)进入皮肤(1000)之前对所述光源(110)的光束进行整形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学生命体征传感器
本专利技术涉及用于监测用户的生命体征的光学生命体征传感器。
技术介绍
光学心率传感器对于监测或探测像用户的心率的生命体征是众所周知的。这样的心率传感器能够基于光电体积描记(PPG)传感器并且能够被用于采集体积器官测量结果。借助于脉搏血氧计，探测人类皮肤的光吸收的改变，并且基于这些测量结果，能够确定用户的心率或其他生命体征。PPG传感器包括像发光二极管(LED)的光源，其将光发射到用户的皮肤中。所发射的光在皮肤中被散射并且至少部分被血液吸收。光的一部分离开皮肤并且能够被光电二极管捕获。由光电二极管所捕获的光的量能够是用户的皮肤内部的血容量的指示。PPG传感器能够通过在特定波长处的吸收测量结果来监测皮肤的真皮和皮下组织中的血液的灌注。如果血容量由于搏动的心脏而改变，则从用户的皮肤返回的散射光也将改变。因此，通过借助于光电二极管监测所探测到的光信号，能够确定用户在其皮肤中的脉搏并且由此确定心率。图1示出了心率传感器的操作原理的基本表示。在图1中，心率传感器被布置在用户的手臂上。心率传感器100包括光源110和光探测器120。光源110将光发射到用户的皮肤1000上或发射到用户的皮肤1000中。所述光中的一些被反射并且反射光能够由光探测器120来探测。US2009/033937示出了具有光导面板的用于测量活体信息的传感器，所述光导面板具有用于向用户的皮肤输出第一光的光提取单元和用于将光从皮肤引导至光探测器的光耦合图案。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种光学生命体征传感器，其能够高效地探测用户的生命体征，同时仍然具有降低的构建高度。根据本专利技术的一方面，提供了一种光学生命体征传感器。所述光学生命体征传感器被配置为测量或确定用户的生命体征。所述光学生命体征传感器包括：光电体积描记传感器PPG，其具有外壳和直接被放置到用户的皮肤上的接触表面；以及至少一个光源，其被配置为生成具有入射角度的角度范围的光束。所述光束经由所述接触表面被指引朝向用户的皮肤。此外，至少一个光探测器单元被配置为探测指示来自所述至少一个光源的所述光束在所述用户的皮肤中或来自所述用户的皮肤的反射的光。所述至少一个光源和所述至少一个光探测器单元被彼此邻近地布置在所述外壳内部。在所述至少一个光源与所述至少一个光探测器单元之间存在一距离。所述生命体征传感器还包括至少一个光整形单元，所述至少一个光整形单元被布置在所述光源与所述接触表面之间并且被配置为对来自所述至少一个光源的所述光束进行整形。这能够通过将所述入射角度的角度范围限制到小于20°来执行。所述光整形单元是整形、指引、控制或管理所述光束以限制其角度范围的单元。根据本专利技术的一方面，所述光整形单元包括光学膜，所述光学膜能够反射或重定向具有大角度的光束并且能够透射具有小入射角度的光。根据本专利技术的另一方面，所述光整形单元包括扩散室，其被配置为使具有大入射角度的光再循环。根据本专利技术的另一方面，所述光整形单元包括分离壁，所述分离壁具有在所述至少一个光源与所述至少一个光探测器单元之间的镜面。根据本专利技术的另一方面，所述光整形单元包括光学折射单元。根据本专利技术的另一方面，所述光整形单元包括光学准直板。根据本专利技术的另一方面，所述至少一个光源包括侧面发射发光二极管。所述至少一个光整形单元包括光传输单元，所述光传输单元利用其第一端部被耦合到所述至少一个光源，并且其中，所述光传输单元的远端包括倾斜，使得行进穿过所述光传输单元的光被反射向所述用户的皮肤。本专利技术还涉及一种测量或确定用户的生命体征的方法。抵靠着用户的皮肤直接放置PPG传感器的外壳的接触表面。由所述PPG传感器中的至少一个光源生成具有入射角度的角度范围的光束。所述光束经由所述接触表面被指引朝向所述用户的皮肤，并且所述外壳中的至少一个光探测器单元被配置为探测指示来自所述至少一个光源的所述光束在用户的皮肤中或来自用户的皮肤的反射的光。光整形单元被布置在所述光源与所述接触表面之间并且将来自所述光源的所述光整形到小于20°的角度范围。根据本专利技术的一方面，提供了一种包括计算机可读存储器的计算机程序产品，所述计算机可读存储器存储计算机程序代码模块，当所述计算机程序在控制所述光学生命体征传感器的计算机上运行时，所述计算机程序代码模块使得所述光学生命体征传感器执行用于测量或确定用户的生命体征的所述方法的步骤。根据本专利技术的一方面，所述生命体征传感器包括能够是基于LED的PPG传感器的生命体征传感器。所述LED光穿透所述用户的皮肤并且所述LED光中的一些能够到达光探测器。所述光探测器的输出能够被用于监测血液体积分数以及像氧合和去氧合血红蛋白的血液化合物。具体地，来自所述LED光源的所述光的吸收或反射的量能够被用于确定所述心率以及所述血液体积分数或血液化合物。所述心率涉及所述血液体积分数。此外，根据本专利技术的所述PPG传感器因此是允许对用户的生命体征的无创测量的光学传感器。应当理解，本专利技术的优选实施例还能够是所述从属权利要求或以上实施例或各方面与相应独立权利要求的组合。本专利技术的这些和其他方面将从下文所描述的(一个或多个)实施例而显而易见并且参考下文所描述的(一个或多个)实施例得以阐述。附图说明在附图中：图1示出了生命体征监测系统的操作原理的基本表示；图2示出了描绘针对不同入射角度的模拟反射率的图形；图3示出了描绘针对不同入射角度和不同皮肤类型的所测量的反射率的图形；图4示出了描绘在两个不同入射角度处从用户的皮肤反射的光的图形；图5示出了根据本专利技术的一方面的生命体征传感器的示意性截面；图6示出了指示光电二极管上的相对功率与射束角之间的关系的图形；图7示出了将相对DC功率的函数描绘为光源的不同距离处的射束角的函数的图形；图8A示出了根据本专利技术的一方面的生命体征传感器的示意性表示；图8B示出了根据本专利技术的另一方面的生命体征传感器的示意性表示；图9示出了将相对DC功率和AC/DC信号指示为光源距离的函数的图形；图10示出了将相对DC功率和AC/DC信号指示为入射角度的函数的图形；图11示出了根据本专利技术的一方面的、在没有生命信号传感器中的分离壁的情况下将相对DC功率和AC/DC信号指示为入射角度的函数的图形；图12示出了将相对DC功率和AC/DC信号指示为光源距离的函数的图形；图13示出了根据本专利技术的一方面的、在有和没有生命体征传感器中的分离壁的情况下将相对DC功率和AC/DC信号指示为入射角度的函数的图形；图14A示出了根据本专利技术的一方面的指示生命体征传感器中的射束图案的图形；图14B示出了具有关于反方向的入射角度的生命体征传感器中的射束图案；图15示出了根据本专利技术的一方面的生命体征传感器的示意性表示；图16示出了根据本专利技术的一方面的生命体征传感器的基本表示；图17示出了根据本专利技术的另一方面的生命体征传感器的基本表示；图18示出了根据本专利技术的另一方面的生命体征传感器的基本表示；图19示出了根据本专利技术的另一方面的生命体征传感器的基本表示；图20示出了根据本专利技术的另一方面的生命体征传感器的基本表示；并且图21示出了根据本专利技术的另一方面的生命体征传感器的基本表示。具体实施方式根据本专利技术的一方面，提供了一种基于光电体积描记PPG传感器的光学生命体征传感器。这样的PPG传感器100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置为测量或确定用户的生命体征的光学生命体征传感器，包括具有如下项的光电体积描记传感器(100)：‑具有接触表面(100a)的外壳(101)，其被配置为被直接放置到用户的皮肤(1000)上，‑至少一个光源(110)，其被配置为生成具有入射角度(α)的角度范围的光束(111)，其中，所述光束(111)经由所述接触表面(100a)被发射并且被指引朝向所述用户的皮肤(1000)，‑至少一个光探测器单元(120)，其被配置为探测指示来自所述至少一个光源(110)的所述光束(111)在所述用户的所述皮肤(1000)中或来自所述用户的所述皮肤(1000)的反射的光，其中，所述至少一个光源(110)和所述至少一个光探测器单元(120)在它们之间有一距离的情况下被彼此邻近地布置在所述外壳(101)内部，以及‑光整形单元(200)，其被布置在所述至少一个光源(110)与所述接触表面(100a)之间并且被配置为通过将相对于所述接触表面(100a)的所述入射角度(α)的所述角度范围限制到小于20°来对所述至少一个光源(110)的所述光束(111)进行整形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.02 EP 14187495.81.一种被配置为测量或确定用户的生命体征的光学生命体征传感器，包括具有如下项的光电体积描记传感器(100)：-具有接触表面(100a)的外壳(101)，其被配置为被直接放置到用户的皮肤(1000)上，-至少一个光源(110)，其被配置为生成具有入射角度(α)的角度范围的光束(111)，其中，所述光束(111)经由所述接触表面(100a)被发射并且被指引朝向所述用户的皮肤(1000)，-至少一个光探测器单元(120)，其被配置为探测指示来自所述至少一个光源(110)的所述光束(111)在所述用户的所述皮肤(1000)中或来自所述用户的所述皮肤(1000)的反射的光，其中，所述至少一个光源(110)和所述至少一个光探测器单元(120)在它们之间有一距离的情况下被彼此邻近地布置在所述外壳(101)内部，以及-光整形单元(200)，其被布置在所述至少一个光源(110)与所述接触表面(100a)之间并且被配置为通过将相对于所述接触表面(100a)的所述入射角度(α)的所述角度范围限制到小于20°来对所述至少一个光源(110)的所述光束(111)进行整形。2.根据权利要求1所述的光学生命体征传感器，其中，所述光整形单元(200)包括光学膜，所述光学膜被配置为反射或重定向具有大角度的光束并且被配置为透射具有小角度的光。3.根据权利要求1所述的光学生命体征传感器，其中，所述光整形单元(200)包括扩散室(210)，所述扩散室被配置为使具有大角度的光再循环。4.根据权利要求1所述的光学生命体征传感器，其中，所述光整形单元(200)包括分离壁(210)，所述分离壁具有在所述至少一个光源(110)与所述至少一个光探测器单元(120)之间的镜面(221)。5.根据权利要求1所述的光学生命体征传感器，其中，所述光整形单元(200)具有光学反射单元(230)。6.根据权利要求1所述的光学生命体征传感器，其中，所述光整形单元(200)包括光学准直板(240)。7.根据权利要求1所述的光学生命体征传感器，其中，所述至少一个光源(110)包括侧面发...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·J·M·堡卢森，H·J·科内利森，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL