用于光电容积脉搏波和心电图的集成电子器件制造技术

提供了一种设备和系统，以电地和光学地检测身体的血液动力学特性。这样的设备配置为检测心电图信号和光电容积脉搏波信号并且操作单个模数转换器(ADC)以对每个这样的信号中的一个或多个进行采样。这包括操作复用器以在相应不同的采样时间或时间段期间将与检测到的光学和电特性相关的电信号连接到单个ADC。这可以包括在交替的时间段期间将检测到的心电图信号和光电容积脉搏波信号连接到ADC。使用单个ADC对心电图信号和光电容积脉搏波信号中的一个或多个进行采样可以提供具有已知的、稳定的和可控的相对定时的这种信号的采样。

Integrated electronic devices for optical capacitive pulse wave and electrocardiogram

A device and system is provided to detect the hemodynamic characteristics of the body electrically and optically. Such devices are configured to detect ECG signals and optical capacitance product pulse wave signals, and operate a single analog to digital converter (ADC) to sample one or more of such signals. This includes operation multiplexer to connect the electrical signals related to the detected optical and electrical characteristics to a single ADC during the corresponding different sampling time or time periods. This can include the connection of the detected electrocardiogram signal and the optical capacitance pulse wave signal to the ADC during the alternate time period. Using single ADC to sample one or more of ECG signals and optical capacitance product pulse signals, we can provide samples with known, stable and controllable relative timing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光电容积脉搏波和心电图的集成电子器件与相关申请的横向引用本申请要求2015年8月24日提交的美国非临时专利申请第14/833,195号的优先权，其内容通过引用结合于此。

技术介绍
除非本文另外指出，否则本部分中描述的材料不是本申请权利要求书的现有技术，且并非通过包含在本部分中而被认为是现有技术可佩戴设备可以提供各种应用，例如配置为安装到手腕或用户身体的其他位置的设备。这样的设备可以向用户提供信息和/或通信功能(例如通过提供由用户接收的电子邮件的内容来提供当前时间或用户位置的指示)。这样的设备可以包括一个或多个传感器，其配置为检测用户的身体特性(例如血压、心率、血氧饱和度、心脏的电活动)和/或用户的环境特性(例如环境温度、大气压力)并且将这种检测到的特性记录、提供指示，与外部系统通信或以其他方式使用。在一些示例中，这种可佩戴设备可以配置为连接到外部系统，例如从外部系统接收能量以对可佩戴设备的电池进行再充电，与外部系统通信/通过外部系统通信，或者提供可佩戴设备的一些其他应用。
技术实现思路
本公开的一些实施例提供了一种系统，包括：(i)光发射器，其配置为经由外部身体表面照射皮下脉管系统的一部分；(ii)光电检测器，其配置为响应于所述光发射器的照射而接收从所述皮下脉管系统的一部分发射的光；(iii)心电图传感器，其配置为经由所述外部身体表面检测心电图信号；(iv)放大器；(v)复用器，其电连接到所述光电检测器的输出、所述心电图传感器的输出和所述放大器的输入，并且其是可控的，以将所述光电检测器的输出和所述心电图传感器的输出选择性地连接到所述放大器的输入；(vi)模数转换器，其配置为基于所述放大器的输出来生成数字代码；以及(vii)控制器。所述控制器配置为执行控制器操作，包括：(a)操作所述光发射器，以在第一多个指定时间段期间照射所述皮下脉管系统的一部分；(b)操作所述复用器，以在所述第一多个指定时间段期间将所述光电检测器的输出连接到所述放大器的输入；(c)操作所述模数转换器，以在所述第一多个指定时间段期间基于所述放大器的输出生成第一多个数字代码；(d)操作所述复用器，以在多个第二指定时间段期间将所述心电图传感器的输出连接到所述放大器的输入；并且(e)操作所述模数转换器，以在所述第二多个指定时间段期间基于所述放大器的输出生成第二多个数字代码。本公开的一些实施例提供了一种方法，包括：(i)通过由控制器在第一多个指定时间段期间操作的光发射器经由外部身体表面照射皮下脉管系统的一部分；(ii)通过由所述控制器在所述第一多个指定时间段期间操作的复用器，将光电检测器的输出连接到放大器的输入，其中所述光电检测器配置为响应于所述光发射器的照射而接收从所述皮下脉管系统的一部分发射的光；(iii)通过由所述控制器在所述第一多个指定时间段期间操作的模数转换器，基于所述放大器的输出生成第一多个数字代码；(iv)通过由所述控制器在所述第二多个指定时间段期间操作的复用器，将心电图传感器的输出连接到所述放大器的输入，其中所述心电图传感器配置为经由所述外部身体表面检测心电图信号；并且(v)通过由所述控制器在所述第二多个指定时间段期间操作的模数转换器，基于所述放大器的输出生成第二多个数字代码。通过阅读以下详细描述并适当地参考附图，这些以及其他方面、优点和替代方案对于本领域普通技术人员将变得显而易见。附图说明图1是安装到皮肤表面的示例性可佩戴设备的示意图。图2是配置为检测光学和心电图信号的系统的电路的示例示意图。图3A示出了由光电检测器产生的示例信号以及示例信号的采样定时。图3B示出了由心电图传感器生成的示例信号以及示例信号的采样定时。图4示出了配置为检测光学和心电图信号的系统的元件的操作定时。图5是示例可佩戴设备的透视图。图6是包括与服务器通信的多个可佩戴设备的示例系统的框图。图7是示例设备的功能框图。图8是示例方法的流程图。具体实施方式在下面的详细描述中，对作为说明书一部分的附图进行参考。在附图中，除非上下文另外指出，否则相似的符号通常标识相似的部件。在详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施例并非意味着是限制性的。可以使用其他实施例，并且可以做出其他改变而不脱离本文提出的主题的范围。将容易理解的是，如本文一般性描述的以及在附图中示出的本公开的各方面可以以各种各样的不同配置进行布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都被明确地考虑于此。此外，虽然本文所公开的实施例涉及使用配置为用于在活人体上使用或与其一起使用的设备和系统，但可以预期的是，所公开的方法、系统和设备可以用于配置成在动物体、自然环境(例如河流、溪流)、人造环境(例如食品加工环境、药物合成环境)或其他环境中使用或接近于其的任何设备，其中两个或更多个信号的采样可以通过使用复用器和模数转换器来生成，使得可以指定两个或更多个信号的采样之间的时间关系。I.概述可佩戴设备可以配置为执行各种不同的功能和/或应用。在一些示例中，可佩戴设备配置为测量佩戴者的一个或多个生理特性和/或测量佩戴者的环境的一个或多个特性。例如，可佩戴设备可以配置为检测脉搏率、血流速率或速度、血氧水平、血压、动脉硬度、脉搏传播时间或者一部分皮下脉管系统、心脏、血液或一个人的心血管系统的一些其他元件的一些其他血液动力学特性。这可以包括通过检测一个或多个相关物理变量来检测和/或确定一个或多个血液动力学特性。例如，可以基于从一部分皮下脉管系统接收到的光的检测强度(例如涉及一部分皮下脉管系统中的血液量随时间的变化关系)和/或基于与皮肤表面接触的两个或更多个电极之间的检测到的生物电势(例如涉及心脏的电活动，例如心电图)来确定脉搏率。在一些示例中，可以确定两个或更多个不同的检测到的变量(例如检测到的光强度和检测到的生物电压)之间的时间关系的时间差或其他特性，并用于确定一个人的血液动力学或其他生理特性(例如脉搏传播时间、血压、动脉硬度)。在这样的示例中，可以使用单个模数转换器(ADC)来将两个或更多个检测到的变量中的每一个数字化，使得检测到的变量之间的时间关系(例如检测到的变量的采样之间的相对定时)可被控制、已知或以其他方式确定。在这样的示例中，复用器可以连接到ADC以及连接到配置为产生对应于两个或更多个检测到的变量的电信号的两个或更多个传感器或者其他元件。可以操作复用器和ADC以交替地产生两个或更多个检测到的变量的采样，或者根据一些其他模式产生两个或更多个检测到的变量的采样。在一些示例中，可以在第一多个指定时间段(例如第一多个采样时间/时间段)期间操作复用器和ADC，以生成第一检测到的变量(例如从一部分皮下脉管系统接收的与例如一部分皮下脉管系统中的血液量有关的光的强度)的第一多个数字代码(例如采样)。复用器和ADC可以在第二多个指定时间段(例如从第一多个指定时间段偏离指定时间差的第二多个采样时间/时间段)期间操作复用器和ADC，以生成第二检测变量(例如两个电触点之间的与例如心电图有关的电压)的第二多个数字代码(例如采样)。使用单个ADC来生成与两个或更多个检测到的变量中的每一个相关的采样可以允许这样的采样在时间上具有已知的关系，例如与采样的时间之间的差异有关，与检测到的变量和由相应的传感器检测到的相关电、光学或其他信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：光发射器，其中，所述光发射器配置为经由外部身体表面照射皮下脉管系统的一部分；光电检测器，其中，所述光电检测器配置为响应于所述光发射器的照射而接收从所述皮下脉管系统的一部分发射的光；心电图传感器，其中，所述心电图传感器配置为经由所述外部身体表面检测心电图信号；放大器；复用器，其中，所述复用器电连接到所述光电检测器的输出、所述心电图传感器的输出和所述放大器的输入，并且其中，所述复用器是可控的，以将所述光电检测器的输出和所述心电图传感器的输出选择性地连接到所述放大器的输入；模数转换器，其中，所述模数转换器配置为基于所述放大器的输出来生成数字代码；以及控制器，其中，所述控制器配置为执行控制器操作，包括：操作所述光发射器，以在第一多个指定时间段期间照射所述皮下脉管系统的一部分；操作所述复用器，以在所述第一多个指定时间段期间将所述光电检测器的输出连接到所述放大器的输入；操作所述模数转换器，以在所述第一多个指定时间段期间基于所述放大器的输出生成第一多个数字代码；操作所述复用器，以在多个第二指定时间段期间将所述心电图传感器的输出连接到所述放大器的输入；并且操作所述模数转换器，以在所述第二多个指定时间段期间基于所述放大器的输出生成第二多个数字代码。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.24 US 14/833,1951.一种系统，包括：光发射器，其中，所述光发射器配置为经由外部身体表面照射皮下脉管系统的一部分；光电检测器，其中，所述光电检测器配置为响应于所述光发射器的照射而接收从所述皮下脉管系统的一部分发射的光；心电图传感器，其中，所述心电图传感器配置为经由所述外部身体表面检测心电图信号；放大器；复用器，其中，所述复用器电连接到所述光电检测器的输出、所述心电图传感器的输出和所述放大器的输入，并且其中，所述复用器是可控的，以将所述光电检测器的输出和所述心电图传感器的输出选择性地连接到所述放大器的输入；模数转换器，其中，所述模数转换器配置为基于所述放大器的输出来生成数字代码；以及控制器，其中，所述控制器配置为执行控制器操作，包括：操作所述光发射器，以在第一多个指定时间段期间照射所述皮下脉管系统的一部分；操作所述复用器，以在所述第一多个指定时间段期间将所述光电检测器的输出连接到所述放大器的输入；操作所述模数转换器，以在所述第一多个指定时间段期间基于所述放大器的输出生成第一多个数字代码；操作所述复用器，以在多个第二指定时间段期间将所述心电图传感器的输出连接到所述放大器的输入；并且操作所述模数转换器，以在所述第二多个指定时间段期间基于所述放大器的输出生成第二多个数字代码。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述外部身体表面是手腕位置。3.根据权利要求1所述的系统，还包括：显示器，其中，所述控制器操作还包括操作所述显示器，以基于由所述模数转换器生成的至少一个数字代码来提供指示。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述模数转换器是Σ-Δ模数转换器。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述放大器是互阻抗放大器，并且所述光电检测器是光电二极管。6.根据权利要求1所述的系统，还包括连接到所述心电图传感器的至少一个电触点和配置为将所述光发射器、光电检测器以及至少一个电触点安装在所述外部身体表面附近的安装件。7.根据权利要求1所述的系统，还包括：另一光发射器，其中，所述另一光发射器配置为经由所述外部身体表面照射所述皮下脉管系统的一部分，其中所述光检测器配置为响应于所述另一光发射器的照射而接收从所述皮下脉管系统的一部分发射的光；并且其中所述控制器操作还包括：操作所述另一光发射器，以在第三多个指定时间段期间照射所述皮下脉管系统的一部分；操作所述复用器，以在所述第三多个指定时间段期间将所述光电检测器的输出连接到所述放大器的输入；操作所述模数转换器，以在所述第三多个指定时间段期间基于所述放大器的输出生成第三多个数字代码。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器操作还包括基于所述第一多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：RN米罗夫，JN约瑟夫，
申请(专利权)人：威里利生命科学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US