脉搏光谱技术制造技术

一种电子健身设备，包括第一光发射器，光接收器和处理元件。第一光发射器被配置为发送第一光信号和第二光信号。光接收器被配置为接收第一和光信号并生成由所接收的光信号得到的第一和第二光电血管容积图(PPG)信号。处理元件被配置为控制第一光发射器以发送第一光信号和第二光信号，从光接收器接收第一和第二PPG信号并比较它们，基于该比较来识别第一和第二PPG信号中存在的公共心脏分量，基于公共心脏分量确定信号滤波器参数，并基于信号滤波器参数分别从第一和第二PPG信号生成第一和第二心脏分量。

Pulse spectrum technology

An electronic fitness device includes a first light transmitter, a light receiver and a processing element. The first optical transmitter is configured to transmit a first optical signal and a second optical signal. The optical receiver is configured to receive the first and optical signals and generate the first and second photoelectric blood vessel volume graph (PPG) signals obtained from the received optical signals. The processing element is configured to control the first optical transmitter to send the first optical signal and the second optical signal, receive the first and the second PPG signals from the optical receiver and compare them, identify the common heart component in the first and the second PPG signals based on the comparison, determine the signal filter parameters based on the common heart component, and respectively from the first and the second PPG based on the signal filter parameters The signal generates the first and second cardiac components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉搏光谱技术相关申请本申请根据35U.S.C§119(e)要求2017年5月4日提交的名称为“ImprovedSNRofComponentsinPPGSignal”的美国临时申请第62/501,522号，2017年10月12日提交的名称为“ImprovedOpticalCardiacMonitor”的临时申请第62/571,606号，2017年11月1日提交的名称为“ImprovedOpticalCardiacMonitor”的申请第62/580,308号和2017年11月1日提交的名称为“UserBodyHydration”的临时申请第62/580,024号的权益，上述临时申请通过引用整体并入本文。
技术介绍
脉搏光谱技术是对于针对人体皮肤的光信号进行观察和分析，以便确定血液相关和心脏生理指标及信息，例如用户的心率，脉搏氧饱和度水平(血氧饱和度)，以及血细胞比容水平，或者血细胞比率。也称为“脉搏ox”或SpO2的脉搏氧饱和度水平是血氧饱和度的水平。红细胞含有氧合血红蛋白(氧血红蛋白，O2Hb)和脱氧血红蛋白(去氧血红蛋白，HHb)。用户的脉搏氧饱和度随着氧合血红蛋白浓度的增加而增加。也称为Hct的血细胞比容水平是血液中红细胞的体积百分比(vol％)，通常与血液中水的体积百分比相关联。脉搏光谱技术可以通过诸如与佩戴者的皮肤接触的电子健身设备的设备来执行。用户(佩戴者)可以是任何个体，其佩戴电子设备，使得电子设备的壳体贴近个体的皮肤(例如，佩戴在人的手腕、腹部，腿部等处)。电子健身设备可以包括光学器件，例如光发射器，其向用户的皮肤发射分别具有独特波长的多个光信号(光)；以及光接收器，其接收来自皮肤的光信号(光)的反射并且生成多个光电血管容积图(PPG)信号，每个PPG信号包括由所接收光的波长得到的特性或者与所接收光的波长对应的特性。分析PPG信号以确定血液相关和心脏信息。虽然一些传统电子设备利用发射到用户皮肤中的光信号的反射来确定心脏监测信息，但是其他电子设备可以发射穿过用户皮肤(例如，通过用户的指尖)的透射光信号。传统设备可包括多个壳体，使得第一壳体包括将光信号发射到诸如指尖皮肤的用户皮肤中的光发射器，第二壳体包括接收通过用户皮肤的光信号的光接收器。这样的电子设备可以用在用户身体上的如下位置，在该位置光可以没有过度衰减地传输通过组织，而不依赖于来自组织的反射，例如通过指尖或耳垂。
技术实现思路
本技术的实施例提供了一种用于执行脉搏光谱技术的电子健身设备。电子健身设备的一个实施例总体上包括壳体，第一光发射器，光接收器和处理元件。壳体包括底壁。第一光发射器沿底壁定位，并配置成发射第一光信号和第二光信号。光接收器沿底壁定位，并配置成接收经用户的皮肤调制的第一和第二光信号，并生成由所接收的光信号得到的第一和第二光电血管容积图(PPG)信号。处理元件与第一光发射器和光接收器进行电子通信。处理元件被配置为控制第一光发射器在第一时间段期间发送第一光信号并且在第二时间段期间发送第二光信号，从光接收器接收第一和第二PPG信号，比较第一PPG信号第二PPG信号，基于比较识别第一PPG信号和第二PPG信号中存在的公共分量，基于公共分量确定信号滤波器参数，基于信号滤波器参数从第一PPG信号生成第一心脏分量，基于信号滤波器参数从第二PPG信号生成第二心脏分量，并基于第一和第二心脏分量确定血液相关的生理信息。本技术的另一实施例提供了一种电子健身设备，其总体上包括壳体，第一光发射器，第二光发射器，第一光接收器和处理元件。壳体包括底壁。第一光发射器沿底壁定位并配置成发射具有第一波长的第一光信号。第二光发射器沿底壁定位，并配置成发射具有第二波长的第二光信号。第一光接收器沿底壁定位，并配置成接收经用户的皮肤调制的第一和第二光信号，并生成由所接收的光信号得到的第一和第二光电血管容积图(PPG)信号。处理元件与第一光发射器、第二光发射器和第一光接收器进行电子通信。处理元件被配置为分别控制第一光发射器在第一时间段期间发送第一光信号以及控制第二光发射器在第二时间段期间发送第二光信号，从光接收器接收第一和第二PPG信号，比较第一和第二PPG信号，基于比较来识别第一和第二PPG信号中存在的公共分量，基于公共分量确定信号滤波器参数，基于信号滤波器参数从第一PPG信号生成第一心脏分量，基于信号滤波器参数从第二PPG信号生成第二心脏分量，并基于第一和第二心脏分量确定血液相关的生理信息。本技术的又一实施例提供了一种电子健身设备，其总体上包括壳体，第一光发射器，第二光发射器，光接收器和处理元件。壳体包括底壁。第一光发射器沿底壁定位，并配置成发射具有第一波长的第一光信号。第二光发射器沿底壁定位，并配置成发射具有第二波长的第二光信号。光接收器沿着底壁定位，并且被配置为接收经用户的皮肤调制的第一和第二光信号，并生成由所接收的光信号得到的光电血管容积图(PPG)信号。处理元件与第一和第二光发射器以及光接收器电子通信。处理元件被配置为控制第一和第二光发射器分别发射第一光信号和第二光信号，从光接收器接收由第一光信号得到的参考PPG信号，从光接收器接收由第二光信号得到的第二PPG信号，确定参考PPG信号的信号特性，利用所确定的信号特性处理第二PPG信号以生成第二PPG信号的心脏分量，并基于第一心脏分量确定血液相关的生理信息。提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的详细描述中被进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。从以下对实施例的详细描述和附图中，本技术的其他方面和优点将变得清楚。附图说明下面参考附图详细描述本技术的实施例，其中：图1是佩戴在用户手腕上的根据本技术的各种实施例构造的电子健身设备的俯视图；图2是可以由电子健身设备在一段时间内生成的光电血管容积图(PPG)信号波形的曲线图；图3是电子健身设备和用户手腕的示意性侧剖视图，描绘了光信号通过用户的皮肤和组织的传输；图4是由PPG信号被滤波而得到的PPG信号的心脏分量的曲线图。图5A是光信号的吸收系数或水平对光信号的波长的曲线图，其中光信号可以被血液的各种成分(例如含氧血液和脱氧血液)吸收；图5B是光信号的吸收系数或水平对光信号的波长的曲线图，其中光信号可以被血液的各种成分(例如含氧血液、脱氧血液和水)吸收；图6是用于执行相关脉搏光谱技术的处理元件的一个实施例的示意性框图；图7是用于执行相关脉搏光谱技术的处理元件的另一实施例的示意性框图；图8是用于执行相关脉搏光谱技术的处理元件的又一实施例的示意性框图；图9是用于执行增强脉搏光谱技术的处理元件的一个实施例的示意性框图；图10是电子健身设备的各种电子部件的示意性框图；图11是示出涉及发射多个光信号、接收多个光信号的反射、生成与各光信号对应的PPG信号的电子部件的概略框图；图12是多个光发射器阵列和光接收器的示意图，示出了由每个光发射器发射的并由多个光接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子健身设备，包括：/n壳体，包括底壁；/n第一光发射器，沿底壁定位，所述第一光发射器配置成发射第一光信号和第二光信号，所述第一光信号具有第一波长；/n光接收器，沿底壁定位，所述光接收器配置成接收经用户的皮肤调制的第一光信号和第二光信号，并生成由所接收的光信号得到的第一和第二光电血管容积图(PPG)信号；以及/n处理元件，与第一光发射器和光接收器进行电子通信，所述处理元件被配置为：/n控制第一光发射器在第一时间段期间发送第一光信号并且在第二时间段期间发送第二光信号；/n从光接收器接收第一PPG信号和第二PPG信号；/n比较第一PPG信号第二PPG信号；/n基于该比较识别第一PPG信号和第二PPG信号中存在的公共分量；/n基于公共分量确定信号滤波器参数；/n基于信号滤波器参数从第一PPG信号生成第一心脏分量；/n基于信号滤波器参数从第二PPG信号生成第二心脏分量；并且/n基于第一心脏分量和第二心脏分量确定血液相关的生理信息。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170504 US 62/501,522;20171012 US 62/571,606;20171.一种电子健身设备，包括：
壳体，包括底壁；
第一光发射器，沿底壁定位，所述第一光发射器配置成发射第一光信号和第二光信号，所述第一光信号具有第一波长；
光接收器，沿底壁定位，所述光接收器配置成接收经用户的皮肤调制的第一光信号和第二光信号，并生成由所接收的光信号得到的第一和第二光电血管容积图(PPG)信号；以及
处理元件，与第一光发射器和光接收器进行电子通信，所述处理元件被配置为：
控制第一光发射器在第一时间段期间发送第一光信号并且在第二时间段期间发送第二光信号；
从光接收器接收第一PPG信号和第二PPG信号；
比较第一PPG信号第二PPG信号；
基于该比较识别第一PPG信号和第二PPG信号中存在的公共分量；
基于公共分量确定信号滤波器参数；
基于信号滤波器参数从第一PPG信号生成第一心脏分量；
基于信号滤波器参数从第二PPG信号生成第二心脏分量；并且
基于第一心脏分量和第二心脏分量确定血液相关的生理信息。


2.根据权利要求1所述的电子健身设备，还包括多个信号滤波器，并且其中，所述处理元件还被配置为：
使用信号滤波器参数利用第一信号滤波器对第一PPG信号进行滤波，以生成第一心脏分量，并且
使用信号滤波器参数利用第二信号滤波器对第二PPG信号进行滤波，以生成第二心脏分量。


3.根据权利要求2所述的电子健身设备，还包括沿所述底壁定位的第二光发射器，所述第二光发射器配置为发射具有第二波长的第三光信号，其中所述处理元件还被配置为：
控制所述第二光发射器在第三时间段内发送第三光信号，
从光接收器接收第三PPG信号，并且
使用信号滤波器参数利用第三信号滤波器对第三PPG信号进行滤波，以生成第三心脏分量。


4.根据权利要求1所述的电子健身设备，其中，所述处理元件还被配置为：
利用信号滤波器参数来生成应用于多个信号滤波器中的每一个的传递函数，
利用第一信号滤波器对第一PPG信号进行滤波以生成第一心脏分量，并且
利用第二信号滤波器对第二PPG信号进行滤波以生成第二心脏分量。


5.根据权利要求1所述的电子健身设备，其中，所述信号滤波器参数是所述公共分量的频谱参数，并且其中，所述处理元件还被配置为：
使用所述频谱参数利用第一信号滤波器对第一PPG信号进行滤波，以生成第一心脏分量，并
使用所述频谱参数利用第二信号滤波器对第二PPG信号进行滤波，以生成第二心脏分量。


6.根据权利要求1所述的电子健身设备，其中，所述信号滤波器参数是与所述公共分量相关联的公共波形，并且所述处理元件还被配置为：
将第一PPG信号与所述公共波形进行比较以生成第一心脏分量，并且
将第二PPG信号与所述公共波形进行比较以生成第二心脏分量。


7.根据权利要求6所述的电子健身设备，还包括沿底壁定位的第二光发射器，第二光发射器配置成发射具有第二波长的第三光信号，其中处理元件还配置成：
控制第二光发射器在第三时间段内发送第三光信号，
从光接收器接收第三PPG信号，并且
将第三PPG信号与所述公共波形进行比较以生成第三心脏分量，并且
其中第三PPG信号的信噪比低于第一PPG信号的信噪比。


8.根据权利要求1所述的电子健身设备，其中，所述处理元件还被配置为：
使用所述信号滤波器参数确定多个信号滤波器中的每一个的多个滤波器系数的值，每个信号滤波器是离散时间、多抽头延时线滤波器，每个抽头使用所述多个滤波器系数之一被配置，
基于反馈信号周期性地更新滤波器系数，所述反馈信号基于第一心脏分量和第二PPG信号之间的差，
利用第一信号滤波器对第一PPG信号进行滤波以生成第一心脏分量，并且
利用第二信号滤波器对第二PPG信号进行滤波以生成第二心脏分量。


9.根据权利要求8所述的电子健身设备，还包括沿底壁定位的第二光发射器，第二光发射器配置成发射具有第二波长的第三光信号，其中处理元件还配置成：
控制第二光发射器在第三时间段期间发射第三光信号，
从光接收器接收第三PPG信号，并且
用第三信号滤波器对第三PPG信号进行滤波以生成第三心脏分量。


10.根据权利要求8所述的电子健身设备，其中，从所述第一光发射器到所述第一光接收器的第一光信号沿其行进的第一路径与从所述第二光发射器到所述第一光接收器的第二光信号沿其行进的第二路径明显不同。


11.一种电子健身设备，包括：
壳体，包括底壁；
第一光发射器，沿底壁定位，所述第一光发射器配置成发射具有第一波长的第一光信号；
第二光发射器，沿底壁定位，所述第二光发射器配置成发射具有第二波长的第二光信号；
第一光接收器，沿底壁定位，所述第一光接收器配置成接收经用户的皮肤调制的第一光信号和第二光信号，并生成由所接收的光信号得到的第一和第二光电血管容积图(P...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·库拉奇，P·R·麦克唐纳德，
申请(专利权)人：佳明瑞士有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH