集成生物感测系统技术方案

一种用于表征对象中的血流的集成感测系统，包括光源组件，该光源组件包括被配置为发射特定波长的光的光源。集成感测系统包括电连接到光源组件的集成电路。该集成电路包括光检测器组件，该光检测器组件包括被配置为检测特定波长的光的多个光检测器；以及相关器，其被配置为确定由光检测器组件的相应的光检测器检测的光学信号之间的延迟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成生物感测系统光学传感器可用于进行诸如用于心率监控或心率变异性的光电容积描记术(photoplethysmographic，PPG)测量。在一个方面，用于表征对象中血流的集成感测系统包括光源组件，该光源组件包括被配置为发射特定波长的光的光源。集成感测系统包括电连接到光源组件的集成电路。该集成电路包括光检测器组件，该光检测器组件包括被配置为检测特定波长的光的多个光检测器；以及相关器，其被配置为确定由光检测器组件的相应光检测器检测的光学信号之间的延迟。实施例可以包括以下特征中的一个或多个。光源组件被配置为发射多种波长的光。光源组件包括广谱光源。光源组件包括多个光源，每个光源被配置为发射不同波长的光。光检测器组件包括被配置为检测多个波长的光的光谱传感器。光检测器组件的每个光检测器被配置为检测相应波长的光。该集成电路包括连接到光谱传感器的输出端的多路复用器。该集成电路包括定序器，该定序器被配置为控制光源组件的操作频率和光检测器组件的采样频率中的一个或多个。集成感测系统包括集成模块，其中光源组件和集成电路被集成到集成模块中。光源组件包括发光二极管(lightemittingdiode，LED)。光源组件包括垂直腔表面发射激光器(verticalcavitysurface-emittinglaser，VCSEL)。光探测器包括光电二极管。在一个方面，移动计算设备包括具有任何一个或多个前述特征的感测系统。在一个方面，车辆包括具有任何一个或多个前述特征的感测系统。在一个方面，用于表征对象中血流的方法包括用来自电连接到集成电路的光源组件的光照射对象的血管。该方法包括由集成电路的光检测器组件的第一光检测器检测第一光学信号，第一光学信号指示血管中第一位置处的血流事件；以及由集成电路的光检测器组件的第二光检测器检测第二光学信号，第二光学信号指示血管中第二位置处的血流事件。该方法包括，基于(i)第一光学信号与第二光学信号之间的时间延迟和(ii)第一光检测器与第二光检测器之间的间隔确定对象中的血流特征。实施例可以包括以下特征中的一个或多个。确定对象中的血流特征包括确定对象的脉搏传导时间(pulsetransittime，PTT)。该方法包括确定第一光学信号与第二光学信号之间的时间延迟。该方法包括由集成电路的相关器确定时间延迟。该方法包括由集成电路的定序器控制光源组件的操作频率。该方法包括由集成电路的定序器控制第一和第二光检测器的采样频率。光检测器组件包括光谱传感器，该光谱传感器包括多个操作通道。该方法包括选择光谱传感器的操作通道。该方法包括基于对象的物理特征选择光谱传感器的操作通道。该方法包括基于对象的肤色选择操作通道。该方法包括通过由光谱传感器检测对象皮肤的吸收光谱来检测对象的肤色。该方法包括基于光谱传感器的选定的操作通道来控制光源组件的操作。光检测器组件包括光谱传感器，该光谱传感器包括多个操作通道。该方法包括通过光谱传感器检测环境光的光学特征。在一个方面，用于确定对象的物理特征的方法包括：用来自电连接到集成电路的光源组件的多个波长的光照射对象的皮肤；通过集成电路的光谱传感器检测皮肤对光的吸收光谱；以及基于检测到的皮肤对光的吸收光谱确定对象的物理特征。实施例可以包括以下特征中的一个或多个。确定对象的物理特征包括确定对象的肤色。该方法包括基于检测到的皮肤对光的吸收光谱与参考光谱之间的比较来确定对象的物理特征。确定对象的物理特征包括确定对象皮肤中的β胡萝卜素的量。这里描述的集成传感器系统可以具有以下有点中的一个或多个。集成传感器系统是紧凑的，并且与空间受限的应用兼容，例如移动计算设备，例如可穿戴技术。集成传感器系统易于使用，并且可以实现光学测量技术，使得它们可以在不接触对象的情况下操作。由集成传感器系统实现的光学测量可以提供精确和准确的对血流特征，例如血压的指示。例如，基于环境照明或肤色动态地选择一个或多个操作通道的能力使得能够实现高信噪比。图1是集成感测系统的图示。图2A和2B是集成感测系统的图示。图3是集成感测系统的操作图。图4是用于集成感测系统的集成电路的布局。图5和图6是流程图。我们在此描述用于表征对象中的血流的集成感测系统。例如，集成感测系统可用于确定对象的脉搏传导时间，这是对象血压的指示。集成感测系统包括集成到集成电路中的光源和光检测器，例如用于并入移动计算设备、方向盘或其他设备。光源和光检测器的操作通过使用相关器来同步，该相关器将由多个检测器检测到的信号相关联，例如，使得能够实现血流的时间相关特征，例如脉搏波速度和脉搏传导时间。集成感测系统可以实现多个照射通道和多个检测通道，例如使得能够实现高信噪比，并且使得感测能够被调整到特定对象或特定环境。集成感测系统还可以实现光谱分析，例如用于表征肤色、识别对象组织中的化合物例如β胡萝卜素、或分析环境的照明或颜色。参考图1，用于表征对象102中的血流的集成感测系统100可以结合到移动计算设备104中，例如智能手机、平板电脑、可穿戴计算设备或其他类型的移动计算设备。在图1的示例中，移动计算设备104包括移动电话。在一些示例中，集成感测系统100可以结合到另外类型的设备中，例如车辆的方向盘。集成感测系统100可以使用集成感测系统的光源组件和光检测器组件来执行光电容积描记术(PPG)测量。当放置在对象102的组织附近时，光源组件照射组织，例如组织中的血管110，并且光检测器组件测量由组织反射或散射的光。例如由血流的收缩期和舒张期引起的流过血管110的血液量的变化，引起血管反射或散射的光的变化，例如散射或反射的光的强度的变化。由流过血管110的血流引起的反射或散射的光的变化可用于表征对象102中的血流。例如，可以分析由光检测器组件检测的光学信号以估计或确定血流特征，例如脉搏波速度、血压、脉搏率、脉搏量、外周动脉硬度、血液氧合(例如，SpO2水平)、心脏输出或其他血流特征。在一些示例中，光源组件可以包括多个不同的光源。例如，集成感测系统100的光源组件可以发射多种波长的光，例如宽光谱的光(例如白光)或多种离散光谱。在一些示例中，光检测器组件可以包括多个不同的光检测器。例如，光检测器组件可以是能够检测光谱，例如检测由组织反射或散射的光的光谱的光谱传感器。如下所述，集成传感器系统100的多个操作通道的可用性能够实现高信噪比，并且能够使得集成传感器系统100的操作能够基于诸如肤色或环境颜色或照明的因素进行调整。参考图2A，集成感测系统100包括集成模块200。在一些示例中，如图2A所示，集成模块200包括印刷电路板基板202，集成感测系统100的部件电连接到印刷电路板的导电特征。例如，集成感测系统的部件可以通过引线键合、硅通孔、背面再分布层和诸如焊球的连接元件连接到印刷电路板基板202。在一些示例中，集成模块200可以包括半导体芯片201，例如硅基集成电路，其具有例如使用半导体处理技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表征对象中的血流的集成感测系统，所述感测系统包括：/n光源组件，所述光源组件包括被配置为发射特定波长的光的光源；和/n电连接到所述光源组件的集成电路，所述集成电路包括：/n光检测器组件，所述光检测器组件包括被配置为检测所述特定波长的光的多个光检测器；/n相关器，所述相关器被配置为确定由所述光检测器组件的相应光检测器检测的光学信号之间的延迟。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181221 US 62/784,0291.一种用于表征对象中的血流的集成感测系统，所述感测系统包括：
光源组件，所述光源组件包括被配置为发射特定波长的光的光源；和
电连接到所述光源组件的集成电路，所述集成电路包括：
光检测器组件，所述光检测器组件包括被配置为检测所述特定波长的光的多个光检测器；
相关器，所述相关器被配置为确定由所述光检测器组件的相应光检测器检测的光学信号之间的延迟。


2.根据权利要求1所述的集成感测系统，其中所述光源组件被配置为发射多个波长的光。


3.根据权利要求2所述的集成感测系统，其中所述光源组件包括广谱光源。


4.根据权利要求2或3所述的集成感测系统，其中所述光源组件包括多个光源，每个光源被配置为发射不同波长的光。


5.根据前述权利要求中任一项所述的集成感测系统，其中所述光检测器组件包括被配置为检测多个波长的光的光谱传感器。


6.根据权利要求5所述的集成感测系统，其中所述光检测器组件的每个光检测器被配置为检测相应波长的光。


7.根据权利要求5或6所述的集成感测系统，所述集成电路包括连接到所述光谱传感器的输出的多路复用器。


8.根据前述权利要求中任一项所述的集成感测系统，所述集成电路包括定序器，所述定序器被配置为控制所述光源组件的操作频率和所述光检测器组件的采样频率中的一个或多个。


9.根据前述权利要求中任一项所述的集成感测系统，包括集成模块，其中所述光源组件和所述集成电路被集成到所述集成模块中。


10.根据前述权利要求中任一项所述的集成感测系统，其中所述光源组件包括发光二极管(LED)。


11.根据前述权利要求中任一项所述的集成感测系统，其中所述光源组件包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。


12.根据前述权利要求中任一项所述的集成感测系统，其中所述光检测器包括光电二极管。


13.一种移动计算设备，包括前述权利要求中任一项所述的感测系统。


14.一种车辆，包括前述权利要求中任一项所述的感测系统。


15.一种用于表征对象中的血流的方法，所述方法包括：
用来自电连接到集成电路的光源组件的光照射所述对象的血管；
由集成电路的光检测器组件的第一光检测器检测第一光学信号，所述第一光学信号指示所述血管中第一位置处的血流事件；
由集成电路的光检测器组件的第二光检测器检测第二光学信号，所述第二光学信号指示...

【专利技术属性】
技术研发人员：B格鲁伯，M保里茨，M德德克，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT