使用生理或生化传感器的触摸感测系统和方法技术方案

本文公开了传感器系统的系统、组件和方法，该传感器系统基于与来自向该传感器系统施加触摸的人的触摸相关联的力将校正因子应用于频谱信息。于频谱信息。于频谱信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用生理或生化传感器的触摸感测系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年6月9日提交的美国临时专利申请No.63/036,682的优先权和权益，该申请通过引用被完全并入本文并成为本文的一部分。

技术介绍

[0003]基于触摸的非侵入式生理和生化传感器技术正在快速发展，包括更小的尺寸、改进的人机界面(HMI)交互、更高的信噪比(SNR)、减少的测量时间和新的信息提取技术。这包括在手机和/或手表、可重复使用的医疗设备(例如脉搏血氧计)等上并入这种传感器。作为一示例，为了优化非侵入式手指触摸传感器的测量质量，已经公开了各种方法，包括用于将手指的放置定位在适当的配置中并提供触觉、听觉反馈的电容传感器。作为第二个示例，脉搏血氧计系统试图通过使用弹簧加载的手指探头夹来标准化手指在传感器探头上施加的力。一旦放置在手指上，则该手指探头夹在手指/探头界面上施加标称且均匀的压力。
[0004]然而，从此类传感器中提取有用信息的能力、准确性和精度(例如，检测一种或多种特定生化分析物和/或这些分析物的浓度)是与受试者、受试者的测试位置(例如手指掌侧)和测试的HMI(传感器探头尺寸、施加力、测量期间的传感器反馈等)相关的众多变量的函数。对于传统系统，例如上述示例，施加的力可以基于尺寸和在手指上的施加位置、弹簧机械特性、以及弹簧的年龄和加载历史而变化。这种变化会大大降低检测一种或多种生理性质或者一种或多种生化分析物的能力和/或降低测量生理性质和/或(一种或多种)分析物的准确性和精度。例如，接触压力可以使血氧度量(SpO2)的绝对误差变化高达10％或更大。这是显著的，特别是在该度量是根据随时间的多个不同波长反射率度量的比率得出时。
[0005]因此，需要克服传统技术中的挑战的系统和方法，在本文中描述了这些系统和方法中的一些系统和方法。例如，需要可以在开关中使用的触摸感测系统和方法。更具体地，需要包括在开关中的生理和/或生化性非侵入式触摸感测系统和方法。还可能需要的是开关包括主动触觉反馈系统(例如，噪声/振动)，该系统可以被激活成为通知按下按钮的人状态改变的装置。

技术实现思路

[0006]本文公开了传感器组件的系统、组件和方法，该传感器组件确定触摸的力水平和频谱信息，并基于力水平将频谱校正因子应用于该频谱信息。
[0007]其他优点将在以下描述中部分阐述，或可通过实践了解。这些优点将通过所附权利要求中特别指出的元素和组合来实现和获得。应当理解，如所述的，上述一般描述和以下详细描述都仅是示例性和解释性的，而不是限制性的。
附图说明
[0008]并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了实施方式，并与描述一起用于解释所述方法和系统的原理：
[0009]图1A是示例性频谱传感器系统的框图的图示；
[0010]图1B是与红外电磁区域的一部分中的吸收频谱相关的示例性化学键的图表；
[0011]图1C是进一步包括一个或多个触觉激励器的示例性频谱传感器系统的框图的图示；
[0012]图1D是进一步包括一个或多个触觉激励器、一个或多个力传感器、和触摸板的示例性频谱传感器系统的框图的图示；
[0013]图2A示出了示例性开关组件；
[0014]图2B示出了进一步包括触摸板和触觉激励器的示例性开关组件；
[0015]图3是基于施加到频谱传感器的触摸的力水平将校正因子应用于频谱信息的方法的流程图；
[0016]图4示出了可用于运行软件的示例性计算机，该软件用于确定施加到频谱传感器的触摸力和来自频谱传感器的关于施加触摸的人的频谱信息；
[0017]图5A是示例性传感器频谱测量系统的图像，该系统包括位于微尺度上的光谱仪，以用于与频谱测量同步地测量以克为单位的力；
[0018]图5B是示出由图5A的光谱仪产生的吸收频谱的图。将光谱仪置于该微尺度中间并归零(例如，在没有手指施加力的情况下建立的基线频谱)。然后将手指放置在设备上并施加力，分别获得：50g、100g、120g、150g、200g、250g、300g、350g、400g、450g和500g。然后将这些值和频谱放入化学计量学建模软件中，以找到手指表面频谱变化与施加力变化的相关性；
[0019]图6是示出预测(力，单位为克，y轴)与测量(力，单位为克，x轴)相关性的图，该相关性仅使用来自主成分分析的第二潜在变量，该主成分分析具有使用图5B中的频谱的三个潜在变量；
[0020]图7是示出作为用于得出预测模型的潜在变量的函数#的力和频谱相关性的预测模型的RMSEC(校准误差的残余均方误差)和RMSECV(校准误差方差的残余均方误差)的图。该图示出这些误差接近于零。验证所施加的力与手指频谱之间的关系可以相互关联，并且可以为一个受试者的食指施加的力创建预测模型；
[0021]图8是示出光谱仪数据的图(X＝波长(以nm为单位)，Y＝反射率)。该图示出了4个不同人在根据表1的10种不同力水平下的100个频谱。数据集中总共有400个频谱；
[0022]图9示出了得出的PLS模型预测，其中x轴表示施加的力，y轴表示得出的模型(形状与施加的力相对应，圆形最低，星形最高)。为了估计模型的有效性，使用被称为偏最小二乘判别分析(PLSDA)的另一种方法；
[0023]图10示出了受试者工作特征(Receiver Operating Characteristic，ROC)图，其示出了基于表1分组为三个不同类别的力与频谱之间的相关性；以及
[0024]图11示出了使用真值表格式的预测模型的分类结果。它展示了基于先前定义的化学计量学模型“预测”力的能力。它还示出了使用交叉验证的结果。绝大多数频谱是基于其频谱在正确的力范围内选择的。
具体实施方式
[0025]在公开和描述本申请的方法和系统之前，应理解，这些方法和系统不限于特定的
合成方法、特定的部件或特定的组合物。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不旨在限制。
[0026]如在说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。在本文中，范围可以表述为从“大约”一个特定值，和/或到“大约”另一个特定值。当表述这样的范围时，另一实施方式包括从所述一个特定值和/或到所述另一个特定值的所有值。类似地，当通过使用先行词“大约”将值表述为近似值时，将理解特定值形成另一个实施方式。将进一步理解，每个范围的端点在与另一个端点相关以及独立于另一个端点这两种情况下都是重要的。
[0027]“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可能发生也可能不发生，并且描述包括所述事件或情况发生的情况和未发生的情况。
[0028]贯穿本申请的说明书和权利要求书，“包括(comprise)”一词以及该词的变型(例如“comprising”和“comprises”)是指“包括但不限于”，并不旨在排除例如其他添加物、部件、整数或步骤。“示例性”是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种分析物检测系统，包括：频谱传感器，其中，所述频谱传感器捕获关于施加到所述频谱传感器的触摸的生理和/或生化频谱信息；力传感器，其中，所述力传感器确定施加到所述频谱传感器的所述触摸的力水平；存储器，其中，所述存储器存储计算机可读指令；和处理器，所述处理器与所述存储器、所述频谱传感器和所述力传感器通信联接，其中，所述处理器运行存储在所述存储器上的所述计算机可读指令，所述计算机可读指令使得所述处理器：接收来自所述频谱传感器的所述频谱信息；接收来自所述力传感器的所述力水平；确定所述力水平是否在阈值力范围内，并且如果所述力水平在所述阈值力范围内，则基于所述力水平将一个或多个频谱校正因子应用于所述频谱信息。2.根据权利要求1所述的分析物检测系统，其中，所述计算机可读指令还使得所述处理器基于经校正的频谱信息采取动作。3.根据权利要求1或2所述的分析物检测系统，其中，如果所述力水平不在所述阈值力水平内，则所述处理器忽略所述频谱信息并且不采取任何动作。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的分析物检测系统，其中，基于所述力水平将所述一个或多个频谱校正因子应用于所述频谱信息包括：使用化学计量学分析来确定所述一个或多个频谱校正因子。5.根据权利要求4所述的分析物检测系统，其中，所述化学计量学分析包括：使用已经被训练的预测模型将频谱特征与触摸力数据集中的力值相关联。6.根据权利要求4或5所述的分析物检测系统，其中，所述化学计量学分析包括偏最小二乘、主成分分析、主成分回归、和多元线性回归。7.根据权利要求4
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6中任一项所述的分析物检测系统，其中，所述化学计量学分析检测施加所述触摸的人的分析物的变化。8.根据权利要求7所述的分析物检测系统，其中，检测所述分析物的变化包括：确定所述人的血流中的成分/异常/变化。9.根据权利要求8所述的分析物检测系统，其中，确定所述受试者的血流中的成分/异常/变化包括：测量分子的不同键。10.根据权利要求9所述的分析物检测系统，其中，测量C
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H、N
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H和O
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H键。11.根据权利要求10所述的分析物检测系统，其中，所述血液中键数量的变化产生所述频谱信息的变化。12.根据权利要求11所述的分析物检测系统，其中，所述频谱信息的变化指示受试者的生理机能中不需要的成分。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的分析物检测系统，其中，所述频谱传感器使用光谱来捕获关于施加到所述频谱传感器的所述触摸的生理和/或生化频谱信息。14.根据权利要求13所述的分析物检测系统，其中，所述光谱包括红外光谱、近红外光谱、中红外光谱、和核磁共振光谱中的一种或多种。15.根据权利要求1
‑
14中任一项所述的分析物检测系统，其中，所述频谱传感器包括范
围为300nm
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2600nm的可见光和红外光谱仪。16.根据权利要求15所述的分析物检测系统，其中，所述近红外光谱仪包括迈克尔逊、光栅滤波器、二极管阵列、有机硅、或法布里
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珀罗近红外光谱仪。17.根据权利要求1
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16中任一项所述的分析物检测系统，还包括与所述频谱传感器通信的触摸板，其中，所述触摸被施加到所述触摸板，并且由所述力传感器确定所述触摸板上的触摸力水平。18.根据权利要求17所述的分析物检测系统，其中，当施加所述触摸力时，所述触摸板和所述频谱传感器移动小于10微米。19.根据权利要求1
‑
18中任一项所述的分析物检测系统，还包括与所述处理器通信的触觉致动器，其中，所述触觉致动器响应于所确定的触摸力水平而产生触觉反馈。20.根据权利要求19所述的分析物检测系统，其中，响应于所确定的触摸力水平超过或不满足阈值而产生所述触觉反馈。21.根据权利要求20所述的分析物检测系统，其中，仅在所确定的触摸力水平超过或不满足所述阈值达预定时间段之后才产生所述触觉反馈。22.根据权利要求19所述的分析物检测系统，其中，响应于所确定的触摸力水平在阈值力范围内或不在所述阈值力范围内而产生所述触觉反馈。23.根据权利要求22所述的分析物检测系统，其中，仅在所确定的触摸力水平在所述阈值力范围内或不在所述阈值力范围内达预定时间段之后才产生所述触觉反馈。24.根据权利要求1
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23中任一项所述的分析物检测系统，还包括校准模型，其中，从所述校准模型得出所述一个或多个频谱校正因子，并且将所述一个或多个频谱校正因子应用于所述生理和/或生化频谱信息，作为基于变化力的时间的函数。25.根据权利要求24所述的分析物检测系统，其中，针对个体受试者和/或针对大范围受试者的统计交叉样本得出所述校准模型。26.一种开关组件，包括：频谱传感器，其中，所述频谱传感器具有第一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞尔瓦托，
申请(专利权)人：乔伊森安全系统收购有限责任公司，
类型：发明
国别省市：