用于測(cè)量生物信息的設(shè)備及用于其誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?br>【專利摘要】本公開(kāi)涉及一種用于測(cè)量生物信息的設(shè)備，該設(shè)備包括心率傳感器單元，所述心率傳感器單元被配置成通過(guò)接收已進(jìn)入皮膚并且從所述皮膚出來(lái)的光來(lái)測(cè)量心率；加速度傳感器單元，所述加速度傳感器單元被配置成通過(guò)測(cè)量穿戴者的步數(shù)來(lái)輸出所述步數(shù)；顯示單元，所述顯示單元被配置成顯示所測(cè)量的心率和步數(shù)；以及手腕可穿戴的連接單元，所述手腕可穿戴的連接單元被配置成將所述心率傳感器、所述加速度傳感器單元和所述顯示單元電連接，由此即使該設(shè)備沒(méi)有被完全附接到手腕，也可以使用線光源而不是點(diǎn)光源來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量心率。該設(shè)備包括被配置成使用四個(gè)光接收單元來(lái)提高光接收效率的心率傳感器單元。
【專利說(shuō)明】
用于測(cè)量生物信息的設(shè)備及用于其誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開(kāi)涉及用于測(cè)量生物信息的設(shè)備及用于其誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的可穿戴活動(dòng)追蹤系統(tǒng)可以被分類成兩種類型。即，由諸如帶型硅樹(shù)脂或橡膠的彈性材料制成的帶型產(chǎn)品，以及手表型產(chǎn)品。前者是手腕可不附接的Urist-unattachable)并且僅被配備有安裝有加速度傳感器的計(jì)步器功能，而后者被配備有光學(xué)心率傳感器以提供除了計(jì)步器功能之外的穿戴者的健康信息，諸如心率活動(dòng)狀態(tài)。
[0003]同時(shí)，光學(xué)脈沖傳感器通過(guò)使用生物組織的光學(xué)特性測(cè)量血管中流動(dòng)的血液來(lái)估計(jì)心率活動(dòng)。更具體地，PPG(光電血容體積描記器)通過(guò)使用光來(lái)觀察生物組織的光學(xué)特性，諸如在血管中體積變化期間顯示出的光反射率、吸收率和透光率，并且使用該變化來(lái)測(cè)量心率。無(wú)創(chuàng)傷法的方法由于測(cè)量生物信號(hào)的實(shí)現(xiàn)而被廣泛使用，由于小型化尺寸和便于使用而變得有益，并且有益于可穿戴的生命信號(hào)檢測(cè)傳感器的開(kāi)發(fā)。
[0004]光學(xué)心率傳感器包括光源和光接收器，其中，當(dāng)光從光源入射到皮膚上并且從入射光反射的光被光接收器收集時(shí)，可以根據(jù)所收集的光量的變化來(lái)檢測(cè)心率的數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問(wèn)題
[0006]然而，傳統(tǒng)的光學(xué)心率傳感器的缺點(diǎn)在于僅有一個(gè)PH(光電二極管)可用，光源采用點(diǎn)光源的形狀，并且可以通過(guò)被附接到皮膚來(lái)測(cè)量心率。因此，傳統(tǒng)的光學(xué)心率傳感器僅適用于手表型產(chǎn)品，并且相對(duì)難以應(yīng)用于手腕可不附接的帶型產(chǎn)品。
[0007]問(wèn)題的解決方案
[0008]本公開(kāi)的示例性方面在于基本上解決了至少上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)，并且提供了至少下述優(yōu)點(diǎn)。因此，本公開(kāi)涉及提供一種用于測(cè)量生物信息的設(shè)備及用于其誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br>[0009]在本發(fā)明的一個(gè)總的方面中，提供了一種用于測(cè)量生物信息的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0010]心率傳感器單元，所述心率傳感器單元被配置成通過(guò)接收已進(jìn)入皮膚并且從所述皮膚出來(lái)的光來(lái)測(cè)量心率；
[0011]加速度傳感器單元，所述加速度傳感器單元被配置成通過(guò)測(cè)量穿戴者的步數(shù)來(lái)輸出所述步數(shù)；
[0012]顯示單元，所述顯示單元被配置成顯示所測(cè)量的心率和步數(shù)；以及
[0013]手腕可穿戴的連接單元，所述手腕可穿戴的連接單元被配置成將所述心率傳感器、所述加速度傳感器單元和所述顯示單元電連接。
[0014]優(yōu)選地，但不是必需地，所述心率傳感器單元可以包括:
[0015]光源單元，所述光源單元被配置成發(fā)射線光源，
[0016]光接收單元，所述光接收單元被配置成接收來(lái)自從所述光源發(fā)射的光的已進(jìn)入所述皮膚并且從所述皮膚出來(lái)的光，以及
[0017]控制器，所述控制器被配置成根據(jù)由所述光接收單元接收的光量來(lái)檢測(cè)所述心率。
[0018]優(yōu)選地，但不是必需地，所述光源單元可以包括:
[0019]LED(發(fā)光二極管)，所述LED被配置成發(fā)射點(diǎn)光源的光，
[0020]特定曲率半徑的彎曲光導(dǎo)，所述彎曲光導(dǎo)被配置成使所發(fā)射的光行進(jìn)到特定方向，
[0021]多個(gè)V形圖案，所述多個(gè)V形圖案被配置成通過(guò)折射所發(fā)射的光來(lái)向特定方向發(fā)射光，以及
[0022]反射板，所述反射板被配置成將從所述光導(dǎo)向外部發(fā)射的光反射進(jìn)所述光導(dǎo)的內(nèi)部中。
[0023]優(yōu)選地，但不是必需地，所述LED可以使用黃綠色光源。
[0024]優(yōu)選地，但不是必需地，所述光接收單元可以包括:
[0025]第一光接收單元，所述第一光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的左上表面處，
[0026]第二光接收單元，所述第二光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的右上表面處，
[0027]第三光接收單元，所述第三光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的左下表面處，以及
[0028]第四光接收單元，所述第四光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的右下表面處。
[0029]優(yōu)選地，但不是必需地，所述光接收單元可以包括:
[0030]光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器被配置成接收來(lái)自從所述光源單元發(fā)射的光的已進(jìn)入皮膚并且從皮膚出來(lái)的光，以及
[0031]光接收殼體，所述光接收殼體被配置成包圍所述光電探測(cè)器并且逐漸擴(kuò)寬朝向皮膚接觸表面的入口。
[0032]優(yōu)選地，但不是必需地，所述多個(gè)V形圖案可以隨著遠(yuǎn)離所述LED而在相鄰圖案的間隔上逐漸減小。
[0033 ] 優(yōu)選地，但不是必需地，所述連接單元可以是彈性材料的腕帶型連接單元。
[0034]優(yōu)選地，但不是必需地，所述連接單元可以是手表型、手腕可附接的連接單元。
[0035]在本公開(kāi)的另一總的方面中，提供了一種用于心率傳感器中的誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述心率傳感器包括被布置在線光源的左上表面處的第一光接收單元;被布置在所述線光源的右上表面處的第二光接收單元；
[0036]被布置在所述線光源的左下表面處的第三光接收單元以及被布置在所述線光源的右下表面處的第四光接收單元，所述方法包括以下步驟:
[0037]通過(guò)比較由所述第一光接收單元至所述第四光接收單元接收的光信號(hào)來(lái)檢測(cè)誤差;
[0038]當(dāng)產(chǎn)生所述誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與作為所述光信號(hào)的比較結(jié)果的較大光信號(hào)相乘；以及
[0039]將與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小與未與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小相加。
[0040]優(yōu)選地，但不是必需地，所述誤差可以包括:第一誤差，所述第一誤差是第一信號(hào)與第二信號(hào)之間的差值，所述第一信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第二光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第二信號(hào)是由所述第三光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，
[0041]第二誤差，所述第二誤差是第三信號(hào)與第四信號(hào)之間的差值，所述第三信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第三光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第四信號(hào)是由所述第二光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，以及
[0042]第三誤差，所述第三誤差是第五信號(hào)與第六信號(hào)之間的差值，所述第五信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第六信號(hào)是由所述第二光接收單元和所述第三光接收單元接收的光信號(hào)之和。
[0043]優(yōu)選地，但不是必需地，當(dāng)產(chǎn)生所述誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與作為所述光信號(hào)的比較結(jié)果的較大光信號(hào)相乘的步驟可以包括:
[0044]當(dāng)產(chǎn)生所述第一誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)之間的較大信號(hào)相乘，
[0045]當(dāng)產(chǎn)生所述第二誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與所述第三信號(hào)和所述第四信號(hào)之間的較大信號(hào)相乘，以及
[0046]當(dāng)產(chǎn)生所述第一誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與所述第五信號(hào)和所述第六信號(hào)之間的較大信號(hào)相乘。
[0047]優(yōu)選地，但不是必需地，所述方法還可以包括以下步驟:將與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小與未與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小之間的較大值確定為心率參考信號(hào)。
[0048]在本公開(kāi)的又一總的方面中，提供了一種用于心率傳感器中的誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述心率傳感器包括被布置在線光源的左上表面處的第一光接收單元;被布置在所述線光源的右上表面處的第二光接收單元；
[0049]被布置在所述線光源的左下表面處的第三光接收單元以及被布置在所述線光源的右下表面處的第四光接收單元，所述方法包括以下步驟:
[0050]通過(guò)比較由所述第一光接收單元至所述第四光接收單元接收的光信號(hào)來(lái)檢測(cè)誤差;
[0051]當(dāng)產(chǎn)生所述誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與作為所述光信號(hào)的比較結(jié)果的較大光信號(hào)相乘；以及
[0052]將與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小與未與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小相加。
[0053]優(yōu)選地，但不是必需地，通過(guò)比較由所述第一光接收單元至所述第四光接收單元接收的光信號(hào)來(lái)檢測(cè)誤差的步驟可以包括:通過(guò)比較第一誤差、第二誤差和第三誤差來(lái)確定已接收到最大光信號(hào)大小的光接收單元，所述第一誤差是第一信號(hào)與第二信號(hào)之間的差值，所述第一信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第二光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第二信號(hào)是由所述第三光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第二誤差是第三信號(hào)與第四信號(hào)之間的差值，所述第三信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第三光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第四信號(hào)是由所述第二光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第三誤差是第五信號(hào)與第六信號(hào)之間的差值，所述第五信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第六信號(hào)是由所述第二光接收單元和所述第三光接收單元接收的光信號(hào)之和。
[0054]發(fā)明的有益效果
[0055]本公開(kāi)所具有的有益效果在于:即使用于測(cè)量生物信息的設(shè)備沒(méi)有被完全附接到手腕，也可以使用線光源而不是點(diǎn)光源來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量心率。
[0056]另一有益效果在于:使用四個(gè)光接收單元可以大大地提高光接收效率。
[0057]又一有益效果在于:本發(fā)明可以被應(yīng)用于腕帶型連接單元和手表型連接單元兩者。
[0058]再一有益效果在于:即使包括多個(gè)光接收單元的心率傳感器沒(méi)有被附接到皮膚，也可以穩(wěn)定地檢測(cè)心率信號(hào)。
[0059]再一有益效果在于:本發(fā)明可以考慮到心率傳感器的權(quán)重設(shè)置、SNR(信噪比)和操作環(huán)境而在比較信號(hào)加權(quán)方法與絕對(duì)信號(hào)加權(quán)方法之間選擇合適的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0060]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備的配置的框圖。
[0061]圖2是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的心率傳感器單元的配置的框圖。
[0062]圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的心率傳感器單元的光源單元以及第一光接收單元至第四光接收單元的布置的示意圖。
[0063]圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的光源單元的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0064]圖5和圖6分別是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的光源單元的結(jié)構(gòu)的立體圖和仰視圖。
[0065]圖7是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的心率傳感器單元的光源單元以及第一光接收單元至第四光接收單元的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0066]圖8是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的第一光接收單元至第四光接收單元的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0067]圖9是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備的附接到皮膚的心率傳感器單元的示意圖。
[0068]圖10是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0069]圖11是示出當(dāng)執(zhí)行根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于誤差補(bǔ)償?shù)姆椒〞r(shí)要考慮的對(duì)準(zhǔn)誤差的類型的示意圖。
[0070]圖12是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ氖疽鈭D。
[0071]圖13是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ械谋容^信號(hào)加權(quán)方法的示意圖。
[0072]圖14是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ械慕^對(duì)信號(hào)加權(quán)方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0073]以下將參照附圖更加全面地描述各種示例性實(shí)施方式，在這些附圖中示出了一些示例性實(shí)施方式。然而，本發(fā)明的概念可以被具體實(shí)現(xiàn)成許多不同的形式，并且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的示例性實(shí)施方式。相反，所描述的方面旨在包含落在本公開(kāi)的范圍和新穎構(gòu)思內(nèi)的所有這些替換、修改和變型。
[0074]現(xiàn)在，將參照附圖詳細(xì)描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式。
[0075]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備的配置的框圖。
[0076]參照?qǐng)D1，用于測(cè)量生物信息的設(shè)備(以下被稱為“設(shè)備”)可以包括心率傳感器單元(100)、加速度傳感器單元(200)、手腕可穿戴連接單元(300)以及顯示單元(400)。
[0077]心率傳感器單元(100)可以包括光學(xué)心率傳感器，以通過(guò)測(cè)量穿戴者的心率在顯示單元(400)上顯示該穿戴者的心率(脈搏)。心率傳感器單元(100)使用以下原理:其中，響應(yīng)于血液中的質(zhì)體(諸如在皮膚組織和血液中可獲得的血紅蛋白)，來(lái)自從光源發(fā)出的光的已進(jìn)入皮膚并且從皮膚出來(lái)的光根據(jù)光吸收程度隨時(shí)間被心率改變，其中，心率傳感器單元(100)通過(guò)心率傳感器單元(100)的光接收單元接收返回的光，并且通過(guò)將所接收的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來(lái)檢測(cè)心率。
[0078]加速度傳感器單元(200)可以測(cè)量根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備(設(shè)備)的加速度，并提供計(jì)步器功能。加速度傳感器單元(200)可以包括安裝在計(jì)步器或步行(walk-step)測(cè)量裝置上的加速度傳感器，響應(yīng)于設(shè)備的穿戴者的運(yùn)動(dòng)可以測(cè)量加速度，并且可以通過(guò)將所測(cè)量的加速度轉(zhuǎn)換為步數(shù)而在顯示單元(400)上顯示該步數(shù)。
[0079]連接單元(300)用于連接心率傳感器單元(100)、加速度傳感器單元(200)和顯示單元(400)，并且可以采用可穿戴在手腕、前臂、上臂、大腿、頭部和/或手指上的形狀。連接單元(300)可以按照諸如硅樹(shù)脂和橡膠的彈性材料的帶型連接單元的形狀來(lái)形成，可以按照像手表一樣可穿戴以被附接到手腕的手表型連接單元的形狀來(lái)形成，或者可以按照像頭帶一樣可穿戴以被附接到頭部的頭帶型連接單元的形狀來(lái)形成。
[0080]顯示單元(400)可以顯示由心率傳感器單元(100)測(cè)量的心率信息。而且，顯示單元(400)可以顯示由加速度傳感器單元(200)測(cè)量的計(jì)步器信息。
[0081]圖2是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的心率傳感器單元(100)的配置的框圖。
[0082]參照?qǐng)D2，根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的心率傳感器單元(100)可以包括光源單元(110)、第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)和控制器(160)。
[0083]光源單元(110)發(fā)射光。光源單元(110)可以使用用于發(fā)射線光源的光學(xué)光導(dǎo)(optical light guide)。與點(diǎn)光源的使用相比，線光源的使用可以在更寬的皮膚區(qū)域上照射光，從而即使設(shè)備沒(méi)有被緊密地附接到手腕，足夠量的光也可以入射到手腕區(qū)域上。隨后將參照?qǐng)D3至圖6來(lái)描述光源單元(110)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0084]第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)可以基于光源單元(110)的縱向被對(duì)稱地(垂直地和水平地)布置，并且可以接收從光源單元(110)發(fā)射的已進(jìn)入皮膚并且從皮膚出來(lái)的光。第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)的布置可以根據(jù)光源單元(110)的長(zhǎng)度和面積來(lái)改變。
[0085]第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)可以包括第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)，并且第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)可以是H)(光電二極管)。第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)可以通過(guò)將所接收的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來(lái)向控制器(160)發(fā)送所接收的光。
[0086]控制器(160)可以檢測(cè)從光源單元(110)發(fā)射的光量，并且可以以電信號(hào)形式接收由第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)接收的光。
[0087]圖3是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的心率傳感器單元(100)的光源單元
(110)以及第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)的布置的示意圖。
[0088]參照?qǐng)D3，光源單元(110)可以是被配置成采用彎曲表面的形狀的線光源單元。當(dāng)使用彎曲的線光源時(shí)，光源單元可以被附接到具有如在手腕中的曲面的測(cè)量單元。第一光接收單元(120)可以被布置在基于光源的縱向的左上方表面處，第二光接收單元(130)可以被布置在基于光源的縱向的右上方表面處，第三光接收單元(140)可以被布置在基于光源的縱向的左下方表面處，以及第四光接收單元(I 50)可以被布置在基于光源的縱向的右下方表面處。
[0089]圖4是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的光源單元(110)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0090]參照?qǐng)D4，雖然光源單元(110)優(yōu)選地可以是被配置成采用彎曲表面的形狀的線光源單元，但是為方便起見(jiàn)，本文中將光源單元示出為沒(méi)有彎曲的線光源單元。
[0091]光源單元可以包括LED(發(fā)光二極管，111)、彎曲光導(dǎo)(112)、多個(gè)V形圖案(113)以及反射板(114)。
[0092]LED(Ill)可以向光源單元(110)的縱向發(fā)射點(diǎn)光源形狀的光。雖然在圖4中的遠(yuǎn)端僅示出了一個(gè)LED (111)，但是總共兩個(gè)LED可以被布置在各個(gè)遠(yuǎn)端處。
[0093]雖然LED(Ill)使用紅光或紅外區(qū)域的波長(zhǎng)，但是考慮到皮膚組織的光學(xué)特性，LED
(111)優(yōu)選地使用黃綠色光源。彎曲光導(dǎo)(112)優(yōu)選地具有約20_的特定曲率半徑，以便當(dāng)使得心率傳感器單元(100)與手腕接觸時(shí)允許被附接到手腕的橈動(dòng)脈。彎曲光導(dǎo)(112)可以由柔性材料形成。
[0094]多個(gè)V形圖案(113)可以隨著遠(yuǎn)離LED(Ill)而在相鄰圖案的間隔上逐漸減小，這是為了發(fā)射盡可能多的均勻折射光，因?yàn)榈竭_(dá)的光量隨著遠(yuǎn)離光源而減少。
[0095]反射板(I14)可以被布置在除了光從彎曲光導(dǎo)(112)發(fā)射的方向之外的所有表面上，以便將光反射進(jìn)光導(dǎo)的內(nèi)部，從而可以最小化光損失。
[0096]圖5和圖6分別是根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的光源單元的結(jié)構(gòu)的立體圖和仰視圖。
[0097]參照?qǐng)D5和圖6，雖然光源單元(110)優(yōu)選地可以是被配置成采用彎曲表面的形狀的線光源單元，但是為方便起見(jiàn)，本文中將光源單元示出為沒(méi)有彎曲的線光源單元。
[0098]多個(gè)V形圖案(113)可以隨著遠(yuǎn)離LED(Ill)而在相鄰圖案的間隔上逐漸減小，這是為了發(fā)射盡可能多的均勻折射光，因?yàn)榈竭_(dá)的光量隨著遠(yuǎn)離光源而減少。
[0099]彎曲光導(dǎo)(112)被形成有多個(gè)V形圖案(113)，以通過(guò)在除了光被發(fā)射的方向以外的所有表面上布置反射板(114)來(lái)最小化漏光的量。
[0100]圖7是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的心率傳感器單元(100)的光源單元
(110)以及第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0101]參照?qǐng)D7，第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)可以基于光源單元(110)的縱向而被對(duì)稱地(垂直地和水平地)布置。
[0102]第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)中的每一個(gè)可以采用第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)和光接收殼體(170)的組合形狀。第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)可以是PD(光電二極管)，該H)被配置成接收從光源單元發(fā)射的已進(jìn)入皮膚并且從皮膚出來(lái)的光。
[0103]可以用高反射率的中空材料對(duì)光接收殼體(170)進(jìn)行表面處理，以便采用將第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)包圍的形狀。當(dāng)PD被直接布置在皮膚的表面上而沒(méi)有使用光接收殼體時(shí)，已進(jìn)入皮膚并且從皮膚出來(lái)的光的光接收率可能會(huì)降低，從而可以使用光接收殼體(170)來(lái)盡可能多地收集光。
[0104]PD可以被定位在與皮膚相距預(yù)定間隔的光接收殼體內(nèi)部的區(qū)域處。光接收殼體(170)可以采用無(wú)底四角錐形狀。
[0105]圖8是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0106]參照?qǐng)D8，第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)可以包括第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)和光接收殼體(170)。
[0107]光接收殼體(170)可以具有中空的內(nèi)部以防止與皮膚直接接觸，并且采用包圍第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)的形狀，以便收集已進(jìn)入皮膚并且從皮膚出來(lái)的光。
[0108]參照?qǐng)D8，光接收殼體(170)可以采用中空的和無(wú)底四角錐的形狀，以便包括第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)，本公開(kāi)不限于此，并且光接收殼體(170)可以采用能夠收集光并且被附接到皮膚的任何配置的形狀，諸如圓形截頂錐體、立方體和/或長(zhǎng)方體，各自都沒(méi)有底表面。
[0109]圖9是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備的被附接到皮膚的心率傳感器單元(100)的示意圖。
[0110]參照?qǐng)D9，心率傳感器單元(100)的光源單元(110)可以包括LED(111)和彎曲光導(dǎo)(112)0
[0111]光源單元(110)可以在中央形成有具有預(yù)定曲率半徑的彎曲光導(dǎo)(112)，以便被附接到手腕部區(qū)域，并且可以基于光源單元(110)的縱向?qū)ΨQ地(垂直地和水平地)包括第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)，以允許LED在其上出現(xiàn)。第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)中的每一個(gè)可以包括第一光電探測(cè)器至第四光電探測(cè)器(121、131、141、151)和無(wú)底四角錐形狀的光接收殼體(170)。
[0112]優(yōu)選地，心率傳感器單元(100)被完全附接到皮膚，但是如果心率傳感器單元
(100)被完全附接到皮膚，則穿戴者可能會(huì)感覺(jué)不舒服，從而連接單元(300)可以是諸如硅樹(shù)脂和橡膠的彈性材料的帶型連接單元。雖然帶型連接單元可能在條帶和與皮膚附接的區(qū)域之間形成有空隙，但是根據(jù)本公開(kāi)的心率傳感器單元(100)可以使用線光源和四個(gè)光接收單元來(lái)發(fā)射足夠量的光，以允許測(cè)量準(zhǔn)確的心率計(jì)數(shù)。
[0113]圖10是示出根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0114]參照?qǐng)D10，根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于測(cè)量生物信息的設(shè)備可以包括心率傳感器單元(100)、連接單元(300)和顯示單元(400)。如圖1所示，加速度傳感器單元(200)可以被附加地形成在該設(shè)備中，并且其它生物信息測(cè)量模塊還可以被添加到其中。
[0115]此外，連接單元(300)可以被設(shè)計(jì)成取代在設(shè)備中使用的各種模塊。雖然圖10中的連接單元(300)被示出為帶型連接單元的形式，但是本公開(kāi)不限于此，并且可以按照像手表一樣可穿戴以被附接到手腕的手表型連接單元的形狀來(lái)形成，并且可穿戴到手腕上的任何類型也是可接受的。除了顯示由心率傳感器單元(100)測(cè)量的心率信號(hào)之外，顯示單元(400)還可以顯示各種生物信息。例如，當(dāng)穿戴者穿戴有溫度傳感器模塊(未示出)時(shí)，可以測(cè)量體溫，并且在顯示單元(400)上顯示該體溫。
[0116]圖11是示出當(dāng)執(zhí)行根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于誤差補(bǔ)償?shù)姆椒〞r(shí)要考慮的對(duì)準(zhǔn)誤差的類型的示意圖。
[0117]在理想情況下，S卩，當(dāng)心率傳感器單元被完全附接到皮膚時(shí)，入射到各個(gè)光接收單元的光量之和將會(huì)具有預(yù)定值。更具體地，當(dāng)心率傳感器單元被完全附接到皮膚時(shí)，所有的光接收單元和光源單元均接觸皮膚，以允許作為檢測(cè)的對(duì)象的光被入射到四個(gè)光接收單元上。因此，將入射到光接收單元上的所有光量相加的總和可以具有預(yù)定值。
[0118]然而，當(dāng)心率傳感器單元沒(méi)有被完全附接到皮膚以允許光接收單元中的一些被附接到皮膚以及允許光接收單元中的一些不被附接到皮膚時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生有對(duì)準(zhǔn)誤差。參照?qǐng)D11，入射到第一光接收單元至第四光接收單元(120、130、140、150)上的光量可以分別被定義為第一光接收信號(hào)(PDl)、第二光接收信號(hào)(PD2)、第三光接收信號(hào)(PD3)以及第四光接收信號(hào)(PD4)。
[0119]基于根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的用于誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?dāng)對(duì)入射到各個(gè)光接收單元上的光量的總和(PD1+PD2+PD3+PD4)、由在上表面上布置的光接收單元接收的光信號(hào)與由在下表面上布置的光接收單元接收的光信號(hào)之間的差值(PDl+PD2-(ro3+ro4)、差值(PDl+PD3-(ro2+ro4)進(jìn)行核查時(shí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測(cè)量生物信息的設(shè)備，該設(shè)備包括: 心率傳感器單元，所述心率傳感器單元被配置成通過(guò)接收已進(jìn)入皮膚并且從所述皮膚出來(lái)的光來(lái)測(cè)量心率； 加速度傳感器單元，所述加速度傳感器單元被配置成通過(guò)測(cè)量穿戴者的步數(shù)來(lái)輸出所述步數(shù)； 顯示單元，所述顯示單元被配置成顯示所測(cè)量的心率和步數(shù)；以及手腕可穿戴的連接單元，所述手腕可穿戴的連接單元被配置成將所述心率傳感器、所述加速度傳感器單元和所述顯示單元電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述心率傳感器單元包括: 光源單元，所述光源單元被配置成發(fā)射線光源， 光接收單元，所述光接收單元被配置成接收來(lái)自從所述光源發(fā)射的光的已進(jìn)入所述皮膚并且從所述皮膚出來(lái)的光，以及 控制器，所述控制器被配置成根據(jù)由所述光接收單元接收的光量來(lái)檢測(cè)所述心率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述光源單元包括: LED(發(fā)光二極管)，所述LED被配置成發(fā)射點(diǎn)光源的光， 特定曲率半徑的彎曲光導(dǎo)，所述彎曲光導(dǎo)被配置成使所發(fā)射的光向特定方向行進(jìn)， 多個(gè)V形圖案，所述多個(gè)V形圖案被配置成通過(guò)折射所發(fā)射的光來(lái)向特定方向發(fā)射光，以及 反射板，所述反射板被配置成將從所述光導(dǎo)向外部發(fā)射的光反射進(jìn)所述光導(dǎo)的內(nèi)部中。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述LED使用黃綠色光源。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述光接收單元包括: 第一光接收單元，所述第一光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的左上表面處， 第二光接收單元，所述第二光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的右上表面處， 第三光接收單元，所述第三光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的左下表面處，以及 第四光接收單元，所述第四光接收單元被布置在基于所述光源的縱向的右下表面處。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述光接收單元包括: 光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器被配置成接收來(lái)自從所述光源單元發(fā)射的光的已進(jìn)入皮膚并且從皮膚出來(lái)的光，以及 光接收殼體，所述光接收殼體被配置成包圍所述光電探測(cè)器并且逐漸擴(kuò)寬朝向皮膚接觸表面的入口。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)V形圖案隨著遠(yuǎn)離所述LED而在相鄰圖案的間隔上逐漸減小。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述連接單元是彈性材料的腕帶型連接單元。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述連接單元是手表型、手腕可附接的連接單元。10.—種用于心率傳感器中的誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述心率傳感器包括被布置在線光源的左上表面處的第一光接收單元、被布置在所述線光源的右上表面處的第二光接收單元、被布置在所述線光源的左下表面處的第三光接收單元以及被布置在所述線光源的右下表面處的第四光接收單元，所述方法包括以下步驟: 通過(guò)比較由所述第一光接收單元至所述第四光接收單元接收的光信號(hào)來(lái)檢測(cè)誤差； 當(dāng)產(chǎn)生所述誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與作為所述光信號(hào)的比較結(jié)果的較大光信號(hào)相乘；以及 將與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小與未與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小相加。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述誤差包括: 第一誤差，所述第一誤差是第一信號(hào)與第二信號(hào)之間的差值，所述第一信號(hào)是由所述第一和第二光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第二信號(hào)是由所述第三和第四光接收單元接收的光信號(hào)之和， 第二誤差，所述第二誤差是第三信號(hào)與第四信號(hào)之間的差值，所述第三信號(hào)是由所述第一和第三光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第四信號(hào)是由所述第二和第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，以及 第三誤差，所述第三誤差是第五信號(hào)與第六信號(hào)之間的差值，所述第五信號(hào)是由所述第一和第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第六信號(hào)是由所述第二和第三光接收單元接收的光信號(hào)之和。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，當(dāng)產(chǎn)生所述誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與作為所述光信號(hào)的比較結(jié)果的較大光信號(hào)相乘的步驟包括: 當(dāng)產(chǎn)生所述第一誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)之間的較大信號(hào)相乘， 當(dāng)產(chǎn)生所述第二誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與所述第三信號(hào)和所述第四信號(hào)之間的較大信號(hào)相乘，以及 當(dāng)產(chǎn)生所述第一誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與所述第五信號(hào)和所述第六信號(hào)之間的較大信號(hào)相乘。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述方法還包括以下步驟:將與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小與未與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小之間的較大值確定為心率參考信號(hào)。14.一種用于心率傳感器中的誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述心率傳感器包括被布置在線光源的左上表面處的第一光接收單元、被布置在所述線光源的右上表面處的第二光接收單元、被布置在所述線光源的左下表面處的第三光接收單元以及被布置在所述線光源的右下表面處的第四光接收單元，所述方法包括以下步驟: 通過(guò)比較由所述第一光接收單元至所述第四光接收單元接收的光信號(hào)來(lái)檢測(cè)誤差； 當(dāng)產(chǎn)生所述誤差時(shí)，將預(yù)定權(quán)重與作為所述光信號(hào)的比較結(jié)果的較大光信號(hào)相乘；以及 將與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小與未與所述權(quán)重相乘的光信號(hào)的大小相加。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過(guò)比較由所述第一光接收單元至所述第四光接收單元接收的光信號(hào)來(lái)檢測(cè)誤差的步驟包括:通過(guò)比較第一誤差、第二誤差和第三誤差來(lái)確定已接收到最大光信號(hào)大小的光接收單元，所述第一誤差是第一信號(hào)與第二信號(hào)之間的差值，所述第一信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第二光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第二信號(hào)是由所述第三光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第二誤差是第三信號(hào)與第四信號(hào)之間的差值，所述第三信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第三光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第四信號(hào)是由所述第二光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第三誤差是第五信號(hào)與第六信號(hào)之間的差值，所述第五信號(hào)是由所述第一光接收單元和所述第四光接收單元接收的光信號(hào)之和，所述第六信號(hào)是由所述第二光接收單元和所述第三光接收單元接收的光信號(hào)之和。
【文檔編號(hào)】A61B5/0205GK105828708SQ201480069154
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年8月25日
【發(fā)明人】尹亨吉, 趙仁雅, 陳元赫
【申請(qǐng)人】Lg電子株式會(huì)社