相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年11月14日提交的美國非臨時專利申請?zhí)?4/541,275的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。

實(shí)施例總體上涉及心率感測。更具體地，實(shí)施例涉及可穿戴裝置中的超低功率連續(xù)心率感測。

技術(shù)背景

可穿戴心率傳感器一般可以采用光學(xué)體積描記術(shù)(ppg)技術(shù)，其中，一個或多個發(fā)光二極管(led)照亮患者的皮膚，并且根據(jù)脈動性血流來測量從皮膚反射的光的變化。雖然這種方法在某些情況下可能是合適的，但是仍存在相當(dāng)大的改進(jìn)余地。例如，驅(qū)動led可以涉及相對大量的功耗，這會對(具體為可穿戴傳感器中的)電池壽命具有負(fù)面影響。而且，測量脈動性血流時被反射光的準(zhǔn)確性可以依賴于皮膚顏色以及肌肉組織灌注。

附圖說明

通過閱讀以下說明書和所附權(quán)利要求書并參考以下附圖，實(shí)施例的各種優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見，在附圖中：

圖1a和圖1b分別是根據(jù)實(shí)施例的可穿戴系統(tǒng)的示例的截面?zhèn)纫晥D和端視圖；

圖2是根據(jù)實(shí)施例的模擬前端的示例的示意圖；

圖3是根據(jù)實(shí)施例的測量信號的示例的曲線圖；以及

圖4是根據(jù)實(shí)施例的生成連續(xù)心率測量結(jié)果的方法的示例的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖1a和圖1b，示出了可穿戴系統(tǒng)10。在所展示的示例中，可穿戴系統(tǒng)10被戴在個體的手腕上以便進(jìn)行心率測量?？纱┐飨到y(tǒng)10可以替代性地被配置成用于戴在其他身體部位，比如，例如頭、脖子和可以在皮膚上檢測到其中的脈動性血流的身體其他部位(例如，皮下組織中的近動脈位點(diǎn))。一般地，可穿戴系統(tǒng)10的腕帶12可以包括具有暴露至可穿戴系統(tǒng)10的內(nèi)部區(qū)域的一個或多個表面的壓電膜14(或小壓電元件陣列)，從而使得壓電膜14的(多個)表面或者直接或者通過另一層絕緣膜與手腕的皮膚16接觸。術(shù)語“壓電膜”和“小壓電傳感器陣列”在此可互換地使用。壓電膜14可以響應(yīng)于佩戴者的皮膚16下方的脈動性血流導(dǎo)致的壓電膜14表面上的壓力變化而生成激勵信號。如將更詳細(xì)討論的，壓電膜14可以避免關(guān)于功耗、電池壽命、皮膚顏色、肌肉組織灌注等的擔(dān)憂。

電氣殼體18可以耦合至腕帶12，其中，所展示的電氣殼體18包括耦合至壓電膜14的模擬前端20。模擬前端20可以基于來自壓電膜14的激勵信號生成第一測量信號。所展示的電氣殼體18還包括耦合至所述模擬前端20的心率監(jiān)測器22，其中，所述心率監(jiān)測器22可以基于所述第一測量信號生成心率測量結(jié)果。另外，耦合至心率監(jiān)測器22的用戶接口24(例如，顯示器、揚(yáng)聲器)可以輸出心率測量結(jié)果以供外部觀察。

具體說明的是，所展示的壓電膜14在沒有任何外部電源(比如，例如電池)的情況下生成激勵信號。結(jié)果是，可穿戴系統(tǒng)10可以具有相對低的功耗。的確，可穿戴系統(tǒng)10的低功率運(yùn)行性可以使得能夠生成連續(xù)心率測量結(jié)果，而無需擔(dān)憂電池壽命。而且，由于所展示的壓電膜14不依賴光學(xué)測量結(jié)果，所以可穿戴系統(tǒng)10所進(jìn)行的心率測量可以不取決于皮膚顏色或肌肉組織灌注。

圖2示出了用于生成測量信號的模擬前端26的一個可能的實(shí)施例。模擬前端26可以輕易地取代模擬前端20(圖1a)，已經(jīng)討論了。在所展示的示例中，可以輕易替代壓電膜14(圖1)的壓電模塊28生成激勵信號，所述激勵信號是脈動性血流導(dǎo)致施加至壓電膜14的表面的壓力變化的函數(shù)。具有工作電壓(vop)和參考電壓(vref)的信號放大器30(例如，運(yùn)算放大器)可以生成同激勵信號與參考電壓之間的電壓差成比例的模擬測量信號。除了所展示的放大器30的相對低功率要求之外，經(jīng)由所展示的方法可以實(shí)現(xiàn)更少零件和更少印刷電路板(pcb)空間使用。雖然所展示的放大器30是單級放大器，但是模擬前端26還可以替代性地包括多級放大器。圖3示出了模擬前端26所生成的測量信號31的示例。

返回圖1a和圖1b，可以使用混合壓電/光學(xué)方案來實(shí)現(xiàn)更大的準(zhǔn)確度。在此方面，如果系統(tǒng)10的佩戴者從事強(qiáng)烈水平的活動(例如，劇烈鍛煉相對靜坐/適度活動)，則壓電膜14可能易受運(yùn)動偽像影響。相應(yīng)地，所展示的可穿戴系統(tǒng)10還包括經(jīng)由活動水平監(jiān)測器34耦合至心率監(jiān)測器22的光學(xué)模塊32(例如，光體積描記器/ppg模塊)。活動水平監(jiān)測器34可以響應(yīng)于身體活動條件被滿足(例如，超過活動閾值)來激活光學(xué)模塊32。

活動水平監(jiān)測器34可以基于來自模擬前端20和壓電膜14的第一測量信號來判斷是否滿足了身體活動條件。因而，如果第一測量信號展現(xiàn)大于對脈動性血流期望的電壓電平和/或擺動，則活動水平監(jiān)測器34可以斷定滿足了身體活動條件。活動水平監(jiān)測器34還可以基于另一信號比如例如來自可穿戴系統(tǒng)10中具體化的加速度計(jì)36的加速度計(jì)信號來判斷是否滿足身體活動條件。

相應(yīng)地，光學(xué)模塊32可以在光學(xué)模塊32被激活時生成第二測量信號，其中，所展示的心率監(jiān)測器22在經(jīng)由活動水平監(jiān)測器34從光學(xué)模塊32接收到第二測量信號時基于第二測量信號生成心率測量結(jié)果。另一方面，如果未滿足物理活動條件，則所展示的活動水平監(jiān)測器34將光學(xué)模塊32去激活并且基于來自模擬前端20的第一測量信號進(jìn)行心率測量，如已經(jīng)討論的。因而，在靜坐到適度活動的時間段(例如，大多數(shù)人的大多數(shù)時間)內(nèi)，壓電膜14可以被用來生成心率測量結(jié)果。

腕帶12可以被配置成用于確保壓電膜14相對于皮下組織中動脈位點(diǎn)的正確定位以及壓電膜14與皮膚16之間的最優(yōu)壓力，以便捕捉讀數(shù)。例如，壓電膜14可以繞腕帶12的內(nèi)徑的實(shí)質(zhì)周長延伸，從而提高在動脈附近進(jìn)行接觸的可能性。另外，腕帶12可以包括伸展傳感器13，所述伸展傳感器例如由使得能夠監(jiān)測腕帶12的伸展和張力以及位置的導(dǎo)電彈性體和/或?qū)щ娍椢镏瞥?。監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以進(jìn)而用于經(jīng)由例如用戶接口24向系統(tǒng)10的佩戴者傳達(dá)重新定位、扣緊和/或松開消息。還可以使用其他技術(shù)來優(yōu)化心率測量結(jié)果。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，示出了生成心率測量結(jié)果的方法38。所述方法38可以被實(shí)現(xiàn)為邏輯指令集中的一個或多個模塊，所述邏輯指令集存儲在如隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可編程rom(prom)、固件、閃存等的機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，在如例如可編程邏輯陣列(pla)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、復(fù)雜可編程邏輯器件(cpld)的可配置邏輯中，在使用如例如專用集成電路(asic)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)或晶體管-晶體管邏輯(ttl)技術(shù)或其任何組合的電路技術(shù)的固定功能硬件邏輯中。

所展示的處理框40將光學(xué)模塊置于去激活狀態(tài)(例如，保持關(guān)閉)，其中，在方框42可以對身體活動水平進(jìn)行估計(jì)。所述估計(jì)可以使用來自可穿戴系統(tǒng)的壓電膜和/或加速度計(jì)的信號。所展示的方框44判斷身體活動的水平是否超過特定閾值(例如，滿足了身體活動條件)。若否，則在方框46可以將光學(xué)模塊維持在去激活狀態(tài)，并且來自壓電膜的激勵信號可以用來生成心率測量結(jié)果。方框46因此可以涉及響應(yīng)于壓電膜的表面上的壓力變化使用壓電膜來生成激勵信號以及基于所述激勵信號生成測量信號，如已經(jīng)討論的。只要滿足了身體活動條件，方框48就可以激活光學(xué)模塊并從光學(xué)模塊獲得測量信號。所展示的方框50基于或者來自壓電膜的測量信號或者來自光學(xué)模塊的測量信號計(jì)算和顯示心率測量結(jié)果。在任一種情況下，心率測量結(jié)果可以是連續(xù)的。

附加說明和示例：

示例1可以包括一種用于生成心率測量結(jié)果的設(shè)備，所述設(shè)備包括：壓電膜，所述壓電膜用于響應(yīng)于所述壓電膜表面上的壓力變化而生成激勵信號；模擬前端，所述模擬前端耦合至所述壓電膜，所述模擬前端用于基于所述激勵信號生成第一測量信號；心率監(jiān)測器，所述心率監(jiān)測器耦合至所述模擬前端，所述心率監(jiān)測器用于基于所述第一測量信號生成連續(xù)的心率測量結(jié)果；光學(xué)模塊，所述光學(xué)模塊耦合至所述心率監(jiān)測器；以及活動水平監(jiān)測器，所述活動水平監(jiān)測器耦合至所述光學(xué)模塊，所述活動水平監(jiān)測器用于響應(yīng)于身體活動條件被滿足而激活所述光學(xué)模塊并且響應(yīng)于所述身體活動條件未被滿足而將所述光學(xué)模塊去激活，其中，所述光學(xué)模塊用于在所述光學(xué)模塊被激活時生成第二測量信號，并且其中，所述心率監(jiān)測器用于在從所述光學(xué)模塊接收到所述第二測量信號時基于所述第二測量信號而生成所述連續(xù)心率測量結(jié)果。

示例2可以包括如示例1所述的設(shè)備，其中，所述模擬前端包括單級放大器。

示例3可以包括如示例1所述的設(shè)備，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于基于所述第一測量信號判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例4可以包括如示例1所述的設(shè)備，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于基于加速度計(jì)信號來判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例5可以包括一種可穿戴系統(tǒng)，所述可穿戴系統(tǒng)包括：腕帶，所述腕帶包括壓電膜，所述壓電膜具有暴露至所述腕帶內(nèi)部區(qū)域的表面；所述壓電膜，所述壓電膜用于響應(yīng)于所述壓電膜的所述表面上的壓力變化而生成激勵信號；電氣殼體，所述電氣殼體耦合至所述腕帶，所述電氣殼體包括：模擬前端，所述模擬前端耦合至所述壓電膜，所述模擬前端用于基于所述激勵信號生成第一測量信號；心率監(jiān)測器，所述心率監(jiān)測器耦合至所述模擬前端，所述心率監(jiān)測器用于基于所述第一測量信號生成心率測量結(jié)果；以及用戶接口，所述用戶接口耦合至所述心率監(jiān)測器，所述用戶接口用于輸出所述心率測量結(jié)果。

示例6可以包括如示例5所述的可穿戴系統(tǒng)，其中，所述模擬前端包括單級放大器。

示例7可以包括如示例5所述的可穿戴系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：光學(xué)模塊，所述光學(xué)模塊耦合至所述心率監(jiān)測器；以及活動水平監(jiān)測器，所述活動水平監(jiān)測器耦合至所述光學(xué)模塊，所述活動水平監(jiān)測器用于響應(yīng)于身體活動條件被滿足而激活所述光學(xué)模塊，其中，所述光學(xué)模塊用于在所述光學(xué)模塊被激活時生成第二測量信號，并且其中，所述心率監(jiān)測器用于在從所述光學(xué)模塊接收到所述第二測量信號時基于所述第二測量信號而生成所述心率測量結(jié)果。

示例8可以包括如示例7所述的可穿戴系統(tǒng)，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于響應(yīng)于所述身體活動條件未被滿足而將所述光學(xué)模塊去激活。

示例9可以包括如示例7所述的可穿戴系統(tǒng)，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于基于所述第一測量信號來判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例10可以包括如示例7所述的可穿戴系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于生成加速度計(jì)信號的加速度計(jì)，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于基于所述加速度計(jì)信號來判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例11可以包括如示例5至10中任一項(xiàng)所述的可穿戴系統(tǒng)，其中，所述心率測量結(jié)果是連續(xù)的。

示例12可以包括一種用于生成心率測量結(jié)果的設(shè)備，所述設(shè)備包括：壓電膜，所述壓電膜用于響應(yīng)于所述壓電膜表面上的壓力變化而生成激勵信號；模擬前端，所述模擬前端耦合至所述壓電膜，所述模擬前端用于基于所述激勵信號生成第一測量信號；以及心率監(jiān)測器，所述心率監(jiān)測器耦合至所述模擬前端，所述心率監(jiān)測器用于基于所述第一測量信號生成心率測量結(jié)果。

示例13可以包括如示例12所述的設(shè)備，其中，所述模擬前端包括單級放大器。

示例14可以包括如示例12所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括：光學(xué)模塊，所述光學(xué)模塊耦合至所述心率監(jiān)測器；以及活動水平監(jiān)測器，所述活動水平監(jiān)測器耦合至所述光學(xué)模塊，所述活動水平監(jiān)測器用于響應(yīng)于身體活動條件被滿足而激活所述光學(xué)模塊，其中，所述光學(xué)模塊用于在所述光學(xué)模塊被激活時生成第二測量信號，并且其中，所述心率監(jiān)測器用于在從所述光學(xué)模塊接收到所述第二測量信號時基于所述第二測量信號而生成所述心率測量結(jié)果。

示例15可以包括如示例14所述的設(shè)備，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于響應(yīng)于所述身體活動條件未被滿足而將所述光學(xué)模塊去激活。

示例16可以包括如示例14所述的設(shè)備，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于基于所述第一測量信號來判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例17可以包括如示例14所述的設(shè)備，其中，所述活動水平監(jiān)測器用于基于加速度計(jì)信號來判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例18可以包括如示例12至17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述心率測量結(jié)果是連續(xù)的。

示例19可以包括一種生成心率測量結(jié)果的方法，所述方法包括：響應(yīng)于壓電膜表面上的壓力變化而生成激勵信號；基于所述激勵信號生成第一測量信號；以及基于所述第一測量信號生成心率測量結(jié)果。

示例20可以包括如示例19所述的方法，進(jìn)一步包括：使用單級放大器來生成所述第一測量信號。

示例21可以包括如示例19所述的方法，進(jìn)一步包括：響應(yīng)于身體活動條件被滿足而激活光學(xué)模塊，其中，所述光學(xué)模塊在所述光學(xué)模塊被激活時生成第二測量信號，并且其中，所述心率測量結(jié)果是在從所述光學(xué)模塊接收到所述第二測量信號時基于所述第二測量信號而生成的。

示例22可以包括如示例21所述的方法，進(jìn)一步包括：響應(yīng)于所述身體活動條件未被滿足而將所述光學(xué)模塊去激活。

示例23可以包括如示例21所述的方法，進(jìn)一步包括：基于所述第一測量信號來判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例24可以包括如示例21所述的方法，進(jìn)一步包括：基于加速度計(jì)信號來判斷是否滿足所述身體活動條件。

示例25可以包括如示例19至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述心率測量結(jié)果是連續(xù)的。

示例26可以包括一種用于生成心率測量結(jié)果的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于執(zhí)行如示例19至25中任一項(xiàng)所述的方法(以其任意組合或子組合)的裝置。

因而，技術(shù)可以使得能夠進(jìn)行連續(xù)的心率測量，而無需擔(dān)憂功耗、電池壽命、皮膚顏色、肌肉組織灌注等。另外，可以實(shí)現(xiàn)更少的零件和更少的pcb空間。

實(shí)施例適用于所有類型的半導(dǎo)體集成電路(“ic”)芯片。這些ic芯片的示例包括但不限于：處理器、控制器、芯片組部件、可編程邏輯陣列(pla)、存儲器芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片、片上系統(tǒng)(soc)、ssd/nand控制器asic等。此外，在一些附圖中，利用線條表示信號導(dǎo)體線。一些線條可以是不同的以指示更多組成的信號通路，具有數(shù)字標(biāo)記以表示組成的信號通路的編號和/或在一端或多端具有箭頭以指示主要信息流方向。不過，這不應(yīng)被解釋為限制性方式。而是，這種附加的細(xì)節(jié)可以與一個或多個示例性實(shí)施例結(jié)合使用以幫助更容易地理解電路。任何表示的信號線，無論是否有附加信息，都實(shí)際可以包括可以在多個方向行進(jìn)的一個或多個信號，并且可以利用任何適當(dāng)類型的信號方案實(shí)現(xiàn)，例如利用差分對、光纖線路和/或單端線路實(shí)現(xiàn)的數(shù)字或模擬線路。

可能已經(jīng)給出了示例尺寸/模型/值/范圍，盡管實(shí)施例不限于此。隨著制造技術(shù)(例如，光刻)隨時間推移而成熟，預(yù)計(jì)可以制造出更小尺寸的器件。另外，為了簡化圖示和討論以及為了不使實(shí)施例的一些方案不清晰，可以在圖內(nèi)示出或不示出到ic芯片和其他部件的公知的電力/接地連接。此外，安排可以以框圖的形式示出，以避免模糊實(shí)施例，并且還鑒于以下事實(shí)：關(guān)于完成這樣的框圖安排的實(shí)現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)高度依賴于在其中實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的平臺，即，這樣的細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)完全處在本領(lǐng)域技術(shù)人員的視界中。在闡述具體細(xì)節(jié)(例如電路)以描述示例性實(shí)施例的情況下，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)或具有這些具體細(xì)節(jié)的變化的情況下實(shí)踐實(shí)施例。描述因此被視為是說明性的而非限制性的。

此處使用的術(shù)語“耦合”是指討論部件之間的任何類型的關(guān)系，直接的或間接的，并且可以應(yīng)用于電的、機(jī)械的、流體的、光學(xué)的、電磁的、電動機(jī)械的或其他連接。另外，此處使用的術(shù)語“第一”，“第二”等只幫助討論，除非另外指明，其不帶有特殊的時間或級別意義。

如在本申請和權(quán)利要求書中所使用的，由術(shù)語“中的一項(xiàng)或多項(xiàng)”聯(lián)接的一系列項(xiàng)目可意指所列術(shù)語的任何組合。例如，短語“a、b或c中的一項(xiàng)或多項(xiàng)”可意指a、b、c；a和b；a和c；b和c；或a、b和c。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將從前面的描述中認(rèn)識到，可以用各種形式來實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的廣泛技術(shù)。因此，雖然已經(jīng)結(jié)合其特定示例描述了這些實(shí)施例，但是實(shí)施例的實(shí)際范圍不應(yīng)由此受限，因?yàn)槠渌男薷脑诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員學(xué)習(xí)了附圖、說明書和所附權(quán)利要求之后就將變得顯而易見。