可穿戴設(shè)備及相關(guān)方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本公開涉及健康和健康狀況監(jiān)視器、相關(guān)方法和裝置的領(lǐng)域，特別是，涉及包括用于將來自于照明光源的光通過佩戴者身體導(dǎo)向光電二極管的波導(dǎo)。某些公開的示例性的方面/實(shí)施例涉及便攜式電子設(shè)備，特別是，所謂手持便攜(hand-portable)電子設(shè)備，其在使用中是可以手提的(盡管它們?cè)谑褂弥锌梢员环胖迷谕屑苌?。這種手持便攜電子設(shè)備包括所謂的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和臺(tái)式PC。[0002]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)公開的示例性的方面/實(shí)施例便攜式電子設(shè)備/裝置可以提供一個(gè)或多個(gè)音頻/文本/視頻通信功能(例如電信、視頻通信、和/或文本傳輸)、短消息服務(wù)(SMS)/多媒體消息服務(wù)(MMS)/電子郵件功能、交互/非交互觀看功能(例如，網(wǎng)頁瀏覽、導(dǎo)航、電視/節(jié)目觀看功能)、音樂記錄/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)無限廣播記錄/播放)、數(shù)據(jù)下載/發(fā)送功能、圖像捕捉功能(例如，利用(例如內(nèi)置)數(shù)碼相機(jī))、和游戲功能。【
背景技術(shù)：
】[0003]光學(xué)心率監(jiān)視器(HRM)提供用于通過可穿戴傳感器監(jiān)視心率的適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。光學(xué)HRM系統(tǒng)成本和功率的要求，以及它們的相對(duì)簡易性，滿足商業(yè)可穿戴設(shè)備的多數(shù)嚴(yán)格要求。然而，由光學(xué)HRM系統(tǒng)獲得的測(cè)量精度遠(yuǎn)低于所期望的水平，即使對(duì)于非醫(yī)療應(yīng)用。[0004]這種限制在光學(xué)HRM系統(tǒng)操作的方式中是固有的。它們典型地通過由可見或紅外發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生的光照射皮膚工作，其中該可見或紅外發(fā)光二極管通常被放置在與皮膚緊密接觸的位置。附近的光探測(cè)器，也被放置在與皮膚緊密接觸的位置，測(cè)量來源于由皮膚反射、吸收和散射的光。跟蹤光的反射、吸收和散射的變化允許有氧和脫氧血紅蛋白的流量以及血管擴(kuò)張的測(cè)量，因此，使能進(jìn)行血氧定量法(oxymetry)和脈搏(pulsometry)測(cè)量。通過組合或分離，這些提供了心率和血液循環(huán)的測(cè)量。[0005]光學(xué)HRM受到可穿戴傳感器和皮膚之間的距離、以及皮膚表面的取向和形狀的變化的不利影響。施加有可穿戴傳感器的用戶身體的部分的任何運(yùn)動(dòng)都可以改變它們之間的距離，即，當(dāng)光從LED傳播到皮膚，并從皮膚傳播到光探測(cè)器時(shí)，所跨過的氣隙的大小。運(yùn)動(dòng)還可以改變皮膚相對(duì)于任意發(fā)射LED和接收光探測(cè)器的位置和取向。這意味著運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重干擾由血液循環(huán)和心臟脈沖造成的反射、吸收和散射的周期和自然變化。許多測(cè)量誤差由此被引入，這模糊了所期望的血氧定量法和脈搏讀數(shù)。這與由光從LED到達(dá)光探測(cè)器而沒有與身體相互作用造成的光探測(cè)器飽和相結(jié)合，導(dǎo)致探測(cè)信號(hào)的頻繁損耗和不連續(xù)的HRM。[0006]這里公開的裝置和方法可以或者可以不解決這個(gè)問題。[0007]在本說明書中，在先出版的文獻(xiàn)或任何【
背景技術(shù)：
】的列表或討論都不必被當(dāng)作承認(rèn)該文獻(xiàn)或背景是現(xiàn)有技術(shù)的一部分或是公知常識(shí)。本公開的一個(gè)或多個(gè)方面/實(shí)施例可以或者可以不解決一個(gè)或多個(gè)背景問題?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種可穿戴裝置，包括波導(dǎo)，其被配置為充當(dāng)用于將從照明光源發(fā)射的光通過所述波導(dǎo)的相互作用部分導(dǎo)向光探測(cè)器的導(dǎo)管，所述相互作用部分被配置為引導(dǎo)所述光離開所述波導(dǎo)以使能所述光與佩戴者身體的相互作用并回到所述波導(dǎo)以使能由所述光探測(cè)器對(duì)所述相互作用的光的探測(cè)。[0009]波導(dǎo)的使用允許所述光探測(cè)器和照明光源被定位為比緊密接觸皮膚更遠(yuǎn)而不需要妥協(xié)光耦合。術(shù)語“可穿戴”是指所述裝置適合和/或用于被穿戴。所述裝置的許多不同的特征可以致使其可穿戴。例如，形成所述裝置的材料可以為柔軟的、光滑的、重量輕的、透氣的、低變應(yīng)原的、撓性的和/或可拉伸的。應(yīng)當(dāng)理解，過度的拉伸、彎曲和/或壓縮可能對(duì)光通過波導(dǎo)的傳輸具有影響，因此所述裝置應(yīng)當(dāng)具有允許的可穿戴性，但最小化光泄漏的性能，例如，由于過度地彎曲/壓縮導(dǎo)致的泄漏。附加或可選地，所述裝置的形狀和結(jié)構(gòu)，或所述裝置對(duì)所述佩戴者合適可以致使所述裝置的可穿戴性。[0010]術(shù)語“身體”是指所述佩戴者身體的整體或部分。例如，所述可穿戴裝置可以被配置為繞著所述佩戴者的胳膊、腿部、手腕、手指或耳垂被佩戴，以使能所述光與這些相應(yīng)的身體部分(但是不一定限于在這些例子)相互作用。[0011]所述波導(dǎo)可以包括單個(gè)波導(dǎo)元件。所述相互作用部分可以被配置為引導(dǎo)所述光離開并回到所述單個(gè)波導(dǎo)元件。所述波導(dǎo)可以包括第一和第二波導(dǎo)元件，每一個(gè)所述波導(dǎo)元件包括相應(yīng)的相互作用部分。所述第一波導(dǎo)元件的所述相互作用部分可以被配置為引導(dǎo)所述光離開所述第一波導(dǎo)元件。所述第二波導(dǎo)元件的所述相互作用部分可以被配置為將所述光引導(dǎo)到所述第二波導(dǎo)元件中。[0012]所述波導(dǎo)可以為撓性和/或可拉伸的波導(dǎo)。術(shù)語“撓性”是指通過在所述波導(dǎo)上施加外力所述波導(dǎo)可以被可逆地圍繞一個(gè)或多個(gè)軸彎曲。術(shù)語“可拉伸”是指通過在所述波導(dǎo)上施加外力所述波導(dǎo)的長度、寬度和厚度中的一個(gè)或多個(gè)可以可逆地增加。[0013]所述相互作用部分可以被配置為被直接附接到所述佩戴者身體。所述相互作用部分可以被提供在基板上。所述基板可以被配置為被附接到所述佩戴者身體。[0014]所述相互作用部分可以為所述波導(dǎo)的端部部分。所述端部部分可以被附接到所述基板。所述端部部分可以被成形以減小所述波導(dǎo)的發(fā)射和/或接收角。所述相互作用部分可以為位于所述波導(dǎo)的端部之間的所述波導(dǎo)的一部分。[0015]所述波導(dǎo)可以由所述基板形成、被形成在所述基板上或者被形成在所述基板內(nèi)。所述基板可以包括被配置為利于引導(dǎo)所述光的一個(gè)或多個(gè)腔，所述一個(gè)或多個(gè)腔被定位為接近所述相互作用部分。所述基板可以由增大材料(auxeticmaterial)形成，該增加材料被配置為當(dāng)所述基板經(jīng)受機(jī)械變形時(shí)保持所述一個(gè)或多個(gè)腔的形狀。[0016]所述基板可以為撓性和/或可拉伸基板。術(shù)語“撓性”是指通過在所述波導(dǎo)上施加外力所述波導(dǎo)可以可逆地圍繞一個(gè)或多個(gè)軸彎曲。術(shù)語“可拉伸”是指通過在所述波導(dǎo)上施加外力所述波導(dǎo)的長度、寬度和厚度中的一個(gè)或多個(gè)可以可逆地增加。[0017]所述可穿戴裝置可以包括所述波導(dǎo)和所述佩戴者身體之間的折射率匹配材料以利于引導(dǎo)所述光。所述相互作用部分可以包括被配置為利于引導(dǎo)所述光的光學(xué)元件，其中所述光學(xué)元件可以為反射元件、折射元件、衍射元件、散射元件和/或包括任何前面提到的光學(xué)元件的次級(jí)波導(dǎo)。[0018]所述單個(gè)波導(dǎo)元件的一個(gè)端部可以被(可釋放地)附接到所述照明光源以使能所述光被所述波導(dǎo)接收。所述單個(gè)波導(dǎo)的另一個(gè)端部可以被(可釋放地)附接到所述光探測(cè)器以使能所述光被所述波導(dǎo)傳送。所述單個(gè)波導(dǎo)的一個(gè)端部可以被(可釋放地)附接到所述照明光源和所述光探測(cè)器以使能所述光被所述波導(dǎo)接收并傳送。[0019]所述第一波導(dǎo)元件的端部可以被(可釋放地)附接到所述照明光源以使能所述光被所述波導(dǎo)接收。所述第二波導(dǎo)元件的端部可以被(可釋放地)附接到所述光探測(cè)器以使能所述光被所述波導(dǎo)傳送。[0020]所述可穿戴裝置可以包括所述照明光源和/或光探測(cè)器。所述可穿戴裝置可以包括多個(gè)照明光源、光探測(cè)器和波導(dǎo)，每一個(gè)波導(dǎo)可以被(例如，可釋放地)附接到相應(yīng)的照明光源和光探測(cè)器。所述照明光源可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。所述光探測(cè)器可以包括p-n結(jié)、光敏電阻器、光電二極管、和光電晶體管中的一種或多種。所述光可以包括可見光、紫外光和紅外光中的一種或多種。[0021]所述可穿戴裝置可以為衣服、手表、表帶、眼罩、健康監(jiān)視器(healthmonitor)、健康狀況監(jiān)視器(fitnessmonitor)、心率監(jiān)視器、電子設(shè)備、便攜電子設(shè)備、便攜電信設(shè)備、和用于任何前面提到的制品的模塊中的一個(gè)或多個(gè)。[0022]所述波導(dǎo)可以為光纖波導(dǎo)或脊形波導(dǎo)。[0023]根據(jù)進(jìn)一步的方面，提供一種包括利用可穿戴裝置使能光與佩戴者身體的相互作用的方法，所述可穿戴裝置包括波導(dǎo)，其被配置為充當(dāng)用于將從照明光源發(fā)射的光通過所述波導(dǎo)的相互作用部分導(dǎo)向光探測(cè)器的導(dǎo)管，所述相互作用部分被配置為引導(dǎo)所述光離開所述波導(dǎo)以使能所述光與佩戴者身體的相互作用并回到所述波導(dǎo)以使能由所述光探測(cè)器對(duì)所述相互作用的光的探測(cè)。[0024]這里公開的任何方法的步驟都不一定以所公開的精確順序被執(zhí)行，除非被本領(lǐng)域技術(shù)人員明確地陳述或理解。[0025]用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)所述公開的方法的相應(yīng)計(jì)算機(jī)程序(其可以或不被記錄在載體上)也在本發(fā)明的公開之內(nèi)并由所描述的示例性實(shí)施例完成。[0026]無論是否明確說明(包括權(quán)利要求)是以組合形式或以孤立形成，本公開包括孤立或者各種組合形式的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)方面、示例性實(shí)施例或特征。用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)所述討論的功能的相應(yīng)裝置也在本公開之內(nèi)。[0027]上述概要被僅僅為示例性和非限制性的?！靖綀D說明】[0028]下面僅以示例的方式，參照附圖給出說明書，其中:[0029]圖1示出附接到佩戴者身體的可穿戴裝置；[0030]圖2a示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括第一和第二波導(dǎo)元件的可穿戴裝置；[0031]圖2b示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的包括第一和第二波導(dǎo)元件的可穿戴裝置；[0032]圖2c示出根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的包括第一和第當(dāng)前第1頁1 2 3 4