用于最优皮肤接触的可调节传感器支撑结构的制作方法
【专利说明】用于最优皮肤接触的可调节传感器支撑结构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年3月24日提交的美国临时申请第61/969，766号的优先权权益，通过引用将其全部内容结合于此。
技术领域
[0003]本说明书一般涉及用于最优皮肤接触的可调节传感器支承结构。
【背景技术】
[0004]生理数据可以通过可在便携式设备中实现的诸如光体积描记器(PPG)、心电图(ECG)、生物电阻抗等等的各种测量来获得。
[0005]例如，心率可以通过检测由身体的局部区域内的血液流动中的脉搏所引起的阻抗变化来测量。通过测量流动血液的电性质的心率检测可以通过测量经过血液、动脉和周围组织的电流所引起的电势来获得。利用阻抗感测方案的传统的可穿戴心率检测器经常被利用胸带穿戴在胸部处或胸部附近。在另一传统实现方式中，作为代替，心率检测器可以被沿着前臂下侧放置，其中四个电极沿着桡动脉排列成一行。
[0006]作为另一示例，心电图是通过如在身体表面所观察到的心搏动所产生的电势的体现，并且可用来解释与心搏动有关的各种方面。ECG读取通常利用放置在用户的皮肤上的电极来获取。运动伪差是由电极相对于用户的皮肤的运动而引起的噪声(即，电极移动致使电极部位附近的皮肤的变形，进而致使电极周围皮肤的电特性的改变)并且可以对与心搏动无关的EGC读数作出贡献，从而引起对ECG读取的误解的可能。
[0007]运动伪迹是在移动或便携式应用中进行ECG测量，以及心率检测面临时尤其大的技术挑战，因为运动伪迹所引入的高电平噪声变成总测量信号的增加分量。
[0008]因此，要求以下系统和方法:其提供生理参数传感器和用户上的测量部位之间的可靠接触，使得测量信号的接触被改善，从而测量信号的质量被提高。
【发明内容】
[0009]示例性实施例提供用于最优皮肤接触的可调节传感器支承结构。示例性实施例的方面包括:传感器阵列，其包含排列在带子上的多个传感器单元，以使得当穿戴在用户的测量部位上时，使得传感器阵列跨越或以其它方式处理血管；以及附接在传感器单元和带子之间的压力施加装置，其朝着测量部位对传感器单元施加向外的压力，致使传感器单元独立于带子的运动活动与用户的皮肤保持接触，因此提高了接触质量，其中压力施加装置包括以下中的至少一个:柔性桥结构、柔性泡沫体(flexible foam)结构和传感器弹床结构。
【附图说明】
[0010]前述简要总结中所述的特征和效用以及对以下本总体发明构思的某些实施例的下列详细描述将在结合附图阅读时更好地被理解，附图中:
[0011]图1是图示模块式传感器平台的实施例的示图。
[0012]图2是图1的模块式传感器平台的实施例。
[0013]图3是图示模块式传感器平台的另一实施例的示图。
[0014]图4是图示模块式传感器平台的一个实施例的框图，该模块式传感器平台将带宽传感器模块连同包含基本计算单元和电池的组件一起包括。
[0015]图5是用于在腕关节周围使用的实施例的、接触着带子上安装的传感器的腕关节的横截面图示。
[0016]图6是相对于在腕关节周围使用的、具有自动对齐传感器阵列系统的模块式传感器平台的另一实施例的示图。
[0017]图7是图示又一实施例中包括自动对齐传感器阵列系统的光电单元和示例传感器的模块式传感器平台的组件的框图。
[0018]图8是根据示例性实施例的又一方面的、腕关节和可调节传感器支承结构的实施例的横截面的示图。
[0019]图9是带子和其中压力施加装置包括柔性桥结构的实施例的横截面的示图。
[0020]图10A到10F图示了用于装配柔性桥结构的示例性过程。
[0021]图11和图12是图示按串联配置在带子上边到边(edge-to-edge)地连接的多个柔性桥结构的一个实施例的示图。
[0022]图13是图示了柔性桥结构层放在彼此之上以形成多桥结构弹簧的多个柔性桥结构的又一个实施例。
[0023]图14是示出柔性泡沫体结构包括泡沫岛的带子的横截面的示图。
[0024]图15A和图15B是示出柔性泡沫体结构包括柔性孔结构的带子的横截面的示图。
[0025]图16是图示其中可调节传感器支承结构的压力施加装置包括传感器弹床(trampoline)结构的实施例的示图。
【具体实施方式】
[0026]现在对本总体发明构思的实施例进行详细参考，实施例的示例在附图中图示出，其中，同样的参考标记始终指同样的元素。下面在参照图的同时描述实施例以便解释本总体发明构思。
[0027]本发明和实现本发明的方法的优点和特征可以通过参考下列对实施例和附图的详细描述来更容易地理解。然而，本总体发明构思可以按许多不同的形式具体实现，而不应当被解释为受限于这里阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例以使得本公开将是彻底且完全的并且向本领域技术人员充分传达总体发明构思的构思，并且本总体发明构思仅将由所附权利要求限定。在图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。
[0028]另外，本文档中使用的措辞和术语是用于描述的目的，而并不应当被视为是限制性的。在描述发明的上下文中使用术语“一”、“一个”和“该”以及类似指代(特别是在权利要求的上下文中)要被解释为覆盖单数和复数两者，除非这里另有指示或者上下文清楚地反驳。除非另有注释，否则术语“包含”、“具有”和“包括”要被解释为开放性术语(即，含义是“包括但不限于”)。
[0029]本领域普通技术人员还应当清楚的是图中所示出的系统是实际系统可能类似的模型。所述的模块和逻辑结构中的一些能够实现在微处理器或类似设备所运行的软件中，或者能够实现在利用例如包括专用集成电路(“ASIC”)在内的多种组件的硬件中。像“处理器”那样的术语可以包括或指代硬件和/或软件两者。特定含义不会由于对大写的使用而被暗示，或者特定含义不应当仅由于对大写的使用而被推断。
[0030]这里使用术语的“组件”或“模块”含义是一一但不限于一一执行特定任务的软件或硬件组件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。组件或模块可以有利地被配置为驻留在可寻址存储介质中并且被配置为在一个或多个处理器上运行。因此，举例来说，组件或模块可以包括诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件之类的组件、进程、功能、属性、过程、子例程、程序代码的片段、驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。为组件和组件或模块而设的功能可以被组合成更少的组件和组件或模块或者被进一步分成额外的组件和组件或模块。
[0031]除非另有定义，否则这里使用的所有技术和科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。要注意，对这里提供的任何和所有示例或示例性术语的使用仅打算更好地阐明发明，而不是对发明的范围的限制，除非另有说明。此夕卜，除非另有定义，否则通常使用的词典中定义的所有术语不可被过度地解读。
[0032]本发明的实施例涉及可调节传感器支承结构，其包括传感器单元和附接在传感器单元和带子之间的压力施加装置。具有压力施加装置的带子被穿戴在用户的测量部位附近，诸如腕关节，并且在传感器单元上施加朝向测量部位的向外的压力以补偿测量部位的变化的拓扑，并且致使传感器垫保持与用户皮肤的适当接触而与带子(和附接到带子的任何其它生理测量设备)的运动活动无关。根据示例性实施例，压力施加装置可以包括一个或多个柔性岛结构、柔性泡沫体结构和/或柔性网孔(mesh)。
[0033]图1和图2是图示了模块化可穿戴传感器平台的实施例的示图。图1和图2描绘了可穿戴传感器平台10的实施例的透视图，而图3描绘了可穿戴传感器平台10的另一实施例的分解侧视图。虽然图1和图2中的可穿戴传感器平台的组件可以大体相同，但是模块和/或元件的位置可以不同。
[0034]在图1中所示的实施例中，可穿戴传感器平台10可以实现为适合身体的部分一一这里是用户的腕关节一一的智能手表或其它可穿戴设备。
[0035]可穿戴传感器平台10可以包括基本模块18、带子12、扣钩34、电池22和被耦合到带子12的传感器模块16。在一些实施例中，可穿戴传感器平台10的模块和/或组件可以由最终用户(例如，消费者、病人、医生，等等)拆卸。然而，在其它实施例中，可穿戴传感器平台10的模块和/或组件被制造商集成到可穿戴传感器平台10中，并且可不打算被最终用户拆卸。可穿戴传感器平台10可以是防水或水封的。
[0036]带子或皮带12可以是一体的或模块化的。带子12可以由织物制成。例如，设想到了各种各样的可扭曲和可扩展的有弹性网状物/纺织品。带子12还可以被配置为多带或以模块化的链接。带子12在某些实现方式中可以包括用来将手表保持在位置中的插销或扣钩机制。在某些实施例中，其中，带子12将包含连接基本模块18和传感器模块16的线路(未示出)等等。还考虑在基本模块18和传感器模块16之间的单独的无线通信或无线通信与有线通信组合。
[0037]传感器模块16可以可卸载地附接在带子12上，以使得传感器模块16位于可穿戴传感器平台10的底部，或者以另一方式说，位于基本模块18的相对端处。按如下方式定位传感器模块16:将其放置为与用户腕关节下侧的皮肤至少部分接触，以允许传感器单元28感测来自用户的生理数据。传感器单元28的(一个或多个)接触表面可以定位在传感器模块1