用于心率检测的生物阻抗传感器阵列的制作方法_2

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8]在图1A所示的实施例中,可穿戴传感器平台1A可以被实现为装在用户的手腕上的智能手表或其他计算设备。可穿戴传感器平台1A可以包括:基本模块12A、带子16A、扣钩30A、电池22A、和耦接到带子16A的传感器模块14A。在一些实施例中,可穿戴传感器平台1A的模块和/或组件可以是可由终端用户移除的。然而,在其他实施例中,可穿戴传感器平台1A的模块和/或组件由生产商集成到可穿戴传感器平台1A中,并且不打算由终?而用户移除。
[0029]传感器模块14Α可以位于带子16Α内,使得传感器模块14Α位于用户的手腕的底部,与用户的皮肤接触以从用户收集生理数据。基本模块12Α附接到带子16Α,使得基本模块12Α位于手腕的顶部。
[0030]基本模块12Α可以包括基本计算单元20Α和在其上可以提供图形用户界面(⑶I)的显示器18Α。基本模块12Α执行的功能包括但不限于:显示时间、执行计算、和/或显示包括从传感器模块14Α收集的传感器数据的数据。除了与传感器模块14Α通信之外,基本模块12Α可以无线地与在用户的不同身体部位上穿戴的其它传感器模块(未示出)进行通信,以形成体域网(body area network)。如将针对图2更全面地讨论的,基本计算单元20A可以包括处理器、存储器、通信接口和传感器的集合,诸如加速度计和温度计。
[0031]传感器模块14A从用户收集生理数据、活动数据、睡眠统计和/或其他数据,并且处于与基本模块12A的通信中。传感器模块14A包括容纳在传感器板26A中的传感器单元24A。传感器单元24A可以包括光学传感器阵列、温度计、皮肤电反应(GSR)传感器阵列、生物阻抗(B1Z)传感器阵列、心电图传感器(ECG)传感器、或其任何组合。还可以采用其它传感器。
[0032]传感器模块14A还可以包括传感器计算单元28A。传感器计算单元28A可分析由传感器单元24A收集的数据,对该数据执行计算,并且在一些实施例中存储该数据。来自传感器单元24A的数据也可以被提供给基本计算单元20A,用于进一步的处理。因为传感器计算单元28A可以被集成到传感器板26A中,所以其在图1A中由虚线示出。在其它实施例中,传感器计算单元28A可以省略。在这样的实施例中,基本计算单元20A可以执行否则将由传感器计算单元28A执行的功能。通过传感器模块14A和基本模块12A的组合,数据可以被收集、存储、分析、和呈现给用户。
[0033]在图1B中所描绘的可穿戴传感器平台1B类似于图1A中所描绘的可穿戴传感器平台10A。因此,可穿戴传感器平台1B包括:带子16B、电池22B、扣钩30B、包括显示器/⑶I 18B和基本计算单元20B的基本模块12B、和包括传感器单元24B的传感器模块14B、传感器板26B、和可选的传感器计算单元28B,这些分别类似于带子16A、电池22A、扣钩30A、包括显示器/⑶〗18A和基本计算单元20A的基本模块12A、和包括传感器单元24A的传感器模块14A、传感器板26A、和可选的传感器计算单元28A。然而,如在图1B中可见,某些模块的位置已经被改变。例如,扣钩30B比扣钩30A更靠近于显示器/⑶I 18B。类似地,电池22B被容纳在基本模块12B中。在图1A中所示的实施例中,电池22A被容纳在带子16A中,与显示器18A相对。因此,在各种实施例中,模块的位置和/或功能可以被改变。
[0034]在图1A和IB中所示的两个实施例中,带子或皮带16可以是一件(piece)或模块化的。带子16可以由织物来制成。例如,可以考虑各种可扭转的和可扩展的弹性网织品/纺织品。带子16也可以配置为多带或以模块化来链接。在某些实施方式中,带子16可包括闩锁或扣钩机构来使带子保持在用户上。除此之外,在某些实施例中,带子16将包含连接基本模块12和传感器模块14的线(未示出)。还可以考虑在基本模块12和传感器模块14之间的单独的无线通信,或者与有线组合的无线通信。
[0035]图2是示出模块化可穿戴传感器平台10’以及包括基本模块的组件的一个实施例的示图。可穿戴传感器平台10’类似于可穿戴传感器平台10,因此包括具有相似标签的类似组件。在本实施例中,可穿戴传感器平台10’可以包括带子16’,以及附连到带子16’的传感器模块14’。可移除的传感器模块14’还可以包括附连到带子16’的传感器板26’,以及附连到传感器板26’的传感器单元24’。传感器模块14’还可以包括传感器计算单元28,。
[0036]可穿戴传感器平台10’包括类似于基本计算单元20的基本计算单元200和一个或多个电池201。例如,可以提供类似于电池22的永久性和/或可移除电池。在一个实施例中,基本计算单元200可以通过通信接口 205与传感器计算单元28’进行通信。在一个实施例中,通信接口 205可以包括串行接口。基本计算单元200可以包括处理器202、存储器206、输入/输出(I/O) 208、显示器18’、通信接口 210、传感器214、以及功率管理单元220。
[0037]处理器202、存储器206、I/O 208、通信接口 210、和传感器214可以通过系统总线(未示出)而耦合在一起。处理器202可以包括具有一个或多个内核的单个处理器,或者具有一个或者多个内核的多个处理器。处理器202可以执行操作系统(OS)和各种应用204。OS的例子可以包括,但不限于,Linux和Android?。
[0038]根据示例性实施例,处理器202可以运行校准和数据采集组件(未示出),其可以执行传感器校准和数据采集功能。在一个实施例中,传感器校准功能可包括用于将一个更多传感器阵列自对准到血管的过程。在一个实施例中,传感器校准可以在从传感器接收数据之前在启动时被执行,或在操作期间以周期性的间隔来执行。
[0039]存储器206可以包括包含不同存储器类型的一个或多个存储器,例如,存储器类型包括DRAM、SRAM、ROM、高速缓存、虚拟存储器、和快闪存储器。I/O 208可包括输入信息和输出信息的组件集。包括I/O 208的示例性组件包括麦克风和扬声器。
[0040]通信接口 210可以包括无线网络接口控制器(或类似组件),用于通过网络进行无线通信。在一个实施例中,无线通信的示例类型可以包括低能量蓝牙(Bluetooth LowEnergy, BLE)和WLAN(无线局域网)。然而,在另一个实施例中,无线通信的示例类型可以包括WAN(广域网)接口、或蜂窝网络,例如3G、4G或者LTE (长期演进)。
[0041]在一个实施例中,显示器18’可以与基本计算单元200集成在一起,而在另一实施例中,显示器18’可以在基体计算单元200外部。传感器214可以包括诸如以下的任何类型的微机电系统(MEMs)传感器,例如加速度计/陀螺仪214A、和温度计214B。
[0042]功率管理单元220可被耦合到电池201,并且可以包括微控制器,该微控制器管理基本计算单元200的功率功能。在一个实施例中,功率管理单元220还可以控制经由功率接口 222到可移除传感器模块14’的电池功率的提供。
[0043]尽管未示出,但是根据在传感器模块14上配备的传感器单元24的类型,基本计算单元200可以可选地包括心电图传感器(ECG)和生物阻抗(B1Z)模拟前端(AFE)、皮肤电反应(GSR) AFE、和光学传感器AFE。
[0044]图3是示出了用在例如模块化可穿戴传感器平台的可穿戴设备中的传感器阵列系统的示例性实施例的框图。所述系统包括带子310,其可容纳一个或多个自对准的传感器阵列。在一个实施例中,带子310对应于模块化可穿戴传感器平台10的带子16,其使用或者没有使用传感器板26。在另一个实施例中,带子310可以是不作为模块化可穿戴传感器平台10的一部分的单个设备。
[0045]图3的顶部显示环绕用户的手腕308的截面的带子310,而图3的底部显示处于展开位置的带子310。根据一个实施例,带子310包括生物阻抗(B1Z)传感器阵列316,以及可选的光学传感器阵列312、皮肤电反应(GSR)传感器阵列314、心电图传感器(ECG)318、或它们的任何组合。
[0046]根据一个不例性实施例,传感器阵列316、314、和312的每一个包括被布置或摆开在带子310上的离散传感器的阵列,使得当带子310被戴在身体的一部分上时,每个传感器阵列横跨(straddle)或者定址于(address)特定的血管(即,静脉、动脉、或毛细管),或者具有与血管无关的具有更高电响应的区域。更具体地,传感器阵列316、314、和312的每一个可基本上垂直于血管纵轴线摆开,并且叠盖血管的宽度以获得最佳的信号。在一个实施例中,带子310可被佩戴,使得带子310上的自对准传感器阵列316、314、和312接触用户的皮肤但也不是太紧,以使得可以防止带子310在诸如用户的手腕308的身体部分上的任何移动。
[0047]如本文所使用的,生物阻抗(B1Z)传感器阵列316包括可用在活生物体的流体流动检测应用(诸如心率检测)中的阻抗测量设备。B1Z传感器阵列316和生物阻抗方法可以结合主机电子设备来使用,主机电子设备包括但不限于基本计算单元200 ο主机电子设备的其
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