用于心率检测的生物阻抗传感器阵列的制作方法_3

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它实例包括但不限于其它类型的可穿戴设备和便携式和非便携式计算设备,例如蜂窝电话、智能电话、平板电脑、和膝上型电脑。
[0048]传统的生物阻抗传感器通常包括单一一对电极,一个电极用于“I”电流,而另一个电极用于“V”电压,其测量生物电阻抗,或者反对电流穿过组织流动。
[0049]然而,根据一个实施例,提供一种生物阻抗传感器阵列316,其包括:当被穿戴时横跨用户的血管的四个以上的生物阻抗传感器316’。在一个实施例中,任何一对生物阻抗传感器316’都可以被选择来形成电流对“I”,并且另一对可被选择来形成电压对“V”,并且其将如下面所解释。在一个实施例中,该选择是固定的。在另一个实施例中,该选择是动态的,并且在生物阻抗传感器阵列316的操作期间执行。动态选择可以使用多路转换器(未示出)来进行。在示出的实施例中,生物阻抗传感器阵列316被示出为横跨动脉,诸如,桡动脉或尺动脉。在一个实施例中,一个或多个B1Z传感器316’可以与GSR传感器314中的一个或多个复用。
[0050]在一个实施例中,光学传感器阵列312可以包括光电容积描记(PPG)传感器阵列,其可以测量相对血流、脉搏和/或血氧水平。在本实施例中,光学传感器阵列312可被布置在带子310上,以使得光学传感器阵列312横跨或定址于动脉,例如,桡动脉或尺动脉。在一个实施例中,光学传感器阵列312可以包括离散的光学传感器312A的阵列,其中每个离散的光学传感器312A是至少一个光电检测器12B和位于光电检测器12B附近的至少两个匹配光源12C的组合。在一个实施例中,每个离散的光学传感器312A可以与其在带子310上的邻居分离约0.5至2毫米的预定距离。
[0051]在一个实施例中,光源12C可以每一个包括发光二极管(LED),其中,在每个离散的光学传感器312A中的LED发射不同波长的光。通过LED发射的光色的示例可包括绿色、红色、近红外、和红外波长。每个光电检测器12B将所接收的光能转换成电信号。在一个实施例中,信号可以包括反射光电容积描记信号。在另一个实施例中,所述信号可包括透射光电容积描记信号。在一个实施例中,光电检测器12B可以包括光电晶体管。在替代实施例中,光电检测器12B可以包括电荷耦合器件(CCO)。
[0052]皮肤电反应(GSR)传感器阵列314可以包括四个或更多的GSR传感器,其可以测量随水分含量而变化的皮肤的电导。通常地,需要2个GSR传感器来沿皮肤表面测量电阻。根据一个实施例的一个方面,GSR传感器阵列314被不出为包括4个GSR传感器,其中,可以选择四个中的任意两个来使用。在一个实施例中,GSR传感器314可以以2至5毫米在带子上间隔开。
[0053]在又另一个实施例中,带子310可以包括一个或多个心电图传感器(ECG) 318 ( —个在带子内侧面向皮肤并且其他的在带子的外侧),其测量用户的心脏在一个时间段中的电活动。此外,带子310还可以包括温度计320以用于测量温度或温度梯度。
[0054]图4是示出提供生物阻抗传感器阵列的方法和使用生物阻抗传感器阵列以为包括心率检测的应用监视和分析例如流体流动的生理参数的方法的流程图。在一个实施例中,可以通过在耦合到传感器阵列的处理器上运行的一个或多个软件组件(例如,校准和数据采集组件)来执行该过程。所述处理器可以对应于传感器计算单元28、基本计算单元200的处理器202 (图2中示出)、和/或单独的处理器。
[0055]根据示例性实施例,所述过程可以通过确定包括多于四个在基座上布置的生物阻抗传感器的生物阻抗传感器阵列中的最优子阵列,以使得当由用户穿戴时生物阻抗传感器阵列横跨血管或定址于血管来开始(框400)。在一个实施例中,最优子阵列可以包括被选择来形成电流对“I”的生物阻抗传感器的任何对,以及被选择来形成电压对“V”的另一对生物阻抗传感器。
[0056]图5是示出示例性生物阻抗传感器阵列的方框图。根据一个实施例,生物阻抗传感器阵列500可以被配置为多于四个,并且优选为至少6或8个离散生物阻抗传感器504的XXY阵列。XXY生物阻抗传感器阵列500可以被放置在任何适当的测量部位上。使用心率测量作为例子,传感器可被放置在穿戴者的前臂的下侧(即手掌侧)上或其他身体部位上。前臂下侧上的传感器阵列的位置可以进一步细化为在动脉上方的位置,例如桡动脉或尺动脉上方的位置,其中,相对于动脉来定位的传感器可以使得任一动脉可以位于通过生物阻抗传感器阵列500定义的区域内的任意位置处,只要血液脉搏在电流和电压传感器对之间经过。在示出的实施例中,生物阻抗传感器阵列500被示出为位于尺动脉和桡动脉这两者上。然而,在另一个实施例中,生物阻抗传感器阵列500可以被放置为仅一个动脉上或者在其他血管上。
[0057]根据本示例性实施例的一方面,XXY生物阻抗传感器阵列500的至少一个MXN子阵列502A至502G(统称子阵列502)被选择为最优子阵列。在本实施例中,生物阻抗传感器的最优子阵列是指具有在血管上的最适宜位置,并且因此提供最佳的信号质量的特定的一组离散生物阻抗传感器504。
[0058]在一个实施例中,最优子阵列502中的至少一对的生物阻抗传感器被选择为电流传感器,并且至少一个其它对被选择为电压传感器。除此之外,生物阻抗传感器阵列500中的额外的生物阻抗传感器504可以被选择作为电流传感器或电压传感器,或者被选择作为不使用。在一个实施例中,电流传感器和所述电压传感器的选择不一定需要选择在生物阻抗传感器阵列的相邻行或列中的生物阻抗传感器。
[0059]如图5中所示,MXN子阵列502的一种可能配置可以包括2x2的正方形传感器布置。在一个实施例中,相邻的MXN子阵列502被电接合在一起,以形成完整的XX Y生物阻抗传感器500。在所示的示例中,4个2X2子阵列502被显示为被放置在彼此相邻的行中,以形成单个的2X8生物阻抗传感器阵列500。
[0060]在一个实施例中,子阵列502的配置和放置是固定的,其中,每个子阵列502包括至少两个电流传感器和至少两个电压传感器。例如,子阵列A、C、E、和G可以是固定,并且在操作期间,选择这些子阵列中的一个作为最佳子阵列。
[0061]在另一个实施例中,子阵列502的配置是动态的。在本实施例中,在校准期间,扫描生物阻抗传感器阵列500,以识别哪些集合的生物阻抗传感器提供最佳信号,并且利用所识别的生物阻抗传感器的集合来作为最优子阵列。在一个实施例中,在此过程期间,离散的生物阻抗传感器504可以被串行地激活。在替代实施例中,离散生物阻抗传感器504可以并行地激活。此后,提供最佳信号的最优子阵列中的生物阻抗传感器的第一部分被选择作为电流传感器,并且最优子阵列中的生物阻抗传感器的第二部分被选择作为电压传感器。例如,在图5中,子阵列502A至502G中的任何一个可被确定为最优子阵列。其他子阵列也是可能的,但没有示出。此外,经过预定时间段之后,或者按照规则的时间间隔,可以再次执行最优子阵列的确定,以查看是否有更好的设置存在以提高性能。
[0062]图6A至6D是示出了在2X 2子阵列中的电流传感器和电压传感器的可能配置的示图。为了解释的目的,图6A示出的是所示的示例假定2X2子阵列是行(X)和列(y)的格式,其具有索引(1,1)、(1,2), (2,1)、和(2,2)。
[0063]图6A示出了在2X2子阵列中的电流传感器“I”和电压传感器“V”的配置为:(I, I) = 1、(1,2) = V、(2,1) = V、和(2,2) = I。
[0064]图6B示出了在2X2子阵列中的电流传感器“I”和电压传感器“V”的配置为:(I, I) = 1、(1,2) = V、(2,1) = 1、和(2,2) = V。
[0065]图6C示出了在2 X 2子阵列中的电流传感器“ I ”和电压传感器“V”的配置为:(I,I) = V、(1,2) = 1、(2,1) = V、和(2,2) = I。
[0066]图6D示出了在2X2子阵列中的电流传感器“I”和电压传感器“V”的配置为:(1,I) = V、(1,2) = 1、(2,1) = 1、和(2,2) = V。
[0067]图6E示出了可能在2 X 3生物阻抗传感器中使用的电流传感器和电压传感器的对角线子阵列配置,例如,其中,N表示在六个传感器阵列中未使用的传感器。如图所示,在阵列的第一行中的相邻的电压和电流传感器(从在阵列的第二行中的相邻的电流和电压传感器(“I”,“V”)偏移一列。
[0068]使用在手腕上的心率测量作为示例,最优子阵列可以位于桡动脉或尺动脉上方,其中,相对于动脉定位的子阵列可以使得任一动脉可以位于由最优子阵列所定义的区域内的任何位置处,只要例如血液、脉搏的流体在电流和电压传感器对之间经过。但是,相对于桡动脉和/或尺动脉的最优子阵列放置可能不需要桡动脉和/或尺动脉直接位于最优子阵列中的两个生物阻抗传感器500之间。而是只要最优子阵列的外周基本上覆盖在桡动脉和/或尺动脉(或其它血管),就仍然可以得到足以推断心率的测量。
[0069]一位本领域技术人员可以容易地认识到,可以按各种阵列类型的配置来布置和/或使用额外的传感器,
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