传感器装置及控制传感器装置的方法与流程

各种实施例通常涉及一种传感器装置及控制传感器装置的方法。

背景技术：

测量运动员呼吸量表现的仪器通常被隔离到实验室或要求可能是复杂且昂贵的专门的设备。测量通常在实验室或跑步机中进行，故不能模拟真实的室外条件。运动和健身爱好者因此不容易获得呼吸量测量。因此，可能需要改进的呼吸测量。

技术实现要素：

根据各种实施例，可提供一种传感器装置。该传感器装置可包括：气流传感器，被配置为基于气流以产生电压；以及输出电路，被配置为基于该电压以输出测量数据；其中该气流传感器被配置为将该电压作为电源提供给该输出电路。

根据各种实施例，可提供一种控制传感器装置的方法。该方法可包括：控制气流传感器以基于气流产生电压；控制输出电路以基于该电压输出测量数据；以及控制气流传感器以将该电压作为电源提供给该输出电路。

附图说明

在附图中，在所有不同视图中，相同附图标记通常表示相同部件。附图未必按比例绘制，而是通常着重于例示本发明的原理。为清晰起见，可任意扩大或缩小各种特征或组件的尺寸。在以下说明中，将参考以下附图来说明本发明的各种实施例。

图1a示出了根据各种实施例的传感器装置；

图1b示出了根据各种实施例的传感器装置；

图1c示出了根据各种实施例的控制传感器装置的流程图；和

图2示出了根据各种实施例的呼吸测量装置的功能框图。

具体实施方式

以下将参考附图进行详细说明，附图以例示的方式示出了可用以实现本发明的具体细节及实施例。将足够详细地说明这些实施例，以使本领域技术人员能够实现本发明。可使用其他实施例，且可在不背离本发明的范围下作出结构及逻辑上的改变。各种实施例未必相互排斥，因为一些实施例可与一个或多个其他实施例组合而形成新的实施例。

在本文中，如在此说明书中所述的传感器装置可包括存储器，该存储器例如用于在传感器装置内所执行的处理。实施例中所使用的存储器可以是易失性存储器，例如动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory；dram)，或者是非易失性存储器，例如可编程只读存储器(programmablereadonlymemory；prom)、可擦除可编程只读存储器(erasableprom；eprom)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprom；eeprom)、或闪存(例如，浮动门存储器(floatinggatememory))、电荷捕获存储器、磁阻式随机存取存储器(magnetoresistiverandomaccessmemory；mram)或相变随机存取存储器(phasechangerandomaccessmemory；pcram)。

在实施例中，“电路”可理解为任一种逻辑执行实体，其可为专用电路或处理器，该处理器用于执行储存于存储器、固件、或它们的任何组合中的软件。因此，在实施例中，“电路”可以是硬接线逻辑电路或可编程逻辑电路，例如可编程处理器，例如微处理器(例如复杂指令集计算机(complexinstructionsetcomputer；cisc)处理器或精简指令集计算机(reducedinstructionsetcomputer；risc)处理器)。“电路”也可为用于执行软件的处理器，该软件例如是任一种计算机程序，例如使用虚拟机程序代码(例如java)的计算机程序。以下将更详细描述的各个功能的任何其他种类的实现方式也可根据替代实施例而被理解为“电路”。

说明书中的术语“包括(comprising)”应理解为具有广泛的含义，类似于术语“包含(including)”，且将理解为意味包含所述的整数或步骤、或整数或步骤的群组，但不排除任何其他整数或步骤、或整数或步骤的群组。此定义也适用于术语“包括(comprising)”例如“包括(comprise)”及“包括(comprises)”的变型。

在此说明书中参考的任何现有技术不是且不应被视为承认或以任何形式建议在澳大利亚(或任何其他国家)的公知常识所引用的现有技术组成的一部分。

为使本发明可易于理解并实际实行，现在将通过示例而非限制方式参考附图来说明特定实施例。

针对装置提供各种实施例，并针对方法提供各种实施例。应理解，装置的基本性质也适用于方法，反之亦然。因此，为简洁起见，将省略对此种性质的重复说明。

应理解，本文针对特定装置所述的任一性质也可适用于本文所述的任一种装置。应理解，本文针对特定方法所述的任一性质也可适用于本文所述的任一种方法。此外，应理解，对于本文所述的任一种装置或方法，在所述装置或方法中未必必须包含所有所述组件或步骤，而是也可包含仅某些(而非全部)组件或步骤。

本文的术语“耦接(coupled)”(或“连接(connected)”可理解为电气耦接或机械耦接，例如附接或固定，或仅仅接触而无任何固定，并且应理解，可以提供直接耦接或间接耦接(换言之，并未直接接触的耦接)。

测量运动员呼吸量表现的仪器通常被隔离到实验室或要求可能是复杂且昂贵的专门的设备。测量通常在实验室或跑步机中进行，故不能模拟真实的室外条件。运动和健身爱好者因此不容易获得呼吸量测量。

为了解决上述问题，根据各种实施例，可提供一种呼吸吸入(breathintake)测量装置，其目的是在提供健身爱好者在他们训练中无障碍地穿戴。它也可以用于职业运动员/教练，他们希望在整个运动过程中绘制他们球员的进展情况和统计值。

根据各种实施例，可提供一种呼吸吸入测量装置(例如智能型便携式健身呼吸分析仪)。

图1a示出了根据各种实施例的传感器装置100。该传感器装置100可包括气流传感器102，该气流传感器102被配置为基于气流以产生电压。该传感器装置100可进一步包括输出电路104，该输出电路104被配置为基于该电压以输出测量数据。该气流传感器102可被配置为将该电压作为电源提供给该输出电路104。该气流传感器102和该输出电路104可彼此耦接，如由线106表示，例如电气耦接(例如使用线或电缆)和/或机械耦接。

换言之，传感器装置可包括气流传感器，该气流传感器可产生电压，该电压可用作测量信号和作为电源。

图1b示出了根据各种实施例的传感器装置108。该传感器装置108可(类似于图1a的传感器装置100)包括气流传感器102，该气流传感器102被配置为基于气流以产生电压。该传感器装置108可(类似于图1a的传感器装置100)进一步包括输出电路104，该输出电路104被配置为基于该电压以输出测量数据。该传感器装置108可进一步包括电池110，如下所述。该传感器装置108可进一步包括氧气传感器112。该传感器装置108可进一步包括二氧化碳传感器114。该传感器装置108可进一步包括湿度传感器116。该传感器装置108可进一步包括压力传感器118。该传感器装置108可进一步包括温度传感器120。该传感器装置108可进一步包括加速度计(accelerometer)122。该传感器装置108可进一步包括感应织带(strap)124，如下所述。该气流传感器102可配置以将该电压作为电源提供给该输出电路104。该气流传感器102、该输出电路104、该电池110、该氧气传感器112、该二氧化碳传感器114、该湿度传感器116、该压力传感器118、该温度传感器120、该加速度计122和该感应织带124可彼此耦接，如由线126表示，例如电气耦接(例如使用线或电缆)和/或机械耦接。

根据各种实施例，该电池110可被配置为对该气流传感器102和/或该输出电路104供电。

根据各种实施例，该气流传感器102可被配置为提供电压用于对该电池110充电。

根据各种实施例，该气流可以是呼吸气流(breath)。

根据各种实施例，该气流传感器102可包括或可以是涡轮机(turbine)或微机电系统中的至少一个。

根据各种实施例，该输出电路104可包括或可以是接口。

根据各种实施例，该接口可根据蓝牙、低功耗蓝牙和通用串行总线中的至少一个来配置。

根据各种实施例，该传感器装置108可以是传感器面罩。

根据各种实施例，该感应织带124可被配置为将该传感器装置108附接到使用者的头部或使用者的脸部。

图1c示出了根据各种实施例的控制传感器装置的流程图128。在步骤130中，可控制气流传感器以基于气流产生电压。在步骤132中，可控制输出电路以基于该电压输出测量数据。在步骤134中，可控制气流传感器以将该电压作为电源提供给该输出电路。

根据各种实施例，该方法可进一步包括控制被配置为对该气流传感器和该输出电路供电的电池。

根据各种实施例，该气流传感器可经控制以提供电压用于对该电池充电。

根据各种实施例，该气流可以是呼吸气流。

根据各种实施例，该气流传感器可包括或可以是涡轮机或微机电系统中的至少一个。

根据各种实施例，该方法可进一步包括控制氧气传感器。

根据各种实施例，该方法可进一步包括控制二氧化碳传感器。

根据各种实施例，该方法可进一步包括控制湿度传感器。

根据各种实施例，该方法可进一步包括控制压力传感器。

根据各种实施例，该方法可进一步包括控制温度传感器。

根据各种实施例，该方法可进一步包括控制加速度计。

根据各种实施例，该输出电路可包括或可以是接口。

根据各种实施例，该接口可根据蓝牙、低功耗蓝牙和通用串行总线中的至少一个来配置。

根据各种实施例，该传感器装置可以是传感器面罩。

根据各种实施例，该传感器装置可包括感应织带，该感性织带被配置为将该传感器装置附接到使用者的头部。

根据各种实施例，可提供一种呼吸吸入测量装置，其可以是轻量型，且在模拟真实室外条件的同时不限制使用者的可呼吸性(breathability)。

根据各种实施例，该呼吸吸入测量装置可在身体活动期间用于呼吸吸入量的测量。

根据各种实施例，可提供覆盖使用者的嘴和/或鼻的至少一部分的装置(例如面罩)，该装置可包括：控制器单元；传感器；用于风扇叶片在面罩内移动的涡轮机(该涡轮机可以给出气流的估计，从而给出吸入和呼出的空气的体积，并且其中该涡轮机的运动也可驱动可选择的发电机/电池，该发电机/电池可对该面罩的电气部件提供电力)；以及用于将数据发送到可穿戴装置、远程服务器或移动计算机装置的发射器，其中该数据被转换成用于佩戴者评选可用的统计值。

根据各种实施例，可提供覆盖使用者的嘴和鼻的轻质半罩式面罩。可在头部背面处提供一种用于支撑的面罩感应织带，如半罩式呼吸器。

根据各种实施例，大尺寸的通气口可位于该面罩的前面，该面罩内置硅膜阀门，用以最大限度地减少气流的阻碍。该阀门可确保气流仅在一个方向发生，以防止空气回流和热积聚。这也可以提高传感器对进入空气的测量的精度。

根据各种实施例，可使用微机电系统(microelectromechanicalsystem；mems)气流传感器或微型风力涡轮机来测量气流。除了测量气流外，该微型风力涡轮机也可产生能量以对健身呼吸分析仪自动供电。

低功耗蓝牙(bluetoothlowenergy；ble)连接可允许整理的数据容易且无线地上传到移动电话的应用程序(app)。通用串行总线(usb)连接可允许将数据上传到任何连接的个人计算机(pc)或膝上型计算机。

图2示出了根据各种实施例的呼吸测量装置的功能框图200。微控制器单元(mcu)202可提供usb通信接口和/或ble通信接口。加速度计204、32.768khzxtal(晶体)206、32mhzxtal208、电池adc(模拟数字转换器)210、dc(直流)-dc电路212(其可提供使能/vload讯号)、5v检测电路214、rf(射频)天线216、按钮开关218、充电器ic(集成电路)220、微型mems气流传感器(或微型风力涡轮机)222和led(发光二极管)指示器224、声音产生器226(其可被配置为产生蜂鸣声)、uv(紫外线)o2传感器/气压计228、湿度传感器230和co2/voc传感器232可连接到mcu202。除了测量气流速度之外，该微型mems气流传感器(或微型风力涡轮机)222可作为功率产生器而倍增。

各种实施例可允许运动爱好者追踪呼吸吸入量，该呼吸吸入量与改善的健康和健身程度、改善的耐力程度和运动表现、改善的心专注(mentalfocus)和脑健康有关。根据各种实施例的装置能够使使用者知道他/她在运动期间是否以适当的方式呼吸，并可以推荐建议和通知以改善呼吸技巧或呼吸模式。

根据各种实施例的便携装置可允许爱好运动员在整个运动状态下(甚至是在室外)测量他们的呼吸周期和体积。在训练期间测量呼吸模式可助于放大球员的不良行为。

根据各种实施例的装置可与其他外部传感器耦接以用于全谱分析。这种外部传感器可例如是：高速摄像机、心率传感器和/或温度计。当根据各种实施例的装置与其他传感器耦接时，可更容易地由教练校正运动和压力。当与根据各种实施例的面罩中的氧气传感器、二氧化碳传感器、湿度传感器、压力传感器和/或温度传感器耦接时，根据各种实施例的健身呼吸分析仪可估计身体处理氧气的效率。易失性有机化合物(voc)传感器会告知使用者环境空气是否对该使用者有害。

各种实施例可在可穿戴产品中使用。

根据各种实施例，可提供低成本设备(换言之，可能不要求昂贵的设备)。

以下实例关于另外的实施例。

实例1是一种传感器装置，包括：气流传感器，被配置为基于气流以产生电压；以及输出电路，被配置为基于该电压以输出测量数据；其中该气流传感器被配置为将该电压作为电源提供给该输出电路。

在实例2中，实例1的主题可以有选择地包括电池，被配置为对该气流传感器和该输出电路供电。

在实例3中，实例1至实例2中任一者的主题可以有选择地包括：该气流传感器被配置为提供电压用于对该电池充电。

在实例4中，实例1至实例3中任一者的主题可以有选择地包括：该气流是呼吸气流。

在实例5中，实例1至实例4中任一者的主题可以有选择地包括：该气流传感器包括涡轮机或微机电系统中的至少一个。

在实例6中，实例1至实例5中任一者的主题可以有选择地包括氧气传感器。

在实例7中，实例1至实例6中任一者的主题可以有选择地包括二氧化碳传感器。

在实例8中，实例1至实例7中任一者的主题可以有选择地包括湿度传感器。

在实例9中，实例1至实例8中任一者的主题可以有选择地包括压力传感器。

在实例10中，实例1至实例9中任一者的主题可以有选择地包括温度传感器。

在实例11中，实例1至实例10中任一者的主题可以有选择地包括加速度计。

在实例12中，实例1至实例11中任一者的主题可以有选择地包括：该输出电路包括接口。

在实例13中，实例1至实例12中任一者的主题可以有选择地包括：该接口根据蓝牙、低功耗蓝牙和通用串行总线中的至少一个来配置。

在实例14中，实例1至实例13中任一者的主题可以有选择地包括：该传感器装置是传感器面罩。

在实例15中，实例1至实例14中任一者的主题可以有选择地包括感应织带，被配置为将该传感器装置附接到使用者的头部。

实例16是一种控制传感器装置的方法，该方法包括：控制气流传感器以基于气流产生电压；控制输出电路以基于该电压输出测量数据；以及控制气流传感器以将该电压作为电源提供给该输出电路。

在实例17中，实例16的主题可以有选择地包括控制被配置为对该气流传感器和该输出电路供电的电池。

在实例18中，实例16至实例17中任一者的主题可以有选择地包括：该气流传感器经控制以提供电压用于对该电池充电。

在实例19中，实例16至实例18中任一者的主题可以有选择地包括：该气流是呼吸气流。

在实例20中，实例16至实例19中任一者的主题可以有选择地包括：该气流传感器包括涡轮机或微机电系统中的至少一个。

在实例21中，实例16至实例20中任一者的主题可以有选择地包括控制氧气传感器。

在实例22中，实例16至实例21中任一者的主题可以有选择地包括控制二氧化碳传感器。

在实例23中，实例16至实例22中任一者的主题可以有选择地包括控制湿度传感器。

在实例24中，实例16至实例23中任一者的主题可以有选择地包括控制压力传感器。

在实例25中，实例16至实例24中任一者的主题可以有选择地包括控制温度传感器。

在实例26中，实例16至实例25中任一者的主题可以有选择地包括控制加速度计。

在实例27中，实例16至实例26中任一者的主题可以有选择地包括：该输出电路包括接口。

在实例28中，实例16至实例27中任一者的主题可以有选择地包括：该接口根据蓝牙、低功耗蓝牙和通用串行总线中的至少一个来配置。

在实例29中，实例16至实例28中任一者的主题可以有选择地包括：该传感器装置是传感器面罩。

在实例30中，实例16至实例29中任一者的主题可以有选择地包括：该传感器装置包括感应织带，被配置为将该传感器装置附接到使用者的头部。

尽管已参考具体实施例具体地示出并说明本发明，然而本领域技术人员应理解，在不背离由所附权利要求所界定的本发明的精神及范围的条件下，可对本发明作出形式及细节上的各种改变。本发明的范围因此由所附权利要求表示，且因此旨在包括处于权利要求的等效内容的意义及范围内的所有变化。