专利名称：身体活动监测器和数据收集单元的制作方法
技术领域：
本申请要求于2008年5月14日提交的美国临时专利申请61/071，701的优先权， 这里通过引用将其全部内容包含于此。本发明涉及基于传感器的设备，其被配置用于监测个体的身体活动水平，在体力 消耗的时段期间收集数据，以及将所收集到的数据传送到与身体活动奖励分配系统和/或 身体活动跟踪系统相关联的数据收集门户。
发明内容
本公开的一个方面包括身体活动数据收集单元，其包括一个或多个被配置用于提 供指示所述身体活动数据收集单元的用户的脉搏率的输出的红外传感器、至少一个被配置 用于提供指示所述用户的至少体温的输出的温度传感器以及至少一个被配置用于提供指 示所述用户的运动的输出的加速计。所述身体活动数据收集单元还能够包括微控制器，其 被配置用于基于从所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器和所述至少一个 加速计的输出确定所述数据收集单元的用户的脉搏率、体温以及运动特征；基于所述用户 的脉搏率、体温或运动特征中的一个或多个，确定所述用户的体力消耗水平；并且，在所述 体力消耗水平超过预定阈值的时间段期间，将指示体力消耗水平的数据存储在存储器中。本公开的另一个方面包括身体活动数据收集单元，其包括至少一个被配置用于产 生与用户的身体活动水平相关的输出的生理传感器；以及微控制器，其被配置用于监测 所述至少一个生理传感器的输出；基于所述至少一个生理传感器的输出确定所述用户的体 力消耗水平；以及在所述体力消耗水平超出预定阈值的时间段期间，将指示体力消耗水平 的数据存储在存储器中。本公开的再一个方面包括身体活动数据收集单元，其包括一个或多个被配置用于 提供指示所述身体活动数据收集单元的用户的脉搏率的输出的红外传感器；至少一个被配 置用于提供指示所述用户的至少体温的输出的温度传感器；至少一个被配置用于提供指示 所述用户的运动的输出的加速计；以及微控制器。所述微控制器被配置用于采样从所述 一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器和所述至少一个加速计的输出；以及将 从所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器和所述至少一个加速计的采样输 出导出的数据存储在存储器中。
图1是根据示例性公开的实施例的数据收集单元的图示；图2是根据示例性公开的实施例的数据收集单元的功能块级别的图。
具体实施例方式图1提供了根据示例性公开的实施例的数据收集单元的图示。如图1所示，所公开 的数据收集单元10可以被配置为可佩戴式物件。在某些实施例中，例如，所述数据收集单元可以被并入可佩戴在个体的腕部上的物件中。这样的物件会提供最小的侵入性的优势， 这是因为，大部分人习惯于佩戴固定在腕部上的物件。所述腕部单元可以被制作成各种颜 色和样式风格的简单腕带。所述带可以是可调节的、防震的，且使用钩子和环形闭合、搭扣 闭合、不需要分离的闭合设备的弹性材料、或任意其它合适的固定结构而被牢固地固定在 腕部上。例如，可从包括防水材料、氯丁橡胶、聚合物、尼龙、皮革、金属、或任意其他可佩带 材料来制造所述带。在一个实施例中，数据收集单元10可以被嵌入到小巧的、自包含的腕带12中。在 这样的配置中，可能不存在、或存在极少对所述数据收集单元的硬件组件的存在性的外部 指示。在其它实施例中，所述数据收集单元可以被并入手表、手镯、心率监测器或给那些设 备提供附加功能的其它可佩带物件。除了所述腕部之外，所公开的数据收集单元可以被置 于能够提供对监测所述用户的体力消耗水平所需要的生物标志的合适访问的用户身体的 任意部分(如，脖子、胸部、脚踝、头部或大腿)。例如，所述数据收集单元可以被配置为或被 并入鞋底、耳夹、项链、脚踝带、袜、腰带、手套、戒指、太阳镜、帽子和/或头巾。数据收集单元10包括被配置用于监测随着个体的消耗水平而变化的生物标志的 传感器阵列(包括一个或多个传感器)。所监测的生物标志可以包括例如脉搏率、体温、血 氧含量或任意其它合适的标志。在所述传感器阵列内，各个传感器可以被配置用于仅仅监 测单个生物标志。或者，所述阵列中单独的传感器可以被配置用于监测多个生物标志。在一个实施例中，数据收集单元10可以包括若干个传感器。这些传感器可以包括 能够监测与数据收集单元10的用户相关联的生物特征和/或运动的一个或多个传感器的 任意布局。在一个示例性实施例中，如图1所示，数据收集单元10可以包括至少一个红外 传感器14、温度传感器22和/或加速计对。在图1所示的示例性实施例中，数据收集单元10包括三个红外传感器14、16、18。 其中，适当的红外发射器/接收器的供应商包括Vishay Semiconductors.各个红外传感器可以被配置为能够监测通过附近的血管的血液的氧含量的发射 器/接收器。具体地，各个红外传感器能够被配置用于发射红外线辐射进入数据收集单元 10的佩戴者的身体，以及检测所述传感器接收到的红外线辐射的水平。所发射的辐射的波 长可以根据特定的应用需求做选择。在一个实施例中，红外传感器14、16和18能够被配置 用于发射波长范围在大约650nm到大约950nm的红外线辐射。所发射的辐射水平和所检测到的辐射水平之间的差是由身体、特别是携氧血液所 吸收的红外线辐射的量的特征。这个传感的吸收水平能够被用于确定数据收集单元10的 佩戴者的脉搏率。特别地，所述红外线吸收水平可能受到附近血管的扩张和收缩、以及流经 附近血管的血液的氧含量的影响，这都是随着心率一起改变的身体特征。因此，所观察到的 身体的红外线吸收特征的变化的速率能够使能所述佩戴者心率的计算。当取决于特定实施例的功能需求、仅需要一个红外传感器时，包括两个或更多个 红外传感器、或甚至三个或更多红外传感器能够用来增加从这些传感器收集的数据的可靠 性。如图1所示，红外传感器14、16和18可以相互隔开。在特定的实施例中，这些传感器 可以被放置于沿着数据收集单元10的中心壳体20的周边的位置。使红外传感器14、16和 18相互隔开能够使以下可能性最大化即使在与身体活动相关联的运动期间，至少一个传 感器也一直与所述佩戴者的皮肤接触。
可以采用电源管理方案来降低红外传感器14、16和18的电力需求。例如，各个传 感器的发射器部分可以以预定的占空比脉动，以遵循特定配置的电源规范。在一个示例性 实施例中，传感器14、16和18的红外发射器能够使用的占空比，以大约每秒8个脉冲的 速率脉动。数据收集单元10也可以包括温度传感器22。温度传感器22可以被配置用于通过 测量壳体20的外部以及例如靠着所述佩戴者皮肤的温度，来监测数据收集单元10的佩戴 者的体温。另外，温度传感器22可以被配置用于测量壳体20内部的温度。使用来自壳体 20内部和外部的温度测量的差异，能够确定观察到的所述壳体外部的温度变化很可能归因 于大气条件、还是数据收集单元20的佩戴者的体温的实际变化。虽然特定的实施例可以包 括仅一个温度传感器，但其它实施例可以包括多个温度传感器，从而满足操作上的特征的 期望集合(如，在数据收集单元10上监测来自多个位置的体温；分离温度传感器，以监测壳 体20内部和外部的温度；等等)。温度传感器22可以包括用于确定个体的体温的任意合适的器件。例如，温度传感 器22可以包括数字或模拟器件，也可以包括热电偶、二极管、电阻式温度检测器(RTD)或红 外检测器。合适的温度传感器可以从不同的供应商获得，包括Analog Devices公司、Omega 或德州仪器。对于特定类型的温度传感器，与个体的皮肤接触可以帮助获得精确的体温测 量。另一方面，在特定的情况下，例如，红外传感器提供测量体温的主模式，仅仅接近所述个 体的皮肤已足以精确地确定所述用户的体温。另外，数据收集单元10可以包括加速计对，用以监测数据收集单元10的运动。在 特定的实施例中，加速计M包括被配置用于检测沿着一个轴的运动的仅单轴加速计。然 而，其它实施例可以包括多个加速计。在一个示例性实施例中，加速计M可包括三轴加速 计，其包括被安排关于彼此相互正交的三个加速计。按照这样的安排，加速计M能够检测 或监测沿着三个单独的轴的运动。三轴加速计在检测与锻炼和身体活动的特定类型相关联的运动时特别有用。一般 地，大多数运动或身体活动类型都产生能够使用加速计检测的运动显著模式。用这种方法， 加速计M能够帮助确认数据收集单元10的佩戴者是否参与了身体活动，以及在特定的情 况下，能够帮助确定所述佩戴者参与的运动或活动的类型。数据收集单元10的其它实施例可以包括额外的或不同的传感器。例如，数据收集 单元10可以包括二氧化碳检测器、额外的加速计、呼吸速率传感器、或任意其它适合于监 测身体活动水平的传感器。除了上面说明的红外传感器之外，可以通过使用任意其它类型的适合于监测所述 佩戴者心率的传感器，来确定数据收集单元10的佩戴者的脉搏。在一个实施例中，例如，基 于心电图的技术可以被并入数据收集单元10。数据收集单元10也可以包括用于建立与数据收集单元10外部的设备的通信的收 发器26。为了处理电力需求，数据收集单元10也可以包括电池28。图2提供了根据示例性公开的实施例的数据收集单元10的功能块级别的图。在 数据收集单元10内，若干传感量能够被提供到微控制器40，用于处理。例如，这些传感量可 以包括分别来自红外传感器14、16和18的输出30、31和32。另外，这些传感量可以包括 温度传感器输出33和34。温度输出33可以对应于壳体20内部的温度，例如，温度输出34可以对应于壳体20外部观察到的温度。所述传感量还可以包括加速计输出35、36和37，其 分别对应于唯一的运动轴。微控制器40能够将与所述传感量相关联的数据以原始形式或者处理之后的形式 存储在存储器50中。此外，与所述传感量相关的数据能够通过收发器单元沈被传送到远 程位置。任意合适的微控制器40都可以被包括在数据收集单元40中。在一个实施例中， 微控制器40包括具有大约0. 4英寸X0. 4英寸或更小尺寸的小的微控制器。一个合适的 微控制器包括由Microchip公司生产的PIC18F系列微控制器。优选地，微控制器40可以 显示出低功率特征，且在正常操作期间仅要求大约10微安到大约50微安的电流，在传送数 据时要求5毫安至大约20毫安的电流。数据收集单元10的微控制器40具有若干责任。在这些责任之间，微控制器40周 期性地经由模数转换器42从可用的传感器收集数据。能够选择数据收集的频率以满足特 定应用的需求。在一个实施例中，微控制器40可以至少每秒一次地采样来自所述传感器的 数据。然而，更高或更低的采样频率也是可以的。微控制器40可以被配置为具有取决于传感的条件从多个数据采样频率之中进行 选择的能力。例如，当微控制器40确定所述器件的用户在休息或处于正常的体力消耗水平 时，微控制器40可以被编程为以低于每秒一次(如，每10秒一次)的速率采样所述传感器 的输出。相似地，微控制器40可以被配置为当所述用户的体力消耗水平超过预定阈值时， 以更高的频率(如，每秒至少一次)的速率采样所述传感器的输出。在特定的实施例中，以 及在体力消耗的时段期间，微控制器40可以以多达每秒5次、每秒10次或甚至更高的速率 收集传感器数据，以保证能够精确地评估诸如脉搏率和血氧量的快速改变量，其在极限的 体力消耗时段期间可能以每分钟200次的量级循环。在适当的时候，微控制器40也可以进入休息状态以省电。例如，当超过特定的时 间段后红外传感器14、16和18仍不提供脉搏读数或加速计M仍没有记入运动时，微控制 器40可以确定数据收集单元10没有被佩戴。在这种情况下，微控制器40可以将所述传感 器的采样周期降低为每30秒一次、每分钟一次或其它合适的采样频率。另外，微控制器40 可以被配置为在身体不活动时间内、或当数据收集单元10不被佩戴时，采样可用的传感 器的仅一部分。在一个实施例中，例如，一旦微控制器40确定所述用户没有佩戴数据收集 单元10，则微控制器40可以开始仅仅采样温度传感器22的输出。在这样的配置中，感知到 的温度的快速变化可以指示数据收集单元10正在被使用，也可以提示所述控制器“醒来” 并恢复全功能的数据收集。微控制器40能够被配置用于分析从数据收集单元10板载的传感器收集到的数 据。例如，来自红外传感器14、16、18的数据能够被用于比较所传送的红外信号与接收到的 红外信号，并通过已知的算法计算血氧饱和度。微控制器40也可以被配置用于通过监测血 氧饱和度的变化频率来计算脉搏率。如上所述，微控制器40能够被配置用于将原始或处理后的数据存储到数据收集 单元10包括的存储器50中。存储器50可以包括包括例如固态非易失性串行或并行存取 存储器的任意合适的存储单元。在特定的实施例中，所述存储器可以包括至少32MB的存储 容量。合适的存储单元可以包括RAM、NVRAM和闪存。也可以使用内部微控制器存储器存储数据，特别是如果微控制器被开发为包括大于当前可用的64KB大小的内部存储器大小。在微控制器40被配置用于存储原始数据的情况下，微控制器40可以采样数据收 集单元10板载的传感器的输出，并简单地将那些值存储到存储器50中。接下来，能够从数 据收集单元10下载并使用数据收集单元10外部的设备和/或系统来处理那些被存储的值。在可以存储从所述传感器设备收集到的原始数据的同时，微控制器40也可以被 配置用于处理在存储到存储器50之前从数据收集单元10的传感器采样的数据。例如，微 控制器40可以被配置用于计算脉搏率、温度、加速度，并将在多达30秒、60秒或更长的时段 内计算的每个值平均，以消除噪声并增强读数的精确性。微控制器40还可以被配置用于存 储在预选的间隔内(如，每分钟一次或两次)时间平均的、滤波后的脉搏率/温度/加速度。 这个方案可以节省存储器和/或电力资源，同时仍可以提供有用的信息。在特定情况下，这 些存储在存储器中的处理过的或条件数据信号甚至能够更有用，因为它们可以显示更少的 能够减损数据的可靠性的噪声和快速波动的值。微控制器40可以被配置用于限制从数据收集单元10板载的一个或多个传感器接 收到的信号。在与身体活动相关联的运动期间，可能对所述板载的传感器产生的信号施加 了相当数量的噪声。这个噪声在能够被用于确定心率的红外传感器提供的数据中尤其显 著。数字信号处理技术可以被采用以从这些信号中消除至少一些噪声，并增加心率计算的 精确度。微控制器40也可以被配置用于确定所述用户什么时候在休息、以及用户什么时 候在锻炼。除了使用这个信息控制数据收集和存储速率之外，例如，这个信息能够与身体活 动奖励分配系统联合被用于提供对数据收集单元10的用户的基于奖励的激励。即，数据收 集单元10的用户可以基于所述用户花费在运动上的时间的数量和/或基于运动期间体力 消耗的程度接收到商品、商品折扣、货币和/或免费或打折的服务的形式的奖励。所述信息 也可以被用于跟踪身体活动水平，从而评价个体的身体健康情况。例如，所述信息可以被跟 踪并用于确定私人或公共雇员的身体素质、健康或福利，从而向工作者提供激励。可选地或 额外地，这个信息可以被保险业用于设置适合于个体的费率/费用或为参与身体活动跟踪 程序的个体组打折。微控制器40能够被配置用于确定什么时候将用户的活动水平定为锻炼。例如，微 控制器40能够将所述用户的脉搏率、温度和加速度水平中的一个或多个纳入锻炼评价分 数。通过将所述锻炼评价分数与预定阈值水平相比较，当所述锻炼评价分数超过该阈值时， 微控制器40能够确定用户正在锻炼。所述微控制器确定用户的身体活动水平或消耗水平的精度可以根据任意理想的 算法而细化。在一个实施例中，例如，微控制器40可以被配置用于确定数据收集单元10板 载的传感器所提供的数据的相对可靠性，并基于从各个输出感知到的所述数据的可靠性， 给那些输出分配加权因子(如，0和1之间的值)。例如，如果所述红外传感器之一正在发 射低噪声水平的稳定的振荡输出信号，而另一个正发射有噪信号，则微控制器40可以分配 更高的加权因子给更高质量的信号，以及分配更低权重给所述有噪信号。用这种方式，当高 质量数据输出信号可用时，微控制器40能够最小化外来噪声和低质量数据的影响，并最大 化所述测量的可靠性。
可通过公共基线阈值来对微控制器40编程，以供所公开的数据收集单元10的所 有用户使用。可选地，微控制器40可以被用于计算和周期性地更新为特定的数据收集单元 的指定用户确定的唯一的阈值。例如，随着所述用户佩戴和使用数据收集单元10超过一 定的时间段，微控制器40可以通过监测和存储与用户休息和锻炼期间的时段相关联的量 (如，心率、加速度水平和温度)来“了解”所述用户。通过使用预定的锻炼阈值算法，所述 微控制器能够基于当前的用户身体素质程度，使用这个信息调整所述锻炼阈值并存储新的 更新后的锻炼阈值。所述预定的算法在生产时可以被加载到微控制器的操作指令集中，并 通过从中央服务器系统下载进行更新。最终，微控制器40能够被配置用于确定所述用户的身体活动水平什么时候超过 所述锻炼阈值。一旦用户超过所述锻炼阈值，则微控制器可以启动监测所述用户在锻炼阈 值之上花费的时间量的计时器。此外，通过测量所述传感的脉搏率、温度和加速度水平，微 控制器40能够确定并存储跟踪所述用户的身体活动超过锻炼阈值的数量的量。这个信息 可以与运动时间一起或单独地被微控制器40、或更优选地被远程奖励分配系统使用，以确 定各个锻炼时段期间所述用户积累的奖励量。可选地或额外地，这个信息能够被身体活动 跟踪系统使用，以确定工作者激励或设置/调整保险费率/费用。数据收集单元10也可以包括反馈元件，其包括例如显示器、灯、扬声器或其它合 适的感官接口设备。在所述用户的身体活动超过锻炼阈值并有资格增加奖励的时段期间， 微控制器40可以激活所述反馈元件，以向用户指示所述锻炼阈值已经被超过且奖励正在 积累。例如，可以包括在合格的锻炼时段期间闪烁的LED。在其它实施例中，扬声器可以在 合格的锻炼时段期间每隔几秒发出可听见的蜂鸣声。还有在其它实施例中，奖励指标在合 格的运动期间可以被投影到显示屏上。这样的实施例在数据收集单元10被并入手表或其 它包括显示屏的设备类型时特别有用。数据收集单元10的微控制器40可以被配置用于控制到一个或多个远程位置的数 据传送。在一个实施例中，微控制器40能够以低于左右的低占空比激活收发器沈，以 检测合适的数据收集门户的出现，如图2所示。数据收集门户能够包括数据收集单元10所 获得的数据的任意预定接收者。在一个实施例中，数据收集门户可以与身体活动奖励分配 系统相关联，并可以将从数据收集单元10接收到的数据转发到处理所述奖励系统的操作 的中央管理设备。在另一个实施例中，所述数据收集门户可以与用于确定私人或公共雇员 的身体素质、健康或福利，以激励工作者的阈值运动跟踪系统相关联。所述数据收集门户也 可以与基于个体和/或组的身体活动程度来调整费率或调整费用的保险费率/费用设置系 统相关联。当数据收集单元10检测到数据收集门户(如，通过有线或无线数据连接)、且通信 被建立时，所述数据的下载将开始，例如，在已经获得所述用户和所述门户的适当的识别之 后。这可以防止未授权方的窃听。所述用户的识别可以包括分配给各个数据收集单元和/ 或所述数据收集单元的用户的唯一码的传送。可以使用用户可选的密码以允许所述数据收 集门户下载数据。在其它实施例中，用户的被动识别可以替代密码保护的下载的需求。例 如，所述微控制器可以被配置用于确定并存储所述数据收集单元的授权用户的生物特征。 可以使用与用于监测温度、脉搏率和加速度水平相同的传感器阵列，来确定这个特征。可选 地，可以包括一个或多个额外的传感器(如，皮肤色素传感器、PH传感器等等)以帮助用户辨识。可以采用包括如RFID标签的一个或多个其它设备，以便于传送数据到数据收集 门户。例如，响应于射频询问信号，位于数据收集单元10上的RFID标签可以使用诸如电池 28的板载的电源、或使用所述询问信号提供的能量来上电。所述RFID标签能够通过传送数 据到位于关于数据收集单元10的远程的位置/接收器，来响应所述询问信号。所传送的信 息可以包括关于数据收集单元10的信息。例如，所传送的信息可以包括与特定的数据收集 单元10相关联的签名码。另外，所传送的信息可以包括任意其它可以帮助识别所述特定的 数据收集单元10的数据。可选地或额外地，RFID标签或用于传送来自数据收集单元10的数据的其它相似 设备(如，与收发器沈相连接的微控制器40)可以被用于传送关于数据收集单元10的用 户的信息。这个信息能够包括，例如，医疗紧急数据、保险信息、姓名、家庭住址、电话号码、 人口统计、过敏症、血型等等。所传送的信息也可以被用于识别数据收集单元10的个体佩戴者。例如，基于特定 的信息段(如，签名码、姓名、地址等)，询问设备或数据门户可以“辨识”数据收集单元10 的佩戴者。作为响应，这个信息的接收方可以基于数据收集单元10的用户的辨识采取某种 行动。在特定的实施例中，这个信息可以被用于确定数据收集单元10的用户的位置；确定 所述用户访问诸如健身俱乐部、温泉浴场、游泳池的特定的机构的频率；等等。数据收集单元10也可以被配置用于检测用户潜在的欺骗使用。例如，因为所述用 户可以基于用户已经参与合格的身体活动超过特定的时间段的指标接收到数据收集单元 的奖励，特定的个体可以被激发模拟身体活动的状态、佩戴多个数据收集单元或参与其它 类型的欺骗行为。用包括在数据收集单元10中的鲁棒性传感器阵列，数据收集单元10被 模拟的身体活动“骗过”的可能性被最小化。另外，微控制器40可以被配置用于产生并传递低功率、低占空比的脉冲到位于如 壳体20的基底的金属触点。这些脉冲可以具有少于大约100个每脉冲1毫秒的持续时间， 并在数据收集单元10周围的短距离内被传送。壳体20的基底上相同的金属触点也能够充 当天线，并帮助紧密接近的相似信号的检测。当检测到这个信号时，可以指示用户佩戴了多 于一个数据收集单元设备。如果所检测到的信号在超过特定的时间段内保持恒定，进一步 指示多于一个数据收集单元10被单个用户使用，则数据收集单元的发射或检测或两者都 可被配置为关断。合适的数据收集门户可以包括那些位于离数据收集单元10预定距离内的数据收 集门户。在特定实施例中，数据收集单元10可以被配置用于传送数据到位于大约10英尺 内的门户。在其它实施例中，这个传送距离可以被延长至约50英尺。一旦开始传送存储在数据收集单元10中的数据，如果需要，可以采用握手过程以 验证所传送的数据的完整性，并要求所述数据的重传。在数据收集单元10确认所述数据已 经被成功地传送到数据收集门户之后，微控制器40能够删除之前存储的数据。传送数据到数据收集门户也可以基于所存储的数据的可用性被控制。例如，如果 自从上一次成功的下载已经没有新的数据被存储在存储器50中，则微控制器40可以确定 没有需要传送的。在这些情况下，微控制器40可以放弃在范围内搜索合适的数据收集门 户，并让所述数据收集单元接收器沈保持断电，直到数据接着被存储到存储器中为止。
可以采用用于数据传送发起的其它方案。例如，不是微控制器周期性地在范围内 搜索合适的数据收集门户，而是微控制器40被配置用于简单地响应从数据收集门户连续 地或周期性地发射的询问信号。如果微控制器40接收到这样的询问信号、并确定所述发射 的数据收集门户在传送范围内，则微控制器40能够激活收发器沈，并开始数据传送。数据传送可以通过传送数据的任意合适的方案完成。在一个实施例中，存储在数 据收集单元中的数据可以通过包括线缆和线缆接口的有线的连接被传送。在一个实施例 中，数据传送能够通过能够在数据被下载的同时对数据收集单元10充电的USB数据线缆完 成。数据传送也可以通过包括射频或光学传输链路的无线连接完成。在特定的实施例中， 例如，数据收集单元10可以支持蓝牙或Zigbee，或可以通过红外光学链路传送数据。在特定的实施例中，数据传送可以被扩展到板载的收发器的局限之外。例如，使用 连接到诸如蜂窝电话、PDA、个人计算机等的外部设备的支持蓝牙的数据收集单元，数据能 够通过外部设备从数据收集单元10转发到数据收集门户、或甚至直接到管理设备。数据收集单元10可以包括满足所述单元的电力需求的任意合适的电源。例如，数 据收集单元10可以包括可替换的或可再充电的电池观。在特定的实施例中，包含在1. 2cm 封装内的3伏的锂电池可以被包括在数据收集单元10中。额外地，或可选地，太阳能电池 可以单独地或与一个或多个电池一起被包括。除了充当单独的电源，所述太阳能电池还可 以具有对电池充电的功能。在另一个实施例中，可以包括运动激活的再发电装置，用于给所 述数据收集单元提供电力和/或对电池充电。显然，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本公开的范围的情况下可以对所公 开的传感器单元做不同的修改和改动。考虑到这里公开的说明和实践，所公开的系统和方 法的其它实施例对于本领域的技术人员是明显的。
权利要求
1.一种身体活动数据收集单元，包括一个或多个红外传感器，被配置用于提供指示所述身体活动数据收集单元的用户的脉 搏率的输出；至少一个温度传感器，被配置用于提供指示所述用户的至少体温的输出；至少一个加速计，被配置用于提供指示所述用户的运动的输出；以及微控制器，其被配置用于基于从所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器和所述至少一个加速计 的输出，确定所述数据收集单元的用户的脉搏率、体温、以及运动特征；基于所述用户的脉搏率、体温或运动特征中的一个或多个，确定所述用户的体力消耗 水平；以及在所述体力消耗水平超过预定阈值的时间段期间，将指示体力消耗水平的数据存储在 存储器中。
2.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，还包括收发器，且其中，所述微控制器 还被配置用于将指示所述用户的消耗水平的数据传送到外部数据收集门户。
3.如权利要求2所述的身体活动数据收集单元，其中，一旦确定所述数据收集已经进 入数据收集门户的预定范围内，则所述微控制器确定所存储的体力消耗数据的存在，并自 动地启动所存储的数据的传送。
4.如权利要求2所述的身体活动数据收集单元，其中，一旦接收到来自数据收集门户 的询问信号，则所述微控制器确定所存储的体力消耗数据的存在，并启动所存储的数据的 传送。
5.如权利要求2所述的身体活动数据收集单元，其中，所述收发器被配置用于经由光 学或无线电频率链路传送数据。
6.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器还被配置用于基 于所述用户的身体素质来更新预定阈值。
7.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，其中，所述至少一个温度传感器包括 热电偶、二极管、电阻式温度设备或红外设备中的至少一个。
8.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，其中，所述一个或多个红外传感器各 自包括红外收发器单元。
9.如权利要求8所述的身体活动数据收集单元，其中，所述脉搏率是通过监测血氧饱 和度的变化而确定的。
10.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于限制 由所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器或所述至少一个加速计提供的输 出信号，并将限制后的信号存储在所述存储器中。
11.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于辨识 所述数据收集单元的潜在的欺骗使用，并响应于所辨识的潜在的欺骗使用而采取至少一个 措施。
12.如权利要求11所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于生成要由所述数据收集单元所发出的信号；检测在所述数据收集单元的附近产生的相似的信号的存在；以及如果基于所述相似的信号的检测而辨识出潜在的欺骗使用，则关闭所述数据收集单元。
13.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，还包括RFID标签，用来帮助辨识所述 数据收集单元、或所述数据收集单元的用户。
14.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于传递 与所述数据收集单元相关联的唯一码，以帮助辨识所述数据收集单元。
15.如权利要求1所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于当确 定所述用户的体力消耗水平时，对所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器 或所述至少一个加速计的输出应用可变权重。
16.一种身体活动数据收集单元，包括至少一个生理传感器，被配置用于产生与用户的身体活动水平相关的输出；以及 微控制器，其被配置用于 监测所述至少一个生理传感器的输出；基于所述至少一个生理传感器的输出，确定所述用户的体力消耗水平；以及 在所述体力消耗水平超出预定阈值的时间段期间，将指示体力消耗水平的数据存储在 存储器中。
17.一种身体活动数据收集单元，包括一个或多个红外传感器，被配置用于提供指示所述身体活动数据收集单元的用户的脉 搏率的输出；至少一个温度传感器，被配置用于提供指示所述用户的至少体温的输出； 至少一个加速计，被配置用于提供指示所述用户的运动的输出；以及 微控制器，其被配置用于采样所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器和所述至少一个加速计的 输出；以及将从所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器和所述至少一个加速计的 采样输出导出的数据存储在存储器中。
18.如权利要求17所述的身体活动数据收集单元，还包括收发器，且其中，所述微控制 器还被配置用于将存储在所述存储器中的数据传送到外部数据收集门户。
19.如权利要求17所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于在 将所述数据存储在存储器中之前，限制所述数据。
20.如权利要求17所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于辨 识所述数据收集单元的潜在的欺骗使用，并响应于所识别出的潜在的欺骗使用来采取至少 一个措施。
21.如权利要求20所述的身体活动数据收集单元，其中所述微控制器被配置用于 生成要由所述数据收集单元所发出的信号；检测在所述数据收集单元的附近产生的相似的信号的存在；以及如果基于所述相似的信号的检测而辨识出潜在的欺骗使用，则关闭所述数据收集单元。
22.如权利要求17所述的身体活动数据收集单元，还包括RFID标签，用来帮助辨识所述数据收集单元、或所述数据收集单元的用户。
23.如权利要求17所述的身体活动数据收集单元，其中，所述微控制器被配置用于传 递与所述数据收集单元相关联的唯一码，以帮助辨识所述数据收集单元。
全文摘要
一种身体活动数据收集单元，包括一个或多个被配置用于提供指示所述身体活动数据收集单元的用户的脉搏率的输出的红外传感器、至少一个被配置用于提供指示所述用户的至少体温的输出的温度传感器以及至少一个被配置用于提供指示所述用户的运动的输出的加速计。所述身体活动数据收集单元还能够包括微控制器，其被配置用于基于从所述一个或多个红外传感器、所述至少一个温度传感器和所述至少一个加速计的输出确定所述数据收集单元的用户的脉搏率、体温以及运动特征；基于所述用户的一个或多个脉搏率、体温或运动特征确定所述用户的体力消耗水平；并且，在所述体力消耗水平超过预定阈值的时间段期间，将指示体力消耗水平的数据存储在存储器中。
文档编号A61B5/11GK102098961SQ200980127540
公开日2011年6月15日 申请日期2009年5月13日 优先权日2008年5月14日
发明者佩德罗.J.梅德利厄斯, 埃斯潘.D.凯特拉斯 申请人:埃斯潘美国控股有限责任公司