屏下超声血液动态性能感测的制作方法

屏下超声血液动态性能感测
1.优先权要求和相关申请的交叉引用
2.本专利文件要求于2020年7月17日提交的发明名称为“屏下超声血液动态性能感测”的美国专利申请no.16/931,446的优先权和权益。上述专利申请的全部内容通过引用并入本专利文件公开内容的一部分。
技术领域
3.本公开涉及血液性能传感器，并且更具体地，涉及使用诸如被集成在移动设备、可穿戴设备和其他计算设备的显示面板布置内的超声传感器阵列的屏下传感器以感测血液动态性能。


背景技术：

4.各种传感器可以在电子设备或系统中实现，以提供某些期望的功能。一些传感器检测静态类型的用户信息，例如，指纹、虹膜图案等。其他传感器检测动态类型的用户信息，例如，体温、脉搏等。各种类型的传感器可用于许多不同的目的。在某些情况下，此类传感器有助于启用用户身份验证，例如，以保护个人数据和/或防止对用户设备的未授权访问。在其他情况下，此类传感器可以帮助监测用户的身体和/或精神状态的变化，例如，用于健康跟踪、生物反馈等。为了支持这些目的和其他目的，各种类型的传感器可以与设备和系统通信或甚至集成，例如，便携式或移动计算设备(例如，膝上型电脑、平板电脑、智能手机)、游戏系统、数据存储系统、信息管理系统、大型计算机控制系统和/或其他计算环境。
5.作为示例的一个集合，电子设备或系统上的认证可以通过生物特征标识符的一种或多种形式来执行，这种生物特征标识符可以单独使用或与常规密码认证方法一起使用。生物特征标识符的一种普遍形式是人的指纹图案。指纹传感器可以内置在该电子设备中，以读取用户的指纹图案，使得该设备只能由该设备的授权用户通过认证该授权用户的指纹图案来解锁。用于电子设备或系统的传感器的另一示例是类似腕带设备或手表等的可穿戴设备中的生物医学传感器，其检测用户的生物特征，例如，用户的血液特性、心跳。总之，可以在电子设备中提供不同的传感器，以实现不同的感测操作和功能。此类感测操作和功能可以用作独立的认证方法和/或与一种或多种其他认证方法(例如，密码认证等)结合使用。
6.不同类型的传感器已以不同方式在不同程度上与移动电子设备集成。例如，许多现代智能手机具有集成加速度计、摄像头，甚至指纹传感器。然而，每个此类传感器集成都涉及对技术、设计和其他限制的仔细考虑和遵守，例如，对物理空间、功率、发热、成本、外部访问(例如，对于依赖物理接触或光学访问的传感器)的限制、界面元素(例如，显示屏、按钮等)干扰等。


技术实现要素：

7.实施例使用诸如被集成在移动设备、可穿戴设备和其他计算设备的显示面板布置内的超声传感器阵列的屏下传感器，提供血液动态性能(bdp)的感测。例如，便携式电子设
备(例如，智能电话)可以包括具有功能显示层和被配置为触摸屏用户界面的顶盖层的显示屏。bdp感测系统可以被集成在设备中以至少包括放置在显示屏下方的超声换能器传感器阵列和bdp传感器控制电路。控制电路可以引导传感器阵列以通过显示屏的感测区向放置在感测区上的物体(例如，手指)传输超声波，引导传感器阵列以接收通过显示屏的感测区被物体的结构反射回传感器阵列的超声波的部分；以及生成对应于超声波的接收部分的超声信号。处理器与bdp感测系统耦合，可以基于超声信号生成bdp输出信息，以指示流经物体的至少一个结构的血液的动态性能(例如，心率测量、血压测量等)。
附图说明
8.由本文提及并构成本文一部分的附图示出了本公开的实施例。附图连同说明书一起用于解释本技术的原理。
9.图1示出了具有屏下血液动态性能(bdp)感测的便携式电子设备的框图，作为本文中描述的各种实施例的上下文。
10.图2a和2b示出了根据各种实施例的具有集成为屏下bdp传感器的bdp感测系统的便携式电子设备的示例。
11.图3示出了根据各种实施例的在手指上下文中的屏下bdp传感器的示例配置的局部侧视图。
12.图4示出了根据各种实施例的具有多个bdp感测系统的便携式电子设备的示例的顶视图、侧视图和底视图。
13.图5示出了根据各种实施例的用于血压监测的脉搏传播时间测量的使用。
14.图6示出了根据各种实施例的用于屏下bdp感测的示例性方法的流程图。
15.在附图中，相似的组件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个组件可以通过在附图标记后跟有第二标记进行区分，该第二标记用于在相似组件之间进行区分。如果在说明书中仅使用了第一附图标记，则描述内容可应用于具有相同的第一附图标记的相似组件中的任何一个，而不考虑第二附图标记。
具体实施方式
16.在以下描述中，提供了许多具体细节以便透彻理解本技术。然而，本领域技术人员应理解，本技术可以在没有这些细节中的一个或多个的情况下实现。在其他示例中，出于简洁的目的，对本领域中已知的特征和技术不进行描述。
17.转到图1，示出了便携式电子设备100的框图，作为本文中描述的各种实施例的上下文。便携式电子设备100被示为包括计算机处理器控制系统120和血液动态性能(bdp)感测系统130。计算机处理器控制系统120通常旨在表示任何合适的一个系统或多个系统以提供便携式电子设备100(而不是bdp感测系统130)的任何合适的特征。例如，在智能电话中，计算机处理器控制系统120可以包括用于提供电话和通信特征、显示特征、用户交互特征、应用处理特征等的子系统。便携式电子设备100的实施例可以包括一个或多个处理器110。在一些实施例中，一个或多个处理器110在计算机处理器控制系统120和bdp感测系统130之间共享。在其他实施例中，计算机处理器控制系统120使用一个或多个处理器110，并且bdp感测系统130具有其自己的一个或多个专用处理器110。
18.如本文所述，便携式电子设备100可配备bdp感测系统130以检测用户的bdp。bdp可以包括脉搏、心率、血压和/或血液流经个体身体时的任何其他合适的动态性能特性。各种bdp测量可用于支持健康和/或健身追踪、结合生物特征认证的活体感测和/或其他功能。此类便携式电子设备100可以包括具有至少一个集成显示屏的任何合适的便携式或移动计算设备，例如，智能手机、平板电脑、膝上型电脑、腕戴式设备和其他可穿戴或便携式设备。bdp感测系统130可以包括至少一个超声感测机构，通过将至少一个超声传感器集成在便携式电子设备的显示器中，例如，在集成显示器组件的一些或所有层之下，实现为“屏下”bdp传感器。屏下bdp传感器的一些实施方式寻求最小化或消除用于超声感测的任何附加感测足迹，以最小化物理空间和功率的附加消耗，以避免显示操作和/或其他组件操作干扰，以支持直观的用户互动等。
19.本技术的发明人之前已经开发了用于基于光学(不是超声或其他声学信息)检测心率等的新技术。例如，在标题为“光学心率传感器”的美国专利公开no.2016/0022160中描述了一些此类使用集成到移动电子设备中的光学传感器的技术。美国专利公开号2018/0046281和2018/0173343中描述了各种光学指纹传感器，其检测心跳信号和/或其他附加生物特征标记，两者的标题均为“具有光学感测能力的多功能指纹传感器”；以及美国专利公开号2017/0316252，标题为“指纹识别装置和移动终端”。本技术的发明人之前还开发了基于超声的指纹感测新技术，用于与集成到移动电子设备中的传感器使用，例如，在美国专利公开号2018/0314871中描述的技术，标题为“超声指纹感测和传感器制造”。然而，与本文描述的实施例不同，这些现有方法不能使用超声信息来监测血液动态性能。
20.屏下bdp传感器的实施例可以至少包括传感器阵列140和bdp传感器控制电路150。传感器阵列140可以实现为超声换能器阵列。每个超声换能器或换能器组可被视为检测器元件142。bdp传感器控制电路150可以引导检测器元件142以传输和接收超声信号。每个检测器元件142可以检测对超声信令的响应，例如，反射的声学信号信息。例如，超声信息可以在被生理特征(例如，人手指中的动脉)反射后反射回检测器元件142。通过将检测器元件142映射到传感器阵列140中的相应物理位置，可以有效地使用检测到的超声响应来生成bdp信息的像素(或像素组)。bdp信息的像素可以由bdp传感器控制电路150传递到处理器110。
21.在一些实施例中，传感器阵列140中的一些或全部包括声换能器，其被构造成既用作声波源(声传输器)又用作返回声信号接收器(声接收器)。在其他实施例中，传感器阵列140中的一些或全部包括为单独的超声换能器的声波传输器和返回声信号波接收器。在一些实施方式中，超声换能器被布置在建立在集成电路(ic)芯片上的感测阵列中，例如，互补金属氧化物半导体(cmos)结构芯片。例如，将用于每个换能器元件的电极都制备在芯片上。将单片或多个大片的超声换能器材料(例如，压电材料)粘合或涂覆到ic芯片上。可以连接相应的电极。对换能器材料进行切割或刻蚀以呈现离散的超声换能器元件。此类设计可以被配置为实现适当的谐振频率。离散的超声换能器元件之间的间隙中可以填充适当的填充材料，例如，合适的环氧树脂。然后，可以形成离散的超声换能器的顶部电极。根据驱动模式，每个顶部电极可以包括单个或多个离散的超声换能器元件，或者包括一行或一列离散的超声换能器元件。当对换能器施加高电压时，会生成超声波。例如，将低压电路连接到换能器，以接收返回的超声波感应电信号。对于使用单独的传输和感测换能器的一些实施方
式，可以制造单独的超声换能器层结构(例如，分别用于生成超声信号和用于感测超声信号)。例如，在一些实施方式中，顶层结构是具有超声感测换能器的声波信号接收器，以检测返回的超声信号，而单独的底层结构是具有超声传输器换能器的声波信号生成器，以向顶部感测区生成超声信号。一些实施方式(例如，其中换能器被配置为生成和感测超声信号)还包括板载电路(例如，作为bdp传感器控制电路150的一部分)以控制传输和接收功能，例如，包括多路复用驱动器和接收器架构。
22.为了说明起见，图2a和2b示出了根据各种实施例的具有集成为屏下bdp传感器230的bdp感测系统130的便携式电子设备200的示例。便携式电子设备200可以是图1的便携式电子设备100的实施例，实现为智能手机。如便携式电子设备200的顶视图所示(由图2a中的附图标记200a表示)，便携式电子设备200的实施例包括集成各种特征的外壳210，例如，显示屏220和一个或多个物理按钮235。任何其他合适的接口元件可以包括在便携式电子设备200中并且与外壳210集成(或集成在外壳210内)。
23.如便携式电子设备200的侧视图所示(由图2b中的附图标记200b表示)，便携式电子设备200包括bdp感测系统130，其放置在显示屏220下方作为屏下bdp传感器230。显示屏220可以包括多个层，包括多个功能显示层222和顶盖层224。多功能显示层222可以实现任何合适类型的显示器，例如，液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、量子发光二极管(qled)显示器、触敏显示器(例如，以实现电容式触摸屏)等。顶盖层224可以是放置在多功能显示层222之上的任何合适的透明和/或保护层。在一些实施例中，顶盖层224被配置为提供某些特征，例如，传输和/或传导特征以支持显示屏220的光学特征、电容特征、压力感测特征和/或其他特征。屏下bdp传感器230的实施例可以安装在一些或所有多功能显示器层222下方。
24.在一些实施例中，显示屏220的屏下bdp传感器230、多功能显示层222和顶盖层224无气隙地组装。许多传统的显示屏组件包括气隙和/或软组件，它们往往会阻碍声学信息的传输(例如，有效地生成声阻)。例如，屏下bdp传感器230和显示屏220的其他层之间的气泡会干扰超声检测，例如，通过引起屏下bdp传感器230传输和/或接收的声波的散射。
25.如图2a和2b所示，传感器阵列140的位置和bdp感测系统130的集成方式可以定义有效感测区225。在一些实施方式中，存在具有单个传感器阵列140(未明确示出)的单个屏下bdp传感器230，其被配置为限定单个、连续的感测区225。在一些实施方式中，感测区225可由用户明显识别。例如，感测区225和/或感测区225周围的边界被照亮作为用户放置手指240的明显可识别区或区域，用于由屏下bdp传感器230执行的超声感测。
26.屏下bdp传感器230的实施例包括一个或多个传感器阵列140，例如，参考图1所描述的，包括一个或多个超声换能器元件阵列，用于生成和/或检测超声声学信息。屏下bdp传感器230的实施例还包括一个或多个bdp传感器控制电路150，例如，参考图1所描述的，以通过传感器阵列140的超声元件控制超声信号的生成和传输，并处理传感器阵列140接收的返回声信号。在一些实施方式中，bdp传感器控制电路150可以完全处理接收到的超声信号以生成bdp数据。在此类实施方式中，bdp传感器控制电路150可以放大、滤波、量化、转换(例如，从模拟到数字、从一个频率到另一个频率等)和/或以其他方式预处理超声信号。然后，bdp传感器控制电路150可以将预处理信号转换成bdp测量数据，例如，随时间变化的一系列脉搏测量数据。然后，在一些此类实施方式中，bdp传感器控制电路150可以进一步处理bdp
测量数据以生成bdp输出数据，例如，以次每分钟为单位的脉搏或分数(例如，通过将bdp测量数据和/或其他bdp输出数据应用到预定义模板、阈值等)。例如，bdp输出数据可以指示(例如，经由显示屏，作为存储到内部存储器的信息，作为传输到远程系统的信息等)用户的脉搏是否在健康范围内，用户的手指240是否是“活体”(例如，相对于合成欺骗)等。在其他实施方式中，bdp传感器控制电路150执行接收信号的部分处理，并将部分处理的数据传送到一个或多个其他组件或系统用于进一步处理(或存储以供以后处理)。例如，如图1所示，bdp传感器控制电路150可以对超声信号进行预处理并将预处理信号传输到一个或多个处理器110，如图1所示。处理器110可以执行进一步的处理，例如，生成一种或多种类型的bdp测量数据、bdp输出数据等。屏下bdp传感器230的实施例，包括传感器阵列140和bdp传感器控制电路150的实施方式，可以利用便携式电子设备200的任何合适组件的数字数据处理功能和/或其他功能。例如，如本文所述，实施例利用物理和/或逻辑端口、通信特征、显示特征、用户界面特征等。
27.图3示出了根据各种实施例的在手指240上下文中的屏下bdp传感器230的示例配置的局部侧视图300。如图所示，屏下bdp传感器230放置在显示屏220层下方，包括多个功能显示层222和顶盖层224(例如，配置为触摸屏用户界面)。屏下bdp传感器230可以传输和接收光信号，例如，超声波。如本文所述，屏下bdp传感器230包括放置在显示屏220下方的超声换能器的传感器阵列，以及bdp传感器控制电路(未明确示出)。bdp传感器控制电路可以被配置为：引导传感器阵列以通过显示屏220的感测区向放置在感测区上的手指240传输超声波，引导传感器阵列以接收物体的被结构反射回传感器阵列220的超声波的部分(例如，一些或全部)；并生成对应于超声波的接收部分的超声信号。处理器(未明确示出)可以基于超声信号生成bdp输出信息，例如，指示流经物体的至少一个结构的血液的动态性能的信息。
28.在一些实施例中，功能显示层222集合和顶盖层224被配置为在传感器阵列的超声换能器和顶盖层224之间形成没有气隙(例如，在实际范围内)的超声区域。超声区可以至少对应于感测区。例如，示出的局部侧视图300可以表示其中基本上没有气隙的配置的超声区域。
29.人体器官被示为与顶层224接触，示为手指240。手指240被示为包括各种解剖结构，例如，动脉310、静脉320和骨骼330。在活体手指240保持在基本稳定位置的时间窗口内，可以预测脉动血液将导致动脉310形状的相对较大和可检测的变化、静脉320形状的较小变化、并且骨骼330的形状没有变化。
30.在操作中，屏下bdp传感器230在手指240的方向上通过显示屏传输超声波。超声波部分地传输到手指240的组织中，与其路径中的各种结构相互作用。例如，可以调谐超声波的频率以穿过手指240组织，但被动脉310、静脉320和骨骼330等结构反射。为了说明起见，一个超声波315a被示为被动脉310的正面部分反射，而另一个超声波315b被示为被动脉310的背面部分反射。反射超声波可以在屏下bdp传感器230的方向穿过显示屏返回，屏下bdp传感器230可以检测那些反射超声波以生成信号。
31.屏下bdp传感器230响应于反射超声波而生成的信号可以在空间和/或时间上被映射以随时间生成bdp信息。在一些实施例中，bdp信息是通过检测超声信号的传输时间(tot)存在周期性差异的位置来生成的，作为血液脉冲的指标。例如，tot与到达动脉310正面并反射回屏下bdp传感器230用于感测的超声波315a相关联，并且第二tot与到达动脉310背面并
反射回屏下bdp传感器230用于感测的超声波315b相关联。第一和第二tot之间的差异可以基本上对应于动脉310的直径。当动脉310直径由于脉冲血流而随时间变化时，tot差异将以相应且可检测的方式变化。通常，在动脉310中检测到的tot差异随时间的变化量将趋于明显大于在其他位置或结构(例如，静脉320或骨骼330中)中检测到的任何差异。因此，这些随时间变化的测量可以指示bdp信息，例如，脉搏。例如，可以将峰值检测应用于信号以找出tot差异中的周期性峰值，并且可以计算周期性峰值的出现频率的移动平均值以确定心率测量值。
32.在其他实施例中，对屏下bdp传感器230(响应反射超声波)生成的信号执行附加的或替代的图像处理。在一些此类实施例中，图像处理可以有效地映射与屏下bdp传感器230在声学上交互的对象(例如，手指240)的结构。例如，在活体手指240的情况下，可以使用声学信息的空间映射来形成手指240的内部结构的图像，包括动脉310、静脉320、骨骼330等。一些此类实施例可以进一步在时间上对数据进行映射以生成手指320的一系列时变图像，从中可以获得bdp和/或其他信息。在一些实施例中，多个频率用于穿透和/或反射不同的结构和/或材料，和/或支持其他特征。
33.在一些实施例中，由屏下bdp传感器230检测和生成的声学信息用于测量多普勒信息。血流的变化连同动脉直径的变化(例如，由于动脉310膨胀)可以生成波动的多普勒信号。动脉310中的动脉310膨胀和脉搏波速度(pwv)倾向于与血压密切相关。因此，多普勒信号不仅可以指示脉搏表现，还可以指示局部血压表现。通常，静脉320中的血流倾向于生成稳定的多普勒频移，并且不是血压性能的良好指标。
34.回到图1，bdp感测系统130的一些实施方式包括集成到便携式电子设备的另一部分和/或提供在便携式电子设备外部(并与其耦合)的一个或多个附加bdp传感器。在一些实施例中，每个附加bdp传感器被实现为bdp感测系统130的另一个实例，具有其自己的传感器阵列140和bdp传感器控制电路150。在其他实施例中，一些或所有附加bdp传感器可以共享组件，例如，共享一个或多个bdp传感器控制电路150。例如，多个bdp传感器可以基本上实现为单个传感器阵列140和bdp传感器控制电路150，其中传感器阵列140被分成多个物理分离的子阵列。在此类实施方式中，屏下bdp传感器(图2a和2b中所示的屏下bdp传感器230)和一个或多个附加bdp传感器可以结合操作以提供附加特征，例如，监测和/或测量校准器官之间的脉搏传播时间以监测血压。一个或多个附加bdp传感器的实施例可以与屏下bdp传感器230基本相同。例如，一个或多个附加bdp传感器中的每一个可以包括与屏下bdp传感器230基本相同的感测和/或处理组件，但是根据其实施方式上下文适当地布置或实施(例如，根据其各自的位置、方向、结构支撑、外壳等)。在其他实施例中，一个或多个附加bdp传感器中的一些或全部可以明显不同于屏下bdp传感器230。
35.为了说明起见，图4示出了根据各种实施例的具有多个bdp感测系统的便携式电子设备400的示例的顶视图、侧视图和底视图。便携式电子设备400可以是图1的便携式电子设备100的实施例，实现为智能手机。类似于图2a和2b的便携式电子设备200，便携式电子设备400包括放置在显示屏220下方的屏下bdp传感器230(仅明确示出了相应的感测区225)。便携式电子设备400还包括一个或多个辅助集成bdp传感器425。为了避免附图过于复杂，对应于附图标记425的每个实例的每个虚线区域可以被认为是对应的辅助集成bdp传感器425可以位于的大致位置，和/或作为由该辅助集成bdp传感器425定义(例如，由其服务)的对应感
测区。
36.例如，便携式电子设备400a的顶视图将一个或多个辅助集成bdp传感器425示出为在便携式电子设备400的外壳内至少部分地在显示屏225的边缘之外的位置处。那些一个或多个辅助集成bdp传感器425可以各自在便携式电子设备400的与屏下bdp传感器230的面相同的面上，但不在显示屏225之下，定义相应的辅助集成感测区。类似地，便携式电子设备400b的侧视图将辅助集成bdp传感器425示出为在便携式电子设备400的外壳内在显示屏225的侧外围周围的位置处。此类辅助集成bdp传感器425可以在便携式电子设备400的侧面上定义相应的辅助集成感测区。类似地，便携式电子设备400c的底视图将辅助集成bdp传感器425示出为在便携式电子设备400的外壳内在显示屏220下方的位置处(和/或在显示器外围周围的位置处)，但在便携式电子设备400的背面定义了相应的辅助集成感测区(例如，传感器阵列140的超声传输在屏下bdp传感器230的方向基本相反的方向上)。
37.如本文所述，显示屏220的结构会阻碍屏下bdp传感器230的操作。例如，气隙和/或软结构可以有效地散射或以其他方式干扰超声信号的传输和/或接收。辅助集成bdp传感器425的实施例可以定位和定向在外壳内，其是相对有利于超声传输的位置。例如，超声信号可以更容易和/或可靠地由一个或多个辅助集成bdp传感器425的传感器阵列140传输和感测，其放置在显示屏220的外围，或在其他位置和/或方向。在一些实施方式中，与从屏下bdp传感器230相比，从一个或多个辅助集成bdp传感器430可以获得更好的(例如，更可靠、更可辨别的)声学信息，来自一个或多个辅助集成bdp传感器430的声学信息可用于增强、验证和/或以其他方式支持对由屏下bdp传感器230感测到的声学信息的处理。
38.在一些实施例中，便携式电子设备400还包括或替代地包括一个或多个辅助连接bdp传感器430，每个定义一个或多个相应的辅助连接感测区435。辅助连接bdp传感器430可以经由本地网络420与便携式电子设备400通信。本地网络420可以包括任何合适的有线和/或无线链路以辅助从辅助连接bdp传感器430到便携式电子设备400的bdp信息和/或从便携式电子设备400到辅助连接bdp传感器430的指令或其他信息。在一些实施方式中，辅助连接bdp传感器430包括专用超声感测系统，例如，被配置为(经由物理端口和/或无线地)与便携式电子设备400耦合的便携式超声设备。在其他实施方式中，辅助连接bdp传感器430包括多功能设备，其包括超声感测系统。例如，辅助连接bdp传感器430可以实现为智能手机、平板电脑、可穿戴设备、健身追踪器等的集成功能。
39.在一些实施方式中，辅助集成bdp传感器425和/或辅助连接bdp传感器430中的一个或多个可以使用除超声之外的技术来获得bdp信息。例如，一个或多个辅助集成bdp传感器425和/或辅助连接bdp传感器430可以包括光学传感器、电容传感器和/或其他传感器。在一些实施方式中，辅助集成bdp传感器425、辅助连接bdp传感器430和/或屏下bdp传感器中的一个或多个可以获得除了(或代替)bdp信息的信息。例如，在多个传感器中，可以获得与一个或多个指纹、体温等有关的数据。在一种实施方式中，屏下bdp传感器同时获得指纹信息和bdp信息。
40.bdp感测系统130(例如，包括屏下bdp传感器230，并且在一些实施方式中，还包括一个或多个辅助集成bdp传感器425和/或辅助连接bdp传感器430)的实施例可以包括，和/或支持与获取bdp数据(例如，心率、脉搏、血压等)所需的任何硬件和软件的接口。使用多个传感器，实施例可以将屏下bdp传感器230数据与来自其他传感器的传感器数据相结合，以
增强数据分析的准确性和/或生成单个传感器无法检测到的数据，和/或向用户提供相关反馈信息。例如，bdp感测系统130可用于检测用户的心率，其可与其他传感器数据组合，例如，来自同一便携式电子设备(和/或辅助连接bdp传感器430)的运动和其他生物特征传感器，以通过在活动期间测量用户运动的程度和用户运动的强度来更准确地跟踪与健康或健身相关的活动(例如，跑步、游泳、步行等)。尽管未明确示出，但本文描述的便携式电子设备的一些实施例可以经由一个或多个网络与一个或多个远程计算系统通信耦合。例如，某些数据处理特征可以涉及与云服务器通信数据和/或将数据存储到云服务器。
41.如本文所述，bdp感测系统130操作以至少监测血液的动态性能特征，例如，心跳或心率(例如，脉搏)、生物体检测、压力、血管动态性能、局部血流速度等。可以在用户身体的多个位置测量这些bdp特征中的一些或全部，例如，经由指尖、其他手指部分、手腕、颈部、胸部等。例如，当用户的心脏跳动时，脉压将泵送血液在全身的动脉和静脉中流动。血流的变化引起可检测的解剖特征。例如，当血液流过动脉时，动脉往往会改变形状。至少可以使用超声技术来检测该血流以及该血流中的变化。作为一个示例，检测血流的解剖学变化特征可以指示检测到活体有机体。作为另一个示例，在时间窗口上测量动脉扩张和收缩的周期性(例如，频率)可以用作测量心率的代理。作为另一个示例，用户经由用户的手指施加的力的变化可以影响通过手指中的动脉(例如，或任何其他合适的身体部位)的血流，例如，通过改变动脉血流和静脉血流之间的差异。因此，测量和比较动脉和静脉血流信号可以用作测量用户施加的压力的代理。
42.作为另一个示例，在不同位置测量的用户心率之间的检测到的相位延迟(例如，根据脉搏传播时间)可以用作测量血压的代理。图5示出了根据各种实施例的用于血压监测的脉搏传播时间测量的使用。人体500连同便携式电子设备400的实例(例如，其可以类似地表示便携式电子设备100或便携式电子设备200)和辅助连接bdp传感器430的实例一起被示出。便携式电子设备400至少包括屏下bdp传感器230(未明确示出)，人类用户已经将指尖放置其上。因此，由屏下bdp传感器230生成的bdp数据对应于指尖测量位置530。辅助连接bdp传感器430被定位以基本上在人类用户的颈动脉处测量数据，使得由辅助连接bdp传感器430生成的bdp数据对应于颈动脉测量位置540。
43.图5还示出了在时间窗口上测量的bdp信息的图表510。第一部分波形545示出了从由辅助连接bdp传感器430在颈动脉测量位置540处生成的超声信息导出的示例性血液脉冲。第二部分波形535示出了从由屏下bdp传感器230在指尖测量位置530处生成的超声信息导出的示例性血液脉冲。假设两个部分波形表示相同的血脉。从心脏泵出的血液脉搏以脉搏波速度(pwv)流经身体的动脉，其到达不同器官和/或身体部位所需的时间不同。从心脏到每个其他器官的血液脉搏传播时间(ptt)与血压密切相关。如图表510所示，可以通过比较部分波形之间的时间差异来导出特定的ptt测量515。
44.虽然具体示例示出了指尖测量位置530和颈动脉测量位置540，但是可以选择能够可靠地测量bdp信息的任何位置。实施例可以提供不同位置的选择和/或校准。例如，结合测量bdp信息，实施例可以提示用户提供位置数据，例如，通过从候选和/或预校准位置的预定列表中进行选择。随着传感技术的进步，也可以校准两个器官之间的ptt以测量血压。作为一个示例，参考图4，同一手指240的不同部分可以位于屏下bdp传感器230和与显示器外围相邻的辅助集成bdp传感器425的感测区上。作为另一示例，一个手指可以位于屏下bdp传感
器230的感测区上，而另一根手指位于便携式电子设备400背面的辅助集成bdp传感器425上。作为另一个示例，手指可以位于屏下bdp传感器230的感测区，而其他bdp信息是通过智能手表或健身手环在用户的手腕处、或通过智能耳机等在用户的耳朵处获得的。
45.图6示出了根据各种实施例的用于屏下血液动态性能(bdp)感测的示例性方法600的流程图。方法600的实施例在阶段604开始，通过引导bdp感测系统的传感器阵列以通过显示屏的感测区向放置在感测区上的物体传输超声波，传感器阵列是放置在显示屏下方的超声换能器阵列。在阶段608，实施例可以引导传感器阵列以接收通过显示屏的感测区被物体的结构反射回传感器阵列的超声波的部分。在阶段612，实施例可以生成对应于超声波的接收部分的超声信号。
46.在阶段616，实施例可以基于超声信号生成bdp输出信息。bdp输出信息可以指示流经物体(例如，流经人手指的动脉)的至少一个结构的血液的动态性能。在一些实施例中，在阶段616的生成包括获得时间窗口上的超声信号，以及将超声信号映射到时间基础。在一些实施例中，在阶段616的生成包括根据基于超声换能器的空间分布的超声信号的空间映射，以形成物体的至少一个结构的动态变化图像。例如，空间映射可以有效地产生动脉的变化图像，可以使用图像处理技术对其进行分析以检测血脉或其他bdp信息。
47.在一些实施例中，在阶段616的生成包括分析超声信号，以识别至少对应于随时间的第一相应行进时间(tot)数据的第一超声信号和对应于随时间的第二相应tot数据的第二超声信号；以及基于确定第一相应tot数据和第二相应tot数据之间的差异随时间的动态变化的模式，生成bdp输出信息以指示心率。例如，可以至少基于确定第一相应tot数据和第二相应tot数据之间的差异的动态变化的模式是动脉位置的特征，识别相关超声信号。在一些实施例中，传感器阵列是bdp感测系统的多个传感器阵列的第一传感器阵列，每个限定多个感测区中的相应感测区。在此类实施例中，在阶段616的生成可以包括：接收来自第一传感器阵列的第一超声信号；接收来自第二传感器阵列的第二超声信号；在时间上比较第一超声信号与第二超声信号以确定血液脉搏传播时间(ptt)；以及至少基于确定的血液ptt，生成bdp输出信息以指示血压。
48.虽然本公开包含许多细节，但这些细节都不应解释为对任何申请或要求保护的范围的限制，而是被解释为可以是特定于特定申请的特定实施例的特征的描述。在本专利文件中的单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征还可以在多个实施例中单独实现或以任何合适的子组合实现。此外，虽然上文描述的特征在某些组合和原始要求保护的组合中起作用，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从组合中脱离，并且要求保护的组合可以导向到部分组合或部分组合的变形。
49.类似地，尽管在附图中以特定顺序描述了操作，但这不应理解为要求这些操作以所示的特定顺序或按相继顺序次序执行，或者执行所有所示的操作以实现期望的结果。此外，本技术中所描述的上述实施例中的各种系统组件的分离不应理解为所有实施例都要求这样的分离。
50.尽管仅对少量实施方式和示例进行了描述，但是基于本专利文献所描述和说明的内容可以做出其他实施方式、改进和变型。
51.除非特别指出相反，否则对“一”，“一个”或“该”的引用旨在表示“一个或多个”。范
围可以在本文中表示为从“大约”一个指定值和/或到“大约”另一指定值。本文使用的术语“大约”是指近似、在其范围内、大致或左右。当术语“大约”与数字范围结合使用时，它通过扩展上述列出的数值上下的边界来修改该范围。一般而言，术语“大约”在本文中用于将数值在所述值之上和之下修改10％的方差。当表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应理解，指定值形成另一实施例。还应理解，每个范围的端点都包括在范围内。
52.出于所有目的，本文提及的所有专利、专利申请、出版物和描述均通过引用整体并入。没有任何文件被承认为是现有技术。