用于监测与睡眠相关的信息的系统和方法

专利名称：用于监测与睡眠相关的信息的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于确定与受检者环境和/或生理功能相关的信息的系统 和方法，以确定与受检者睡眠相关的信息。
背景技术：
已知有用于确定与受检者环境和/或生理功能相关的信息的系统。这些 系统中的一些包括可由受检者携带和/或佩戴的装置，从而能够在日常生活 中始终监测受检者。然而，常规系统不监测受检者环境的各方面，环境可 能使得能够改善对与受检者昼夜节律(circadian phase)相关的信息的确 定。可以用一个或多个传感器监测环境信息，对于已知系统而言，未得到 校正的传感器具有内在的不精确性。此外，在常规系统中，用便携和/或可 佩戴装置存储信息可能效率不高，需要更笨重的装置来存储额外信息。

发明内容
本发明一个方面涉及一种用于监测受检者所经受的环境照明的系统。 在一个实施例中，该系统包括照明传感器、计时器和存储模块。照明传感 器通过产生一个或多个输出信号来监测两个或更多波长范围之内的环境照 明强度，所述输出信号传达与两个或更多波长范围之内的环境照明强度相 关的信息。计时器用于表示时间段的流逝。存储模块用于存储如一个或多 个输出信号所传达的、与各个时间段内的两个或更多波长范围之内的环境 照明强度相关的信息。该系统是便携式的，以供受检者携带。本发明的另一方面涉及一种监测受检者所经受的环境照明的方法。在 一个实施例中，该方法包括利用受检者携带的照明传感器监测两个或更多
波长范围之内的环境照明强度；确定时间段的流逝；以及存储各个时间段 内的与两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息。
本发明的另一方面涉及一种用于监测受检者所经受的环境照明的系 统。在一个实施例中，该系统包括用于通过产生一个或多个输出信号来监 测两个或更多波长范围之内的环境照明强度的模块，所述输出信号传达与 所述两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息；用于确定时间 段的流逝的模块；以及用于存储如所述一个或多个输出信号所传达的、与 各个时间段内的所述两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息 的模块。该系统是便携式的，以供受检者携带。
本发明的另一方面涉及一种用于确定与受检者所经受的环境照明相关 的信息的系统。在一个实施例中，所述系统包括接收器和处理器。所述接 收器用于接收与(i)受检者所经受的两个或更多波长范围之内的环境照明 强度和(ii)受检者所经受的环境照明的总强度相关的信息。处理器基于 在两个或更多波长范围之内受检者所经受的环境照明强度以及受检者所经 受的环境照明总强度确定代表受检者所经受的环境照明对受检者昼夜节律 的重设定效果的分数。
本发明的另一方面涉及一种确定与受检者所经受的环境照明相关的信 息的方法。在一个实施例中，该方法包括获得与两个或更多波长范围之内 受检者所经受的环境照明强度相关的信息；获得与受检者所经受的环境照 明总强度相关的信息， 以及基于在两个或更多波长范围之内受检者所经受 的环境照明强度以及受检者所经受的环境照明总强度确定分数，该分数表 示受检者所经受的环境照明对受检者昼夜节律的重设定效果。
本发明的另一方面涉及一种用于确定与受检者所经受的环境照明相关 的信息的系统。在一个实施例中，该系统包括用于获取与两个或更多波长 范围之内受检者所经受的环境照明强度相关的信息的模块；用于获取与受 检者所经受的环境照明总强度相关的信息的模块；以及基于在两个或更多 波长范围之内受检者经受的环境照明强度以及受检者经受的环境照明总强 度确定分数的模块，该分数表示受检者经受的环境照明对受检者昼夜节律的重设定效果。
本发明的另一方面涉及一种用于存储与受检者环境和/或生理功能相 关的信息的系统。在一个实施例中，该系统包括传感器、计时器、处理器 和存储模块。传感器通过产生一个或多个输出信号来监测参数，所述输出 信号传达与参数相关的信息，其中所述参数与受检者所经受的环境条件或 受检者的生理功能相关。计时器用于表示过去的时间。处理器用于接收由 传感器产生的一个或多个输出信号，确定各个时间段的参数值以供存储， 并通过将时间上彼此相邻且参数保持在类似值的一系列时间段表达为表示 该系列时间段的值以及时间段系列中时间段数量的值来压缩所确定的各个 时间段的参数值。存储模块可操作地连接到处理器，并用于存储由处理器 提供的已压縮信息。
本发明的另一方面涉及一种存储与受检者环境和/或生理功能相关的 信息的方法。在一个实施例中，该方法包括获得一个或多个传达与参数相 关的信息的输出信号，其中所述参数与受检者经受的环境条件或受检者的 生理功能相关；确定时间段的流逝；确定各个时间段的参数值用于存储； 通过将时间上彼此相邻且参数保持为类似值的一系列时间段表达为表示系 列时间段的值以及系列时间段内时间段数量的值，来压縮所确定的各个时 间段的参数值；以及存储己压縮的信息。
本发明的另一方面涉及一种用于存储与受检者环境和/或生理功能相 关的信息的系统。在一个实施例中，该系统包括用于获得一个或多个传达 与参数相关的信息的输出信号的模块，其中所述参数与受检者经受的环境 条件或受检者的生理功能相关；用于确定时间段的流逝的模块；用于基于 所获得的一个或多个输出信号确定各个时间段的参数值以供存储的模块； 用于通过将时间上彼此相邻且参数保持为类似值的一系列时间段表达为表 示系列时间段的值以及系列时间段内时间段数量的值，来压縮所确定的各 个时间段的参数值的模块；以及可操作连接到用于压縮的模块的模块，用 于存储已压缩的信息。
本发明的另一方面涉及一种校正第一照明传感器和第二照明传感器的 波长响应交迭的方法。在一个实施例中，该方法包括提供在第一照明传感 器和第二波长传感器的波长响应上具有平滑变化波长的照明；利用透射函
7数对应于第一照明传感器的波长响应的第一滤光器对所提供的照明进行滤 光；测量已经由第一滤光器进行滤光的照明的总辐照度；利用透射函数对 应于第二照明传感器的波长响应的第二滤光器对所提供的照明进行滤光； 测量已经由第二滤光器进行滤光的照明的总辐照度；利用第一和第二滤光 器对所提供的照明进行滤光；测量已经由第一和第二滤光器进行滤光的照 明的总辐照度；以及基于所测量的辐照度确定用于第一和第二照明传感器 的波长响应之间交迭的校正。
本发明的另一个实施例涉及一种用于校正照明传感器的交迭波长响应 函数的系统。在一个实施例中，该系统包括处理器和存储模块。处理器用 于获得与一个或多个输出信号相关的信息，所述输出信号传达与两个或更
多波长范围之内的环境照明强度相关的信息，所述处理器用于基于两个或 更多波长范围的各个之内的环境照明强度之间的一个或多个比较确定发射 环境照明的照明源的照明源类型。存储模块存储对应于多个照明源类型的 校正。处理器还用于访问存储模块中存储的对应于从与一个或多个输出信 号相关的信息确定的照明源类型的校正，并基于与一个或多个输出信号相 关的信息在确定两个或更多波长范围之内的环境照明强度时实现所访问的 校正。
本发明的另一方面涉及一种校正照明传感器的交迭波长响应函数的方 法。在一个实施例中，该方法包括获得与一个或多个输出信号相关的信息， 所述输出信号传达与两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信 息；基于两个或更多波长范围中各个之内环境照明强度之间的一个或多个 比较，确定发射环境照明的照明源的照明源类型；从对应于多个照明源类 型的一组所存储校正访问校正，所访问的校正对应于所确定的照明源类型； 并且基于与一个或多个输出信号相关的信息在确定两个或更多波长范围之 内的环境照明强度时实施所访问的校正。
本发明的另一方面涉及一种用于校正照明传感器的交迭波长响应函数 的系统。在一个实施例中，该系统包括用于获取与一个或多个输出信号相 关的信息的模块，所述输出信号传达与两个或更多波长范围之内环境照明 强度相关的信息；基于两个或更多波长范围中各个之内环境照明强度之间 的一个或多个比较，确定发射环境照明的照明源的照明源类型的模块；从对应于多个照明源类型的一组先前所存储校正访问校正的模块，所访问的
校正对应于所确定的照明源类型；并且基于与一个或多个输出信号相关的
信息在确定两个或更多波长范围之内的环境照明强度时实施所访问的校正的模块。
参考附图考虑以下说明书和所附权利要求，将更加明了本发明的这些和其它目的、特征和特性以及结构的相关元件及部件组合的操作方法和功能，以及制造的经济性，全部附图构成本说明书的一部分，其中类似的附图标记表示各图中的对应部分。然而应当明白地理解，附图仅仅是为了例示和说明而不是意在定义本发明的限制。如在说明书和权利要求中所用的，除非上下文明确做出不同说明，单数形式"一"和"该"包括多个所指对


图1示出了根据本发明一个实施例用于确定与受检者环境和/或生理功
能相关的信息的系统；
图2示出了根据本发明一个实施例用于确定与受检者环境和/或生理功能相关的信息的系统的部件；
图3示出了根据本发明一个实施例的临近传感器；
图4示出了根据本发明一个实施例的电源模块；
图5示出了根据本发明一个实施例监测用户所经受的环境照明的方法；图6示出了根据本发明一个实施例压縮与用户环境和/或生理功能相关的信息的方法；
图7示出了根据本发明一个实施例确定分数的方法，分数代表环境照
明对用户昼夜节律的重设定效果；
图8示出了根据本发明一个实施例的一组波长响应函数；
图9示出了根据本发明一个实施例确定照明传感器中波长响应函数交
迭校正的方法；
图10示出了根据本发明一个实施例对照明传感器的交迭波长响应函数进行校正的方法；以及
图ll示出了根据本发明一个实施例用于比较两个或更多波长范围之内的环境照明强度的方法，以确定发射环境照明的照明源的照明源类型。
具体实施例方式
图1是用于确定与受检者12的环境和/或生理功能相关的信息的系统IO的一个实施例的示意图。具体而言，系统10确定的信息与受检者的睡眠周期和/或昼夜节律相关。例如，在一个实施例中，系统10可以确定与受检者12的身体运动相关的信息、受检者12所经受的环境照明和/或与受检者12的环境和/或生理功能相关的其它信息。在一个实施例中，系统10包括传感器14、计时器16、用户接口18、电源模块20、存储模块22和处理器24。在一些实施方式中，系统10还可以包括通信系统26，通信系统26在系统26的部件(例如，传感器14、计时器16、用户接口 18、电源模块20、存储模块22、处理器24等)之间和/或系统10彼此远离的部件的子部件之间实现可操作的通信。
传感器14用于监测受检者12的一种或多种生理功能和/或受检者12所经受的一种或多种环境条件。在一个实施例中，传感器14还监测传感器14使用情况的一个或多个方面，以确保传感器14采集的信息是精确的。更具体而言，传感器14包括一个或多个传感器装置，所述传感器装置产生一个或多个传达信息的输出信号，所述信息与一个或多个生理功能、 一个或多个环境条件和/或传感器14使用情况的一个或多个方面相关。例如，在一个实施例中，传感器14包括运动传感器28、照明传感器30和临近传感器32。应当意识到，这样列出传感器14中包括的传感器装置并非意在限制，传感器14可以包括有其它传感器装置和/或没有所有列出的传感器装置。此外，尽管图1中将传感器14示为将所包括的传感器装置(传感器28、 30和32)组合到系统10的单个分立元件中，但这仅仅是出于例示性目的。传感器装置28、 30和32可以彼此独立定位和/或在系统10之内实现它们的功能时彼此不同地工作。
运动传感器28用于通过产生传达关于受检者12运动的信息的输出信号来监测受检者12的运动。如下文进一步所述(例如参考图2)，在一个实施例中，将图1中所示的系统10的部分设置于便携式装置中，以供受检者12携带，甚至可以由受检者12佩戴。在本实施例中，可以将运动传感器28实现为安装至受检者12身上的传感器，以随着受检者12运动并产生输 出信号，所述输出信号传达关于运动传感器28随受检者12运动的信息。 例如，运动传感器28可以被安装至受检者12的四肢(例如受检者12的手 腕)并监测四肢的运动。在这种实施例中，运动传感器28可以包括活动监 测仪(actimeter)、位置传感器、位移传感器、加速度计和/或其它能够监 测运动和/或位置的传感器。
根据各实施例，运动传感器28包括压电传感器，所述压电传感器响应 于由运动变化(即加速度)产生的形变产生输出电压。在一个这种实施例 中，运动传感器28包括一种通常在需要检测运动中较为极端的变化(与典 型身体运动相比)的环境，例如汽车气囊，中实施的压电传感器。这些传 感器一般被称为"冲击传感器"，包括封装于可直接安装至电路板的微型陶 瓷封装中的压电元件。由于这些元件被设计成检测运动中较为极端的变化， 在包括冲击传感器作为压电元件的实施例中，运动传感器28还包括驱动电 路，所述驱动电路被设计成提供适当的灵敏度，使得可以精确地监测典型 的人的运动。
照明传感器30用于监测受检者12所经受的环境照明。在一个实施例 中，传感器30通过产生一个或多个输出信号来监测两个或更多波长范围之
内的环境照明强度，所述输出信号传达与两个或更多波长范围之内的环境 照明强度相关的信息。在一个实施例中，所述两个或更多波长范围包括三 个波长范围。可以选择三个波长范围，使得可以由来自三个波长范围的照 明组合表示可见光谱中的几乎任何颜色。例如，三个波长范围可以包括对 应于红色的波长范围、对应于绿色的波长范围和对应于蓝色的波长范围。 在一个实施例中，照明传感器30包括设置于基板上的微型光学传感器
(例如光电二极管)的集成阵列。光学传感器包括三组光学传感器，所述 三组光学传感器对应于光学传感器测量照明的三个波长范围。地址线使得 每个传感器组能够被激活和读出(独立地或同时地)。在激活给定一个传感 器组时，照明传感器输出表示对应于给定传感器组的波长范围中的环境光 的辐照度(瓦/cm2)的输出信号。
在一个实施例中，照明传感器30包括多个分立的光电二极管，其对应 于被照明传感器30监测的波长范围的单独一个。例如，所实现的光电二极管可以包括波长敏感光电二极管("WSPD")。每个WSPD具有描述其对给定 波长照明的响应的波长响应函数。选择WSPD，使得照明传感器30中实现的 给定WSPD的波长响应对应于要监测的波长范围之一。
在使用期间，在一个实施例中，依次逐个激活WSPD，由此产生的输出 信号提供了各波长区域中环境照明的强度测量结果。通过将激活的WSPD与 电阻器耦合来产生照明传感器30以伏为单位的输出信号，所述WSPD产生 正比于对应波长范围中的环境照明强度的电流，电阻器两端的电压为输出 信号。
在一个实施例中，与给定一个WSPD串联的电阻器包括一组可切换的电 阻器，可以将所述一组可切换的电阻器有选择地切换到电路之中和之外。 这使得能够改变电阻器的负载，使得在低环境光强度下(由给定WSPD产生 的对应电流低)，可以增大负载，以产生将在较低光强下提供灵敏度的输出 信号。类似地，在较高环境光强下，可以减小由该组电阻器提供的负载， 以避免在电阻器的负载固定且被设计成在较低光强下提供灵敏度时可能发 生的输出信号饱和。
在一个实施例中，照明传感器30包括分光光度计。分光光度计用于提 供一个或多个输出信号，所述输出信号传达与环境照明的两个或更多波长 范围的强度相关的信息。本实施例的照明传感器30通常尺寸会比上文所述 的其它实施例更大。然而，实施分光光度计时增大尺寸是切实可行的，这 可以相对于光电二极管阵列或分立光电二极管的实施提供其它改进。
临近传感器32用于监测受检者12是否临近传感器14。受检者12临近 传感器14确保了照明传感器30监测的环境照明是实际经受的环境照明。 此外，传感器14靠近受检者12确保了由运动传感器28精确地监测受检者 12的运动。例如，在运动传感器28包括要由受检者12佩戴的加速度计或 其它运动传感器的实施例中，如果运动传感器28的"配合"松散，可能会 有未在运动传感器28的输出信号中完全反映出来的受检者12的运动。类 似地，如果运动传感器28松散地配合到受检者12身上，运动传感器28可 能会相对于受检者12运动(例如滑移)，这种运动在运动传感器28的输出 信号中会被反映为受检者12的运动。此外，如果受检者12己经将传感器 14从自身取开而没有接触，那么受检者12的任何运动都不会反映在运动传
12感器28的输出信号中。
在一个实施例中，如下文参考图3所述，临近传感器32包括电容传感 器，所述电容传感器实现受检者12组织的介电性，以便能够确定传感器14 是否靠近受检者12。这可以包括确定在使用期间是否从受检者12取下传感 器14，在一些情况下，可以包括检测受检者12身上的传感器14不适当配 合(例如，可能导致其间相对运动的松散配合)。
计时器16用于表示时间段的流逝。为了监测受检者12的环境和/或生 理功能，可以在每组离散的时间段(有时在此称为时期)内处理和/或记录 与环境和/或生理功能相关的信息。例如，在为了确定与受检者12的昼夜 节律相关的信息的系统10的实现方式中，所述时间段长度可以是从大约一 或多秒到几分钟(例如大约5分钟)之间的任何时间。此外，在一个实施 例中，同时确定不同长度的时间段(例如一组3秒的时间段和一组10秒的 吋间段)。这使得能够相对于不同持续时间的时间段来监测与环境和/或生 理功能的不同方面相关的信息(例如，相对于3秒时间段监测第一方面， 并且相对于10秒时间段监测第二方面)。在一个实施例中，计时器16包括
提供表示过去的时间的电子脉冲的集成电路。应当意识到，尽管在图1中 计时器16被示为系统10的分立部件，在一个实施例中，计时器16的一些
或所有实际元件可以被集成地包括在处理器24之内。
用户接口 18用于提供系统10和一个或多个用户(例如护理人员、研 究人员、受检者12等)之间的接口，用户通过所述接口可以向系统10提 供信息以及从系统10接收信息。这使得能够在用户(们)和传感器14、计 吋器16、电源模块20、存储模块22和/或处理器24中的一个或多个之间 传送通称为"信息"的数据、结果和/或指令以及任何其它可通信项目。用 户接口 18适于包括的常规接口装置的范例包括小键盘、按钮、开关、键盘、 把手、手柄、显示屏、触摸屏、扬声器、微音器、指示灯、音响警报和打 印机。在一个实施例中，下面将进一步论述其功能，用户接口18实际包括 多个独立的接口，包括被设置于与传感器14一体的装置中的一个接口，以 及用于观察和/或管理所存储的已从与传感器14 一体的装置检索到的信息 的独立接口 (例如，由主计算机提供，主计算机可以接收来自传感器14和 系统10的其它附带部件的信息)。应理解地是，本发明也想到了将其它通信技术，硬连线的或无线的，
用作用户接口 18。例如，本发明想到，可以将用户接口 18与存储模块22
提供的可拆除存储接口集成。在该范例中，可以从可拆卸存储器(例如智
能卡、闪存驱动器、可拆卸磁盘等)向系统io中加载信息，所述存储器使
得用户能够定制系统10的实施。适于与系统10 —起使用作为用户接口 18 的其它示范性输入装置和技术包括，但不限于RS-232端口、 RF链路、工R 链路、调制调解器(电话、电缆或其它)。简而言之，本发明想到过将任何 用于与系统10传送信息的技术用作用户接口 18。
电源模块20用于为系统10的其它部件的一个或多个供电。在一个实 施例中，电源模块20包括为系统10的其它部件的一个或多个提供稳压功 率的可再充电电池。在本实施例中，电源模块20包括充电电路，在电源模 块20与外部电源(例如壁上插座、主计算机等)连接时，充电电路调节电 池的充电。
存储模块22为系统10提供电子存储能力。存储模块22包括一个或多 个可电子读取的存储介质，所述存储介质与传感器14、计时器16、用户接 口 18、处理器24和/或通信系统26中的一个或多个可操作地耦合。图1中 示出了这种可操作的耦合。存储模块22的可电子读取存储介质可以包括与 系统10 —体提供的(即基本不可拆卸)系统存储器以及可经由例如端口 (例 如USB端口、火线端口等)或驱动器(例如磁盘驱动器等)可拆卸连接到 系统10的可拆卸存储器之一或两者。存储模块22可以包括光学读取存储 介质(例如光盘等)、磁性读取存储介质(例如磁带、磁性硬盘驱动、软盘 驱动器等)、基于电荷的存储介质(例如EEPROM、 RAM等)、固态存储介质
(例如闪存驱动器等)中的一个或多个和/或其它可电子读取的存储介质。 存储模块22可以存储软件算法、与传感器14和/或计时器16产生的输出 信号相关的信息、处理器24确定的信息和/或使系统10能够正常工作的其 它信息。存储模块22可以是系统10之中的独立部件，或者可以与传感器 14或处理器24的一个或多个集成地提供。
处理器24用于在系统10中提供信息处理能力。这样一来，处理器24 可以包括数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设 计为处理信息的模拟电路、状态机和/或用于以电子方式处理信息的其它机构中的一个或多个。尽管图1中将处理器24示为单个实体，但这仅仅是出 于例示的目的。在一些实施方式中，处理器24可以包括多个处理单元。这 些处理单元可以物理上位于同一装置之内，或者处理器24可以提供协调工 作的多个装置的处理功能。例如，在一个实施例中，在第一处理器和第二 处理器之间划分归属于处理器24的如下功能，第一处理器可操作地连接到 被设计成便携，甚至可由受检者12佩戴的装置中的传感器14，第二处理器 至少周期性地与便携式装置通信，以获得与传感器14产生的输出信号相关 的信息并进一步处理所获得的信息。在本实施例中，处理器24的第二处理 器包括由主计算机提供的处理器。在一些情况下，系统10之内的其它部件 之外的处理器(例如上述第二处理器)可以向与系统10中的部件集成的处 理器(例如上述第一处理器)提供冗余处理，和/或外部处理器可以提供额 外处理，以确定与系统10的工作和/或受检者12的昼夜节律相关的额外信 息。
如图1所示，在一个实施例中，处理器24包括压縮模块34、事件模块 36、校正模块38、睡眠模块40、光子通量模块42和照明分数模块44。可 以将模块34、 36、 38、 40、 42和44实现为软件、硬件、固件、软件，硬 件和/或固件的一些组合和/或其它实施的方式。应当意识到，尽管图1中 将模块34、 36、 38、 40、 42和44示为共处于单个处理单元之中，在处理 器24包括多个处理单元(例如被设置于便携式装置中的第一处理器，至少 周期性地与之通信的第二处理器)的实施方式中，模块34、 36、 38、 40、 42和/或44可以远离其它模块。
压缩模块34用于压縮信息，以在存储模块22之中加以存储。通常在 系统IO包括上述第一和第二处理器的实施例中实施这种压縮，所述压缩实 现了在也包括在便携式装置中的存储模块22中存储信息，同时减小了信息 的大小。减小信息的大小使得能够减小存储模块22的大小(既有物理大小 也有所需存储空间的量)，这又增加了便携式装置的形状因子，和/或能够 在存储模块22之中存储更多信息，而无需从存储模块22向第二处理器下 载所存储信息来进行进一步处理。
在一个实施例中，压縮模块34实施有损和/或无损压縮。例如，可以 将传感器14产生的模拟输出信号转换成16位数字信号，又可以由压縮模块34将其压縮成8位来进行存储。这将包括有损压缩。在压縮模块34实 施底数为2的对数运算来压縮由传感器14产生的一个或多个输出信号的数 字表示的实施例中，实施另一种有损压缩。作为另一个范例，在一个实施 例中，压缩模块34在各个时间段(由计时器16确定)接收传感器14的输 出信号(例如传达与运动、照明强度等相关的信息的输出信号)的表示(例 如模拟值的数字表示)，并通过如下方式来压縮该表示将(i)时间上彼 此紧邻且(ii)输出信号的表示具有类似值的一系列时间段表示为(a)表 示该系列中包括的时间段的输出信号的表示值以及(b)该时间段系列中包 括的时间段数量。根据该系列时间段的输出信号的表示值必要的类似性， 这将包括无损或基本无损压縮。
事件模块36用于确定与可以基于传感器14产生的输出信号确定的各 种事件相关的信息。例如，可以基于由临近传感器32产生的输出信号来检 测事件。这些事件可以包括从受检者12取下传感器14，或(在取下之后) 更换受检者12身上的传感器14。可以利用这些事件从由于从受检者12取 下传感器14而可能无用的信息中确定由传感器14产生的有用信息。在系 统IO包括具有上文简介的第一处理器的便携式装置的一个实施例中，至少 部分地在便携式装置上执行事件模块36以确定是否在受检者12身上正确 安装了传感器14。在本实施例中，如果事件模块36确定未正确安装传感器 14，系统10可以(例如经由用户接口 18)提示受检者12安装不恰当，在 安装不恰当的时候标记出与传感器14产生的输出信号相关的信息，在传感 器14被正确安装在受检者12身上之前停止或暂停向便携式装置上的存储 模块22存储信息，(例如经由时间/日期戳)记录事件的发生和/或响应于 事件采取其它动作。在一些情况下，事件模块36不仅检测传感器14的彻 底取下，而且检测传感器14的不恰当安装(例如传感器14和受检者12之 间的松散配合)，这会触发适当的动作(例如上述动作过程的任一种)。
在一个实施例中，事件模块36检测与涉及系统10的功能的其它事件 相关的事件。例如，事件模块36可以确定与电池容量(例如低电池容量)、 存储器容量(例如存储器已满)和/或与系统10的功能相关的其它事件对 应的事件。
在一个实施例中，事件模块36检测与受检者12所经受的环境条件和/
16或受检者12的生理功能相关的事件。例如，这些事件可以包括诸如锻炼、 冥想、小睡和/或其它活动的开始和/或结束。
在一个实施例中，事件模块36使得受检者12能够对事件"打分"。受 检者12 (例如经由用户接口 18)输入的分数提供了在事件发生时大脑兴奋 状态、身体痛苦水平、疲劳和/或受检者12状态的其它主观方面的指示。
校正模块38用于对与传感器14产生的一个或多个输出信号相关的信 息进行校正。在一个实施例中，对从照明传感器30产生的输出信号确定的 信息施加校正。如下文参考图8和9进一步所述，在一个实施例中，该校 正对照明传感器30中实施的光电二极管的波长传递函数之间的交迭进行校 正。还可以由校正模块38确定和/或施加对基于由照明传感器30、运动传 感器28、临近传感器32和/或传感器14中包括的其它传感器产生的输出信 号确定的信息进行其它校正。
睡眠模块40用于确定与受检者12的睡眠相关的信息。这可以包括睡 眠周期信息、睡眠阶段信息、失眠信息和/或活动信息。睡眠模块40基于 由运动传感器28产生的输出信号确定这种信息。在系统10包括含有传感 器14的便携式装置的实施例中，可以由第二处理器执行睡眠模块40，从便 携式装置向第二处理器下载信息，和/或可以由便携式装置上的第一处理器 执行睡眠模块。仅仅在第二处理器上实施睡眠模块40可以降低便携式装置 的存储和/或处理要求，从而实现具有更吸引人的形状因子的较小装置。然 而，由第一处理器在便携式装置上包括睡眠模块40能够经由便携式装置上 提供的用户接口 18直接向受检者12提供由睡眠模块40确定的信息。
光子通量模块42用于确定与受检者12由于环境照明而经受的光子通 量相关的信息。光子通量模块42基于照明传感器30产生的输出信号确定 这一信息。通过将辐照度除以每个光子的能量来确定通量，或
° = %/一。""，其中(D表示通量，E表示辐照度，Q/photon表示每个光子 的能量。应当意识到，每个光子的能量取决于波长。为了确定光谱给定部
分中的通量，必需要使用对这一能量进行某种近似(因为针对光谱给定部
分中每个离散波长的辐照度进行测量是不现实的)。这种近似是光谱给定部分之内的每个光子的平均能量，可以通过如下公式计算-
旭
其中，Q,表示每个光子的平均能量，Q(A)表示作为波长函数的能量，A 表示波长，A,和"表示被分析光谱部分的边界。然后可以将确定的每光子 平均能量作为每个光子的能量代入上面的方程式以确定通量。
显然，随着利用上述近似分析的光谱部分变大，使用近似所固有的不 精确性变得越来越大。由于照明传感器30提供与两个或更多波长范围(在 一个实施例中为三个波长范围)的强度(或辐照度)相关的信息，因此， 与基于提供与整个可见光谱的辐照度相关的信息的单个传感器确定相比， 改善了基于照明传感器30提供的照明测量结果来确定总通量。此外，与照 明传感器30监测的波长范围之内的照明强度和/或辐照度相关的信息的使 用使得能够由光子通量模块42确定各个波长范围中的每一个之内的通量 (例如，利用上文所示的方程、关系式和近似)。
照明分数模块44用于确定分数，该分数表示受检者12所经受的环境 照明对受检者12的昼夜节律的重设定效果。在一个实施例中，确定分数包 括确定由照明传感器30监测的两个或更多波长范围中照明光子通量的加权 和(由光子通量模块42确定)。例如，在照明传感器30监测对应于可见光 谱红色部分的一个波长范围、对应于可见光谱绿色部分的另一波长范围以 及对应于可见光谱蓝色部分的另一部分的实施例中，该加权和是这些波长 范围的中每一个的光子通量乘以对应加权系数之和。这可以用数学方式表 示为
(2) S二①red* cj) red+ cD gree * (J) green+ cD blue* (J) blue; 其中，0 d、①，和cD^分别表示可见光谱的红色、绿色和蓝色部分的光 子通量，4> d、 (K，和cK^分别表示可见光谱的红色、绿色和蓝色部分的 加权因子，S表示环境照明的分数。<Ksd、 4,和4)^的相对大小反映了 可见光谱的红色、绿色和蓝色部分中的环境照明在重设定受检者12的昼夜 节律中的相对影响。
4-
气 ",的各部分之内的环境照明相对影响随着环境照明强度的变化。例如，在较低强 度下，可见光谱蓝色部分之内的照明的昼夜节律重设定影响可能是最大的。 随着环境照明的相对强度增大，光谱的蓝色部分之内的照明的相对影响可 能相对于光谱绿色部分之内的照明的重设定影响减小。为了解释这种随强度的变化，在一个实施例中，照明分数模块44将加权因子cK^ ch，和ct wue确定为环境照明强度的函数(基于照明传感器30产生的输出信号确定)。 图2示出了包括便携式装置46和停放装置48的系统10的实施例。图 2所示的便携式装置46是上述便携式装置的一个实施例，上述便携式装置 包括设置于便携式装置(例如便携式装置46)之中的第一处理器(图2中 未示出)以及从第一处理器和/或设置于便携式装置之中用于进一步处理和 /或存储的存储模块(图2中未示出)接收信息的第二处理器。在图2所示 的实施例中，便携式装置46包括绑带50，用于和受检者12的附属肢体配 合，使得受检者12能够佩戴便携式装置46。例如，可以通过类似于常规手 表的方式，将便携式装置46佩戴在受检者12的手腕上。然而，应当意识 到，在下文中所述的便携式装置46的具体设计并非意在限制，可以实现其 它便携式装置。例如，可以实现除手表之外的便携式个人电子装置(例如 个人数字助理、移动电话、手持计算机等)以提供本文针对便携式装置46 论述的一些或全部功能(例如，监测环境照明)。在图2所示的便携式装置46的实施例中，装置46的外壳52容纳第一 处理器、存储模块和传感器14 (图2中未示出)。具体而言，可以经由外壳 52的面56上形成的光学透明窗54使照明传感器30 (图2中未示出)接触 环境照明。由于受检者12佩戴着便携式装置46，所以照明传感器30经由 窗口 54接收到受检者12所经受的环境光并如上所述响应于环境光产生一 个或多个输出信号。在一个实施例中，设置于外壳52中的传感器14还包括运动传感器28 (图2中未示出)。如上所述，运动传感器28产生一个或多个传达与运动 传感器28的位置和/或运动相关的信息，运动传感器28的运动/或运动对 应于受检者12的身体运动，因为装置46是由受检者12佩戴的。在一个实施例中，传感器14包括设置于外壳52和/或绑带50中的临近传感器32 (图2中未示出)。如上所述，临近传感器32产生一个或多个 传达与传感器14和便携式装置46在受检者12身上的安装相关的信息。可 以在存储和/或处理与使用便携式装置46期间受检者12的身体运动和/或 受检者12所经受的环境照明相关的信息时实现这种信息。如从图2可看出的，便携式装置46包括设置于外壳52的面56上的显 示屏58。在一个实施例中，显示器58包括向受检者12显示信息的液晶显 示器("LCD")。显示器58形成上文参考图1所述的用户接口 18的至少一 部分。这样一来，显示器58可以向受检者12传达关于其生理功能、其环 境和/或装置46恰当或不当功能的信息。例如，显示器58可以提供时间显 示，向受检者12显示钟点。显示器58还可以包括指示器，所述指示器向 受检者12表示装置46被正确安装并且运行正常。在一个实施例中，在使 用装置46监测受检者12的环境和/或生理功能的预定监测时间段到期期 间，显示器58可以向受检者12传达这种^f言息。例如，钟点显示可以变为 空白，由此向受检者12表示监测时间段已经结束。在其它实施例中，这种 指示可以包括由装置46发出的另一种可视指示和/或音响警报。在一个实施例中，计时器16 (图2中未示出)被包括在外壳52之内， 设置于装置46之内的第一处理器包括压縮模块34。在传感器14产生输出 信号时，压缩(例如，如上所述)从输出信号导出的信息并将其存储到外 壳52中包括的存储模块，供将来检索和处理。本实施例并非意在限制，因 为从图1和2的上述描述应当理解，装置46中包括的第一处理器还可以包 括上文参考图1所述的模块36、 38、 40、 42和/或44的一个或多个。此外， 应当意识到，在包括这些额外模块的一个或多个的实施例中，可以经由显 示器58直接向受检者12传达由额外模块产生的信息，无需从装置46远程 迸一步处理。停放装置48用于在停放区60处接收便携式装置46。停放装置48可以 形成上文针对图1简述的通信系统26的一部分，因为停放台48被耦合到 主处理系统(例如个人计算机)并包括停放区60处的通信接口 62，其用于 与形成于装置46上的对应通信接口 64交互，使得能够在第一处理器和/或 装置46的外壳52之内包括的存储模块以及停放装置48所耦合的主处理系 统之间进行通信。在装置46的处理器和/或存储器以及主处理系统之间来20回传输信息，使得主处理系统从装置46检索信息并进一步处理信息。例如，可以由主处理系统形成如上文参考图1所述的模块36、 38、 40、 42禾n/或 44的一个或多个，并且主处理系统的用户接口可以使得用户(例如受检者 12、护理人员等)能够访问从装置46检索的信息和/或由主处理系统上形 成的任何模块36、 38、 40、 42和/或44产生的信息。在一个实施例中，通信接口 62和64使得光学红外信号能够实现在停 放装置48和便携式装置46之间来回传输信息。然而，这并非意在限制。 例如，在一个实施例中，通信接口 62和64包括一个或多个用于硬连线传 输的电气触点。在另一个实施例中，停放装置48和便携式装置46之间的 "接口"可以是无线的(例如通过射频传输)，并且为了在其间传输信息不 必靠近。如图2所示，停放装置48还包括电源接口 66，用于与外壳52上形成 的对应电源接口68连接。经由电源接口66和68，可以向便携式装置46供 电，以在装置46停放到停放装置48时对设置于装置46之中的电源模块20(图2中未示出)充电。图3示出了传感器14的临近传感器32的一个实施例的电路图。在图 示的实施例中，临近传感器32包括电容传感器多谐振荡器70、比较器72(可以形成为第二处理器之内的模块或独立的处理单元)以及共同形成电 容器74的两个触点。两个触点是导电的(例如金属的)，但不一定必需放 置得与受检者12皮肤接触以使传感器32能够工作。例如，触点可以由设 置于外壳52之内的金属元件和/或图2所示便携式装置46的绑带50形成。 返回图3，如果比较器72的输出为高，电容器74充电。如果比较器 72的负极端子处的电压超过正极端子的电压，比较器72的输出变低，电容 器74放电。这又再次导致比较器72负极端子的电压降到低于正极端子上 的电压，使得比较器72的输出再次变高，使得电容器74再充电。该振荡 的频率部分是通过触点形成的电容器74的电容确定的。由于电容器74的 电容在空气和紧密靠近受检者12皮肤之间会变化，上述振荡的频率随电容 器74的触点和受检者12之间的靠近程度以可预计的关系变化，从而使得 能够确定受检者12与传感器32之间的靠近程度。对靠近程度进行这样的 检测能够确定是否在受检者12身上有效安装了传感器32 (以及与它一起是否有效安装了传感器14的其它传感器28和/或30)。图4示出了包括在电源模块20的一个实施例中的用于对电源模块20 的电池76充电的电池充电电路的电路图。可以在电源接口 68向电路施加 外部功率。在没有向电源接口 68施加外部功率时，电阻器78迫使电路中 包括的两个FET开关80和82的栅极为低电势。在这种情况下，开关80和 82接通，允许电池76向电源模块20的输出端84供电。第一二极管86阻 挡漏电流通过电源接口 68返回地。当向电源接口 68施加外部电源时，幵 关80和82截止，从而将电池76从输出端84断开连接。从电源接口68通 过二极管86向输出端84供电。这使得即使在电池76的电池电压低于电路 最小值时电源模块20也能够为系统10的部件供电。在向电源接口 68供电 时，电流调节器88变成电流源，其中电流由施加在电源接口 68和电阻器 90上的电压设定。该电流源然后通过二极管92为电池76充电。由于电流 调节器88和二极管92有助于电压下降，因此只在电池电压达到预定阈值 之前电流是恒定的，之后随着电池电压升高，充电电流减小。这样与简单 的恒定电压充电电路相比减少了电池充电时间。图5示出了监测受检者所经受的环境照明的方法94。尽管下文结合上 文所述且在图1-4中所示的系统10的部件论述方法94的操作，应当意识 到，这仅仅出于例示的目的，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用 替代部件和/或系统实施方法94。在一个实施例中，方法94包括操作96，在操作96在两个或更多独立 的波长范围中监测环境照明强度。两个或更多独立波长范围可以包括三个 波长范围。两个或更多独立波长范围可以包括对应于可见光谱红色部分的 第一波长范围、对应于可见光谱绿色部分的第二波长范围以及对应于可见 光谱蓝色部分的第三波长范围。在一些情况下，可以由类似于上文所述且 图1和2所示的照明传感器30的照明传感器执行操作96。在操作98，监测受检者的运动。在一个实施例中，由类似于上文所述 且图1所示的运动传感器28的运动传感器执行操作98。在操作IOO，确定过去的各个时间段。在一个实施例中，由类似于上文 所述且图1所示的计时器16的计时器执行操作100。在操作102，确定表示与各个时间段内受检者所经受 环境照明相关的信息的值和/或表示与各个时间段内受检者的运动相关的信息的值。基于在 操作96确定的与受检者所经受的环境照明相关的信息、在操作98确定的
与受检者运动相关的信息和/或在操作ioo确定的时间段的流逝来确定所述
值。在一个实施例中，由类似于上文所述且图1所示的处理器24的处理器 执行操作102。
在操作104，压縮在操作102确定的值以供存储。在一个实施例中，接
收表示与各个时间段内环境照明和/或受检者运动相关的信息的值，并通过 将(i)时间上彼此邻近且(ii)输出信号的表示具有类似值的一系列时间 段表达为(a)表示该系列中包括的时间段的输出信号表示的值和(b)该 系列时间段内包括的时间段数量，来压縮表示。可以由类似于图1所示且 上文所述的压縮模块34的压縮模块执行操作104。
在操作106，存储在操作104压縮的信息。在一个实施例中，在类似于 上文所述且图1所示的存储模块22的存储模块中存储在操作104存储的信 息。
图6示出了压縮与受检者环境和/或生理功能相关的信息的方法108。 在一个实施例中，方法108被实施为上文所述且图5所示的方法94之内的 操作104。然而，这并非意在限制，因为可以在多种环境之内实施方法108。
在操作IIO，确定当前时间段的流逝。在操作112，针对当前时间段确 定与受检者环境和/或生理功能相关的参数值。例如，参数可以包括与环境 照明强度、受检者身体运动和/或其它环境或生理信息相关的参数。
在操作114，确定当前时间段的参数值和前一时间段的参数值之间的差 异是否超过预定阈值。在一些情况下，所述预定阈值可能要求两个值之间 基本相等。在其它情况下，采用更大阈值以使得当前时间段的值和前一时 间段的值之间能够有一些变化。
如果值之间的差异未超过预定阈值，那么方法108前进到操作116，在 操作116，将值之间差异未超过预定阈值的时间段计数加一，并且控制返回 到操作110和112。
如果值之间的差异超过预定阈值，那么方法108前进到操作118和120。 在操作118，将前一时间段的参数值与当前计数一起加以存储(像例如由操 作116保持的那样)。如果方法108作为操作104被实现于方法94 (图5所示)中，则操作118被实现为方法94的操作106。返回方法108，在操作 120，将当前时间段的值保存为前一时间段的值，用于和随后的时间段进行 比较，方法108前进到操作122。在操作122，将计数(例如，由操作116 保持并在操作118存储)归零。从操作122，方法108继续返回到操作110 和112。
图7示出了确定分数的方法124，分数表示环境照明对受检者昼夜节律 的重设定效果。在一个实施例中，由上文所述且图1所示的照明分数模块 44实施方法124。然而，也想到过方法124的其它实施方式。
方法124包括操作126，在操作126，获得与环境照明强度相关的信息。 该信息可以包括环境照明各个波长范围的强度和/或环境照明的总强度。在 一个实施例中，操作126包括检索所存储的与环境照明强度相关的信息。 在另一个实施例中，操作126包括直接从一个或多个照明传感器获得信息。
在操作128，基于在操作126获得的信息确定与两个或更多波长范围之 内环境照明的光子通量相关的信息。在一个实施例中，在操作130基于在 操作126所确定的信息确定环境照明的总光子通量。
在操作132，针对两个或更多波长范围中的每一个确定加权系数。在一 个实施例中，确定加权系数包括访问所存储的恒定值。在另一个实施例中， 确定加权系数包括将加权系数作为在操作126获得的信息的函数加以确定。 在操作134，将两个或更多波长范围的加权系数乘以在操作128确定的两个 或更多波长范围的光子通量。这样相乘产生了两个或更多波长范围中的每 一个的加权值。
在操作136，通过将在操作134确定的加权值求和确定环境照明的分数。 如上所述，本公开的特征之一是监测两个或更多波长范围之内的环境 照明。在一个实施例中，这包括采用多个光电二极管(单独形成的或形成 为集成阵列)，其中一个或多个光电二极管对应于要监测的两个或更多波长 范围之一。在实践中，这通常涉及到实施光电二极管，其中不同光电二极 管的波长响应函数具有一些频谱交迭。例如，在图8中示出了这个原理， 图8示出了范例波长响应函数138、 140和142 (波长与转换因数的关系)， 其分别对应于监测可见光谱的蓝色、绿色和红色部分之内的环境照明的光 电二极管。应当意识到，对波长响应函数的这种绘示仅仅是出于例示目的提供的，实际上波长响应函数可能没有这样规则的形状，和/或可以在函数 基部包括更大量的"扩展"。此外，使用图示的特定频谱部分(例如蓝色、 绿色和红色)并非意在限制，因为也想到了监测不同频谱区域(例如青色、 品红和黄色)之内照明的光电二极管的其它组合。
从图8可以看出，尽管光谱的"蓝色"部分从入。扩展到入"但光电二
极管的波长响应138和140并未与这些边界严格重合。相反，蓝光光电二 极管和绿光光电二极管的波长响应138和140是交迭的，从而使得蓝光光 电二极管的波长响应函数138的一部分交叉到光谱的"绿色"部分中(例 如〉人，)，并且绿光光电二极管的波长响应函数140的一部分交叉到光谱的 "蓝色"部分(例如〈D。如果不校正这一交迭，光谱绿色部分中的照明 将被蓝光光电二极管归入光谱的蓝色部分中，而光谱蓝色部分中的照明将 被归入光谱的绿色部分中，因为它被绿光光电二极管探测到。
波长响应交迭的这种范例不限于实施对应于光谱蓝色部分的光电二极 管和对应于光谱绿色部分的光电二极管的情形。在大多数将光电二极管实 现为对应于光谱相邻部分的情形中，这种交迭都是可能的。然而，根据光 谱部分的相对临近程度和光电二极管的实际响应函数，交迭可能或多或少 地加重。例如，在实践中，通常在红光光电二极管和绿光光电二极管的响 应函数之间有一些交迭。这种交迭往往比蓝色和绿光光电二极管之间的交 迭少，于是在一个实施例中可以忽略，或者如下文针对蓝色和绿光光电二 极管所述，可以加以校正。
图9示出了确定校正的方法144，所述校正减小了对应于波长响应函数 138和140 (或任何其它交迭的响应函数)的光电二极管的实施的不精确性。 在操作146，提供辐射。所提供的辐射在交迭的波长响应函数上具有平滑变 化的波长。例如，可以由提供黑体辐射的黑体辐射源执行操作146。
在操作148，使用透射函数基本对应于第一个波长响应函数(例如图8 所示的波长响应函数138)的第一滤光器对提供的辐射进行滤光。在一个实 施例中，第一滤光器的透射函数和第一个波长响应函数之间的对应性包括 透射和波长响应函数的开始和结束之间大致相等。在一个实施例中，第一 滤光器的透射函数和第一个波长响应函数之间的对应性包括透射和波长响 应函数的峰值之间大致相等。在一个实施例中，第一滤光器的透射函数和
25第一个波长响应函数之间的对应性包括透射和波长响应函数都位于光谱的 相应部分(例如光谱的蓝色部分)中。
方法144还包括一组操作150、 152和154，其中对在操作148产生的 已滤光照明进行一组测量。可以串行或并行进行这些测量。在操作150，经 由没有波长特异性的照明传感器(例如光度计)对经滤光的照明测量总辐 照度。在操作152，当蓝光光电二极管暴露于在操作148产生的经滤光照明 时，确定蓝光光电二极管的输出信号(例如输出电流)。在操作154，当绿 光光电二极管暴露于经滤光照明时，确定绿光光电二极管的输出信号(例 如输出电流)。
在操作156，使用透射函数基本对应于第二个波长响应函数(例如图8 所示的波长响应函数140)的第二滤光器对在操作146所提供的辐射进行滤 光。在一个实施例中，第二滤光器的透射函数和第二个波长响应函数之间 的对应性包括透射和波长响应函数的开始和结束之间大致相等。在一个实 施例中，第二滤光器的透射函数和第二个波长响应函数之间的对应性包括 透射和波长响应函数的峰值之间大致相等。在一个实施例中，第二滤光器 的透射函数和第二个波长响应函数之间的对应性包括透射和波长响应函数 都位于光谱的相应部分(例如光谱的绿色部分)中。
在一组操作158、 160和162，对在操作156产生的经滤光照明进行一 组测量。可以串行或并行进行这些测量。在操作158，经由没有波长特异性 的照明传感器对经滤光的照明测量总辐照度。在操作160，在蓝光光电二极 管暴露于在操作156产生的经滤光照明时确定蓝光光电二极管的输出信号。 在操作162，在绿光光电二极管暴露于经滤光照明时确定绿光光电二极管的 输出信号。
在操作164，利用第一和第二滤光器两者对在操作146提供的照明进行 滤光。然后在操作166、 168和170对在操作164产生的已滤光照明进行一 组测量。同样，可以串行或并行进行这些测量。在操作166，经由非波长特 异性的照明传感器对经滤光的照明测量总辐照度。在操作168，在蓝光光电 二极管暴露于在操作164产生的经滤光照明时确定蓝光光电二极管的输出 信号。在操作170，在绿光光电二极管暴露于经滤光照明时确定绿光光电二 极管的输出信号。简要返回图8，在操作150探测到的辐照度将包括来自蓝色滤光器的光 谱蓝色部分中(入。和、之间)的照明导致的辐照度("hB")以及来自蓝
色滤光器的光谱绿色部分中(入。禾n x 1之间)的照明导致的辐照度("e Bc")。 类似地，在操作158探测到的辐照度将包括来自绿色滤光器的光谱绿色部 分中的照明导致的辐照度(""/')以及来自绿色滤光器的光谱蓝色部分中 的照明导致的辐照度(""b")。操作166的辐照度将包括基本仅由绿光和 蓝色滤光器的透射函数的部分导致的辐照度，绿光和蓝色滤光器在绿色滤 光器的透射函数的开始("人！")和蓝色滤光器的透射函数结束(""")之 间交迭。
返回到图9，在操作172，基于先前导出的在操作150、 158和166进 行的测量和"b、 e^、 e恥和e。b之间的关系，从在操作150、 158和166进 行的测量确定e bb、 e ee、 e Be和e eB。下面是一种用于导出这些关系的可能 过程。
再次参考图8，可以将(例如在方法144的操作148处)利用蓝色滤光 器滤光的照明的总辐照度("Eb")表达为
J 义
J 义2
(3) & = ￡朋+ &G = "j 、 J"^ + 71(义)"义；
其中"(A)表示作为波长函数的由蓝色滤光器滤光的照明的辐照度。类 似地，可以将(例如在方法144的操作156处)利用绿色滤光器滤光的照 明的总辐照度("Eg")表示为
1A'r 1 A》
(4) & = ￡GS +CGG = ~^ JfG(;i)c/;i ~~^ JfG(义)秋
其中"(A)表示由作为波长函数的由绿色滤光器滤光的照明的辐照度。
假设可以将给定滤光器的光谱的任何区域的辐照度函数("e (入)") 表达为e ( A ) =W ( A ) F ( A )，其中W ( A )表示作为波长函数的经滤光 的白光的辐照度，F (入)表示作为波长函数的给定滤光器的透射函数，那 么可以将在方法144的操作166获得的辐照度测量("E。")表达为
(5) ￡c = ,(，；
其中FB ( A )表示蓝色滤光器的透射函数，Fe (入)表示绿色滤光器的透射函数。
假设(在方法144的操作146提供的)被滤光的照明近似为黑体辅射，F (入)在入'和入2之间是恒定的，Fc (入)禾n FB (入)关于入i对称，方程(5)简化为
(6) ^ = "^ (， = 2PG 1 (，；
其中&是、和Ah之间绿色滤光器的平均透射值。通过将来自方程(3)的e ,、 ( A )代入方程(6)，表达式变为
(7) Ec=2FGfBC
(注意人h和"之间方程(3)中的积分部分为零)。由于假设解关于、对称
(8) Ec = 2FG"G = 2T^6"g"
其中巧是A ,和A i之间蓝色滤光器的平均透射值。
方程(8)中表示的关系产生了以下方程，以下方程描述了作为由两个
滤光器对光滤光时测量的总辐照度Ee (例如，在方法144的操作166进行
的测量)的函数的带外辐照度e b。和e
gb:
(9) ^g-^";以及
(10) " = &
g5 。 "^"2&
平均辐照度(&和巧)是可以从所实现的滤光器的技术规格确定的恒值。
可以将方程(9)和(10)与方程(3)和(4)的项组合，以获得以下
(11) &=《朋+*;以及
(12) ￡G=| + fGG，
2尸b
也可以表示为:<formula>formula see original document page 29</formula>
于是，再次返回图9，在一个实施例中，在操作172，基于方程(9)、(10)、 (13)和(14)从在操作150、 158和166进行的测量确定eBB、 ￡ cc、
￡ b(;禾口 ￡ gb。
在操作174，用在操作152、 154、 160、 162、 168和170进行的测量支持在操作172做出的确定以确定解决蓝光和绿光光电二极管的波长响应函数之间交迭问题的校正。所述校正包括基于蓝光和绿光光电二极管的输出电流确定可用于确定光谱蓝色和绿色部分之内辐照度的校正值的一组系
数。可以将这些系数表达为矩阵(15)
，该矩阵是如下方程的解:
化
二
其中iB表示蓝光光电二极管的输出电流，is表示绿光光电二极管的输出电流。
假设光电二极管的输出电流可以表示为I=R* e ;其中I表示输出电流，R表示光电二极管响应，e表示光电二极管接收的辐照度，在操作152获得的蓝光光电二极管响应于经滤光蓝色照明的输出电流("iBB")可以表示为.-
(16) /BB = (， +1 (义h (攀
假设蓝光光电二极管的响应Rb (A)在每个光谱范围(AQ-"和入「入2)上都大致恒定，方程(16)中的积分可以重新写为
(17) " 1 " _K W" = ^朋；以及
(义i —义o)义
(18)
1 A
a， -义'il
因此，
29其中，A和B为比例常数。该方程表达了由于通过光谱蓝色部分之内的蓝色滤光器的照明(eBB)和通过光谱绿色部分之内的蓝色滤光器的照明(EBC)
(在操作152)造成的辐照度对iBB的贡献。通过类似技术，绿光光电二极管响应于已经经蓝色滤光器滤光的照明(在操作154获得)的输出电流
("iGB")可以表示为
(20) fGS 二rf朋+厶&g;
其中r和A表示比例常数。类似地，蓝光光电二极管响应于已经经绿色滤光器滤光的照明(在操作160获得)的输出电流以及绿色二极管响应于已
经经绿色滤光器滤光的照明(在操作162获得)的输出电流("ise")分别可以表示为
(21) ,BG = JsGi(+^rGG;以及
(22) 'gg =G￡GB+D￡GG。
一并考虑，方程(19)和(20)可以重新写成矩阵形式
(23)
广,'、 '朋 —^朋
、,GS 乂—、rL,8G 乂
方程(21)和(22)可以重新写为:
(24)
广/ 、5、 k 、
、GD」
由于假设波长响应函数和透射函数的交迭关于4大致对称，可以假设
A=A B=A r^禾nA二D。于是，矩阵方程(23)禾卩(24)获得了具有四个未知数(比例常数A、 B、 r和A)的四个方程的方程组。这样能够确定未知数，即比例常数。
返回到方程(23)和(24)，现在己知比例常数A、 B、 r禾f!A，但方程(23)和(24)返回作为辐照度函数的电流。可以重写这些方程，通过反演方程提供作为电流函数的辐照度，从而获得-(25)
<formula>formula see original document page 31</formula>以及
其中<formula>formula see original document page 31</formula>
当然，在实际使用中，光谱绿色和蓝色部分中的照明不会独立抵达光电二极管，因此仅有两个电流可用。通过组合方程25和26，提供要在操作174确定的校正的矩阵方程如下-
(28)
<formula>formula see original document page 31</formula>
其中a、 P、 y和s是根据上文提供的推导确定的常数。可以将这一校正
应用于蓝色二极管和绿色二极管的输出电流以提高由此确定的辐照度的精确性。
应当意识到，方法144仅仅旨在作为确定一组校正的一个范例，可以
采用其它方法来确定用于照明传感器中包括的各个光电二极管的波长响应
函数之间交迭的校正。例如， 一组简化校正通过将各个光电二极管(或在
实施二极管阵列的实施例中的各组光电二极管)的输出信号乘以比例常数，
能够确定波长范围中的照明强度。例如，除了上文给出的矩阵方程形式之
外，用于全部三种光电二极管的校正可以是如下形式(29a) & =p"5,(2%) &=/v'c，以及(29c) &=/V>
其中PB表示蓝光光电二极管/光谱部分的比例常数，Pe表示绿光光电二极管/光谱部分的比例常数，P K表示红光光电二极管/光谱部分的比例常数。例如，可以基于在制造照明传感器时通过试验采集的数据确定这样一组方程。
从方程(28)所示的校正推导应当理解，无论校正采取什么形式(例如方程(28)、方程(29a) - (29c)等)，在照明传感器从不同类型辐射源(例如彩色LED、彩色滤光照明等)接收辐射时，在确定关于照明源性质(例如方程(28)推导中的黑体源)的校正中所做的假设将补偿由给定的校正不精确性产生的结果。
返回图1，为了解决由在确定对照明传感器30中光电二极管的波长函 数之间交迭的校正期间所做的关于照明源的假设导致的不精确性，在一个 实施例中，存储模块22存储一组对应于不同类型照明源的校正。在本实施
例中，校正模块38用于基于照明传感器30产生的一个或多个输出信号确 定发射环境辐射的照明源的类型，并从存储模块22中存储的对应于所确定 的照明源类型的一组校正实施校正。照明源类型例如可以包括白光源(例 如黑体源)、蓝光源、绿光源、红光源和/或其它光源类型。
在校正模块28确定照明源类型并实施对应校正的一个实施例中，校正 模块38被设置成基本与传感器14连续相通(例如设置于图2所示的便携 式装置46之内)。在本实施例中，校正模块38实时地或接近实时地确定发 射环境辐射的照明源的照明源类型，并在于存储模块22中存储之前对照明 传感器30产生的输出信号进行对应的校正。在另一个实施例中，校正模块 38设置于远离传感器14的处理器中(例如图2的停放装置48所连接的主 计算机中)，并基于已经从远程处理器下载的信息确定照明源的照明源类 型。
图10示出了对照明传感器的交迭波长响应函数进行校正的方法178。 尽管下文结合上文所述且在图1-4中所示的系统10的部件论述方法178的 操作，应当意识到，这仅仅出于例示的目的，在不脱离本公开的范围的情 况下可以利用替代部件和/或系统实施方法178。
在操作180，获得与一个或多个输出信号相关的信息，所述输出信号传 达与两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息。在一个实施例 中，由类似于上文所述且图1所示的照明传感器30的照明传感器产生一个 或多个输出信号。在操作180获得信息可以包括接收如产生时那样的输出 信号、接收如产生时那样表示输出信号的信息、访问所存储的表示一个或 多个输出信号的信息和/或以其它方式获得信息。
在操作182，基于两个或更多波长范围中各个之内环境照明强度之间的 一个或多个比较，确定发射环境照明的照明源的照明源类型。在一个实施 例中，由类似于图1所示且上文所述的校正模块38的校正模块执行操 182。200880019371.7
在操作184，从一组存储的对应于多个照明源类型的校正访问校正。访 问的校正对应于确定的照明源类型。在一个实施例中，在类似于图1所示
且上文所述的存储模块22的存储模块中存储所存储的一组校正。可以由类 似于图1所示且上文所述的校正模块38的校正模块执行操作184。
在操作186，在基于与在操作180获得的一个或多个输出信号相关的信 息确定两个或更多波长范围之内的环境照明强度时实施所访问的校正。在 一个实施例中，由类似于图1所示且上文所述的处理器18的处理器执行操 作186。
图11示出了比较两个或更多波长范围之内的环境照明强度的方法188， 以确定发射环境照明的照明源的照明源类型。在一个实施例中，可以将方 法188实施为图10所示且上文所述的方法178中的操作182。然而，也想 到了在其它环境中实施方法188。如本文所使用的，例如对于方法188而言， 比较强度是指比较基本与强度相关的入射照明的任何测量结果(例如辐照 度、照度等)。
在一个实施例中，两个或更多波长范围包括第一波长范围(例如，对 应于光谱的蓝色部分)、第二波长范围(例如，对应于光谱的绿色部分)和 第三波长范围(例如，对应于光谱的红色部分)。 一个或多个输出信号包括 由波长响应函数基本对应于第一波长范围的传感器产生的第一输出信号、 由波长响应函数基本对应于第二波长范围的传感器产生的第二输出信号和 由波长响应函数基本对应于第三波长范围的传感器产生的第三输出信号。
方法188包括操作190，在操作190，在第一波长范围之内的环境照明 强度和第二波长范围之内的环境照明强度之间进行比较。在一个实施例中， 这一比较包括确定第三输出信号和第一输出信号之间的比率(例如iR/iB)。 然后在操作192将确定的比率与预定值比较。如果确定在操作188确定的 比率大于预定值，那么在操作194确定照明源是主要在第三波长范围之内 发射照明的类型(例如红光源)。
在操作192，如果确定在操作188确定的比率小于预定值，那么方法 188前进到操作196。在操作196，在第一波长范围之内的环境照明强度和 第二波长范围之内的环境照明强度之间进行比较。在一个实施例中，这种 比较包括确定第一输出信号的大小是否大于第二输出信号的大小(例如iB〉i丄如果第一输出信号的大小大于第二输出信号的大小，那么在操作198
在第一和第二波长范围之内的环境照明强度之间做出第二比较。在操作198
进行的比较包括确定第一输出信号的大小和第二输出信号的大小之间的比
率(例如iB/i。)。然后在操作200将确定的比率与另一预定值比较。
在操作200，如果确定在操作198确定的比率大于预定值，那么在操作 202确定发射环境照明的照明源的照明源类型是主要在第一波长范围之内 发射照明的类型(例如蓝光源)。如果在操作200确定在操作198确定的比 率小于预定值，那么在操作204确定环境照明源是在第一、第二和第三波 长范围的每个上发射相对均匀照明的类型(例如白光源)。
在操作196，如果确定第一输出信号的大小小于第二输出信号的大小 (例如iB〈iJ，那么方法144前进到操作206，在操作206，在第一波长范 围之内的环境照明强度和第二波长范围之内的环境照明强度之间进行另一 比较。在一个实施例中，这一比较包括确定第二输出信号的大小和第一输 出信号的大小之间的比率(例如Wie)。然后在操作208将确定的比率与另 一预定值比较。
在操作208，如果确定在操作206确定的比率大于预定值，那么在操作 210确定发射环境照明的照明源的照明源类型是主要在第二波长范围之内 发射照明的类型(例如绿光源)。如果在操作208确定在操作206确定的比 率小于预定值，那么在操作212确定环境照明源是在第一、第二和第三波 长范围的每个上发射相对均匀照明的类型(例如白光源)。
尽管已经基于当前认为是最实际和优选的实施例出于例示的目的详细 描述了本发明，但应当理解，这样的细节仅仅出于上述目的，本发明不限 于所公开的实施例，相反地，旨在覆盖所附权利要求的精神和范围之内的 修改和等价设置。例如，应当理解，本发明想到，在可能的范围内，可以 将任何实施例的一个或多个特征与任何其它实施例的一个或多个特征组
权利要求
1、一种用于监测受检者所经受的环境照明的系统，所述系统包括照明传感器，用于通过产生一个或多个输出信号来监测两个或更多波长范围之内的环境照明强度，所述输出信号传达与所述两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息；计时器，用于表示时间段的流逝；以及存储模块，用于存储如所述一个或多个输出信号所传达的、与各个时间段内的所述两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息，其中所述系统是便携式的，以供受检者携带。
2、 根据权利要求1所述的系统，其中所述系统可由所述受检者佩戴。
3、 根据权利要求2所述的系统，还包括与所述受检者的四肢配合的绑 带，其中在所述绑带上携带所述照明传感器、所述计时器和所述存储模块。
4、 根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被并入到便携式个人电 子装置中。
5、 根据权利要求1所述的系统，其中所述两个或更多波长范围包括三 个波长范围。
6、 根据权利要求5所述的系统，其中所述三个波长范围包括对应于红 色的第一波长范围、对应于绿色的第二波长范围以及对应于蓝色的第三波 长范围。
7、 根据权利要求1所述的系统，其中所述存储模块存储的信息使得能 够确定各个时间段内的所述两个或更多波长范围中的每一个的光子通量。
8、 根据权利要求1所述的系统，其中所述照明传感器包括如下装置之一或两者(i)光电二极管阵列，对于所述两个或更多波长范围中的给定 一个而言，包含在所述阵列中的光电二极管包括能够监测所述两个或更多 波长范围中的所述给定一个中的环境照明强度的一个或多个光电二极管， 或(ii)分光光度计。
9、 根据权利要求1所述的系统，还包括运动传感器，所述运动传感器 用于通过产生一个或多个输出信号来监测所述受检者的运动，所述输出信 号传达与所述受检者的运动相关的信息，并且其中所述存储模块还用于存 储如所述运动传感器产生的所述一个或多个输出信号所传达的、与各个时 间段内的所述受检者的运动相关的信息。
10、 根据权利要求9所述的系统，其中所述运动传感器包括活动监测仪、位置传感器、位移传感器或加速度计中的一种或多种。
11、 一种用于监测受检者所经受的环境照明的系统，所述系统包括 通过产生一个或多个输出信号来监测两个或更多波长范围之内的环境照明强度的模块，所述输出信号传达与所述两个或更多波长范围之内的环 境照明强度相关的信息；用于确定时间段的流逝的模块；以及用于存储如所述一个或多个输出信号所传达的、与各个时间段内的所 述两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息的模块， 其中所述系统是便携式的，以供受检者携带。
12、 根据权利要求11所述的系统，其中所述系统可由所述受检者佩戴。
13、 根据权利要求12所述的系统，还包括与所述受检者的四肢配合的 绑带，其中在所述绑带上携带所述用于监测的模块、所述用于确定的模块 和所述用于存储的模块。
14、 根据权利要求ll所述的系统，其中所述系统被并入到便携式个人电子装置中。
15、 根据权利要求ll所述的系统，其中，所述两个或更多波长范围包 括三个波长范围。
16、 根据权利要求15所述的系统，其中所述三个波长范围包括对应于 红色的第一波长范围、对应于绿色的第二波长范围以及对应于蓝色的第三 波长范围。
17、 根据权利要求ll所述的系统，其中所述存储模块存储的信息使得 能够确定各个时间段内的所述两个或更多波长范围中的每一个的光子通
18、 根据权利要求ll所述的系统，其中所述用于监测的模块包括如下装置之一或两者(i)光电二极管阵列，对于所述两个或更多波长范围中的给定一个而言，包含在所述阵列中的光电二极管包括能够监测所述两个 或更多波长范围中的所述给定一个中的环境照明强度的一个或多个光电二 极管，或(ii)分光光度计。
19、 根据权利要求ll所述的系统，还包括通过产生一个或多个输出信号来监测所述受检者运动的模块，所述输 出信号传达与所述受检者的运动相关的信息；以及用于存储如所述用于监测运动的模块产生的所述一个或多个输出信号 所传达的、与各个时间段内的所述受检者的运动相关的信息的模块。
20、 根据权利要求19所述的系统，其中所述用于监测运动的模块包括 活动监测仪、位置传感器、位移传感器或加速度计中的一种或多种。
全文摘要
一种用于监测受检者所经受的环境照明的系统。在一个实施例中，该系统包括照明传感器、计时器和存储模块。照明传感器用于通过产生一个或多个输出信号来监测两个或更多波长范围之内的环境照明强度，所述输出信号传达与两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息。计时器用于表示时间段的流逝。存储模块用于存储如一个或多个输出信号所传达的、与各个时间段内的两个或更多波长范围之内的环境照明强度相关的信息。系统是便携式的，以供受检者携带。
文档编号G06F15/00GK101681330SQ200880019371
公开日2010年3月24日 申请日期2008年6月4日 优先权日2007年6月8日
发明者C·A·蔡斯勒, D·K·巴顿, F·G·贝尔 申请人:Ric投资有限责任公司