CN104736047A - 可穿戴设备及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种可穿戴装置(127)，包括波导(102)，其被配置为充当用于将从照明光源(104)发射的光通过所述波导的相互作用部分(112)导向光探测器(105)的导管，所述相互作用部分被配置为引导所述光离开所述波导以使能所述光与佩戴者身体(101)的相互作用并回到所述波导以使能由所述光探测器对所述相互作用的光的探测。

Description

可穿戴设备及相关方法
技术领域
本公开涉及健康和健康状况监视器、相关方法和装置的领域，特别是，涉及包括用于将来自于照明光源的光通过佩戴者身体导向光电二极管的波导。某些公开的示例性的方面/实施例涉及便携式电子设备，特别是，所谓手持便携(hand-portable)电子设备，其在使用中是可以手提的(尽管它们在使用中可以被放置在托架上)。这种手持便携电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)和台式PC。
根据一个或多个公开的示例性的方面/实施例便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如电信、视频通信、和/或文本传输)、短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能、交互/非交互观看功能(例如，网页浏览、导航、电视/节目观看功能)、音乐记录/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)无限广播记录/播放)、数据下载/发送功能、图像捕捉功能(例如，利用(例如内置)数码相机)、和游戏功能。
背景技术
光学心率监视器(HRM)提供用于通过可穿戴传感器监视心率的适当的解决方案。光学HRM系统成本和功率的要求，以及它们的相对简易性，满足商业可穿戴设备的多数严格要求。然而，由光学HRM系统获得的测量精度远低于所期望的水平，即使对于非医疗应用。
这种限制在光学HRM系统操作的方式中是固有的。它们典型地通过由可见或红外发光二极管(LED)产生的光照射皮肤工作，其中该可见或红外发光二极管通常被放置在与皮肤紧密接触的位置。附近的光探测器，也被放置在与皮肤紧密接触的位置，测量来源于由皮肤反射、吸收和散射的光。跟踪光的反射、吸收和散射的变化允许有氧和脱氧血红蛋白的流量以及血管扩张的测量，因此，使能进行血氧定量法(oxymetry)和脉搏(pulsometry)测量。通过组合或分离，这些提供了心率和血液循环的测量。
光学HRM受到可穿戴传感器和皮肤之间的距离、以及皮肤表面的取向和形状的变化的不利影响。施加有可穿戴传感器的用户身体的部分的任何运动都可以改变它们之间的距离，即，当光从LED传播到皮肤，并从皮肤传播到光探测器时，所跨过的气隙的大小。运动还可以改变皮肤相对于任意发射LED和接收光探测器的位置和取向。这意味着运动严重干扰由血液循环和心脏脉冲造成的反射、吸收和散射的周期和自然变化。许多测量误差由此被引入，这模糊了所期望的血氧定量法和脉搏读数。这与由光从LED到达光探测器而没有与身体相互作用造成的光探测器饱和相结合，导致探测信号的频繁损耗和不连续的HRM。
这里公开的装置和方法可以或者可以不解决这个问题。
在本说明书中，在先出版的文献或任何背景技术的列表或讨论都不必被当作承认该文献或背景是现有技术的一部分或是公知常识。本公开的一个或多个方面/实施例可以或者可以不解决一个或多个背景问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种可穿戴装置，包括波导，其被配置为充当用于将从照明光源发射的光通过所述波导的相互作用部分导向光探测器的导管，所述相互作用部分被配置为引导所述光离开所述波导以使能所述光与佩戴者身体的相互作用并回到所述波导以使能由所述光探测器对所述相互作用的光的探测。
波导的使用允许所述光探测器和照明光源被定位为比紧密接触皮肤更远而不需要妥协光耦合。术语“可穿戴”是指所述装置适合和/或用于被穿戴。所述装置的许多不同的特征可以致使其可穿戴。例如，形成所述装置的材料可以为柔软的、光滑的、重量轻的、透气的、低变应原的、挠性的和/或可拉伸的。应当理解，过度的拉伸、弯曲和/或压缩可能对光通过波导的传输具有影响，因此所述装置应当具有允许的可穿戴性，但最小化光泄漏的性能，例如，由于过度地弯曲/压缩导致的泄漏。附加或可选地，所述装置的形状和结构，或所述装置对所述佩戴者合适可以致使所述装置的可穿戴性。
术语“身体”是指所述佩戴者身体的整体或部分。例如，所述可穿戴装置可以被配置为绕着所述佩戴者的胳膊、腿部、手腕、手指或耳垂被佩戴，以使能所述光与这些相应的身体部分(但是不一定限于在这些例子)相互作用。
所述波导可以包括单个波导元件。所述相互作用部分可以被配置为引导所述光离开并回到所述单个波导元件。所述波导可以包括第一和第二波导元件，每一个所述波导元件包括相应的相互作用部分。所述第一波导元件的所述相互作用部分可以被配置为引导所述光离开所述第一波导元件。所述第二波导元件的所述相互作用部分可以被配置为将所述光引导到所述第二波导元件中。
所述波导可以为挠性和/或可拉伸的波导。术语“挠性”是指通过在所述波导上施加外力所述波导可以被可逆地围绕一个或多个轴弯曲。术语“可拉伸”是指通过在所述波导上施加外力所述波导的长度、宽度和厚度中的一个或多个可以可逆地增加。
所述相互作用部分可以被配置为被直接附接到所述佩戴者身体。所述相互作用部分可以被提供在基板上。所述基板可以被配置为被附接到所述佩戴者身体。
所述相互作用部分可以为所述波导的端部部分。所述端部部分可以被附接到所述基板。所述端部部分可以被成形以减小所述波导的发射和/或接收角。所述相互作用部分可以为位于所述波导的端部之间的所述波导的一部分。
所述波导可以由所述基板形成、被形成在所述基板上或者被形成在所述基板内。所述基板可以包括被配置为利于引导所述光的一个或多个腔，所述一个或多个腔被定位为接近所述相互作用部分。所述基板可以由增大材料(auxetic material)形成，该增加材料被配置为当所述基板经受机械变形时保持所述一个或多个腔的形状。
所述基板可以为挠性和/或可拉伸基板。术语“挠性”是指通过在所述波导上施加外力所述波导可以可逆地围绕一个或多个轴弯曲。术语“可拉伸”是指通过在所述波导上施加外力所述波导的长度、宽度和厚度中的一个或多个可以可逆地增加。
所述可穿戴装置可以包括所述波导和所述佩戴者身体之间的折射率匹配材料以利于引导所述光。所述相互作用部分可以包括被配置为利于引导所述光的光学元件，其中所述光学元件可以为反射元件、折射元件、衍射元件、散射元件和/或包括任何前面提到的光学元件的次级波导。
所述单个波导元件的一个端部可以被(可释放地)附接到所述照明光源以使能所述光被所述波导接收。所述单个波导的另一个端部可以被(可释放地)附接到所述光探测器以使能所述光被所述波导传送。所述单个波导的一个端部可以被(可释放地)附接到所述照明光源和所述光探测器以使能所述光被所述波导接收并传送。
所述第一波导元件的端部可以被(可释放地)附接到所述照明光源以使能所述光被所述波导接收。所述第二波导元件的端部可以被(可释放地)附接到所述光探测器以使能所述光被所述波导传送。
所述可穿戴装置可以包括所述照明光源和/或光探测器。所述可穿戴装置可以包括多个照明光源、光探测器和波导，每一个波导可以被(例如，可释放地)附接到相应的照明光源和光探测器。所述照明光源可以包括一个或多个发光二极管。所述光探测器可以包括p-n结、光敏电阻器、光电二极管、和光电晶体管中的一种或多种。所述光可以包括可见光、紫外光和红外光中的一种或多种。
所述可穿戴装置可以为衣服、手表、表带、眼罩、健康监视器(healthmonitor)、健康状况监视器(fitness monitor)、心率监视器、电子设备、便携电子设备、便携电信设备、和用于任何前面提到的制品的模块中的一个或多个。
所述波导可以为光纤波导或脊形波导。
根据进一步的方面，提供一种包括利用可穿戴装置使能光与佩戴者身体的相互作用的方法，所述可穿戴装置包括波导，其被配置为充当用于将从照明光源发射的光通过所述波导的相互作用部分导向光探测器的导管，所述相互作用部分被配置为引导所述光离开所述波导以使能所述光与佩戴者身体的相互作用并回到所述波导以使能由所述光探测器对所述相互作用的光的探测。
这里公开的任何方法的步骤都不一定以所公开的精确顺序被执行，除非被本领域技术人员明确地陈述或理解。
用于执行一个或多个所述公开的方法的相应计算机程序(其可以或不被记录在载体上)也在本发明的公开之内并由所描述的示例性实施例完成。
无论是否明确说明(包括权利要求)是以组合形式或以孤立形成，本公开包括孤立或者各种组合形式的一个或多个相应方面、示例性实施例或特征。用于执行一个或多个所述讨论的功能的相应装置也在本公开之内。
上述概要被仅仅为示例性和非限制性的。
附图说明
下面仅以示例的方式，参照附图给出说明书，其中：
图1示出附接到佩戴者身体的可穿戴装置；
图2a示出根据一个实施例的包括第一和第二波导元件的可穿戴装置；
图2b示出根据另一个实施例的包括第一和第二波导元件的可穿戴装置；
图2c示出根据又一个实施例的包括第一和第二波导元件的可穿戴装置；
图2d示出根据一个实施例的包括单个波导元件的可穿戴装置；
图2e示出根据另一个实施例的包括单个波导元件的可穿戴装置；
图2f示出根据又一个实施例的包括单个波导元件的可穿戴装置；
图3示出包括用于将波导附接到佩戴者身体的基板的可穿戴装置；
图4示出具有不同端部形状的多个波导；
图5示出包括成形在基板的顶上的波导的可穿戴装置；
图6a示出包括耦合元件的波导；
图6b示出包括形成在其上的次级波导的波导；
图7示出包括照明光源和光探测器的可穿戴装置；
图8示出使用可穿戴装置的方法；以及
图9示出包括用于控制可穿戴装置的使用的计算机程序的计算机可读介质。
具体实施方式
如在背景技术中提到的，光学HRM受到可穿戴传感器(包括照明光源和光探测器)和皮肤之间的距离、以及皮肤表面的取向和形状的变化的不利影响。以前已经提出许多解决方案来处理该问题。
一个选项是将传感器牢固地捆绑到佩戴者的身体以在传感器和皮肤之间保持恒定的距离。但是，这会造成佩戴者不舒服并妨碍设备的持久使用。另一个解决方案涉及监视传感器-皮肤距离和/或佩戴者身体的运动，并利用该信息补偿任何测量误差。这种方法的缺点包括需要额外的计算能力、专用的逻辑单元和数模转换器，这些增加了传感器的复杂度、成本、尺寸和功率消耗。另外，由当前设备获得的距离和运动信息的精度不足以使能可靠的HRM。
现在将描述可以针对这个问题提供解决方案的可穿戴装置和相关方法。然而，应当指出，这里描述的可穿戴装置不仅仅限于监视心率，而是可以被用来监视能够用光测量/检测的任何生理参数。
如图1的平面图所示，可穿戴装置127包括波导102，其被配置为充当用于将从照明光源104发射的光通过波导102的相互作用部分112导向光探测器105的导管。相互作用部分112为波导102的一部分，其被配置为引导光离开波导以使能光与佩戴者身体101相互作用，并引导光返回波导102以使能由光探测器105对该相互作用的光的探测。因此波导102在传感器103和皮肤101之间提供固定长度的光路，而且如果布置多个波导，由传感器103和用户身体101之间的局部相对运动造成的对于光路的任何损坏，会达到平衡和补偿。
许多不同的波导配置是可能的，其中的一些在图2a至2f中(侧视图中)示例性地示出。如图所示，波导可以包括传感器和佩戴者身体之间的一个或多个波导元件。在一些实施例中，可穿戴装置可以被认为包括被集成为单个单元(未示出)的波导/波导元件、照明光源和光探测器。然而，在其他的实施例中，可穿戴装置可以包括波导/波导元件本身。在这些实施例中，波导/波导元件被配置为被附接到照明光源和/或光探测器上以提供单个单元(未示出)。尽管在图2a至2f中未示出，但是一个或多个波导/波导元件、照明光源以及光探测器可以被提供在支撑基板上以提供单个单元。例如，在HRM中使用的目前可获得的照明光源和光探测器都可以被使用。
图2a中，波导包括第一波导元件206和第二波导元件207，其中第一波导元件206被配置为使能照明光源204和佩戴者身体201之间的光210的传播，第二波导元件207被配置为使能佩戴者身体201和光探测器205之间的光210的传播。第一波导元件206包括相互作用部分208，其被配置为引导光210离开第一波导元件206并朝向佩戴者身体201用于与其相互作用，第二波导元件207包括相互作用部分209，其被配置为在与佩戴者身体201的相互作用之后引导光210从佩戴者身体201进入第二波导元件207。在这种情况下，第一206和第二207波导元件的相互作用部分208、209为相应波导元件206、207的端部部分。图2a的配置可以被用来探测从佩戴者身体201反射或散射的光210。
图2b示出可以被用来探测穿过佩戴者身体201的光210的配置。为了实现这种目的，第一波导元件206被定位在佩戴者身体201的一侧，而第二波导元件207被定位在佩戴者身体201的另一侧(例如相对侧)。与前面的配置一样，第一206和第二207波导元件的相互作用部分208、209为相应波导元件206、207的端部部分。例如，图2b的布置可以被用于通过测量佩戴者的指尖或耳垂(或者光210能够通过其传输的任何其他身体部位201)中的血液对光210的吸收来监视心率。
在图2a和2b示出的例子中，波导元件206、207被配置为端部附接(如后面的描述，直接地或者间接地)到佩戴者身体210。然而，图2c示出一种可替代的布置，其中第一206和第二207波导元件被配置为基本平放到佩戴者身体201。在这个例子中，第一206和第二207波导元件的相互作用部分208、209为位于波导元件206、207的端部之间的相应波导元件206、207的部分。相互作用部分208、209被配置以使离开第一波导元件206的光穿过佩戴者身体201并被第二波导元件207接收。
在图2a-2c中，为了允许光210在照明光源204和光探测器205之间传播，第一波导元件206的端部215被(可释放地或永久地)附接到照明光源204以使能光210被第一波导元件206接收，而第二波导元件207的端部216被(可释放地或永久地)附接到光探测器205以使能由第二波导元件207传送光210。波导元件206、207的端部215、216(和照明光源204和光探测器205的部分)可以被配置为使能波导元件206、207直接附接到照明光源204和光探测器205。可选地，可以通过光学连接器(未示出)间接地将波导元件206、207附接到照明光源204和光探测器205。还可以在照明光源204/光探测器205与波导元件206、207之间使用折射率匹配材料(未示出)，以减少以垂直入射之外的角度入射在界面上的任何光210的反射、折射、衍射和/或散射。这个特征因此有助于减少光路中的光损失。
图2d示出包括单个波导元件211的实施例，该单个波导被配置为使能光210在照明光源204和佩戴者身体201之间的传播以及光210在佩戴者身体201和光探测器205之间的传播。单个波导元件211包括相互作用部分212，其被配置为引导光210离开单个光波导元件211，并朝向佩戴者身体201，用于与其相互作用，并在与佩戴者身体201相互作用之后，引导光210从佩戴者身体201回到单个波导元件211。在这种情况下，单个波导元件211的相互作用部分212为波导元件211的端部部分。
为了使能利用单个波导元件211接收并传送光210，波导元件的一个端部可以被附接到照明光源204和光探测器205上。如图2d所示，这可以通过将单个波导元件211的端部拆分成两个部分213、214，每个部分213、214都被光学地连接到单个波导元件211的本体。端部的一个部分213被附接到照明光源204上而另一部分214被附接到光探测器205。
该实施例要求传输的和检测的光束在单个波导元件211中相互分离。特别地，这可以通过应用周期的、非叠加的光脉冲实现，以允许用于在每个脉冲之间探测的时间。此外或可选地，对于传播的和检测的光束的波长移动、频率移动或同轴波导部分(未示出)可以被利用。
除了拆分单个波导元件211的端部之外，单个波导元件211的一个端部217可以被附接到照明光源204以使能由单个波导元件211接收光210，而单个波导元件211的另一个端部218可以被附接到光探测器205以使能由单个波导元件传送光210。这种配置在图2e中示出。在这种情况下，用来在单个波导元件211和用户身体201之间引导光210的相互作用部分212为位于波导元件211的端部217、218之间的单个波导元件211的部分。
图2f示出了另一个实施例，其中单个波导元件211被配置为基本平行于佩戴者身体201以使能从佩戴者身体201反射或散射的光210的探测。正如先前的实施例，用来在单个波导元件211和用户身体201之间引导光210的相互作用部分212为位于波导元件211的端部217、218之间的单个波导元件211的部分。
图2d至2f中的单个波导元件211到照明光源204和光探测器205的附接可以被直接地或者间接地完成(如关于图2a至2c的描述)。还可以使用折射率匹配材料(未示出)以用于帮助减少在其间的任意界面之间的光损失。折射率匹配材料可以为流体或胶体，或者可以为使能更好地与皮肤接触的可变形的弹性聚合物层。同时通过减少从光源或光纤(通常为n～1.4)到n＝1的空气的折射率的阶梯变化，任何流体都有可能给出改善，非挥发的和生物适应的流体是优选的，例如重石蜡油，例如'医药用润滑油(Nujol)'被频繁用到医学应用中来将超声波探头耦合到皮肤上，或者卤化液体，例如氟碳润滑剂(Fluorolube)也能够被应用。另一种折射率匹配胶体(IMG)是基于与不溶性微粉末结合的合成流体的硅树脂以产生触变性胶体。IMG可以作为随时可用的单组分材料购买，该单组分材料不需要固化。其在-59℃至超过270℃的温度范围内是高度惰性和化学稳定的。IMG可以利用不同的特定RI生产，并可以从如Nye Lubricants Inc这样的提供商购买。
波导可以为适合从一个地方将光传输到另一个地方的任意类型的光导管(例如，光纤波导或脊形波导)。然而，为了允许在设备使用期间佩戴者身体的运动，该波导和任意支撑基板(以下描述的)应该优选地由一种或多种挠性和/或可拉伸材料制成。该波导和支撑结构可以由聚合物制成，并包含适合可见和红外光传输的挠性波导。适合的材料可以包括但不限于生物适应聚合物，例如PEEK，适合的目标基板14可以包括但不一定限于：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、天然橡胶，例如；聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁烯、聚异丁烯、腈丁二烯和苯乙烯丁二烯，饱和弹性材料，例如；聚二甲硅氧烷(PDMS)、硅橡胶、氟硅橡胶、氟弹性体、全氟弹性体、乙烯蜡酸乙烯酯(EVA)、热塑性弹性体，例如，苯乙烯成块共聚合物、热塑性聚烯烃、热塑性硫化橡胶、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性共聚酯、可融化处理橡胶。
光波导典型地包括由低折射的覆层材料包围的芯材料。在一些情况下，该覆层材料可以仅仅是围绕该波导的外部介质(如空气)而不是波导本身部分。折射率的不同造成光通过全内反射被限制在芯部。对于脊形波导，该芯在基板上或内部形成脊，且周围的基板材料用作(至少部分)覆层。通过利用激光或热压花(embossing)技术构图基板(例如聚合物基板)以改变一个或多个特定区域的折射率，来制造芯。可选地，利用光刻处理可以将芯(甚至是覆层)形成在基板的顶上，或芯(甚至是覆层)可以独立于基板被制成并随后附接到基板上。用于波导的芯和覆层的合适的材料分别包括Zen光子UV光固化树脂ZPU120460(在850nm处的折射率1.47)和ZPU12-450(在850nm处的折射率1.46)。另一选项是分别由SU-8光致抗蚀剂和Ticona's Topas环烯共聚物(COC)形成芯和覆层。
至少波导的相互作用部分可以被配置为直接或间接地附接到佩戴者的身体。波导到佩戴者身体的附接对最小化它们之间的相对运动是很重要的。利用波导和皮肤之间的粘合剂(例如，如在一些医用敷料上使用的低敏感粘合剂)实现直接附接。可选地，该相互作用部分(或波导的更大部分)可以被提供在基板上，而且基板(包含波导)可以被附接到佩戴者的身体，例如使用粘合剂。在后者的情况下，该基板被用来支撑和/或形成波导，而且当传感器包含多个波导或波导元件时，该基板是有用的。
图3示出了被附接到支撑基板320的3个波导319，其中支撑基板本身使用粘合剂321被附接到佩戴者身体301。基板320和波导319可以被认为形成整个或部分可穿戴装置。在这个例子中，每个波导319通过端部部分312(也即相互作用部分)被附接到基板。另外，折射率匹配材料322位于基板320和佩戴者身体301之间以利于引导光。
如前面背景技术部分提到的，由光从照明光源到达光探测器而没有与佩戴者身体相互作用造成的光探测器饱和会导致探测信号的频繁损耗和不连续的HRM。处理这个问题的一种方式是成形波导的相互作用部分以减小波导的发射和/或接收角，以使仅与佩戴者身体相互作用的光由波导传输到光探测器。关于在图3中示出的例子，图4示出可以用来减小发射和/或接收角的几个不同端部形状。这包括半球形的423、斜面的435和平面的436端部形状。
图5示出由基板520形成或者在基板520的顶部的波导502，其中使用粘合剂521将基板本身附接到佩戴者身体501。在这个例子中，相互作用部分为512为位于波导502的端部之间的波导502的部分，而且基板520包括利于引导光510的腔537。基板520、波导502和腔537被认为形成整个或部分的可穿戴装置。腔537可以仅仅通过从波导502的下面去除基板材料来形成，并由此减少了所述基板材料对光510的吸收、反射和散射。腔537还可以提高基板520的挠性和/或拉伸性。另外，腔537可以由折射率匹配材料522填充以减少光510在波导501、基板520和佩戴者身体501之间的界面处的反射、折射、衍射和/或散射。基板520可以由增大材料形成，增大材料(auxetic material)被配置为在可穿戴装置使用期间当基板520经受机械形变时保持腔537的形状。
如前所述，波导的相互作用部分被用来在波导和佩戴者身体之间引导光。为了实现该功能，相互作用部分可以相对波导的本体被弯曲(如图3所示)，或者以特定方式被成形(如图4所示)。附加或可选地，相互作用部分通过直接的端-面发射或收集(分别地)，或者可以包括光学元件，可引导光离开并回到波导。例如，光学元件可以为反射元件、折射元件、衍射元件、散射元件或包含任何前述光学元件的次级波导。图6a中，波导602的相互作用部分612包括被配置为造成光610离开波导602的反射元件624。
图6b中，使用靠近(主)波导602的次级波导625可以取得相似的结果。在这种情况下，次级波导625被定位为充分接近主波导602，以由通过主波导602传播的光波610产生的瞬逝场在次级波导625中产生瞬逝波626，其中，该瞬逝波耦合到主波导602中的光波610。由于两种光波610、626之间的光耦合，次级波导625中的光学元件624可以被用来引导光波610到主波导602和从主波导602引导光波610。次级波导625的使用可以有助于减少与主波导602中的反射和衍射元件相关的能量损失。
图7示出包括这里描述的波导702的可穿戴装置727的一种例子。可穿戴装置727还包括前面描述的照明光源704和光探测器705，以及处理器728和存储介质729(尽管在其他例子中，不一定是这样的情况)。照明光源704通过波导702(和可能的一个或多个光学连接器730)与光探测器705光连接。另外，照明光源704、光探测器705、处理器728和存储介质729通过数据总线731相互电连接。
可穿戴装置727可以为衣服、手表、手表带、眼罩(patch)、健康监视器、健康监视器、心率监视器、电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备、以及用于任何前面提到的设备的模块中的一种或多种。
照明光源704被配置为产生一个或多个波长的光，而光探测器705被配置为探测由照明光源704产生的光。波导702被配置为充当用于将从照明光源704发射的光通过波导702的相互作用部分导向光探测器705的导管。波导702的相互作用部分被配置为引导光离开并回到波导702，以使能光与佩戴者身体的相互作用。
在一些实施例中，可穿戴装置727可以包括多个照明光源704、光探测器705和波导702(例如设置成传感器阵列)。例如，每个波导702被附接到相应的照明光源704和光探测器705，或多个波导702可以被附接到每个照明光源704和光探测器705之间。传感器阵列可以用来在佩戴者身体上的不同点处监视相同的生理参数，或者在佩戴者身体的相同或不同点监视不同的生理参数。
处理器728被配置为用于可穿戴装置的一般操作，通过提供信令(signalling)到其他组件、并接收来自于其他组件的信令以管理它们的操作。存储介质729被配置为存储计算机代码，该计算机代码被配置为执行、控制或使能可穿戴装置727的操作。存储介质729还可以被配置为存储用于其他组件的设置。处理器728可以访问存储介质729以检索组件设置，从而管理其他组件的操作。
另外，处理器728可以被配置为接收来自于光探测器705的测量(例如，电压、电流和/或电阻测量)并作为监控处理的一部分处理该数据。例如，处理器728可以被配置为基于从光探测器705接收的电压、电流和/或电阻测量来确定佩戴者的心率，并可以提供信令以使能确定的心率通过电子显示器(电子显示器还可以形成可穿戴装置727的一部分)呈现给佩戴者。
此外，存储介质729可以被配置为存储指示心搏出现的阈值(例如，阈值电压、电流和/或电阻)。处理器728可以比较从光探测器705接收的测量和存储的阈值以确定何时和多长时间一次发生心搏。
处理器728可以为包括专用集成电路(ASIC)的微处理器。存储介质729可以为临时存储介质，例如易失性随机存取存储器。另一方面，存储介质729可以为永久存储介质例如硬盘驱动、闪存、或非易失性随机存取存储器。
利用光学系统的输出信号监视健康和/或健康状况的原理在本领域中是众所周知的，因此这里不再描述。然而，应当理解，本装置可以利用这些原理以使能健康和/或健康状况的监视。
图8中示例性地说明了使用可穿戴装置727的方法的主要步骤832-833。
图9示例性地说明了根据一个实施例的提供计算机程序的计算机/处理器可读介质934。在这个例子中，计算机/处理器可读介质934为盘，例如数字通用盘(DVD)或光盘(CD)。在其他实施例中，计算机/处理器可读介质934可以为以执行本发明功能的方式被编程的任何介质。计算机/处理器可读介质934可以为移动存储设备例如记忆棒或记忆卡(SD、迷你SD或微SD)。
计算机程序可以包括计算机代码，其被配置为通过使用可穿戴装置来控制光与佩戴者身体的相互作用，该可穿戴装置包括波导，其被配置为充当用于将从照明光源发射的光通过波导的相互作用部分导向光探测器的导管，该相互作用部分被配置为引导光离开波导以使能光与佩戴者身体相互作用并回到波导以使能由光探测器探测该相互作用的光。
在图中描述的其他实施例具有相应于先前描述的实施例的相似特征的参考标号。例如，特征标号1还可以相当于标号101、201、301等等。这些被标号的特征可能出现在图中，但是没有在这些特定实施例的说明书中直接被提及。这些仍然被提供在图中以帮助理解进一步的实施例，特别是关于类似于前面描述的实施例的特征。
对于熟练的读者，应当理解，任何提到的装置/设备和/或特别提到的装置/设备的其他特征可以由这样的装置提供，其被配置为仅当被使能(例如，开启等)时执行所期望的操作。在该情形下，它们可以不必具有在非使能下(例如断开状态)加载到主动存储器的合适软件，而仅仅在使能下(例如接通状态)加载合适软件。该装置可以包括硬件电路和/或固件。该装置可以包括加载到存储器的软件。这种软件/计算机程序可以被记录在相同的存储器/处理器/功能单元和/或一个或多个存储器/处理器/功能单元中。
在一些实施例中，特别提到的装置/设备可以利用合适的软件被预编程以执行所期望的操作，其中该合适的软件可以通过用户下载“密钥”被使能以供使用，例如，解锁/使能软件及其相关功能。与这些实施例相关的优点可以包括当设备需要更进一步的功能时减少下载数据的需求，且这在设备被认为具有足够的能力存储用于不能被用户使能的功能的这种预编程软件的例子中是有用的。
可以理解，任何提到的装置/电路/元件/处理器可以具有提到的功能之外的其他功能，且这些功能可以由相同的装置/电路/元件/处理器执行。一个或多个公开的方面可以包含相关计算机程序的电子分发和记录到合适载体(例如存储器、信号)上的计算机程序(可以是源/传输编码的)。
可以理解，这里描述的任何“计算机”可以包括一个或多个个体处理器/处理元件的集，其可以位于或不位于相同的电路板，或电路板的相同区域/位置或甚至相同设备上。在一些实施例中，任何提到的处理器中的一个或多个可以分布在多个设备上。相同或不同处理器/处理元件可以执行一个或多个这里描述的功能。
应当理解，术语“信令”指的是作为传输和/或接收的信号序列被传输的一个或多个信号。该信号序列可以包括一个、两个、三个、四个或甚至更多的单个信号分量或不同的信号以组成信令。一些或所有的这些个体信号可以同时、依次，和/或以使他们暂时相互叠加地被传输或接收。
关于任何提到的计算机和/或处理器和存储器(例如，包括ROM、CD-ROM等)的任何讨论，这些可以包括计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、和/或以这种方式编程以执行本发明功能的其他硬件组件。
本申请人据此公开这里描述的孤立的每个特征和两个或多个这种特征的任意组合，到这样的程度：根据本领域技术人员的公知常识，这些特征或组合总的来说能够基于本说明书能够被执行，不考虑这些特征或特征的组合是否解决这里公开的任意问题，且不限制权利要求书的范围。本申请人表明该公开的方面/实施例可以由任意这种个体特征或特征组合组成。鉴于上文的描述，对本领域技术人员显而易见的是，可以在本公开的范围内进行各种变型。
如其被应用到不同的实施例，尽管已经示出和描述和指出了基本的新特征，但是，可以理解，在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以在描述的设备和方法的形式和细节上进行各种省略、替换和改变。例如，其很明确的目的是，以基本相同的方式执行基本相同的功能以达到基本相同的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合都在本发明的范围内。而且，应当意识到，与任何公开的形式或实施例相关地示出的和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤，作为一般的设计选择实质，被包含在任何其他公开的或描述的或暗示的形式或实施例中。此外，权利要求书中的装置加功能条款意图覆盖这里描述的执行列举的功能的结构以及不仅是结构等同物，而且是等同的结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子采用柱表面来将木质部分固定在一起，而螺钉在固定木质部分的环境中采用螺旋面，但是钉子和螺钉可以为等同的结构。

Claims (20)

1.一种可穿戴装置，包括波导，其被配置为充当用于将从照明光源发射的光通过所述波导的相互作用部分导向光探测器的导管，所述相互作用部分被配置为引导所述光离开所述波导以使能所述光与佩戴者身体的相互作用并回到所述波导以使能由所述光探测器对相互作用的光的探测。
2.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述波导包括单个波导元件，以及其中所述相互作用部分被配置为引导所述光离开并回到所述单个波导元件。
3.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述波导包括第一和第二波导元件，每一个包括相应的相互作用部分，以及其中所述第一波导元件的所述相互作用部分被配置为引导所述光离开所述第一波导元件，和所述第二波导元件的所述相互作用部分被配置为将所述光引导到所述第二波导元件中。
4.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述波导是挠性和/或可拉伸波导。
5.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述相互作用部分被提供在基板上，所述基板被配置为被附接到所述佩戴者身体。
6.如权利要求5所述的可穿戴装置，其中所述相互作用部分是所述波导的端部部分，以及其中所述端部部分被附接到所述基板上。
7.如权利要求6所述的可穿戴装置，其中所述端部部分被成形以减小所述波导的发射和/或接收角。
8.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述相互作用部分为位于所述波导的端部之间的所述波导的一部分。
9.如权利要求5所述的可穿戴装置，其中所述波导由所述基板形成、被形成在所述基板上或者被形成在所述基板内。
10.如权利要求5所述的可穿戴装置，其中所述基板包括被配置为利于引导所述光的一个或多个腔，所述一个或多个腔被定位为接近所述相互作用部分。
11.如权利要求10所述的可穿戴装置，其中所述基板由增大材料形成，所述增大材料被配置为当所述基板经受机械变形时保持所述一个或多个腔的形状。
12.如权利要求5所述的可穿戴装置，其中所述基板为挠性和/或可拉伸基板。
13.如权利要求5所述的可穿戴装置，其中所述可穿戴装置包括所述波导和所述佩戴者身体之间的折射率匹配材料以利于引导所述光。
14.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述相互作用部分包括被配置为利于引导所述光的光学元件，其中所述光学元件为反射元件、折射元件、衍射元件、散射元件和/或包括任何前面提到的光学元件的次级波导。
15.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述可穿戴装置包括所述照明光源和/或光探测器。
16.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述可穿戴装置包括多个照明光源、光探测器和波导，其中每个波导被附接到相应的照明光源和光探测器。
17.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述可穿戴装置为衣服、手表、表带、眼罩、健康监视器、健身状况监视器、心率监视器、电子设备、便携电子设备、便携电信设备、和用于任何前面提到的制品的模块中的一个或多个。
18.如权利要求1所述的可穿戴装置，其中所述波导为光纤波导或脊形波导。
19.一种包括利用可穿戴装置使能光与佩戴者身体的相互作用的方法，所述可穿戴装置包括波导，其被配置为充当用于将从照明光源发射的光通过所述波导的相互作用部分导向光探测器的导管，所述相互作用部分被配置为引导所述光离开所述波导以使能所述光与佩戴者身体的相互作用并回到所述波导以使能由所述光探测器对相互作用的光的探测。
20.一种计算机程序，其被记录在载体上，所述计算机程序包括被配置为控制权利要求19中所述方法的计算机代码。
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