CN106333662A - 用于测量生物信号的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于测量生物信号的设备和方法。所述测量生物信号的设备包括：光源，被配置为向目标发射第一光和第二光；插入层，被配置为传播第一光并且反射第二光；光检测器，被配置为检测与被目标反射或穿过目标而传播的第一光相应的第一接收光，并且检测与被插入层反射的第二光相应的第二接收光。

Description

用于测量生物信号的设备和方法
本申请要求于2015年7月7日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0096547号韩国专利申请的权益，本申请的全部公开出于各种目的通过引用合并于此。
技术领域
以下描述涉及一种用于测量生物信号的设备和方法。
背景技术
由于个人电子装置(诸如，智能电话、平板电脑以及膝上型电脑)的广泛使用，对将个人的生物信号的测量应用到各种领域(诸如，医疗、健康和锻炼、娱乐、人机接口等)已经进行了研究。心跳是可提供关于人的各种信息(诸如，人的压力状况或锻炼状况)的生物信号的示例。此外，心跳的测量相对方便。因此，心跳的测量可被应用在许多应用领域中。为了测量心跳，广泛地使用基于方法的光电血管容积图(PPG)或心电图(EEG)。与一般地通过在人的躯干上放置多个探头而进行测量的ECG不同，PPG可从人体的末端部位(诸如，手腕和指尖)被容易地测量。使用PPG测量心跳的方法可包括将光发射在皮肤之下，测量从人体组织反射的光或者透过人体组织传播的光，以及重建流过人体组织的血液的脉搏波。
发明内容
提供该发明内容用于以简化的形式介绍对在以下的具体实施方式中进一步描述的构思的选择。该发明内容不意在标识要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在作为帮助确定要求保护的主题的范围而被使用。
在一个总体方面中，一种用于测量生物信号的设备，包括：光源，被配置为向目标发射第一光和第二光；插入层，被配置为传播第一光并且反射第二光；光检测器，被配置为检测与被目标反射或穿过目标而传播的第一光相应的第一接收光，并且检测与被插入层反射的第二光相应的第二接收光。
第一光的波长可以比第二光的波长长。
第一光可以是以第一角度偏振的光。第二光可以是以与第一角度不同的第二角度偏振的光。插入层可被配置为传播以第一角度偏振的光，并且反射以第二角度偏振的光。
第一接收光可具有基于目标中的血液流量的变化而变化的光属性。
第二接收光可具有基于目标的表面位移的变化或目标的表面上的接触力的变化而变化的光属性。
插入层可通过外力被物理地变形。
插入层可以是附着到目标的表面的贴片或图案。
所述设备的总体方面还可包括信号处理器，所述信号处理器被配置为基于从光检测器输入的至少一个信号提取生物信号信息。
用于测量生物信号的所述设备的总体方面可通过被包括在移动装置或可穿戴装置中来进行操作。
所述设备的总体方面还可包括屏蔽罩，所述屏蔽罩被配置为阻止外部光流入到光检测器。
光源可包括：第一光源，被设置在屏蔽罩的一侧，并且被配置为向目标发射第一光；第二光源，被设置在屏蔽罩的另一侧，并且被配置为向目标发射第二光。
光检测器可包括：第一光检测器，被设置在屏蔽罩的一侧，并且被配置为检测穿过目标而传播的第一光；第二光检测器，被设置在屏蔽罩的另一侧，并且被配置为检测被插入层反射的第二光。
在另一个总体方面中，一种用于测量生物信号的设备包括：光源，被配置为向目标发射光；插入层，被配置为传播光；光检测器，被配置为检测被目标反射的光，或穿过目标而传播的光；位移和力检测器，被配置为检测目标的表面的位移的变化，或者目标的表面的接触力的变化。
位移和力检测器可被设置在插入层中的单层结构或多层结构中。
位移和力检测器可被配置为通过使用压电元件或压阻元件来检测位移的变化或接触力的变化。
位移和力检测器可包括：形成在插入层上的第一电极；与第一电极分开地放置的第二电极。
位移和力检测器可被配置为基于根据第一电极与第二电极之间的距离的变化的电容的变化，来检测位移的变化和接触力的变化中的至少一个。
所述设备的总体方面还可包括信号处理器，所述信号处理器被配置为基于从光检测器输入的信号或者将从位移和力检测器输入的信号，来获得目标的生物信号信息。
在另一总体方面，一种用于测量生物信号的生物信号测量设备的方法包括：向目标发射第一光；检测与被目标反射或穿过目标而传播的第一光相应的第一接收光；向目标发射第二光；检测与被插入层反射的第二光相应的第二接收光；基于检测的第一光和检测的第二光中的至少一个，来获得目标的生物信息信息。
在另一总体方面中，一种用于测量生物信号的设备包括：光源，被配置为发射第一波长的第一发射光以及第二波长的第二发射光；插入层，被配置为将第一发射光和第二放射光分开；光检测器，被配置为检测与被目标反射或穿过目标而传播的第一发射光相应的第一接收光以及与被插入层与第一发射光分开的第二发射光相应的第二接收光。
插入层可被配置为：基于入射到插入层上的光的波长，来将第一发射光和第二发射光分开。
所述设备的总体方面还可包括信号处理器，所述信号处理器被配置为基于从光检测器获得的信号来提取生物信号信息，其中，生物信号信息可包括心跳、血氧饱和度、血压和血管弹性中的至少一个。
从以下详细的描述、附图和权利要求，其他特征和方面将是清楚的。
附图说明
图1是示出用于测量生物信号的设备的示例的操作的示图。
图2是示出信号测量器的示例的操作的示图。
图3是示出用于测量生物信号的设备的另一示例的操作的示图。
图4是示出第二信号测量器的示例的操作的示图。
图5A和图5B是示出反射结构中的生物信号测量传感器的示例的示图。
图6是示出反射结构中的生物信号测量传感器的另一示例的示图。
图7是示出反射结构中的生物信号测量传感器的再另一示例的示图。
图8A和图8B是示出具有透射结构的生物信号测量传感器的示例的示图。
图9和图10是示出具有透射结构的生物信号测量传感器的另一示例的示图。
图11和图12是示出用于检测目标的表面位移或接触力的嵌入层的示例的结构的示图。
图13是测量生物信号的方法的示例的流程图。
贯穿附图和具体实施方式，除非另有描述或提供，否则相同的附图参考标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，附图中的元件的相对大小、比例和描绘可被夸大。
具体实施方式
提供以下详细的描述以帮助读者获得在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物对本领域的普通技术人员将是清楚的。在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不受限于在此所阐述的顺序，但是，除了必须以特定的顺序发生的操作之外，操作的顺序可按照本领域普通技术人员所清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，可省略本领域普通技术人员公知的功能和结构的描述。
在此描述的特征可被实施为不同的形式，并且将不被解释为受限于在此描述的示例。相反，已经提供了在此描述的示例，从而本公开将是彻底和完整的，并且将本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。
图1是示出用于测量生物信号的设备的示例的操作的示图。以下，用于测量生物信号的设备将被称为生物信号测量设备。在图1的示例中，生物信号测量设备100测量对其执行测量的目标的生物信号。例如，生物信号测量设备100可从执行测量的用户的手腕、耳朵、手指、脚趾等部位测量光电血管容积图(PPG)信号，并且可从测量的PPG提取与心跳、血氧饱和度(SpO2)、血压、血管弹性等相关联的信息。针对另一示例，生物信号测量设备100可测量用于测量的部位表面上的位移的变化或接触力的变化，并且基于测量的位移或接触力的变化，提取生物信号信息。除了诊断装置之外，生物信号测量设备100还可通过被包括在穿戴在用户上的移动装置或可穿戴装置而进行操作。
参照图1，生物信号测量设备100包括生物信号测量传感器110和信号处理器150。生物信号测量传感器110包括光源120、光检测器130和插入层140。信号处理器150包括光源驱动器155、信号测量器160、控制器165、处理器170和通信器175。
生物信号测量传感器110被附着到目标，并且测量目标的生物信号。例如，生物信号测量传感器110可测量在目标的血管中反射的光或通过血管传播的光，并且根据目标的血管的舒张或收缩对血管容量的变化进行测量。
光源驱动器155输出驱动信号以驱动光源120。光源120基于从光源驱动器155接收的驱动信号，向目标选择性地发射不同类型的具有不同波长的光。例如，光源120可包括被配置为发射具有长波长的光的光源，以及被配置为发射具有短波长的光的光源。例如，发光二极管(LED)和激光二极管可被用作为光源。控制器165控制光源驱动器155，以控制将从光源120发射的光的类型和在光被发射的时间段。
插入层140选择性地传播或反射从光源120发射的光。例如，插入层140可传播从光源120发射的长波长的光，而反射从光源120发射的短波长的光。通过使用具有这种选择性的插入层140，生物信号测量传感器110可识别深部反射波和表面反射波中的每个，并且可分开地测量每个波。可以以柔性薄膜的形式提供插入层140，从而可通过外力使插入层变形。例如，插入层140可包括弹性材料(诸如，硅基材料)，并且以包括至少一个层的层状形式提供插入层140。
生物信号测量传感器110可基于生物信号测量的类型被分类为反射结构和透射结构。反射结构的生物信号测量传感器可测量在向目标发射光之后被目标反射的光的量。透射结构的生物信号测量传感器可测量在向目标发射光之后在没有被吸收的情况下通过目标而传播的光的量。
根据具有反射结构的生物信号测量传感器110的示例，从光源120发射的并且通过插入层传播的光可从目标的深的部位反射，并且可通过光检测器130检测从深的部位反射的光。通过这样处理检测的深部反射波可包括与根据目标中的血管的舒张和收缩的血管容量的变化相关的信息。可通过光检测器130检测由插入层140反射的光，通过这样处理检测到的表面反射波可包括与根据血管的舒张和收缩的表面位移或接触力的变化相关联的信息。例如，光电二极管、电耦合器件(CCD)和光电晶体管可被用作为光检测器130。
根据具有透射结构的生物信号测量传感器110的示例，从光源120发射且通过插入层传播的光的部分可穿过目标而传播，可通过光检测器130检测穿过目标而传播的光的所述部分。通过这样处理检测到的深部传播波可包括与根据目标中的血液量的变化的传播的光的量相关联的信息。例如，响应于血管的舒张和组织中的血液量的增大，穿过目标而传播的光量可减小。相反，响应于血管的收缩和组织中的血液量的减小，穿过目标而传播的光量可增大。
由光检测器130检测到的信号被传送到信号测量器160。信号测量器160对检测的信号执行信号处理。信号处理可包括，例如，放大、滤波以及将检测的信号转换为数字信号。在图2中示出的一个示例中，信号测量器160包括：被配置为对从光检测器130传送的信号进行放大的放大器210、被配置为采样并保持放大的信号的采样器和保持器(sampler and holder)220、被配置为接收采样和保持的信号的缓冲器230、被配置为对从缓冲器230接收的信号进行滤波的滤波器240以及被配置为将执行了滤波的信号转换为数字信号的模数(A/D)转换器250。在该示例中，通过滤波，可以消除除了期望的频率分量之外的频率分量或消除包括在信号中的噪声。
信号测量器160在控制器165的控制之下分别地测量在光源120被激活的时间段中检测的光信号以及在光源120被失活的时间段中检测的光信号。例如，控制器165可调整采样器和保持器220的采样时序和保持时序，以提取在光源120被激活的时间段中检测的光信号。返回参照图1，处理器170从由信号测量器160输出的信号提取生物信号信息。处理器170被控制器165所控制。
深部信息(诸如，深部反射波或深部传播波)和表面信息(诸如，表面反射波)的信号质量可根据将被测量的目标或执行测量的环境而变化。处理器170基于深部信息和表面信息中的具有更加期望的信号质量的一个信息来提取生物信号信息，或者通过将深部信息和表面信息进行组合来提取生物信号信息。基于应用，处理器170从基于应用的深部信息和表面信息，获得与心跳、SpO2、血压、血管弹性等相关联的信息。
根据一个示例，来自由插入层140反射的光的表面信息可被用于估计运动伪影。例如，处理器170可基于表面信息估计包括在深部信息中的运动伪影，并且对估计的运动伪影和深部信息执行自适应滤波，以从深部信息消除运动伪影。处理器170可从消除了运动伪影的深部信息提取生物信号信息。
在该示例中，通信器175在控制器165的控制下，将通过处理器170提取的生物信号信息传输到信号处理器150的外部。
图3是示出生物信号测量设备300的操作的另一示例的示图。参照图3，生物信号测量设备300包括生物信号测量传感器310和信号处理器355。生物信号测量传感器310包括光源320、光检测器330、插入层340以及位移和力检测器350。信号处理器355包括光源驱动器360、信号测量器365、控制器370、处理器375和通信器380。
生物信号测量传感器310使用光来测量基于将被测量的目标的表面的位移或接触力的改变的表面信息以及基于血管容量的改变的目标的深部信息。目标的血管的舒张和收缩可将力施加到目标的表面并且生成表面的位移或接触力，因此生物信号测量传感器310测量这样的表面的位移或接触力。例如，生物信号测量传感器310可在相同的测量部位，同时地进行使用光的脉搏波信息的测量以及使用皮肤的位移或接触力的脉搏波信息的测量。
光源驱动器360在控制器370的控制下，输出驱动信号以驱动光源320，并且光源320基于驱动信号向目标发射至少一种类型的光。插入层340传播从光源320发射的光。光检测器330检测在从光源320发射之后的从目标的深的部位反射的光，或者在从光源320发射之后的穿过目标而传播的光。
位移和力检测器350基于目标中的血流量的变化，检测表面的位移和接触力的变化。可选地，位移和力检测器350基于表面的位移或接触力的变化，测量压力的变化。在一个示例中，位移和力检测器350可以以嵌入层340中的单层结构或多层结构而形成，并且基于目标的脉搏波的振动而检测皮肤的位移或接触力。位移和力检测器350可包括被配置为将基于血流量的变化的位移或接触力的变化输出为电信号的变化的压电元件或压阻元件。信号处理器355通过选择性地使用由光检测器330获得的信号以及由位移和力检测器350获得的信号，或者通过组合这两个信号，获得生物信号信息。
由光检测器330获得的信号以及由位移和力检测器350获得的信号被传送到信号测量器365。在一个示例中，信号测量器365可包括被配置为处理由光检测器330检测的信号的第一信号测量器(未示出)，以及被配置为处理由位移和力检测器350检测的信号的第二信号测量器410。第一信号测量器可包括在图2的信号测量器160中包括的放大器210、采样器和保持器220、缓冲器230、滤波器240和A/D转换器250。
参照图4，第二信号测量器410包括被配置为提供用于位移和力检测器350的电信号以测量表面位移或接触力的信号提供器420、被配置为对从位移或力检测器350传送的信号进行放大的放大器430、以及被配置为对放大的信号执行滤波的滤波器440以及将通过滤波获得的信号转换为数字信号的A/D转换器450。返回参照图3，处理器375从由信号测量器365输出的信号提取生物信号信息。提取的生物信号信息可通过通信器380被传输到外部。控制器370控制光源驱动器360、信号测量器365、处理器375和通信器380的各个操作。
图5A和图5B示出具有反射结构的生物信号测量传感器500的示例。参照图5A和图5B，生物信号测量传感器500包括光源510、插入层520、光检测器530和屏蔽罩540。光源510向目标550选择性地发射第一光和第二光。例如，第一光是具有长波长的光，例如红外光和红光。第二光是具有短波长的光，例如，蓝光。
插入层520传播第一光并且反射第二光。插入层520可如图5A中所示被组合在生物信号测量传感器500中。可选地，在图5B中所示的另一示例中，插入层520被配置为例如以附着到目标550或用户皮肤的表面的贴片或临时图案(tattoo)的形式，从生物信号测量传感器500是可拆卸的。
光检测器530检测从目标550的深的部位反射的第一光以及被插入层520反射的第二光。例如，从目标550的深的部位反射的第一光可包括基于目标550中的血管560的血管容量的变化的深部反射波信息。被插入层520反射的第二光可包括基于目标550中的血管560的血管容量的变化的表面反射波信息。从目标550的深的部位反射的第一光可具有可根据目标550中的血液流量的变化而变化的光特性。例如，将被反射的光的量或将被反射的光的波长可根据血液流量的变化而变化。由插入层520反射的第二光可具有可基于根据目标550中的血液流量的变化的目标550的表面位移或接触力而变化的光的量。屏蔽罩540被提供在光源510和光检测器530的外侧上，并且阻止外部光流入到光检测器530。屏蔽罩540可提供如被配置为保护生物信号测量传感器500的组件或元件的外壳或箱的功能。
可选地，光源510选择性地发射以第一角度偏振(polarized)的第一光和以第二角度偏振的第二光。插入层520可提供被配置为传播以第一角度偏振的光并且反射以第二角度偏振的光的偏振滤波器的功能。例如，第一光可以0°被偏振或线性地偏振，第二光可以90°被偏振或旋转地偏振。
图6和图7是示出具有反射结构的生物信号测量传感器的附加示例的示图。参照图6，生物信号测量传感器600包括光源610、插入层620、光检测器630、位移和力检测器640和屏蔽罩650。光源610向目标660发射长波长的光，例如，红外光和红光。插入层620传播从光源610发射的光。光检测器630检测从目标660的深的部位反射的光。从深的部位反射的光可包括基于目标660中的血管670的血管容量的变化的深部反射波信息。屏蔽罩650被提供在光源610和光检测器630的外侧上，并且阻止外部光流入到光检测器630。
位移和力检测器640从脉搏波的振动测量目标660的表面位移或接触力。位移和力检测器640可被形成在插入层620中的单层结构或多层结构中。可从测量的目标660的表面位移或接触力提取目标660的脉搏波。在图6中所示的示例中，位移和力检测器640可使用被配置为将目标660的表面位移或接触力输出为电信号的变化的压电元件或压阻元件，检测表面位移或接触力的变化。压阻元件可以是应变仪(strain gauge)。根据一个示例，压电元件或压阻元件可被形成在插入层620上。
可选地，位移或力检测器可通过检测电容的变化，来检测目标660的表面位移或接触力的变化。参照图7，生物信号测量传感器700包括形成电容器的第一电极710和第二电极720。第一电极710被形成在插入层620上，第二电极720与第一电极710分开地放置。例如，可通过在由硅基材料形成的插入层620中掺杂导电材料来形成第一电极710。
脉搏波的振动可生成目标660的表面的振动，第一电极710与第二电极720之间的距离可根据目标60的表面振动而变化。还可基于第一电极710与第二电极720之间的距离来确定由第一电极710和第二电极720形成的电容器的电容。位移和力检测器可基于根据第一电极710与第二电极720之间的距离的电容的变化，来检测脉搏波被反射的表面位移或接触力的变化。
图8A和图8B是示出具有透射结构的生物信号测量传感器800的示例的示图。参照图8A，生物信号测量传感器800包括光源、插入层820、光检测器830和屏蔽罩840。光源包括：被配置为向目标850发射第一光的第一光源815以及被配置为向目标850发射第二光的第二光源810。从第一光源815发射的第一光的部分可穿过目标850而传播，穿过目标850而传播的光可被光检测器830所检测。从第二光源810发射的第二光的部分或全部可被插入层820所反射，被插入层820反射的光可被光检测器830所检测。将被光检测器830检测的传播的光的量可根据目标中的血管860的舒张或收缩的血流量的变化而变化。第一光源815可位于屏蔽罩840的一侧，第二光源810可位于屏蔽罩840的另一侧。
在另一示例中，第一光源815可以可选地发射以第一角度偏振的第一光，第二光源810可基于控制信号发射以第二角度偏振的第二光。插入层820可传播以第一角度偏振的光，并且反射以第二角度偏振的光。
参照图8B，生物信号测量传感器800包括：被配置为选择性地发射第一光和第二光的光源810、被配置为检测穿过目标850而传播的第一光的第一光检测器835以及被配置为检测被插入层820反射的第二光的第二光检测器。第一光检测器835可位于屏蔽罩840的一侧，光源810和第二光源检测器830可位于屏蔽罩840的另一侧。
图9和图10是示出具有透射结构的生物信号测量传感器的附加示例的示图。参照图9，生物信号测量传感器900包括光源910、插入层920、光检测器930、位移和力检测器940以及屏蔽罩950。光源910向目标960发射光，插入层920传播从光源910发射的光。光检测器930检测穿过目标960而传播的光。位移和力检测器940可被提供在插入层920上，并且根据目标960中的血管970的舒张和收缩，检测目标960的表面位移或接触力的变化。例如，压电元件或应变仪可被用作为位移或力检测器940，压电元件或位移可被形成在插入层920上。图10示出透射结构的生物信号测量传感器1000，其中，生物信号测量传感器1000包括被配置为通过对基于第一电极1010和第二电极1020之间的距离的变化的电容的变化进行测量来检测目标960的表面位移或接触力的变化的位移和力检测器。
图11和图12示出用于检测目标的表面位移或接触力的插入层的示例的结构。参照图11，应变仪1120被形成在插入层1110上，以测量由于插入层1110的变形而发生的应力(strain)。目标中脉搏波的振动可被显示为目标的表面的振动，目标的表面的振动可将应力施加到附着在目标的表面的插入层1110。插入层1110可通过应力而被变形，应变仪1120可将施加到插入层1110的应力检测为电信号。
参照图12，第一电极1220被形成在插入层1210上。第一电极1220以及与第一电极1220分开的第二电极形成电容器，生物信号测量传感器测量基于第一电极1220与第二电极之间的距离的变化的电容的变化。例如，可通过在插入层1210上图案化导电材料，或者通过在插入层1210的区域掺杂杂质，形成第一电极1220。
图13是示出测量生物信号的方法的示例的流程图。以下，可通过前面所描述的生物信号测量设备，来执行被称为生物信号测量方法的测量生物信号的方法。参照图1至图12提供的描述可被应用于将参照图13提供的描述。
参照图13，在操作1310中，生物信号测量设备向将被测量的目标发射第一光。生物信号测量设备可发射第一光，也就是，例如，具有第一波长的红外光或红色可见光。发射的第一光可在穿过插入层而传播之后到达目标。在一个示例中，到达目标的第一光可从目标的深的部位反射。在操作1320中，生物信号测量设备检测与在穿过插入层而传播之后被目标反射的第一光相应的第一接收光。在另一示例中，在操作1320中，生物信号测量设备检测与穿过目标而传播的第一光相应的第一接收光。
在操作1330中，生物信号测量设备向目标发射第二光。生物信号测量设备可发射具有比第一光相对更短的波长的第二光，例如，蓝色可见光。发射的第二光可被插入层反射。在操作1340中，生物信号测量设备检测被插入层反射的第二光。
在操作1350中，生物信号测量设备基于检测的第一光和检测的第二光中的至少一个光来获得生物信号信息。生物信号测量设备基于具有期望的信号质量的与检测的第一光相关联的信号以及与检测的第二信号相关联的信号，提取生物信号信息，或者通过组合这两个信号来提取生物信号信息。
通过硬件组件来实现图1至图4中所示的执行在此描述的关于图13的操作的设备、单元、模块、装置和其他组件。硬件组件的示例包括控制器、传感器、生成器、驱动器以及本领域普通技术人员所知的任何其他电子组件。在一个示例中，通过一个或多个处理器或计算机来实现硬件组件。通过一个或多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或者本领域普通技术人员所知的能够以限定方式响应并执行指令以达到预期结果的任何其他装置或装置的组合)来实现处理器或计算机。在一个示例中，处理器或计算机包括或者被连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件执行指令或软件，诸如操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用，以执行在此描述的关于图13的操作。硬件组件还响应于指令或软件的执行而访问、操控、处理、创建和存储数据。为了简化，单数术语“处理器”或“计算机”可被用于在此描述的示例的描述，但是，在其他示例中，多个处理器或计算机被使用，或者处理器或计算机包括多个处理元件或多种类型的处理元件，或二者。在一个示例中，硬件组件包括多个处理器，在另一示例中，硬件组件包括处理器和控制器。硬件组件具有不同的处理配置中的任何一个或多个，不同的处理配置的示例包括：单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理以及多指令多数据(MIMD)多处理。
用于控制处理器或计算机实现硬件组件并且执行以上描述的方法的指令或软件被编写为计算机程序、代码段、指令或者它们的任何组合，以单独地或共同地指示或配置处理器或计算机如机器或专用计算机一样进行工作，以执行由硬件组件执行的操作和如以上描述的方法。在一个示例中，指令或软件包括直接地由处理器或计算机执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。本领域的普通技术编程者能基于附图中所示的框图和流程图以及在公开了用于执行由硬件组件执行的操作和如以上描述的方法的算法的说明书中的相应描述，来容易地编写指令或软件。
用于控制处理器或计算机实现硬件组件和执行如以上描述的方法的指令或软件，以及任何相关的数据、数据文件和数据结构被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中或被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘，以及本领域普通技术人员所知的任何装置，其中，所述任何装置能够以非暂时性方式存储指令或软件以及任何相关数据、数据文件和数据结构，并且将指令或软件以及任何相关数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机，从而处理器或计算机能执行指令。在一个示例中，指令或软件以及任何相关数据、数据文件和数据结构被分布在联网的计算机系统上，从而指令或软件以及任何相关数据、数据文件和数据结构以分布的方式被处理器或计算机存储、访问和执行。
虽然本公开包括特定示例，但是对本领域的普通技术人员而言将是清楚的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中在形式和细节上进行各种改变。在此描述的示例应仅被理解为描述性意义，而不是为了限制的目的。对每个示例中的特征或方面的描述应被理解为可应用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果所描述的系统、构架、装置或电路中的组件以不同的方式来组合，和/或由其他组件或他们的等同物来替换或补充，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不是由详细描述来限定，而是由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化应被解释为被包括在本公开中。

Claims (20)

1.一种用于测量生物信号的设备，包括：
光源，被配置为向目标发射第一光和第二光；
插入层，被配置为传播第一光并且反射第二光；
光检测器，被配置为检测与被目标反射或穿过目标而传播的第一光相应的第一接收光，并且检测与被插入层反射的第二光相应的第二接收光。
2.如权利要求1所述的设备，其中，第一光的波长比第二光的波长长。
3.如权利要求1所述的设备，其中，第一光是以第一角度偏振的光；
第二光是以与第一角度不同的第二角度偏振的光；
插入层被配置为传播以第一角度偏振的光，并且反射以第二角度偏振的光。
4.如权利要求1所述的设备，其中，第一接收光具有基于目标中的血液流量的变化而变化的光属性。
5.如权利要求1所述的设备，其中，第二接收光具有基于目标的表面位移的变化或目标的表面上的接触力的变化而变化的光属性。
6.如权利要求1所述的设备，其中，插入层通过外力被物理地变形。
7.如权利要求1所述的设备，其中，插入层是附着到目标的表面的贴片或图案。
8.如权利要求1所述的设备，还包括：
信号处理器，被配置为基于关于光检测器检测到的第一接收光和第二接收光中的至少一个光的信号提取生物信号信息。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述用于测量生物信号的设备通过被包括在移动装置或可穿戴装置中而进行操作。
10.如权利要求1所述的设备，还包括：屏蔽罩，被配置为阻止外部光流入到光检测器。
11.如权利要求10所述的设备，其中，光源包括：
第一光源，被设置在屏蔽罩的一侧，并且被配置为向目标发射第一光；
第二光源，被设置在屏蔽罩的另一侧，并且被配置为向目标发射第二光。
12.如权利要求10所述的设备，其中，光检测器包括：
第一光检测器，被设置在屏蔽罩的一侧，并且被配置为检测穿过目标而传播的第一光；
第二光检测器，被设置在屏蔽罩的另一侧，并且被配置为检测被插入层反射的第二光。
13.如权利要求1所述的设备，其中，插入层被配置为基于入射到插入层上的光的波长而传播第一光并且反射第二光。
14.一种用于测量生物信号的设备，包括：
光源，被配置为向目标发射光；
插入层，被配置为传播光；
光检测器，被配置为检测被目标反射的光，或穿过目标而传播的光；
位移和力检测器，被配置为检测目标的表面的位移的变化和/或目标的表面的接触力的变化。
15.如权利要求14所述的设备，其中，位移和力检测器被设置在插入层中的单层结构或多层结构中。
16.如权利要求14所述的设备，其中，位移和力检测器被配置为通过使用压电元件或压阻元件来检测位移的变化和/或接触力的变化。
17.如权利要求14所述的设备，其中，位移和力检测器包括：
形成在插入层上的第一电极；
与第一电极分开地放置的第二电极。
18.如权利要求17所述的设备，其中，位移和力检测器被配置为基于根据第一电极与第二电极之间的距离的变化的电容的变化，来检测位移的变化和接触力的变化中的至少一个。
19.如权利要求14所述的设备，还包括：
信号处理器，被配置为基于光检测器检测到的光和/或者位移和力检测器检测到的变化，来获得目标的生物信号信息。
20.一种用于测量生物信号的生物测量设备的方法，所述方法包括：
向目标发射第一光；
检测与被目标反射或穿过目标而传播的第一光相应的第一接收光；
向目标发射第二光；
检测与被插入层反射的第二光相应的第二接收光；
基于检测的第一光和检测的第二光中的至少一个，来获得目标的生物信号信息。
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