CN106535753B - 光学心率传感器 - Google Patents

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Abstract

描述了用于实施基于人类血液的颜色响应的光学测量的心率传感器的技术、系统和设备。一种光学心率传感器可包括光源电路，所述光源电路包括：用于将第一源光信号输出至目标测量部位的第一发光二极管(LED)；用于将第二源光信号输出至所述目标测量部位的第二LED；第一电流脉冲驱动器，所述第一电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第一LED以在第一预定频率下调制从所述第一LED输出的所述第一源光信号；和第二电流脉冲驱动器，所述第二电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第二LED以在不同于所述第一预定频率的第二预定频率下调制从所述第二LED输出的所述第二源光信号。所述光学心率传感器可包括检测器电路，所述检测器电路包括连接到偏置电压的光检测光电二极管。

Description

光学心率传感器
相关申请的交叉引用
本专利文献要求提交于2014年7月23日的美国临时专利申请第62/028,206号的优先权的权益。前述专利申请的全部内容作为本文献的公开内容的一部分以引用方式并入。
背景技术
本申请涉及使用光学传感器用于检测心率的设备、技术和系统。
在典型的光学心率传感器中，光电二极管、低噪声放大器和模拟数字转换器(ADC)可用来利用具有不同波长的LED作为光源测量光电二极管响应。光学传感器对背景光和用户的运动的敏感性可造成对测量的显著干扰。低噪声放大器通常需要更多功率，并且可用的心率信号通常仅为总光电二极管信号的1/100至1/10,000。
发明内容
描述了用于实施心率传感器的技术、系统和装置，其基于对人类血液的颜色响应的光学测量。所描述的心率传感器可被整合入便携设备诸如智能手表中，以提供用户心率的连续感测，并且与一个或多个其它传感器(包括运动传感器和另一种生物传感器诸如血压传感器和血氧传感器)串联提供组合传感器数据。可将收集的心率传感器数据与其它传感器数据合并和关联，并且上传至云服务器以提供相关的用户反馈、执行统计分析并基于所收集的合并的传感器数据创建基于云的服务(例如，传感器评分)。
在一个方面，公开了一种光学心率传感器。光学心率传感器包括光源电路。该光源电路包括：用于将源光信号输出至目标测量部位的发光二极管(LED)；以及电流脉冲驱动器，该电流脉冲驱动器可通信地耦连到LED，以在预定频率下调制从LED输出的源光信号。光学心率传感器包括检测器电路。检测器电路包括连接到偏置电压的光检测光电二极管。光检测光电二极管可响应于调制的光信号而生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。检测器电路包括可通信地耦连到光电二极管的一排开关，以及可通信地耦连到所述一排开关的电容器。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以基于由所生成的检测器电流在电容器上求积分的电荷而生成积分器信号。
光学心率传感器可以以多种方式实施以包括下列一个或多个特征。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以生成积分器信号，以便在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。积分器信号可用来抵消检测器电流中存在的背景光信号。积分器信号可用来关联到心率。
在另一方面，公开了一种光学心率传感器。光学心率传感器包括光源电路。光源电路包括：用于将第一源光信号输出至目标测量部位的第一发光二极管(LED)；用于将第二源光信号输出至该目标测量部位的第二LED；第一电流脉冲驱动器，该第一电流脉冲驱动器可通信地耦连到第一LED以在第一预定频率下调制从第一LED输出的第一源光信号；和第二电流脉冲驱动器，该第二电流脉冲驱动器可通信地耦连到第二LED以在不同于第一预定频率的第二预定频率下调制从第二LED输出的第二源光信号。光学心率传感器包括检测器电路。检测器电路包括连接到偏置电压的光检测光电二极管。光检测光电二极管可响应于调制的光信号而生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。检测器电路包括可通信地耦连到光电二极管的一排开关和可通信地耦连到所述一排开关的电容器。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以允许来自光检测光电二极管的所生成的检测器电流在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。所述一排开关可响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以生成积分器信号，以便在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。积分器信号可用来抵消检测器电流中存在的背景光信号。具有不同频率的调制的光信号可相减以补偿运动伪影。积分器信号可用来关联到心率。
在另一方面，公开了一种用于光学地感测心率的示例性方法。该方法包括将源光信号从光源发射至目标测量部位。该方法包括由可通信地耦连到光源的电流脉冲驱动器在预定频率下调制从光源发射的源光信号。该方法包括响应于调制的光信号而从光检测光电二极管生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。该方法包括基于所生成的检测器电流而生成积分器信号。
该方法可以以多种方式实施以包括下列一个或多个特征。生成积分器信号可包括响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断可通信地耦连到电容器的一排开关。响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断所述一排开关以生成积分器信号可包括在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。积分器信号可用来抵消检测器电流中存在的背景光信号。积分器信号可用来关联到心率。该方法可包括由另一个光源发射另一个源光；以及由可通信地耦连到所述另一个源光的另一个电流脉冲驱动器在不同于所述预定频率的另一个预定频率下调制从所述另一个光源发射的另一个源光信号。所述生成检测器电流可包括：响应于调制的光信号和所述另一个调制的光信号而从光检测光电二极管生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号；以及基于所生成的检测器电流而生成积分器信号。具有不同频率的调制的光信号可相减以补偿运动伪影。
在另一方面，公开了一种光学心率传感器。光学心率传感器包括发光器件，该发光器件用于将源光信号发射至目标测量部位。光学心率传感器包括信号调制器件，该信号调制器件用于在预定频率下调制从发光器件发射的源光信号。光学心率传感器包括光检测器器件，该光检测器器件用于响应于调制的光信号而生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号。光学心率传感器包括开关器件，该开关器件用于接通和关断到电容器的电连接，以允许电容器积聚电荷。
光学心率传感器可以以多种方式实施以包括下列一个或多个特征。例如，可配置开关器件以响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断到电容器的电连接以生成积分器信号，以便在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。另外，积分器信号可用来关联到心率。
附图说明
图1示出了人血对吸收不同波长的光的示例性吸收特性。
图2是曲线图，示出了与处于心动周期的不同阶段的血液对应的不同波长的光的示例性光强度。
图3A和图3B示出了用于测量心率的示例性光学传感器。
图4示出了来自光学心率传感器的示例性信号。
图5A和图5B示出了配置为补偿各种干扰的示例性心率传感器。
图6示出了来自增强型光学心率传感器的示例性信号。
图7A和图7B是方法流程图，示出了用于光学地感测心率的示例性方法。
图8是示出示例性传感器配置的框图。
图9是示出示例性活体检测的图。
图10是框图，示出了活体检测技术的示例性应用。
图11是示出示例性压力监测的图。
图12是一系列图，示出了示例性的血流性能监测，表明脉冲轮廓对于不同的血管来说是不同的。
图13是示出示例性的血流速度分布的图。
图14是示出示例性的血流性能监测诸如血流速度监测的图。
图15是高层次概略图，示出了用于实施本专利文献中公开的血液传感器的示例性的最终用户设备。
在各个附图中，类似的附图标记和名称指示类似的元件。
具体实施方式
本文中描述的心率传感器包括从穿戴作为便携设备诸如智能手表的一部分的心率传感器的用户获取心率数据所需的硬件和软件。所描述的心率传感器可从用户连续地收集心率传感器数据并将心率传感器数据与来自其它传感器的传感器数据合并，以增强传感器数据分析的准确度并向用户提供相关的反馈信息。此外，心率传感器能够与外部个人便携设备诸如智能手机或平板电脑配对，以将所收集的传感器数据与由用户在配对的设备上执行的活动相关联。心率传感器可与外部个人便携设备直接地或通过包括心率传感器的主机设备诸如智能手表配对。通过主机设备或配对的外部个人便携设备，来自心率传感器的传感器数据可被发送至云服务器，以收集心率传感器数据，与来自相同主机设备的其它传感器数据相关联以进行进一步分析并提供收集的传感器数据和相关性分析数据的统计分析。
心率传感器数据可与来自相同主机设备的其它传感器数据包括运动和其它生物统计传感器数据结合，以更准确地跟踪与健康有关的活动(例如，跑步、游泳、步行等)，以便在活动期间不仅测量用户的运动程度，而且测量用户的运动强度。心率传感器数据可与运动传感器数据结合，以识别例如燃烧更多卡路里的活动。
类似于健康跟踪应用，运动和心率的组合感测可用来识别医学上重要的事件，触发与所识别的医学上重要的事件相关联的自动化消息或警告的发送，并且采取任何合适的措施。
下文描述的是所描述的技术、装置和系统的各种特征及相关联的示例。
人血的光吸收
光学心率传感器测量人血对不同波长的光的不同的吸收。图1是曲线图100，该图示出了用于吸收不同波长的光的人血的示例性吸收特性。影响人血的光吸收特性的因素包括血流中不同的氧饱和水平以及心动或心率周期的不同阶段。光学心率传感器可测量穿过人体组织或从人体组织散射回的不同波长的光的强度，以获得紧密地跟踪心动周期的信号。图2是曲线图200，示出了与处于心动周期的不同阶段的血液对应的不同波长的光的示例性光强度。图2中示出了脉动的动脉血210、非脉动的动脉血220、静脉血230和组织240的光强度。假设所有其它条件相等(例如，均值、光方向、强度和检测效率均保持相等)，不同波长的光应具有不同的振幅。基于人血的这些光学特性，用户的心率可被准确地测量。
图3A和图3B示出了用于测量心率的示例性光学传感器300。光学传感器300可能对于从作为测量部位的人手指或手臂测量人类心率来说特别有用。光学传感器300包括光源电路301和检测器电路305。光源电路301包括使用例如运算放大器实施的电流脉冲驱动器(Q1)302，其可在预定频率下调制来自发光二极管(LED)(L1)304的光输出信号。LED(L1)304可在接通/断开阶段同等地驱动。电流脉冲驱动器(Q1)302可使用脉冲信号(S)310、316和(Sb)312、314来调制来自LED(L1)302的光输出信号。
检测器电路305包括连接到偏置电压(V偏置)308的光检测光电二极管(D1)306、一排开关(M1)320、(M2)322、(M3)324、(M4)326和电容器(C)318。一排开关(M1)320、(M2)322、(M3)324、(M4)326由具有相反相位的脉冲信号(S)310、316和(Sb)312、314驱动，以允许来自光电二极管(D1)306的光电流执行在相反方向上电容器(C)318的交替的电荷积分。在与转换频率的光信号相比保持基本上恒定或非常缓慢地变化的背景光信号的存在下，交替的电荷积分可用来抵消背景光信号。由于来自LED(L1)304的光输出信号被积分器相位的相同频率和相同相位调制，来自光电二极管(D1)304的光电流随每个开关周期而累加。因此，积分器信号随开关周期数的增加而增加。差分放大器329可放大积分器信号328，并且差分放大器的输出信号可存储在存储设备330中。
图4示出了来自光学心率传感器的示例性信号。相反相位的示例性的脉冲信号(S)400和(Sb)402驱动一排开关(例如，如图3A和图3B所示的(M1)320、(M2)322、(M3)324、(M4)326，以允许来自光电二极管(例如，图3A和图3B的(D1)306)的光电流在相反方向上执行电容器(例如，图3A和图3B的(C)318)的交替的电荷积分。相同的脉冲信号(S)400也调制来自LED(例如，(L)304)的光输出信号(IL)404，其引出从人组织反射回且由光电二极管检测的光。在不存在背景光的情况下，来自连接到电容器的一排开关的积分器信号(O1)406随每个开关周期连续地增加。在恒定的背景光信号的存在下，积分器信号(O2)408可表现为在整个信号幅值增加的同时上下波动。在不存在和存在背景光的情况下的积分器信号(O1)406和(O2)408的图示分别表示在LED光信号线性地积分的同时基本上恒定的背景光信号部分随每个开关周期而被添加/减去。
图5A和图5B示出了配置成补偿各种干扰的示例性的心率传感器。在入射在人手臂上的光信号的典型测量中，散射光信号的可用部分为总散射光信号的大约1/1000至1/10000。因此，放大积分器信号的差分放大器(例如，差分放大器318)可具有非常大的动态范围，这可减小其有效性。此外，所测量的人手臂的运动可造成光散射路径变化。差分放大器的大动态范围以及来自人手臂运动的干扰可阻碍光学心率传感器准确地测量心动信号的能力。
为了克服或补偿上述问题，增强型光学心率传感器500可如图5A和图5B中所示进行实施。类似于图3A和图3B的心率传感器300，增强型心率传感器500包括光源电路501和检测器电路505。不同于图3A和图3B的光学心率传感器300，增强型光学心率传感器500的光源电路501包括配置成在两个不同的波长下操作的两个LED(L1)502A和(L2)502B，每个LED由独立的脉冲驱动电路(Q1)504A和(Q2)504B驱动。脉冲驱动电路(Q1)504A和(Q2)504B中的每一个可产生具有相反相位(180度差值)的相同脉冲。两个LED(L1)502A和(L2)502B与可选的光学光混合器一起紧密地放置，以确保从两个LED(L1)502A和(L2)502B发射出的光信号在被导向至感兴趣的人体组织(例如，手指或手臂)之前被充分地混合。可对两个LED(L1)502A和(L2)502B的波长进行选择以使感兴趣的人体组织对其吸收有所不同。例如，可为两个LED(L1)502A和(L2)502B选择红(650nm)和红外(800-850nm)光波长。可选择不同的光波长以反映在含有和不含氧的血液之间光吸收率的显著差值并与该差值相关联。
检测器电路505可以基本上类似于检测器电路305。例如，检测器电路505包括连接到偏置电压(V偏置)508的光检测光电二极管(D1)506、一排开关(M1)520、(M2)522、(M3)524、(M4)526和电容器(C)518。一排开关(M1)520、(M2)522、(M3)524、(M4)526由具有相反相位的脉冲信号(S)510、516和(Sb)512、514驱动，以允许来自光电二极管(D1)506的光电流执行在相反方向上电容器(C)518的交替的电荷积分。差分放大器529可放大积分器信号528，并且差分放大器的输出信号可存储在存储设备530中。
图5A和图5B的检测器电路505可继续对由LED(L1)502和(L2)504引起且由光检测光电二极管(D1)506检测的光电流求积分。另外，检测器电路505可将在LED(L1)502和(L2)504的两个波长之间的信号相减。经积分和相减的信号(结果信号)也不含背景光，因为背景光为直流信号，其频率或相位与来自LED(L1)502和(L2)504的调制信号不一致。下图6示出了不含背景信号的结果信号。
图6示出了来自增强型光学心率传感器的示例性信号。相反相位的示例性的脉冲信号(S)600和(Sb)602驱动一排开关(例如，图5A和图5B所示的(M1)520、(M2)522、(M3)524、(M4)526，以允许来自光电二极管(例如，图3A和图3B的(D1)506)的光电流在相反方向上执行电容器(例如，图5A和图5B的(C)518)的交替的电荷积分。相同的脉冲信号(S)600和(Sb)602也调制来自两个LED(例如，(L1)502A和(L2)502B的光输出信号(IL1)604和(IL2)606，其引出从人组织反射回且由光电二极管(D1)506检测的在两个不同的波长下的光信号。在恒定的背景光信号的存在下，积分器信号，结果信号(Od)608可表现为在LED光信号被线性地积分的同时不含基本上恒定的背景光信号部分。
此外，因为该结果信号与处于心跳的不同相位的人血的不同的光吸收特性对应，将该结果信号与用户的心动信号关联。
结果信号可潜在地具有若干优点。(1)结果信号具有与心动信号关联的相对大的部分(即，背景信号被移除)。(2)结果信号对人运动伪影较不敏感，因为这两个LED的两个不同的波长在人运动期间经过相对相同的路径；因此，这两个LED的两个波长的信号与运动同步变化。两个波长的信号的相减减小了运动效应。(3)可调整两个LED的脉冲强度以最大化或增强与心动信号的信号相关性。
图7A和图7B是方法流程图，示出了用于光学感测心率的示例性方法700和760。方法700包括将源光信号从光源发射至目标测量部位(710)。方法700包括由可通信地耦连到光源的电流脉冲驱动器在预定频率下调制从光源发射的源光信号(720)。方法700包括响应于调制的光信号而从光检测光电二极管生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号(730)。方法700包括基于所生成的检测器电流而生成积分器信号(740)。
方法700可以以多种方式实施以包括下列一个或多个特征。生成积分器信号可包括响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断可通信地耦连到电容器的一排开关。响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断所述一排开关以生成积分器信号可包括在相反方向上对电容器中的电荷交替地求积分。积分器信号可用来抵消检测器电流中存在的背景光信号。积分器信号可用来关联到心率。该方法可包括由另一个光源发射另一个源光(715)；以及由可通信地耦连到所述另一个源光的另一个电流脉冲驱动器在不同于所述预定频率的另一个预定频率下调制从所述另一个光源发射的另一个源光信号(725)。所述生成检测器电流可包括：响应于调制的光信号和所述另一个调制的光信号而从光检测光电二极管生成检测器电流，该检测器电流响应于检测到从目标测量部位反射或散射的目标光信号(735)；以及基于所生成的检测器电流而生成积分器信号(745)。具有不同频率的调制的光信号可相减以补偿运动伪影。
传感器应用
图8是示出示例性传感器800配置的框图。传感器800可基本上类似于传感器300或500进行实施。传感器800可包括光源809和接收光电检测器阵列807，例如，设置在基板诸如包装材料811上的光电二极管。光源809和接收光电检测器阵列通过在光源809和接收光电检测器阵列807之间设置挡光器813而彼此隔离。挡光器813阻挡从光源809发射的光束815，使得发射的光束不直接到达光电检测器阵列807。
在一些实施中，光学窗口805被放置在光源809和接收光电检测器807上方以保护光源809和接收光电检测器807。待监测的对象801诸如人的皮肤可以接触光学窗口805，但没有接触光源809和接收光电检测器807。传感器300、500和800可监测人的皮肤以检测血流803，该血流随着心跳、压紧力、呼吸等变化。
当从光源809发射的光束815进入正被监测的对象时，对象中的组织使发射光815的一部分作为散射光817散射到接收光电检测器阵列807中。通过分析由光电检测器阵列807接收的散射光817，可以获得一系列信息。
传感器300、500和800可用来执行血液监测以获得多个动态参数。用于血液监测的动态参数的示例可包括心跳或心率、活体检测、压力、血管动态性能和局部血流速度。
例如，如上文针对图1-2和图8讨论的，传感器300、500和800可用来执行心率或心跳监测。当心脏搏动时，脉搏压力泵送血液以在动脉中流动，因此正被监测的对象的消光比随脉搏而变化。由光电检测器807接收的散射光信号携带脉搏信息。传感器300、500和800可以在多种设备中实施，例如，腕表、头戴式耳机、耳塞、或可由个人佩戴并接触人的皮肤的任何其它设备。
图9是示出示例性活体检测的图。心动传感器300、500和800可用来检测活体。多个光波长被用来执行活体检测。图9示出了来自使用两个光源的监测的结果。每个光源以不同的波长发光。
当无生命对象接触传感器时，在光电检测器处接收的信号反映预定的信号强度水平902。当活体诸如活的手指接触传感器时，在光电检测器处接收的信号反映不同于预定的信号强度水平902的信号强度水平904。活的手指引起随时间推移而变化的不同的信号强度水平，因为消光比对于不同的波长来说不同。用于检测活体的这种检测技术可快速地确定接触的对象是否是活体。在图9中，脉冲形信号反映了多次接触而不是血液脉冲。与无生命对象的类似的多次接触并不显示与活的手指相同的信号强度水平，而是维持预定的信号水平。
图10是框图，示出了活体检测技术的示例性应用。活体检测可实现许多应用，例如在移动平台安全增强中。例如，用于活体检测的血液监测可在移动设备901诸如智能手机中实施。可基本上类似于传感器300、500或800实施的传感器903可被设置在移动设备901的主屏幕按钮905中或作为触摸屏组件的一部分以利用上述活体检测来检测接触传感器903的对象907是否为活体。在一些实施中，可将传感器903安装在分发给士兵的军用设备中以确定该士兵的健康状况。
图11是示出示例性压力监测的图。心动传感器诸如传感器300、500或800可用来通过使用由光源发射的多个波长的光而监测压力。图11示出了使用两个光源进行的压力监测的结果。每个光源以不同的波长发光。
当活的手指接触传感器时，在光电检测器阵列处接收的信号反映不同于来自无生命对象的接触的信号强度水平，因为消光比对活的对象而言对于不同波长有所不同。在图11中，脉冲形信号反映了多次接触而不是血液脉冲。
由活体施加的压力的增加影响动脉中的血流以及在光电检测器阵列处接收的信号幅值。随着压力的增加，在动脉血信号和静脉血信号之间的信号幅值差减小。当压力足够强时，动脉血信号可以变得强于静脉血信号。通过比较信号，可执行校准以检测压力。
图12是一系列图，示出了示例性的血流性能监测，其表明脉冲轮廓对于不同的血管有所不同。血流性能与正被监测的个人的健康状况强相关。在高峰和低峰之间的差值反映个人的血流系统的品质，包括心脏健康状况和血管性能。
表1示出了不同血管中的血液的示例性的收缩期速度、典型速度和舒张期速度。
图13是示出示例性的血流速度分布的图。在中心1302处的血流速度高于血管的其它部分。在给定的动脉中，血流速度与血压成比例。通过使用多个心动传感器，可检测局部血流速度，并可进一步监测血压。
图14是示出示例性的血流性能监测诸如血流速度监测的图。例如，在手上的若干位置可用来接触传感器并监测血流速度。示例性的位置包括手指上的位置1和2。其它示例性位置包括在手腕桡动脉上、在尺动脉上、在后支动脉上或在手臂皮肤中的毛细动脉上的位置3和4。通过比较在任何两个位置之间的脉冲延时，可确定血流速度。
图15是高层次概略图，示出了用于实施本专利文献中公开的血液传感器300、500或800的示例性的最终用户设备。血液传感器300、500或800可在电子设备1300中实施，该设备适合执行在本专利文献中公开的各种检测技术。电子设备1300的示例可包括移动设备1302，例如，智能手机、平板型计算机1304、膝上型计算机1306、可穿戴设备1308和耳机1310。可穿戴设备1308可包括智能手表、臂环、健身追踪器和由用户穿戴的其它类似设备。
虽然本文献包含许多具体细节，但这些细节不应理解为限制任何发明的范围或可要求保护的范围，而应理解为可能对特定发明的特定实施例的具体特征的描述。在本说明书的单独的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施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然在上面可将特征描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初是如此要求保护的，但来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在某些情况下可从该组合中切除，并且所要求保护的组合可涉及子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定的顺序描绘了操作，但这不应理解为要求所述操作以所示的具体顺序或以连续的顺序来执行，或者要执行所有图示的操作，以达到期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，在上述实施例中的各种系统部件的分离不应理解为在所有实施例中都需要这样的分离。
虽然仅仅描述了几个实施和示例，但是可基于在本文献中所描述和示出的内容做出其它实施、增强和变型。

Claims (11)

1.一种光学心率传感器，包括：
光源电路，所述光源电路包括：
LED，所述LED用于将源光信号输出至目标测量部位，和
电流脉冲驱动器，所述电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述LED以在预定频率下调制从所述LED输出的所述源光信号；以及
检测器电路，所述检测器电路包括：
光检测光电二极管，所述光检测光电二极管连接到偏置电压，所述光检测光电二极管被配置成响应于所述调制的源光信号而生成检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号，
一排开关，所述一排开关可通信地耦连到所述光电二极管，和电容器，所述电容器可通信地耦连到所述一排开关；
其中，所述一排开关被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以基于由所述生成的检测器电流在所述电容器上求积分的电荷而生成积分器信号；
其中，所述一排开关的第一对开关由相同相位的第一脉冲信号驱动；所述第一对开关在接通时，所述偏置电压通过所述光检测光电二极管连接到所述电容器的第一输入端，电源电压连接所述电容器的第二输入端；
所述一排开关的第二对开关由相同相位的第二脉冲信号驱动，且所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号的相位相反；所述第二对开关在接通时，所述偏置电压通过所述光检测光电二极管连接到所述电容器的第二输入端，电源电压连接所述电容器的第一输入端。
2.根据权利要求1所述的光学心率传感器，其中，所述积分器信号用来抵消所述检测器电流中存在的背景光信号。
3.一种光学心率传感器，包括：
光源电路，所述光源电路包括：
第一LED，所述第一LED用于将第一源光信号输出至目标测量部位，
第二LED，所述第二LED用于将第二源光信号输出至所述目标测量部位，
第一电流脉冲驱动器，所述第一电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第一LED以在第一预定频率下调制从所述第一LED输出的所述第一源光信号，和
第二电流脉冲驱动器，所述第二电流脉冲驱动器可通信地耦连到所述第二LED以在不同于所述第一预定频率的第二预定频率下调制从所述第二LED输出的所述第二源光信号；以及
检测器电路，所述检测器电路包括：
光检测光电二极管，所述光检测光电二极管连接到偏置电压，所述光检测光电二极管被配置成响应于所述调制的源光信号而生成检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号，
一排开关，所述一排开关可通信地耦连到所述光电二极管，和电容器，所述电容器可通信地耦连到所述一排开关；
其中，所述一排开关被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断以允许来自所述光检测光电二极管的所述生成的检测器电流在相反方向上对所述电容器中的电荷交替地求积分；
其中，所述一排开关的第一对开关由相同相位的第一脉冲信号驱动；所述第一对开关在接通时，所述偏置电压通过所述光检测光电二极管连接到所述电容器的第一输入端，电源电压连接所述电容器的第二输入端；
所述一排开关的第二对开关由相同相位的第二脉冲信号驱动，且所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号的相位相反；所述第二对开关在接通时，所述偏置电压通过所述光检测光电二极管连接到所述电容器的第二输入端，电源电压连接所述电容器的第一输入端。
4.根据权利要求3所述的光学心率传感器，其中，所述积分器信号用来抵消所述检测器电流中存在的背景光信号。
5.根据权利要求3所述的光学心率传感器，其中，具有不同频率的所述调制的源光信号相减以补偿运动伪影。
6.一种光学地感测心率的方法，所述方法包括：
将源光信号从光源发射至目标测量部位；
由可通信地耦连到所述光源的电流脉冲驱动器在预定频率下调制从所述光源发射的所述源光信号；
响应于所述调制的源光信号而从光检测光电二极管生成检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号；以及
基于所述生成的检测器电流而生成积分器信号；
其中，所述生成所述积分器信号包括响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断可通信地耦连到电容器的一排开关；
其中，响应于相反相位的所述脉冲信号而接通和关断所述一排开关以生成所述积分器信号包括在相反方向上对所述电容器中的电荷交替地求积分；
其中，所述一排开关的第一对开关由相同相位的第一脉冲信号驱动；所述第一对开关在接通时，偏置电压通过所述光检测光电二极管连接到所述电容器的第一输入端，电源电压连接所述电容器的第二输入端；
所述一排开关的第二对开关由相同相位的第二脉冲信号驱动，且所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号的相位相反；所述第二对开关在接通时，所述偏置电压通过所述光检测光电二极管连接到所述电容器的第二输入端，电源电压连接所述电容器的第一输入端。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述积分器信号用来抵消所述检测器电流中存在的背景光信号。
8.根据权利要求6所述的方法，包括：
由另一个光源发射另一个源光；以及
由可通信地耦连到所述另一个源光的另一个电流脉冲驱动器在不同于所述预定频率的另一个预定频率下调制从所述另一个光源发射的所述另一个源光信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述生成所述检测器电流包括：
响应于所述调制的源光信号和所述另一个调制的源光信号而从所述光检测光电二极管生成所述检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号；以及
基于所述生成的检测器电流而生成积分器信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，具有不同频率的所述调制的源光信号相减以补偿运动伪影。
11.一种光学心率传感器，包括：
发光器件，所述发光器件用于将源光信号发射至目标测量部位；
信号调制器件，所述信号调制器件用于在预定频率下调制从所述发光器件发射的所述源光信号；以及
光检测器器件，所述光检测器器件用于响应于所述调制的源光信号而生成检测器电流，所述检测器电流响应于检测到从所述目标测量部位反射或散射的目标光信号；以及
开关器件，所述开关器件用于接通和关断到电容器的电连接，以允许所述电容器积聚电荷；
其中，所述开关器件被配置成响应于相反相位的脉冲信号而接通和关断到所述电容器的所述电连接以生成积分器信号，以便在相反方向上对所述电容器中的电荷交替地求积分；
其中，所述开关器件的第一对开关由相同相位的第一脉冲信号驱动；所述第一对开关在接通时，偏置电压通过所述光检测器器件连接到所述电容器的第一输入端，电源电压连接所述电容器的第二输入端；
所述开关器件的第二对开关由相同相位的第二脉冲信号驱动，且所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号的相位相反；所述第二对开关在接通时，所述偏置电压通过所述光检测器器件连接到所述电容器的第二输入端，电源电压连接所述电容器的第一输入端。
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