CN109073428B - 具有环境光消除的生物感测设备 - Google Patents

具有环境光消除的生物感测设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109073428B
CN109073428B CN201780013777.3A CN201780013777A CN109073428B CN 109073428 B CN109073428 B CN 109073428B CN 201780013777 A CN201780013777 A CN 201780013777A CN 109073428 B CN109073428 B CN 109073428B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light source
sensing phase
controller
phase
sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780013777.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109073428A (zh
Inventor
H·阿赫孟德
J·文卡塔拉曼
S·K·奥斯瓦尔
A·L·P·阿洛尔
H·B·狄巴娜
A·H·乌都巴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of CN109073428A publication Critical patent/CN109073428A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109073428B publication Critical patent/CN109073428B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225—Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/681—Wristwatch-type devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0242—Operational features adapted to measure environmental factors, e.g. temperature, pollution
    • A61B2560/0247—Operational features adapted to measure environmental factors, e.g. temperature, pollution for compensation or correction of the measured physiological value

Abstract

在所描述的示例中，一种生物感测设备(100)校准用于进行生物物理测量的时间周期。设备(100)启动光源感测阶段，随后是第一环境感测阶段和第二环境感测阶段。在光源感测阶段中，设备(100)被配置成在光源电路(120)被启用时接收指示通过光电探测器(122)的电流的数字值。在第一环境感测阶段和第二环境感测阶段中的每个中，设备(100)被配置成在光源电路(120)被禁用时接收数字值。设备(100)迭代地改变阶段之间的时间周期，直到在第一环境感测阶段期间接收的数字值在第二环境感测阶段期间接收的数字值的阈值之内。然后，它在光源感测阶段和环境阶段之间应用相同的时间间距，从而在两个阶段中均衡环境光的大小。

Description

具有环境光消除的生物感测设备
背景技术
一些类型的生物感测设备包括生成光的光电二极管和感测人身体反射出的光的光电探测器。从反射的光中，设备可确定生物物理特性，诸如心率。一些生物感测设备以测量心率的腕表的形式被提供。
发明内容
在所描述的示例中，生物感测设备和方法校准用于进行生物物理测量的时间周期。设备启动光源感测阶段，随后是第一环境感测阶段和第二环境感测阶段。在光源感测阶段中，设备被配置成在光源电路被启用时接收指示通过光电探测器的电流的数字值。在第一环境感测阶段和第二环境感测阶段中的每个中，设备被配置成在光源电路被禁用时接收数字值。设备迭代地改变阶段之间的时间周期，直到在第一环境感测阶段期间接收的数字值在第二环境感测阶段期间接收的数字值的阈值之内。然后，它在光源感测阶段和环境阶段之间应用相同的时间间距，从而在两个阶段中均衡环境光的大小。
附图说明
图1示出了根据各种示例的光学生物感测设备的一个实施例。
图2示出了光感测阶段的一个示例，其中阶段与环境光信号的周期性不对准。
图3示出了光感测阶段的一个示例，其中阶段与环境光信号的周期性对准。
图4示出了根据各种示例的一种方法。
图5说明了连续的环境光样本之间的差值与间隔开环境光样本的时间周期之间的关系。
图6说明了根据一个替代性实施例的光学生物感测设备的框图。
图7说明了光学生物感测设备作为腕带式设备的一个实施例，其中光电二极管位于设备的外壳的相对表面上。
具体实施方式
本文描述了一种基于光学的生物感测设备，该设备包括光源和光电探测器，并且该设备在光源感测阶段期间在光源被启用的情况下从光电探测器获取读数，并且然后在光源被禁用的情况下在环境感测阶段期间再次获取读数。通过从在光源感测阶段期间测量的光(其包括来自光源从人离开的合适波长的反射光，并且其进一步包括环境光)减去在环境感测阶段期间测量的环境光，可以计算各种生物物理参数中的任何一个(诸如心率)。在一些实施例中，基于光学的生物感测设备是腕带式手表的形式。
生物感测设备中的控制器可断言信号以打开和关闭光源。控制器在环境感测阶段期间禁用(关闭)光源，并且在光源感测阶段期间启用(打开)光源。在一些示例中，在环境感测阶段期间，由光电探测器检测到的唯一的光可以是环境光，而不是来自光源的光。在一些情况下，环境光(例如，来自荧光灯泡的光)是周期性的，并且频率使得环境阶段(其中环境光被测量)应紧密地跟随光源阶段，以确保环境光的测量值极其近似于在光源阶段期间呈现的环境光的量。但是，紧密间隔开的光源和环境感测阶段可能要求设备具有相对较高的信号带宽，其会产生较高的噪声带宽和低信噪(SNR)比。
根据所描述的实施例，控制器在紧接的(back-to-back)环境感测阶段期间比较感测光信号大小，并且迭代地改变这种紧接的环境感测阶段之间的计时以确定环境光信号的周期性(例如，周期或频率)。近似相等的紧接的环境测量指示紧接的环境阶段与环境光信号本身的周期性(例如，周期或频率)对准。然后在光源感测阶段和环境阶段之间设置这种计时间距，以测量相关的生物物理参数。例如，在心率的确定期间，生物感测设备的控制器启动光源感测阶段，并且然后以环境光信号的周期性或环境光信号的周期性的整数倍数(2、3、4……)启动环境感测阶段。相应地，控制器可启动环境感测阶段，使得在光源感测阶段和环境感测阶段之间的间隔对应于环境光信号的周期或环境光信号的周期的整数倍。从光源感测阶段期间的测量的信号减去测量的环境信号，并且从产生的差值计算心率。通过确保环境感测阶段以环境光信号的周期的近似整数倍与光源感测阶段间隔开，在两个阶段中的环境信号的强度差不多相等。因此，设备能够更完全地从光源感测阶段期间测量的光去除环境光的大小。
图1示出了根据各种实施例的生物感测设备100的一个示例。设备包括光源电路110、光学感测电路120和控制器130。在一些实施例中，控制器可以是能够执行程序指令的任何类型的处理器(例如，固件)。指令可以被存储在处理器内部的存储器中或者以其他方式可由处理器访问。在其他实施例中，控制器是被预先配置成执行本文所描述的操作的分立电路。
光源电路110包括发光二极管(LED)112(或者其他类型的光源)，其耦合到驱动器114。驱动器114产生足够的电压和/或电流以驱动电流通过LED 112以产生光。在一些实施例中，LED是红外LED，但是通常LED产生适合于生物感测设备100的预期目的的波长的光，无论其用于测量心率、外围氧气饱和度值、脉搏传导时间等。驱动器从控制器130接收光_控制(LIGHT_CONTROL)信号131。光_控制信号131可以被断言到两个逻辑状态中的任何一个，以启用和禁用光源电路100，或者至少致使LED 112被打开或关闭。对于光源感测阶段，控制器130将光_控制信号131断言到致使驱动器114打开LED 112的逻辑状态。对于环境感测阶段，控制器130将光_控制信号131断言到致使驱动器114关闭LED 112的相反逻辑状态。
在图1的示例中的光学感测电路120包括光电二极管122(或光电晶体管)、跨阻放大器124和模拟数字转换器(ADC)126。还可以包括一个或更多个反馈电阻器R1以将跨阻放大器124的增益设置到期望的水平。光电探测器122上的入射光(其可以是由LED 112生成并且从人的手腕反射出来的光)致使光电探测器122生成与入射光的大小成比例的电流。跨阻放大器124将电流转换为电压。然后，ADC 126将由跨阻放大器124生成的电压转换为数字值。
控制器130可以命令ADC以生成数字值(即，将来自跨阻放大器124的模拟电压转换为数字值)，并且将数字值提供给控制器130。替代性地，ADC 126可以不断地将来自跨阻放大器124的模拟电压数字化，并且控制器130在需要时读取当前数字值。控制器130和/或生物感测设备100可实施本文所描述的环境光消除技术中的一种或更多种。
图2示出了周期性的环境光信号150的一个示例。还示出了光源感测阶段152、第一环境感测阶段162(AMB)和第二环境感测阶段172(AMB’)。在这些阶段中的每个中，控制器从ADC 124接收数字值。在光源感测阶段期间，从ADC读取的数字值是来自光电二极管的信号，该信号在LED 112被启用(导通)时被采样(例如，被转换为电压并被数字化)。在图2的示例中，在光源感测阶段的结束时生成并读取数字值，但是替代性地，可以在光源感测阶段期间的任何时间获得数字值。数字值表示测量的光值并且被表示为VL。在之后的时间周期(被表示为tsep)处，控制器130执行第一环境感测阶段162并且从光学感测电路120读取另一个数字值，此时LED 112被禁用(关闭)。测量的值被表示为VA以意指在环境感测阶段期间测量的光信号。控制器在第一环境感测阶段162之后的tsep时间周期之后实施第二环境感测阶段172。在第二环境感测阶段期间测量的值被表示为VA’。相应地，三个测量的光信号值—VL、VA和VA’—用每次测量之间的tsep的计时来测量。
如图2所示的，tsep的值与环境光信号150的周期性(或周期)不对准，并且因此，VA的大小明显地不同于VA’的大小。进一步，因为环境感测阶段没有在光源感测阶段之后被执行环境信号循环的整数倍，所以测量的环境信号(VA)的大小不可能足够地接近在光源感测阶段152期间入射在光电探测器122上的环境光信号的大小。心率或其他生物物理参数的任何产生的计算可能不够准确。例如，在环境光中的色调(tone)还可以在(在光源感测阶段和环境阶段之间)减去的值中存在，并且可错误地被确定为心率。
根据所描述的实施例，控制器130被配置成迭代地改变tsep的大小，直到在第一环境感测阶段期间从ADC 126接收的数字值在第二环境感测阶段期间接收的数字值的阈值内。用于比较的数字值可以是在多个循环上获取的平均值。在一些实施例中，控制器迭代地增加tsep的大小，直到VA近似等于VA’。图3中说明的该结果的一个示例。图3的曲线图类似于图2的曲线图，但是tsep已经增加到VA近似等于VA’处的点。随着光源感测阶段152通过tsep时间周期与第一环境感测阶段162间隔开(该tsep时间周期近似等于环境光信号150的周期)，则在环境感测阶段162期间测量的测量的环境信号(VA)的大小近似等于在光源感测阶段152期间入射在光电探测器122上的环境光信号的大小。可以从在光源感测阶段(VL)期间测量的光信号中减去测量的环境光值VA以生成对于正好来自LED 112的从人反射出的光的大小的足够精确的值。使用后一个值来进行任何生物物理计算将不会以大量或任何环境光为基础，并且因此比在测量和计算中不剔除环境光更精确。
图4说明了根据各种实施例的方法。在200处，该方法包括测量VA和VA’以用于tsep的特定设置。tsep的值可以被设置为由控制器130实施的默认的值。控制器130从ADC读取第一数字值(VA)，并且在时间tsep之后，读取第二数字值(VA’)。控制器可以从ADC 136读取多对VA和VA’值，并且将VA值一起平均以产生平均VA值，并且将VA’值一起平均以产生平均VA’值。
在202处，然后，控制器130计算VA值和VA’值(或者平均值)之间的差值，并且确定该差值是否小于阈值。该阈值在控制器130中被配置。阈值相对较小，并且表示低于VA和VA’之间的被视为足够小的差值的值，使得确定VA和VA’基本上相等。当VA和VA’基本上相等时，tsep的值表示基础的环境光信号的周期。在图4的示例中，VA和VA’之间的差值的绝对值与阈值比较。在其他实施例中，控制器130计算VA和VA’之间的差值的平方，并将差值的平方与阈值比较。
如果VA和VA’之间的差值(其绝对值、差值的平方等)大于阈值，则在204处，控制器204增加tsep的大小，并且控制循环返回到200，并且重复该过程。该过程迭代，直到VA和VA’之间的差值小于在tsep的值近似于环境光信号的周期时的阈值。tsep的该值被用于通过在光源感测阶段期间获得数字值和从在光源感测阶段之后的tsep时间周期的环境感测阶段获得数字值来计算生物物理参数。在一些实施例中，环境感测阶段是光源感测阶段之后的tsep值的整数倍。
图5说明了由变化的tsep的值间隔开的连续的环境光样本(VA和VA’)之间的差值之间的关系。图5中将VA和VA’之间的差值说明为该差值的绝对值，但是替代性的表示可包括差值的平方。在tsep的一个特定值处(t0)，如所示，VA和VA’之间的差值是最小的。图4的方法包括在202处确定差值是否小于阈值。在一些实施例中，该方法可以包括将tsep的值从较高的值扫描到较低的值，或反之亦然，并且确定差值(VA-VA’)最低的tsep的值。在一些实施例中，针对tsep的一个给定值，VA和VA’的每次测量包括多个测量值，如上文所描述的，该多个测量值由控制器130一起被平均。
在不易受到噪声影响的一些实施例中，控制器可以通过确定任一侧上的相邻差值均大于给定tsep时的差值来确定tsep的值。在一些实施例中，控制器确定tsep的值为n个相邻差值均大于给定tsep时的差值。例如，n的值可以是6，意为6个相邻差值(例如，三个值240和三个值260)必须大于值250，，因为对应于250的tsep值被确定为被用于随后的生物物理测量的tsep的值。
在一些实施例中，光学生物感测设备具有多个光电二极管，其中一个光电二极管被用于校准目的以校准tsep的值，并且其他的光电二极管被用于测量生物物理参数。例如，图6示出了包括光源电路110(如上文所描述的包括LED 112和驱动器114)、控制器130和图1所示的光学感测电路的替代光学感测电路320的生物感测设备的一个实施例。图6中的光学感测电路320包括一对光电二极管322和332。每个光电二极管耦合到对应的跨阻放大器324、334。从光电二极管322中生成的电流由跨阻放大器324转换为模拟电压，并且从光电二极管332中生成的电流由跨阻放大器334转换为模拟电压。表示光电二极管电流的模拟电压被提供到ADC 340。ADC 340可以是多通道ADC，并且因此能够数字化各个模拟输入，诸如来自跨阻放大器324和334的输入。其他的实施方式可以包括单独的ADC，而不是一个多通道ADC。进一步，单个跨阻放大器可以被用于两个光电二极管322、332。控制器130可从ADC 340读取针对任一光电二极管的数字值。
在如上文所描述的一个实施例中，生物感测设备以类似于手表的腕带式设备的形式被实施，并且其可以包括像手表一样的时间功能。图7示出了这种实施例的一个示例，设备包括腕带式带400和包含光源(例如，光电二极管122、322、334)、跨阻放大器(124、324、334)、ADC(126、340)以及未示出的设备的其他元件(例如，显示器和电池)的外壳410。外壳410可以包含金属、塑料或其他合适的材料，并且具有相对的表面410a和410b。当手表系在人的手腕时，表面410b紧靠着人的皮肤。表面410a是相对表面410a并且因此在与手腕相对的设备的一侧上。
在表面410b上提供图6的光电二极管324并且在表面410a上提供光电二极管322。每个光电二极管都可以被安装在外壳410内，其可以通过适当大小的孔径被暴露到外壳的外部。邻近人手腕的光电二极管是由控制器使用以测量生物物理参数的光电二极管。在图7的示例中，测量光电二极管是光电二极管324。因为光电二极管324是直接或几乎直接与人的手腕接触，很少将环境光接收到光电二极管中。然而，如上文所描述的，可以将足够的环境光接收到测量光电二极管，该设备中的控制器需要执行环境感测阶段以从光源感测阶段减去环境光信号。然而，取决于手表相对于人的手腕的几何形状、与在他或她的手腕上戴着设备的人的松紧度，由光电二极管324接收的环境光的量可以是可变的，并且针对将tsep计算为近似于周期性环境光信号的周期的目的，可影响环境信号的质量。
因为光电二极管322被定位为与人的手腕相对，并且因此直接地暴露到环境光，所以该光电二极管提供较好的性能以用于测量环境光的周期。因此，在图6和图7的实施例中，光电二极管322被用于获得并比较如上文描述的VA和VA’的值。在确定tsep的值以近似于环境光信号的周期之后，该tsep的值被用于进行生物物理参数测量。相应地，在光源感测阶段期间，控制器130从ADC 340读取针对光电二极管324的数字值，并且然后在通过tsep(其中使用光电二极管322确定tsep)的整数倍与光源感测阶段间隔开的环境感测阶段期间，还从ADC读取针对光电二极管324的另一个数字值。
在一些实施例中，设备在通电时和/或在操作期间的离散间隔处(例如，每分钟一次、每5分钟一次等)执行本文描述的校准技术。所描述的校准技术使得所得到的计算的生物物理参数更精确。
在一些示例中，控制器130可以基于一个或更多个环境光测量值确定(或者估计)指示环境光的周期的整数倍的值，并且基于确定的值控制启用光源的测量和第一环境测量(即，禁用光源的测量)之间的时间间隔(或者时间周期)。第一环境测量可用于从启用光源的测量中消除环境光。在一些示例中，控制器130可以通过调整在两个或更多个连续的环境光测量之间的时间间隔，确定指示环境光阶段的周期的整数倍的值，使得连续环境光测量近似相等。
在一些示例中，控制器130可以使用单个光探测器(例如，一个光电二极管)来执行连续环境光测量、第一环境光测量以及启用光源的测量。在进一步的示例中，控制器130可以使用单独的光探测器(例如，多个光电二极管)以执行连续的环境光测量和启用光源的测量。例如，控制器130可以使用设备的第一面上的第一光探测器以执行启用光源的测量和第一环境光测量，该设备的第一面接近于该设备的用户的皮肤，并且使用设备的第二面上的第二光探测器以执行连续的环境光测量(用于确定启用光源的测量和第一环境光测量之间的时间间隔)。在一些示例中，设备的第二面可以与设备的第一面相对。在进一步的示例中，设备的第二面对环境光的暴露可大于设备的第一面对环境光的暴露。在附加的示例中，设备的第二面可面对与设备的用户的皮肤相对的方向。
在权利要求的范围内，在所描述的实施例中修改是可能的，并且其他实施例是可能的。

Claims (15)

1.一种生物感测设备，其包括：
光源电路；
光学感测电路；
跨阻放大器，其耦合到所述光学感测电路并且被配置成将由所述光学感测电路产生的电流转换为电压；
模拟数字转换器即ADC，其耦合到所述跨阻放大器并且被配置成将来自所述光学感测电路的电压转换为数字值；以及
控制器，其耦合到所述ADC和所述光源电路，并且其被配置成：
启动光源感测阶段，随后是第一环境感测阶段和第二环境感测阶段，其中在所述光源感测阶段中，所述控制器被配置成在所述光源电路被启用时接收来自所述ADC的数字值，并且其中在所述第一环境感测阶段和所述第二环境感测阶段中的每个中，所述控制器被配置成在所述光源电路被禁用时接收来自所述ADC的数字值，其中所述光源感测阶段和所述第一环境感测阶段之间的第一时间周期等于所述第一环境感测阶段和所述第二环境感测阶段之间的第二时间周期；以及
迭代地改变所述第二时间周期，同时维持所述第一时间周期和所述第二时间周期相等，直到在所述第一环境感测阶段期间接收的所述数字值是在所述第二环境感测阶段期间接收的所述数字值的阈值之内。
2.根据权利要求1所述的生物感测设备，其中所述光学感测电路包括单个光电探测器。
3.根据权利要求1所述的生物感测设备，其中所述光学感测电路包括第一光电探测器和第二光电探测器。
4.根据权利要求3所述的生物感测设备，进一步包括腕带式带和包含所述光源电路、所述跨阻放大器、所述ADC和所述控制器的外壳，其中所述外壳包括第一表面和第二表面，所述第一表面被配置成抵靠人的手腕被放置并且所述第二表面与所述第一表面相对，并且其中所述第一光电探测器被定位在所述第一表面上，并且所述第二光电探测器被定位在所述第二表面上。
5.根据权利要求1所述的生物感测设备，其中所述控制器被配置成通过所述控制器计算在所述第一环境感测阶段期间和所述第二环境感测阶段期间接收的所述数字值之间的差值，确定在所述第一环境感测阶段期间接收的所述数字值是否是在所述第二环境感测阶段期间接收的所述数字值的所述阈值之内。
6.根据权利要求5所述的生物感测设备，其中所述控制器被配置成计算所述差值的平方。
7.根据权利要求5所述的生物感测设备，其中所述控制器被配置成计算所述差值的绝对值。
8.根据权利要求5所述的生物感测设备，其中所述控制器被配置成在多组第一环境感测阶段和第二环境感测阶段的全部期间从所述ADC读取多个数字值，并且计算在每个第一环境感测阶段和对应的第二环境感测阶段期间读取的所述数字值的差值的平均值。
9.根据权利要求1所述的生物感测设备，其中所述控制器被配置成确定心率值、外围氧气饱和度值和脉搏传导时间中的至少一个。
10.一种感测系统，其包括：
第一光电探测器，其耦合到第一跨阻放大器并且被配置成将由所述第一光电探测器产生的电流转换为电压；
第二光电探测器，其耦合到第二跨阻放大器并且被配置成将由所述第二光电探测器产生的电流转换为电压；
模拟数字转换器即ADC，其被配置成将来自所述第一跨阻放大器和所述第二跨阻放大器的电压转换为对应的数字值；以及
控制器，其耦合到所述ADC，并且被配置成：
在多组第一环境感测阶段和第二环境感测阶段期间，当光源被禁用时，迭代地从所述ADC读取从所述第二光电探测器生成的数字值，其中所述第一环境感测阶段与给定组的所述第二环境感测阶段通过可变的时间间距而间隔开，所述时间间距针对第一环境感测阶段和第二环境感测阶段的每个后续组而被调整；
计算环境感测阶段的每个组期间读取的所述数字值之间的差值；
根据处理所述计算的差值确定环境光的近似周期；以及
使用确定的近似环境光周期，配置在所述光源被启用的光源感测阶段和所述光源被禁用的环境感测阶段之间的时间间距。
11.根据权利要求10所述的感测系统，其中所述控制器被配置成使用在由配置的时间周期间隔开的光源感测阶段和环境感测阶段期间从所述ADC读取的数字值，计算人的生物物理参数。
12.根据权利要求10所述的感测系统，进一步包括腕带式带和包含光源电路、所述第一跨阻放大器和所述第二跨阻放大器、所述ADC和所述控制器的外壳，其中所述外壳包括第一表面和第二表面，所述第一表面被配置成抵靠人的手腕被放置并且所述第二表面与所述第一表面相对，并且其中所述第一光电探测器被定位在所述第一表面上，并且所述第二光电探测器被定位在所述第二表面上。
13.根据权利要求10所述的感测系统，其中所述控制器被配置成通过确定对应于最小计算差值的调整的时间周期来近似所述环境光的周期。
14.根据权利要求13所述的感测系统，其中所述控制器被配置成将所述时间周期配置为所述环境光的所述近似周期的整数倍。
15.根据权利要求12所述的感测系统，其中所述光源电路包括发光二极管即LED。
CN201780013777.3A 2016-02-29 2017-02-28 具有环境光消除的生物感测设备 Active CN109073428B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662301326P 2016-02-29 2016-02-29
US62/301,326 2016-02-29
US15/298,764 US10362994B2 (en) 2016-02-29 2016-10-20 Bio-sensing device with ambient light cancellation
US15/298,764 2016-10-20
PCT/US2017/019994 WO2017151648A1 (en) 2016-02-29 2017-02-28 Bio-sensing device with ambient light cancellation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109073428A CN109073428A (zh) 2018-12-21
CN109073428B true CN109073428B (zh) 2021-09-28

Family

ID=59678658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780013777.3A Active CN109073428B (zh) 2016-02-29 2017-02-28 具有环境光消除的生物感测设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10362994B2 (zh)
EP (1) EP3423793B1 (zh)
JP (1) JP6839717B2 (zh)
CN (1) CN109073428B (zh)
WO (1) WO2017151648A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8498695B2 (en) 2006-12-22 2013-07-30 Novadaq Technologies Inc. Imaging system with a single color image sensor for simultaneous fluorescence and color video endoscopy
CN108289723B (zh) 2015-11-13 2021-07-06 史赛克欧洲运营有限公司 用于目标的照明和成像的系统和方法
WO2017127929A1 (en) 2016-01-26 2017-08-03 Novadaq Technologies Inc. Configurable platform
WO2017214730A1 (en) 2016-06-14 2017-12-21 Novadaq Technologies Inc. Methods and systems for adaptive imaging for low light signal enhancement in medical visualization
US11140305B2 (en) * 2017-02-10 2021-10-05 Stryker European Operations Limited Open-field handheld fluorescence imaging systems and methods
CN107621641B (zh) * 2017-09-20 2019-06-21 歌尔股份有限公司 红外测障方法、装置及机器人
JP7183682B2 (ja) * 2018-10-12 2022-12-06 株式会社リコー 読取装置、画像読取装置、画像形成装置、及び読取方法
TWI699096B (zh) * 2018-12-10 2020-07-11 新加坡商光寶科技新加坡私人有限公司 環境光濾除方法
DE102019112769B4 (de) * 2019-05-15 2022-06-15 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Das Bundesministerium Für Wirtschaft Und Energie, Dieses Vertreten Durch Den Präsidenten Der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Schaltung zum Messen impulsförmiger elektrischer Signale sowie Lichtmessgerät mit einer derartigen Schaltung
CN112806972B (zh) * 2019-11-18 2023-04-07 Oppo广东移动通信有限公司 Ppg测量电路和方法、可穿戴电子设备
CN111050634B (zh) * 2019-11-21 2022-08-02 深圳市汇顶科技股份有限公司 生物特征检测方法、生物特征检测装置和电子装置
CN111093486B (zh) * 2019-11-25 2022-09-16 深圳市汇顶科技股份有限公司 生物特征检测方法、生物特征检测装置和电子装置
CN114271783B (zh) * 2020-09-27 2024-01-30 北京小米移动软件有限公司 皮肤检测装置、方法和终端
KR20220086783A (ko) * 2020-12-16 2022-06-24 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법
CN115131451A (zh) * 2021-03-24 2022-09-30 鸿富锦精密电子(郑州)有限公司 红外激光辐射强度可视化方法、电子设备及存储介质
US11808945B2 (en) * 2021-09-07 2023-11-07 Meta Platforms Technologies, Llc Eye data and operation of head mounted device
CN114052696B (zh) * 2021-11-19 2024-03-26 恒玄科技(上海)股份有限公司 一种ppg信号检测方法、组件及可穿戴设备

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040010192A1 (en) * 2000-06-15 2004-01-15 Spectros Corporation Optical imaging of induced signals in vivo under ambient light conditions
US20070203405A1 (en) * 2004-10-15 2007-08-30 Yoshiaki Shimomura Instrument For Noninvasively Measuring Blood Sugar Level
US20080208016A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-28 Darran Hughes Biosensor device and method
US20100268056A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Massachusetts Institute Of Technology Washable wearable biosensor
US8283620B2 (en) * 2008-09-11 2012-10-09 Stmicroelectronics (Research & Development) Ltd Optical sensor and sensing method with stray illumination compensation
CN104706336A (zh) * 2014-12-31 2015-06-17 歌尔声学股份有限公司 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备
US20150173631A1 (en) * 2013-06-24 2015-06-25 Fitbit, Inc. Heart rate data collection
WO2015126154A1 (ko) * 2014-02-21 2015-08-27 이동화 생체신호 감지장치
WO2015164774A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 The Trustees Of Dartmouth College Fluorescence guided surgical systems and methods gated on ambient light
CN105208924A (zh) * 2013-05-15 2015-12-30 普尔赛昂公司 便携式脉搏测量装置
CN105758452A (zh) * 2016-02-04 2016-07-13 歌尔声学股份有限公司 一种可穿戴设备的佩戴状态检测方法和装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5460182A (en) * 1992-09-14 1995-10-24 Sextant Medical Corporation Tissue penetrating apparatus and methods
US8504130B2 (en) * 2008-10-07 2013-08-06 Covidien Lp Non-interfering physiological sensor system
US8922788B2 (en) * 2012-12-22 2014-12-30 Covidien Lp Methods and systems for determining a probe-off condition in a medical device
ES2621429T3 (es) * 2014-06-30 2017-07-04 Koninklijke Philips N.V. Aparato y método de sensor de fotopletismografía
KR20160019294A (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 삼성전자주식회사 신호 처리 방법 및 장치

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040010192A1 (en) * 2000-06-15 2004-01-15 Spectros Corporation Optical imaging of induced signals in vivo under ambient light conditions
US20070203405A1 (en) * 2004-10-15 2007-08-30 Yoshiaki Shimomura Instrument For Noninvasively Measuring Blood Sugar Level
US20080208016A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-28 Darran Hughes Biosensor device and method
US8283620B2 (en) * 2008-09-11 2012-10-09 Stmicroelectronics (Research & Development) Ltd Optical sensor and sensing method with stray illumination compensation
US20100268056A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Massachusetts Institute Of Technology Washable wearable biosensor
CN105208924A (zh) * 2013-05-15 2015-12-30 普尔赛昂公司 便携式脉搏测量装置
US20150173631A1 (en) * 2013-06-24 2015-06-25 Fitbit, Inc. Heart rate data collection
WO2015126154A1 (ko) * 2014-02-21 2015-08-27 이동화 생체신호 감지장치
WO2015164774A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 The Trustees Of Dartmouth College Fluorescence guided surgical systems and methods gated on ambient light
CN104706336A (zh) * 2014-12-31 2015-06-17 歌尔声学股份有限公司 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备
CN105758452A (zh) * 2016-02-04 2016-07-13 歌尔声学股份有限公司 一种可穿戴设备的佩戴状态检测方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3423793A1 (en) 2019-01-09
WO2017151648A1 (en) 2017-09-08
JP2019510558A (ja) 2019-04-18
EP3423793B1 (en) 2019-09-04
US10362994B2 (en) 2019-07-30
WO2017151648A8 (en) 2018-11-15
US20170245803A1 (en) 2017-08-31
CN109073428A (zh) 2018-12-21
JP6839717B2 (ja) 2021-03-10
EP3423793A4 (en) 2019-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109073428B (zh) 具有环境光消除的生物感测设备
TWI640293B (zh) Photoelectric detection equipment and integrated circuit
CN106923809B (zh) 用于光体积描记传感器的电路及方法
US10433738B2 (en) Method and apparatus for optical sensing of tissue variation at increased accuracy
EP3016582B1 (en) Photoplethysmography sensor apparatus and method
US7190985B2 (en) Oximeter ambient light cancellation
JP2019510558A5 (zh)
US11344234B2 (en) Circuit arrangement for an optical monitoring system and method for optical monitoring
TW201621347A (zh) 用於光學式鄰近偵測器的精確度估計
US10123709B2 (en) Pulse wave measurement device, pulse wave measurement system and signal processing method
JP2001112728A (ja) 脈拍計
US11344208B2 (en) Blood pressure measuring apparatus, wrist watch type terminal having the same, and method of measuring blood pressure
US9730644B1 (en) Circuits and methods for selecting a mode of operation of a photoplethysmographic sensor
US9714969B2 (en) Systems and methods for spectroscopic measurement of a characteristic of biological tissue
US20100079322A1 (en) High noise environment measurement technique
US20160011043A9 (en) Light to Frequency Converter Optical Sensor with Electronic Bias and Adjustable Gain
US10520358B2 (en) Spectrophotometer and method for carrying out a spectrophotometric measurement
JP4962234B2 (ja) パルスオキシメータ
US11689209B2 (en) Analog-to-digital converter circuitry, an integrated circuit device, a photoplethysmogram detector, a wearable device and a method for analog-to-digital conversion
US20180078140A1 (en) Biological signal detection device
CN116430213A (zh) 信号检测电路、方法、集成电路、检测装置及电子设备
CN113965953A (zh) 一种可穿戴设备的控制方法及可穿戴设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant