CN111065326A - 增强光学心脏活动测量 - Google Patents

Abstract

提供了用于测量用户的心脏活动的可穿戴设备，该可穿戴设备包括：光学心脏活动传感器单元，其被配置成以与测量区域接触的方式放置，并且使得能够对用户进行心脏活动测量以获得心脏活动信号；多个电极，其被配置成使得能够在测量区域上进行生物阻抗测量，以获得生物阻抗信号；用于检测生物阻抗信号的变化的装置；以及用于基于检测到的生物阻抗信号的变化来减少对心脏活动信号的运动伪影影响的装置。

Description

增强光学心脏活动测量

技术领域

本发明涉及心脏活动测量。此外，本发明涉及减少运动伪影对心脏活动信号的影响。

背景技术

光学心脏活动测量，诸如使用包括光学传感器的腕部设备测量心率，已变得越来越流行。同时，例如光学传感器相对于身体组织的移动可能会降低这种测量的质量。因此，提供减少运动伪影对心脏活动信号的影响的解决方案可以是有益的。

发明内容

根据一方面，提供了独立权利要求的主题。一些实施方式在从属权利要求中定义。

在所附附图和以下描述中更详细地阐述了实现方式的一个或多个实施例。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征将是明显的。

附图说明

在下面的实施方式中，将参考附加的附图更详细地进行描述，在附图中

图1例示了可以应用本发明的实施方式的系统；

图2A至图2F例示了一些实施方式；

图3A至图3C例示了一些实施方式；

图3D例示了一实施方式；

图3E例示了一实施方式；

图4A至图4H例示了一些实施方式；以及

图5、图6、图7和图8例示了根据一些实施方式的流程图。

具体实施方式

以下实施方式为举例。尽管说明书可能在文本的多个位置引用“一”、“一个”或“一些”实施方式，但这并不一定指每次都引用同一实施方式，也不一定指特定特征仅适用于单个实施方式。不同实施方式的单个特征还可以组合以提供其他实施方式。

图1例示了可以应用本发明的实施方式的系统。所述系统可以用于监测用户100的身体训练、活动和/或不活动。因此，实施方式可以不限于监测和/或测量用户100的身体训练，并且因此，所述系统可以用于在白天和/或晚上(例如，一天24小时)监测身体活动和/或不活动。使用关于图1和在以下实施方式中描述的一个或多个设备，这可以是可能的。

参考图1，用户100可以穿戴可穿戴设备，诸如腕部设备102、头部传感器单元104C、躯干传感器104B和/或腿部传感器104A。在另一实施例中，可穿戴设备可以是眼镜和/或被包括在眼镜中。在另一实施例中，可穿戴设备被一件或多件服饰(或服装)包括或者被配置成与一件或多件服饰(或服装)耦合。此类服饰的实施例可以包括胸罩、游泳服装诸如泳衣或泳帽、以及手套。服饰或服装可以由用户穿着。在一些实施方式中，可穿戴设备被集成为服饰或服装的一部分。由于简单的原因，现在让我们将可穿戴设备描述为腕部设备102。然而，关于腕部设备102描述的实施方式可以由其他类型的可穿戴设备利用。即实施方式不必限于一个或多个腕部设备102。

腕部设备102可以是例如智能手表、智能设备、运动手表和/或活动跟踪装备(例如，手镯、臂带、腕带、移动电话)。腕部设备102可以用于通过使用来自腕部设备102中包括的内部传感器的数据、来自外部传感器设备104A-C的数据和/或来自外部服务(例如，训练数据库112)的数据来监测用户100的身体活动。由于网络可以包括例如用户100和/或一些其他用户的与身体活动有关的信息，因此可以从网络110接收与身体活动有关的信息。因此，腕部设备102可以用于监测用户100和/或其他用户的与身体活动有关的信息。自然地，外部传感器设备104A-C中的一个或多个外部传感器设备可以由其他用户穿戴，并且因此用户100可以从腕部设备102监测从所述一个或多个传感器设备104A-C接收的信息。网络110可以包括训练数据库112和/或服务器114。服务器114可以配置成使得能够在训练数据库112和一些外部设备诸如可穿戴设备之间进行数据传输。因此，例如，数据库112可以用于存储心脏活动测量数据。

需要理解的是，腕部设备102可以用于监测用户100的身体活动和/或用作智能手表，该智能手表被配置成使得能够与例如便携式电子设备106、网络110、和/或一些其他网络诸如蜂窝网络进行通信。因此，例如，腕部设备102可以连接(即无线连接)到便携式电子设备106，诸如仅举几例的移动电话、智能电话、平板电脑和/或计算机。这可以使得能够在腕部设备102和便携式电子设备106之间进行数据传输。例如，数据传输可以基于蓝牙协议。还可以使用其他无线通信方法，诸如无线局域网(WLAN)和/或近场通信(NFC)。

在直接与蜂窝网络通信的情况下，腕部设备102可以包括与移动设备类似的通信能力，诸如2G、3G、LTE、LTE-A、4G和/或5G通信能力。因此，例如，腕部设备102可以包括能够在所述技术上运行的通信电路、订户身份识别模块(SIM)和/或包括虚拟SIM的存储器，该虚拟SIM被配置成在用蜂窝网络运行时为腕部设备102提供安全的身份识别。还应当指出，通常，可穿戴设备可以包括能够进行蜂窝、蓝牙、NFC、WLAN和/或LAN通信的通信电路。

腕部设备102可以用于监测用户100的活动和/或不活动。类似地，便携式电子设备106可以用于监测用户100的活动和/或不活动。这可能需要便携式电子设备106从腕部设备102、一些其他可穿戴设备和/或从外部传感器设备104A-C获取与身体活动有关的数据。然而，便携式电子设备106可以通过利用内部传感器诸如加速度计或卫星定位电路来确定用户100的活动和/或不活动。

腕部设备102可以包括心脏活动电路，该心脏活动电路被配置成例如确定用户100的心脏活动，诸如心率、心脏跳动间隔(HBI)和/或心率变异性(HRV)。心脏活动电路可以包括光学心脏活动传感器单元，该光学心脏活动传感器单元被配置成测量用户100的心脏活动。这种传感器的实施例可以是PPG(光电容积描记术)传感器。光学心脏活动传感器单元可以通过光学测量来检测用户100的心脏活动，该光学测量可以包括朝着用户100的身体组织发射光并且测量从用户100的身体组织反弹、反射、散射和/或发射的光。发射的光在行进通过用户100的血管时可能发生改变，并且上述改变可以由光学心脏活动传感器单元检测到。通过使用检测到的数据，腕部设备102可以确定用户100的心脏活动，诸如心率。光学心脏活动传感器单元可以通过测量来获得表征或携带关于用户的心脏活动信息的心脏活动信号。如所理解的，类似的心脏活动电路还可以被包括在一些其他可穿戴设备中。

还需要注意的是，心脏活动电路可以产生心脏活动的原始测量数据和/或其可以将测量数据处理成心脏活动信息，诸如心率。心脏活动电路中的传感器可以包括数据处理能力。而且，腕部设备102和/或一些其他可穿戴设备可以包括处理电路，该处理电路被配置成从心脏活动电路获得心脏活动测量数据，并将所述数据处理为心脏活动信息，诸如表征用户100的心脏活动的心脏活动度量。例如，光学心脏活动传感器单元的测量数据可以被处理电路用于确定用户100的心率、HRV和/或HBI。此外，原始测量数据和/或经处理的信息可以由腕部设备102或一些其他可穿戴设备处理，和/或被发送到外部设备，诸如便携式电子设备106。

腕部设备102(或更广泛地说，可穿戴设备)可以包括其他类型的传感器。这样的传感器可以包括基于激光多普勒的血流传感器、磁性血流传感器、机电膜(EMFi)脉冲传感器、温度传感器、压力传感器和/或极化血流传感器。

在实施方式中，可穿戴设备包括运动电路，该运动电路被配置成测量由用户100例如通过移动手(如果可穿戴设备是腕部设备)引起的可穿戴设备的运动。运动电路可以包括一个或多个陀螺仪、一个或多个加速度计和/或一个或多个磁力计。运动电路可以使用其他运动数据诸如用户的位置数据来确定用户100的运动。例如，运动电路可以包括卫星定位电路，诸如全球导航卫星系统(GNSS)电路。GNSS电路可以包括例如全球定位系统(GPS)和/或全球导航卫星系统(GLONASS)。卫星定位电路可以用于接收卫星定位数据。可穿戴设备可以使用卫星定位数据来确定用户100的运动和/或位置。

在一实施方式中，运动电路包括以下至少之一：加速度计、磁力计和陀螺仪。

在一实施方式中，运动电路包括加速度计和陀螺仪。运动电路还可以包括传感器融合软件，以用于组合加速度计数据和陀螺仪数据，以便在具有由预定陀螺仪方位(orientation，定向、取向)定义的方位的参考坐标系中提供物理量，诸如加速度数据、速度数据或肢体轨迹数据。

在一实施方式中，运动电路包括陀螺仪和磁力计。运动电路还可以包括传感器融合软件，以组合陀螺仪数据和磁力计数据，以便基于由磁力计测量的地球磁场为陀螺仪提供参考坐标系。通常，上述传感器融合软件可以组合从至少两个运动传感器获取的测量数据，使得从一个运动传感器获取的测量数据用于为从至少一个其他运动传感器获取的测量数据建立参考坐标系。因此，例如，卫星定位数据也可以用于传感器融合中。

用光学心脏活动传感器单元(简称为OHR)测量用户的心脏活动可能会受到运动伪影的影响。也就是说，运动伪影可能会对所测量的心脏活动信号产生影响。该影响可能导致信号携带的信息错误和/或不完整。另一方面，OHR可能与用户100的身体组织(例如，皮肤)接触不良，这可能导致测量中的可能的问题。因此，提供了一种解决方案，以减少运动伪影对使用OHR测量的心脏活动信号的影响。该解决方案可以使用户能够接收甚至更准确的心脏活动信息，以例如在身体训练期间帮助他们，或计划他们未来的训练课程。

图2A例示了根据一实施方式的用于测量用户100的心脏活动的布置20(可以称为测量头20)。所述布置20可以被包括在可穿戴设备中。这种可穿戴设备的一个实施例可以在图3A中看到。所述可穿戴设备200可以是关于图1讨论的可穿戴设备。例如，可穿戴设备200可以是腕部设备102、头部传感器104C、躯干传感器104B(例如，身体活动测量带，诸如心脏活动发送器)和/或腿部传感器104C。

参考图2A，布置20包括光学心脏活动传感器单元210，该光学心脏活动传感器单元被配置成以与测量区域208接触的方式放置并使用户100的心脏活动测量能够获得心脏活动信号。如所说明的，心脏活动信号可以表示或携带关于用户的心脏活动的信息。可穿戴设备200可以基于该信号引起向用户发送和/或显示心脏活动数据。

箭头202可以指示由OHR 210朝着测量区域208发射和/或发射进入该测量区域的光。虚线箭头204可以指示由OHR 210检测到的和/或可检测的光。基于这些检测，可穿戴设备200或OHR 210可以获得和/或生成心脏活动信号。

布置20还包括多个电极222、224，上述多个电极被配置成使得能够在测量区域208上进行生物阻抗测量以获得生物阻抗信号。因此，可穿戴设备200可以获得均与同一测量区域208相关联的心脏活动信号和生物阻抗信号。测量区域208可以被包括在用户100的身体组织201(以点状图案例示)中。因此，OHR 210和多个电极222、224两者都可以被放置成与身体组织201接触，并且与测量区域208接触。

箭头206可以指示电极222、224之间的生物阻抗测量路径。电极222、224可以被布置和放置成使得它们可以被可穿戴设备200用来获得表示和/或指示测量区域的生物阻抗的生物阻抗信号。路径206可以实际上横过发射的光202和/或检测到的光204(或更一般地，由OHR 210引起的光路径)。但是，出于例示目的，已将该路径与光箭头分开绘制。

可穿戴设备200还可以被配置成检测生物阻抗信号的变化并且基于检测到的生物阻抗信号的变化来减少对心脏活动信号的运动伪影影响。因此，可穿戴设备200可以增强心脏活动信号或形成/生成新的心脏活动信号，该新的心脏活动信号与原始测量的信号相比具有较少的运动伪影影响。如图2A所示，身体组织201可能为测量布置20形成不平坦的平面，从而使测量甚至更复杂。因此，如该解决方案中所提出的增强心脏活动信号可能甚至更有用。

在一实施方式中，图2A的布置的直径在1厘米(cm)至4厘米之间。在一实施方式中，图2A的布置可以具有甚至小于1cm的直径。直径可以指最外面的两个电极之间的距离。在图2A的实施例中，这可以指电极222和224之间的距离。

让我们首先通过查看例示了生物阻抗测量的电路图的图2B的实施方式来讨论如何执行生物阻抗测量。生物阻抗可以描述生物组织的电性能。生物组织和细胞是导电的，并且可以被建模为电阻和/或电容元件。当电流流动通过用户100的生物组织时，可以通过接触用户100的身体组织(例如，皮肤)的电极222、224(或一些其他电极)来测量对应的生物阻抗。通常，生物阻抗测量可以被用作测量例如用户的身体成分的方式。但是，在本解决方案的上下文中，它可以提供关于与OHR 210测量相关联的运动伪影的一些有价值的信息。

参考图2B，电极222、224可以被布置成测量对象250的阻抗。在所提出的解决方案的上下文中，对象250可以指代测量区域208。即，电极可以被布置成测量来自测量区域208的生物阻抗或该测量区域的生物阻抗。测量区域208可以是人体的一部分或者位于人体的一部分(例如，手臂、腕部、腿部、脚踝、耳朵、头部、前额、胸部)中。因此，进行生物阻抗测量。可穿戴设备200还可以包括与电流源254(或类似的电流提供装置)并联耦合的电压表252(或类似的电压测量装置)。

如所讨论的，电流源254(例如，交流电流(AC)源)可以连接在多个电极222、224(例如，两个电极)之间。另外，一个或多个偏置电阻器(图2B中未示出)可以耦合在多个电极222、224之间(或者换言之与AC源254并联)。AC耦合电容器(图2B中未示出)可以耦合在电极222、224中的一个电极与AC源254之间。另一AC耦合电容器(图2B中未示出)可以耦合在电极222、224中的另一个电极与AC源254之间。所述电容器可以用于从AC电源去除直流(DC)分量。电容器和/或电阻器可以用于从生物阻抗信号中过滤掉低频噪声。通常，可穿戴设备可以通过将所测量的电压(例如，电压表252)除以已知电流(例如，电流源254)来获得测量区域208的生物阻抗。在电极222、224(例如，在多个电极中选择的一电极对)中的至少一个电极不与用户100的身体组织接触(或不充分接触)的情况下，阻抗信号可以基于测量一个或多个偏置电阻器(如果使用此类电阻器)的阻抗。所述偏置电阻器的电阻可以被选择为使得可穿戴设备200可以检测到非接触或接触不充分的情况。也就是说，由于可以知道所述偏置电阻器的电阻，因此所测量的阻抗信号可以指示某些可预测或已知的值。此外，如果偏置电阻器的电阻被配置成实质上高于测量区域208的最大可能阻抗，则可以检测到非接触或接触不充分的情况。

在一实施方式中，AC信号的频率低于100kHz(例如，1-100kHz)。在一个实施例中，AC信号的频率可以是0-10kHz。可以使用不同的频率或频率区域来揭示用户的不同参数。

使用图2B的所示布置，可以测量对象250的阻抗。需要注意的是，所示布置可以是执行测量的一种适合的方式。因此，可以使用用于测量测量区域208的生物阻抗的其他适合的测量布置。

图2C和图2D例示了使用多个电极222、224从测量区域208获取的生物阻抗信号的一些实施例。可穿戴设备200一次使用至少两个电极来测量生物阻抗信号。参考图2C和图2D，生物阻抗260可以指示为随时间t变化。图2C的生物阻抗信号262可以指示在OHR 210与用户100的身体组织接触不充分或不良的情况下的生物阻抗信号。例如，腕部设备102的腕带可能被保持得太松，因此，与表示腕带被保持得较紧的情况的生物阻抗信号264相比，信号262指示较大的变化。

在一实施方式中，可穿戴设备200被配置成基于生物阻抗信号(例如，262、264)来测量OHR 210与身体组织的接触。基于该测量，可穿戴设备200可以被配置成输出控制信号。例如，可穿戴设备200可以被配置成在OHR 210不与身体组织接触的情况下输出控制信号。控制信号可以引起到用户100的视觉(例如，通过显示器)、触觉(例如，通过振动元件)和/或声音通知(例如，通过扬声器)的输出。替代性地或附加地，控制信号可以由可穿戴设备发送到外部设备(例如，便携式设备106)。例如，控制信号可以通过所述外部设备引起通知的输出。OHR 210的接触的测量可以替代性地或附加地执行，以减少运动伪影对心脏活动信号的影响。在一些情况下，向用户指示OHR 210的接触良好或不良可能就足够了。然而，在一些情况下，这可以与通过去除或减少运动伪影影响来增强心脏活动信号一起执行。OHR 210是否与身体组织良好或充分接触的确定可以基于将生物阻抗信号与一个或多个阈值进行比较。例如，如果生物阻抗信号在某些阈值之间，则可穿戴设备200可以确定接触是良好的，并且如果信号不在所述阈值内，则确定接触是不良的。然而，通常，可穿戴设备200可以通过电极222、224获取生物阻抗信号，并且在生物阻抗信号指示下述状况的情况下引起控制信号的输出：所述状况指示OHR 210与身体组织接触不充分。例如，该状况可以是可穿戴设备200可能无法输出用户100的心脏活动数据(诸如心率、HRV和/或HBI)。因此，可以由可穿戴设备200输出控制信号。

然后让我们查看例示了生物阻抗信号和心脏活动信号的一些实施例的图2E和图2F。参考图2E，如上所述，指示随时间t变化的心脏活动270的心脏活动信号272可以包括由运动伪影引起的一些变化。例如，在时间段274处，心脏活动信号272看起来首先具有幅度较高的脉冲，然后该信号下降至远低于平均水平(或DC水平)。查看在同一时间段274期间的指示生物阻抗290的生物阻抗信号292(信号272、292可以彼此时间同步)，可以得到相似的观察结果。需要注意的是，信号272和292在时段274期间的图案的相似性也可能是巧合。但是，这种观察结果也可能是取决于运动伪影得到的。现在，通过以某种方式处理信号272、292，可以基于生物阻抗信号292减少时段274期间运动伪影对心脏活动信号292的影响。有若干种执行该减少的方式。

在一实施方式中，可穿戴设备200被配置成对心脏活动信号和/或生物阻抗信号进行缩放，其中，减少对心脏活动信号的运动伪影影响还基于通过可穿戴设备在心脏活动信号和生物阻抗信号之间执行除法运算、减法运算和/或加法运算。除法、减法和/或加法可以在时域和/或频域中执行。在图2E的实施例中，可以对生物阻抗信号292进行缩放，使得该信号在一定时间段期间的平均值基本上等于心脏活动信号272的平均值。然后，可以从心脏活动信号272中减去生物阻抗信号292，从而减少对心脏活动信号272的运动伪影影响。

在一实施方式中，可穿戴设备200被配置成在减少对心脏活动信号272的运动伪影影响(例如，通过基于生物阻抗信号292处理心脏活动信号272以获得增强的心脏活动信号)之前控制(例如，减少、增加或修复)所测量的生物阻抗信号292和/或心脏活动信号272的相位。

在一实施方式中，可穿戴设备200被配置成确定生物阻抗信号(例如，信号292)和心脏活动信号(例如，信号272)之间的相关因子。在相关因子指示两个信号之间的相关性超过某一阈值的情况下，可穿戴设备200可以触发运动伪影补偿。即，例如，在进行到图5的步骤540之前，可穿戴设备200可以确定相关性是否超过阈值。如果相关性未超过阈值，则可穿戴设备可以不执行图5的步骤540。因此，在尝试减少运动伪影影响之前，确定两个信号之间是否存在足够的相关性可以是有用的。可以在时域和/或频域中确定相关因子。在确定相关因子之前对信号(例如，272、292)进行滤波也可以是可能的。通常，存在多种方式来基于所测量的生物阻抗信号诸如信号292来减少运动伪影对心脏活动信号诸如信号272的影响。在本解决方案的上下文中，运动伪影的影响可能导致心脏活动信号包括在可能不可得出(notbe derivable，不可诱导)心脏活动数据或信息(例如，心率、HRV、HBI)的时段期间的误差。这种影响可能是由例如OHR 210与用户100的身体组织之间的移动引起的。例如，OHR 210可能相对于身体组织移动，因此，通过测量获得的信号可能会导致误差。例如，如果OHR 210没有足够牢固地附接抵靠身体组织，则可能会发生这种移动。另一实施例是，身体组织变形和/或身体组织特征的改变可能导致所描述的运动伪影影响。即，如果用户100将他的手或手指紧握成拳头，则这种变形可能发生在可以位于用户100的腕部区域的测量区域208处。OHR 210可以沿着正在变形的皮肤相对于测量区域208移动。因此，所描述的影响可能是由多种不同的事物引起的，诸如身体组织变形和/或OHR 210相对于身体组织的移动。

在更详细地讨论图2F之前，让我们仔细查看例示根据一些实施方式的可穿戴设备200的图3A和图3B。参考图3A，可穿戴设备200诸如腕部设备102包括多个电极221-224。上述多个可以包括两个或更多个电极。在图3A的实施例中，存在四个电极221-224。在一些情况下，多个电极221-224可以被称为底部电极，因为它们可以位于可穿戴设备200的底部面或侧面。电极221-224可以包括例如生物阻抗电极、心电图(ECG)电极和/或皮肤电反应(GSR)电极。

在一实施方式中，可穿戴设备200包括OHR 210，OHR 210包括多个发光元件(LEE)212和/或多个光检测器214(例如，光电二极管(即，被配置用于心脏活动测量)和/或矩阵检测器)。在一个实施例中，可穿戴设备200包括一个LEE 212和四个光检测器214。每个LEE212可以包括例如一个或多个发光二极管(LED)。LED可以是相同或不同的颜色。不同的颜色可以包括例如绿色(约525nm)、红色(约630nm)、黄色(约590nm)和蓝色(约470nm)。因此，在一实施方式中，OHR 210可以是被配置成使用多个不同的光波长来执行光学心脏活动测量的多色OHR。

关于使用多种不同的颜色(即，不同的波长)，要注意的是，对于不同的波长，检测到的运动误差可能是不同的。因此，心脏活动信号和生物阻抗信号之间的相关性可以取决于所使用的颜色而不同。例如，与使用绿色获得的心脏活动信号相比，生物阻抗信号可以与使用红色获得的心脏活动信号较好地相关。因此，可穿戴设备200可以被配置成分别确定生物阻抗信号与使用不同颜色获得的多个心脏活动信号之间的相关性。可穿戴设备200还可以被配置成基于所确定的相关性来选择与生物阻抗信号具有最高相关性的心脏活动信号。所选择的心脏活动信号还可以如下文和/或上文所述被处理，以减少对所选择的信号的运动伪影影响。可以使用相似的过程在从不同位置获得的多个不同的心脏活动信号中选择心脏活动信号。

可以在生物阻抗测量中利用不同的频率(例如，参见图2B的源254)，以获得尽可能相关的生物阻抗信号。即，不同的AC频率可以与不同的颜色较好地相关。例如，对于基于第一颜色的OHR 210测量，生物阻抗测量可以被配置成使用第一频率执行，并且对于基于第二颜色的OHR 210测量，生物阻抗测量可以被配置成使用第二频率执行，其中，所述频率或频率区域是不同的和/或彼此不重叠。因此，通常，可穿戴设备200可以被配置成在至少两个不同的频率上执行生物阻抗测量。每个频率可以与在OHR 210测量中使用的某一被选择的波长相关联。例如，电极221和222之间的生物阻抗测量可以使用第一频率执行，并且电极221和223之间的生物阻抗测量可以使用第二频率执行。相似的逻辑可以供由电极221-224和/或电极382、384组成的组形成的其他电极对来使用。

在一实施方式中，光学心脏活动传感器单元(即，OHR 210)包括至少一个发光元件212和至少一个光检测器214，其中，所述至少一个发光元件212和所述至少一个光检测器214中的至少一者部分地或全部地定位在多个电极221-224中的第一和第二电极之间。例如，在图3A的实施例中，LEE 212可以位于电极221和224之间。例如，在图3A的实施例中，光检测器212可以位于电极221和223之间。然而，在一些情况下，LEE 212和检测器214两者都可以位于相同的电极之间。这种布置可以使电极例如221、223能够在由LEE 212发射并且由光检测器214检测到的光的传播路径上测量生物阻抗。因此，生物阻抗信号的变化可以揭示运动伪影对光在源和检测器之间的传播路径的影响。通过从多个电极221-224形成不同的对，可穿戴设备200可以从多个不同的测量区域测量生物阻抗信号。这样的一个或多个测量区域(例如，区域208)可以指代由OHR 210发送的光束所通过的区域。

参考图3B，多个电极221-224可以电连接(例如，流电连接(galvanic connection，电流连接))到可穿戴设备200的一个或多个开关310。为了简单起见，解决方案被描述为使用仅一个开关310，但是仍然可以使用不止一个开关。开关310可以由可穿戴设备200用来一次从多个电极221-224中选择至少两个电极(例如，两个)以执行生物阻抗测量。因此，例如，第一电极对可以包括电极221和222，第二电极对可以包括电极221和223，第三电极对可以包括电极222和224，第四电极对可以包括电极223和224，第五电极对可以包括电极221和224，并且第六电极对可以包括电极222和223。在一些情况下，除了在生物阻抗测量中使用的电极对之外，多个电极中的至少一个电极可以用作接地电极。例如，这可以减少由静电引起的测量的误差。因此，通过多个电极221-224进行的生物阻抗测量可以是时间交错的或同时的。因此，可穿戴设备200可以获得一个或多个生物阻抗信号。例如，第一生物阻抗信号可以与第一测量区域相关联，并且第二生物阻抗信号可以与第二测量区域相关联。第一测量区域可以通过第一OHR子单元经受光学心脏活动测量，并且第二测量区域可以通过第二OHR子单元经受光学心脏活动测量，其中，每个子单元包括一个或多个LEE 212和/或一个或多个检测器214。因此，可以使用相关联的生物阻抗信号以所描述的方式来增强不同的心脏活动信号。此外，可穿戴设备200还可以使用增强的(即，运动伪影影响减少的)不同的心脏活动信号来获得需要的心脏活动数据或信息。

开关310可以连接到可穿戴设备200的一个或多个电路，其中，所述一个或多个电路可以被配置成基于通过电极进行的测量来获得生物阻抗信号。例如，BIAOHR电路320(有时称为心脏活动生物阻抗测量电路320)可以包括电压表252和/或电流源254，或者可以至少连接到所述元件252，以获得生物阻抗信号。可穿戴设备200可以包括BIAOHR电路320。

根据一方面，可穿戴设备200包括布置20(或测量头20)，该布置包括OHR 210和电极221-224。可穿戴设备200还可以包括壳体，该壳体包封元件310、312、314、320、330、340、342、346、348、390中的一个或多个。

在一实施方式中，可穿戴设备200包括光学心脏活动开关312(简称OHR或PPG开关)。所述开关可以与电极连接到开关310相似地连接到OHR 210。因此，开关312可以用于控制OHR 210。控制可以包括例如一次控制OHR 210中的哪个LEE接通(例如，对光发射进行排序)或一次控制检测器214中的哪个检测器进行检测。因此，开关312可以连接到OHR210的元件中的至少一个元件(例如，连接到OHR 210中的所有元件)。

在一实施方式中，开关312被包括在OHR 210中。

可穿戴设备200还可以包括光学心脏活动电路314(可以称为OHR/PPG314)，上述光学心脏活动电路与开关312电耦合，或者在没有开关312的情况下直接与OHR 210电耦合。光学心脏活动电路314可以被配置成从OHR 210获得一个或多个心脏活动信号。光学心脏活动电路314可以通信地连接到控制器330(CTRL)。

在一实施方式中，OHR/PPG 314被包括在OHR 210中。可穿戴设备200可以包括与BIAOHR 320和光学心脏活动电路314连接的CTRL 330。因此，CTRL 330可以获得心脏和生物阻抗信号并对其进行处理，以获得具有由运动伪影引起的误差的心脏活动信号。

在一些情况下，BIAOHR 320和/或OHR/PPG 314的运行由CTRL 330承担。因此，BIAOHR 320和/或OHR/PPG 314可以不是必需的，并且因此，取决于实现方式，CTRL 330可以直接连接到开关310、312，电极221-224和OHR 210。在任何情况下，CTRL 310可以被布置成使得其可以接收心脏和生物阻抗信号，并根据本文所述的实施方式进一步处理上述心脏和生物阻抗信号(即，获得运动补偿的/校正的光学心脏活动信号)，并输出经校正的心脏活动信号。

CTRL 330可以包括至少一个处理器或者一个或多个处理电路，上述至少一个处理器或者一个或多个处理电路被配置成执行上文及下文所述的可穿戴设备200的一个或多个操作。例如，CTRL 330可以被配置成使得单独地或与可穿戴设备200的存储器342中包括的程序指令一起执行：心脏活动测量，以获得心脏活动信号；以及生物阻抗测量，以获得生物阻抗信号。

在一实施方式中，参考图3A，OHR 210包括第一光检测器和第二光检测器，第一光检测器至少部分地位于所述多个电极中的两个电极(例如，221和223)之间，第二光检测器至少部分地位于所述至少两个电极中的一个电极(例如，221或223)与所述多个电极中的另一个电极(例如，222或224)之间。

在一实施方式中，LEE 212位于两个或更多个光检测器214之间。

仍参考图3B，可穿戴设备还可以包括通信电路(TRX)346和/或用户接口348。用户接口348可以包括用于向可穿戴设备输入信息(例如，控制可穿戴设备)的输入元件和/或用于输出信息的输出元件(例如，音频、视觉和/或触觉输出元件，诸如扬声器、显示器、振动构件)。TRX 346可以被配置成通过可穿戴设备200的接口340启用无线数据传输(例如，心脏活动数据或信息)和/或有线通信。数据和/或控制信息可以由可穿戴设备200发送和/或从外部设备接收。参考图1讨论了适合的通信技术。特别感兴趣的一种可以是蓝牙，其可以是用于通过短距离交换数据的无线技术标准(在从2.4至2.485GHz的工业、科学和医学(ISM)无线电频带中使用短波长超高频(UHF)无线电波)。通常，短程无线通信可以适合于将心脏活动数据传输到外部源。除了蓝牙以外或作为其替代，还有其他选项。

根据一方面，提供了电连接到开关310并且内在地(inherently，固有地)连接到多个电极221-224的接口340。接口340可以被配置成使得能够通过多个电极221-224从外部源为设备(即，至少包括多个电极221-224、接口340和开关310的设备)充电，和/或通过多个电极221-224在所述设备和外部设备之间传输数据。所述设备可以包括电源，诸如可再充电电池。所述外部源和/或设备可以被描绘为外部装备390。例如，取决于接口340被如何使用，这种装备390可以包括电力线缆、外部电源和/或外部电子设备(例如，便携式装备106)。所述设备可以是可穿戴设备200。因此，用于测量生物阻抗的多个电极221-224(两个或更多个)可以用作传输电力和/或数据的接口。

在一实施方式中，多个电极221-224被包括在接口340中。

在一实施方式中，接口340是通用串行总线(USB)接口。

在一实施方式中，多个电极221-224中的至少一些电极用于传输电力和/或数据(即，被包括在接口340中)。但是，不一定需要将所有电极都用于生物阻抗测量和数据/电力传输两者。然而，对于这两种行动使用相同的电极可以通过节省材料来提供一些成本节省和/或因为设备(例如，可穿戴设备200)中可以有较少贯通孔而使设备更坚固。因此，例如，可以存在水或湿气可以通过其到达设备内的较少的孔。

在一实施方式中，接口340利用多个电极221-224中的至少四个电极。在一实施方式中，多个电极221-224包括四个电极或由四个电极组成。例如，USB接口可以利用四个连接点，即在这种情况下为四个电极。

在一实施方式中，多个电极221-224(例如，电极中的至少一个电极)包括磁性材料，该磁性材料用于使设备与外部装备390磁性地耦合。也就是说，通过将磁性材料包括到电极或电极中的至少一个电极中，可以使外部装备390和接口340之间的连接更加稳定。例如，然后可以将电力线缆和/或数据线缆更牢固地连接到接口。在一实施方式中，多个电极221-224既包括磁性材料，又被配置成用作用于将设备(例如，可穿戴设备200)连接到外部装备390的接口340的连接元件。然而，在一些情况下，多个电极221-224不用作电连接元件，而仅用作磁连接元件。然后可以例如无线地(例如，一个或多个感应线圈，TRX 346)发生电力传输和/或数据传输。

在一实施方式中，接口340被连接(例如，流电连接)到开关312。因此，接口340可以被用来控制开关312的操作。

现在参考图2F，示出了两个心脏活动信号276和278的实施例。信号276、278两者都可以表示随时间t变化的心脏活动270。因此，可穿戴设备200(或者更确切地说，OHR 210)可以被配置成测量用户100的两个或更多个心脏活动信号。不同的信号可以在空间上分开和/或可以使用不同的波长来获取。例如，在空间上分开的信号可以指每个心脏活动信号是从用户的不同测量区域或位置测量的。例如，查看图4A，光检测器214A-214D可以各自在不同的位置处测量光。相似地，检测器214A-D中的一个或多个检测器可以测量或检测具有不同波长的光，其中，每个波长可以被处理为心脏活动信号。例如，LEE 212A可以发送具有不止一个波长(例如，绿色和蓝色)的光。在空间上和/或波长方面分开的心脏活动信号可以揭示不同的事物。例如，可穿戴设备200可以基于多个检测到的信号来确定心脏活动信号。

参考作为实施例的图4A和图2F，在一实施方式中，光学心脏活动传感器单元210包括被配置成发射具有第一波长的光的第一发光元件212A和被配置成发射具有第二波长的光的第二发光元件212B，光学心脏活动传感器单元210被配置成检测由所发射的具有第一波长的光引起的第一信号276和由所发射的具有第二波长的光引起的第二信号278，其中，减少对心脏活动信号的运动伪影影响还基于在第一信号276和第二信号278之间执行减法或加法运算。例如，这种操作还可以减少在时段275(其可以是与时段274相同的时段)期间的运动伪影影响。这样的操作可能需要对信号276、278进行缩放。此外，例如，这样的操作可以在时域和/或频域中执行。

在一实施方式中，光学心脏活动传感器单元210包括被配置成发射具有第三波长的光的第三发光元件212C，光学心脏活动传感器单元被配置成检测由所发射的具有第三波长的光引起的第三信号，减少对心脏活动信号的运动伪影影响还基于：将第二和第三信号的幅度至少减半；获得具有至少减半的幅度的第二和第三信号的和信号；以及在第一信号与所获得的和信号之间执行减法运算。即，如果存在不止两个获得的信号，则在将不同信号彼此相加或相减之前对信号进行缩放(例如，通过调节信号的DC电平)可以是有用的。

图6例示了利用不止一个心脏活动信号的描述性实施方式的概括。参考图6，可穿戴设备200可以获得第一信号(框610)和一个或多个其他信号(框612)。每个信号可以由OHR210检测，并且因此在心脏活动信号确定中使用。至少在一些实施方式中，取决于所使用的发射光的波长，每个信号可以表示心脏活动。在框620中，可穿戴设备200可以对在框610和612中获得的信号执行一个或多个操作。这样的操作的实施例包括减法(框622)、加法(框624)和/或缩放(626)。基于对信号执行的这些操作，可穿戴设备200可以获得心脏活动信号(或增强的信号)(框630)。

仍然参考图6，在一个实施例中，第一信号是从发射的基本上绿色的光获得的。其他信号(框612)可以从发射的基本上红色和/或蓝色的光(例如，一个是红色，一个是蓝色)获得。可穿戴设备200可以确定第一信号在某一时间段内的DC电平(即平均值)，并且根据所确定的第一信号的DC电平来调节其他信号的DC电平。例如，如果除了第一信号之外还有两个其他信号，则可以将上述两个其他信号的DC电平减半。例如，如果除了第一信号之外还存在三个其他信号，则可以将两个其他信号的DC电平缩放成信号的原始DC电平的三分之一。如果只有一个其他信号，则可能不需要调整DC电平。然后，可以形成所述其他信号(其先前被缩放)的和信号。替代性地或附加地，可以通过将和信号缩放成具有与第一信号相同的DC电平来实现缩放(例如，将幅度减半等)。因此，可以在对其他信号(在框612中获得)进行缩放之前形成和信号，并且然后可以对和信号和/或第一信号进行缩放，使得它们的DC电平基本上相同。然后，可以从第一信号减去(reduce，减少)和信号，或者可以从和信号减去第一信号(框620)。结果可以是已经去除DC电平的信号，还可以从该信号中去除或减少运动误差。这可以提供甚至更好的心脏活动信号。因此，通常，可以基于一个或多个生物阻抗信号和/或基于使用不同波长和/或不同测量位置测量的多个心脏活动信号来减少运动伪影对心脏活动信号或心脏活动测量的影响。

然后，让我们首先通过参考图3C所示的实施方式来查看所提供的解决方案的一些其他方面。可穿戴设备200还可以包括至少一个另外的电极382、384，当所述多个电极221-224与OHR 210的测量区域(例如，测量区域208)接触时，上述至少一个另外的电极与所述测量区域在物理上分开。也就是说，所述另外的电极382、384可以被布置在可穿戴设备200的不同的面或侧面上。这可以意味着所述电极382、384可以被配置成用于除了对测量区域208的生物阻抗信号进行测量之外的一些其他测量。因此，可穿戴设备200还可以包括开关350，该开关用于使所述至少一个另外的电极382、384能够与所述多个电极221-224中的至少一个电极一起对用户100执行另外的测量。所述另外的测量可以包括另一生物阻抗测量，诸如用于确定用户100的身体成分的测量。附加地或替代性地，所述另外的测量可以包括心电图(ECG)测量。

首先需要注意的是，尽管在图3C中未示出在图3B中可见的可穿戴设备200的一些框，但是相似或相同的特征和/或元件也可以在图3C的实施方式中使用。但是，为了简单起见，一些方面未被绘制到图3C中。

可穿戴设备200还可以包括BIOZ电路360，该BIOZ电路通过开关350连接到上述至少一个另外的电极382、384，并且还连接到开关310。连接可以指的是电的(例如，流电连接)。BIOZ电路360和/或CTRL 330可以被配置成执行另外的生物阻抗测量(例如，身体成分)，并且引起表示测量结果的信号的输出。输出可以指的是通过用户接口348输出结果和/或通过TRX 346将结果发送至外部设备。

可穿戴设备200还可以包括ECG电路370，该ECG电路通过开关350连接到上述至少一个另外的电极382、384，并且还连接到开关310。连接可以指的是电的(例如，流电连接)。ECG电路370和/或CTRL 330可以被配置成执行ECG测量，并且引起表示测量结果的信号的输出。输出可以指的是通过用户接口348输出结果和/或通过TRX 346将结果发送至外部设备。

图3D例示了示出ECG测量布置的一个实施例的又一实施方式。例如，所示的布置可以包括ECG电路370，该ECG电路包括检测器395和通过开关310、350连接到电极392、393的差分放大器393。也就是说，电极392可以描绘电极221-224中的一个电极，并且电极393可以描绘电极382、384中的一个电极。再次注意，使用开关310、350使得能够从电极221-224和电极382-384形成不止一对电极。

在一实施方式中，ECG测量布置被配置成测量受试者的心脏活动信号，该心脏活动信号包括ECG或其一部分，诸如P、Q、R、S或T波。来自第一电极391的第一信号线可以被施加到差分放大器393的第一输入，并且来自第二电极392的第二信号线可以被施加到差分放大器393的第二输入。差分放大器393可以作为信号检测电路的前级(front stage，前端)——例如作为从信号检测电路的输入开始计数并对接收到的信号实施预处理的第一操作部件——来运行，并且差分地放大接收到的生物信号并将经放大的生物信号施加到检测器395，该检测器被配置成检测经差分放大的生物信号的确定波形，例如上述P、Q、R、S和T波中的一个或多个。在一实施方式中，另外的测量包括通过下述来执行的血压测量：利用OHR210测量第一心脏活动信号和利用电极(例如，电极391、392)测量第二心脏活动信号，并且基于上述两个信号确定血液脉搏的脉搏传导时间(PTT)。因此，可以确定用户的血压。如所描述的，可以从不同位置测量第一和第二心脏活动信号(例如，腕部光学心率测量和手指至腕部ECG测量)，并且因此可以确定一次或多次血液脉搏的PTT。与其他测量一样，结果可以通过执行所述血压测量的可穿戴设备200显示和/或发送到另一设备。

使用开关310、350(或包括两个开关310、350的功能的仅一个开关)可以使得能够选择电极221-224中的至少一个电极以及电极382、384中的至少一个电极来执行另外的测量。在一个实施例中，用户100可以将可穿戴设备200穿戴在他/她的腕部中。因此，可以使电极221-224与第一手臂的身体组织接触。然后，用户100可以选择触摸所述另外的电极382、384。这使得电流能够在用户100的身体中行进通过较长的路程或路径，即从一个手臂到另一个手臂。因此，身体成分测量可以更可靠。这样的布置可以使电极221-224甚至更适合于多用途情况例如运动伪影补偿，提供接口(充电和/或数据传输)的一部分和/或对用户启用另外的基于电极的测量。因此，实际上，使用附加的另外的电极382、384(例如，仅一个电极)可以甚至进一步提高所提供的使用电极221-224的解决方案的发明价值。

根据一方面，提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括所述电极221-224中的仅一个电极和至少一个另外的电极382、384。这可以实现至少身体成分和/或ECG测量。

在一实施方式中，上述至少一个另外的电极382、384被包括在腕部设备102的边框(bezel，环形凹槽、凹形底座)中。所述边框可以是被配置成在至少两个位置之间旋转的多用途边框。每个位置可以使腕部设备102进入某一模式。例如，一种模式可以是普通模式(例如，训练模式)。例如，所述模式之一可以是ECG和/或生物阻抗测量模式。当处于所述ECG模式或所述生物阻抗模式时，腕部设备102可以被配置成执行ECG测量和/或身体成分测量。当处于普通模式时，腕部设备102可以执行心脏活动测量，其中，电极221-224可以用于减少运动影响。边框例如可以是用户接口348的一部分。在一实施方式中，上述至少一个电极382、384位于可穿戴设备348的显示器周围。

图7例示了根据又一实施方式的流程图。参考图7，可穿戴设备200可以获得心脏活动数据(框710)。在一实施方式中，可穿戴设备还获得运动数据(框720)。例如，框710和720可以同时发生。可以基于所测量的心脏活动信号来获得心脏活动数据。可以使用一个或多个运动传感器(例如，加速度计、陀螺仪、磁力计)来获得运动数据，其中，运动数据可以表示或表征用户100的身体运动。

在框730中，可穿戴设备200可以基于获得的心脏活动数据和/或运动数据来确定是否发起ECG测量。如果需要ECG测量，则可以发起所述测量(框740)。例如，发起可以指一个或多个开关310、350被使得形成一电极对，该电极对包括电极221-224中的一个电极和电极382、384中的一个电极。发起可以包括向用户100指示发起或需要ECG测量。然后可以相应地执行ECG测量。基于ECG测量，可穿戴设备200可以执行行动。例如，如果检测到心律不齐，则可以将其指示给用户100。

图3E例示了根据一实施方式的可穿戴设备200的又一实施例。参考图3E，可穿戴设备200还可以包括附接元件30，附接元件被配置成使得可穿戴设备200能够附接到用户或者使得至少OHR 210和/或电极221-224能够可拆卸地抵靠用户的身体组织放置。附接元件30可以包括带和/或服饰，诸如衬衫、胸罩或裤子。图3E中示出了可穿戴设备200的不同元件之间的连接中的至少一些连接。需要注意的是，至少在一些实施方式中，OHR 210还包括OHR/PPG开关312和/或OHR PPG电路314。接口340可以连接至CTRL 330(尽管在图3E中未示出该连接)。因此，例如，可以通过CTRL330控制通过接口340进行的可能的数据和/或电力传输。在一实施方式中，附接元件30包括硅树脂基材料。在一实施方式中，可穿戴设备200可以可拆卸地附接到附接元件30。例如，设备200可以是可以可拆卸地附接到元件30的电子模块，该配对由此形成了可穿戴设备200。然后让我们在例示了一些实施方式的图4A至图4H上仔细查看。所述实施方式可以涉及用于OHR 210和/或多个电极221-224的不同布局结构。参考已经简要讨论的图4A，OHR 210可以包括多个光检测器214A-D和多个LEE 212A-E。在一实施方式中，光检测器214A被配置成主要检测源自LEE 212A的光。相似地，光检测器214B可以被配置成主要检测源自LEE 212B的光，光检测器214C可以被配置成主要检测源自LEE 212C的光，并且光检测器214D可以被配置成主要检测源自LEE 212D的光。另外，多个检测器214A-D可以被配置成检测来自LEE 212E的光。在一实施方式中，LEE 212A-D被配置成发射基本上蓝色和/或绿色的光，并且LEE 212E被配置成发射基本上红色和/或黄色的光。

光检测器诸如检测器214A-214D中的每个光检测器可以包括一个或多个光电二极管。相似地，LEE诸如LEE 212A-212E中的每个可以包括一个或多个LED或相似的光源。LED可以是相同或不同的颜色。如图4A所示，不同的OHR 210元件可以位于电极221-224中的至少两个电极之间。这可以使得能够从不同的OHR 210测量点或区域进行生物阻抗测量。

参考图4B，一个或多个LEE 212A-D可以被布置成位于第一电极222和第二电极224之间。所述电极可以是例如中空电极，诸如中空矩形电极和/或中空圆形电极(如图4B所示)。在一实施方式中，一个或多个光检测器214位于作为中空电极的第二电极224内。在图4B的实施例中，检测器214可以被配置成检测由LEE 212A-D中的每个发射的光。可以使用两个电极222、224执行生物阻抗测量，其中，从所述两个电极222、224对测量信号进行馈送和采样。

参考图4C，电极可以与图4B中的相似，但是第二电极224可以被布置成不是中空的。因此，例如，其形状可以是圆形或矩形。OHR 210元件402-408可以被布置在第一和第二电极222、224之间。所述元件402-408中的每个元件可以包括一个或多个LEE 212和/或一个或多个光检测器214。

参考图4D，示出了包括一个光检测器(例如，一个光电二极管)214和多个LEE(例如，LED)212A-H的布置。如前面所讨论的，开关310和/或312可以用于选择需要的电极对和/或需要的OHR 210元件以执行需要的测量。例如，开关312可以被配置成对发热的LEE 212A-H进行时间复用。即，根据开关310的配置，不同的LEE可以接通(即发射光)或断开(不发射光)。因此，例如，不同的LEE 212A-H可以在测量期间的不同时间接通。在一个实施例中，LEE212A-H可以根据轮循调度或一些其他相似的序列来接通，使得在该序列之后，所有LEE212A-H已经被接通至少一次。在一些实施例中，可以一次接通不止一个的LEE 212A-H。

在一个实施例中，参考图4D，LEE 212C和212D被配置成在第一时间段接通，LEE212A和212B被配置成在第二时间段接通，LEE 212E和212F被配置成在第三时间段接通，并且LEE 212G和212H被配置成在第四时间段接通。所述第一、第二、第三和第四时间段可以形成测量序列。例如，所述时段可以是连续的。相似地，生物阻抗电极221-224可以用于彼此形成对。参考图4E和图4F，示出了OHR 210的对称轴线492、494。即，可以通过在光检测器214的两个相反侧上布置LEE 212A-B来形成对称轴线492。相似地，可以通过在光检测器214的两个相反侧上布置LEE 212C-D来形成对称轴线494。电极221-224可以被布置成在所述对称轴线(或简称为轴线)492、494中的每个对称轴线上测量生物阻抗。通过将另外的LEE包括到该布置，可以增加所述轴线的数量。在这种情况下，可能需要另外的电极以便测量所述轴线中的每个轴线的生物阻抗。一种测量所述生物阻抗的方式可以是在电极对(例如，222和224；221和223)之间布置执行测量的OHR210元件(例如，212C-D和214；212A-B和214)。

参考图4H，OHR 210还可以包括一个或多个光阻挡元件498。光阻挡元件(例如，光壁)498可以被布置在LEE 212和光检测器214之间，并且被配置成直接阻挡光在LEE 212和光检测器214之间的行进。因此，检测器214可以检测已经行进通过用户100的身体组织的光，而壁498可以至少基本上减少光的泄漏。在一实施方式中，光检测器214形成为基本上中空的元件，诸如中空的圆形或中空的矩形。例如，光检测器214可以由以中空的圆形或中空的矩形形式布置的多个光电二极管形成。

参考图4G，OHR 210包括第一光检测器472和第二光检测器474。这些检测器可以例如与检测器214相似。OHR 210还可以包括多个LEE482-488。OHR 210还可以包括例如在LEE和检测器之间的壁498。LEE482-488和检测器472、474可以被布置和尺寸设置成使得距离L1A(在第一LEE 482和第二检测器474之间)基本上等于距离L1B(在第四LEE 488和第一检测器472之间)；并且距离L2B(在第一LEE 482和第一检测器472之间)基本上等于距离L2A(在第四LEE 488和第二检测器474之间)。因此，在发射光被检测器472、474检测到之前所行进的有效距离可以基本上相同。相似的逻辑可以应用于其他LEE 484、486与检测器472、474之间的距离。在一实施方式中，LEE 482和488发射具有基本上相同的波长(例如，绿色)的光。在一实施方式中，LEE 484和486发射具有基本上相同的波长(例如，黄色)的光。在一实施方式中，由LEE 482和488发射的光与由LEE 484和486发射的光相比具有不同的波长。在一实施方式中，OHR210包括布置在LEE 482-488之间的另外的LEE。所述LEE可以被布置成发射与由LEE 482-488发射的光相比具有不同波长(例如，红色)的光。所述LEE与两个检测器472、474的距离可以是相等的，因此，由所述LED发射的光在该光到达检测器472、474之前所行进的有效距离可以是相同的。

OHR 210还可以包括一个或多个模数转换器(ADC)和/或多个或多个放大器。ADC可以电连接到放大器，并且放大器可以电连接到一个或多个光检测器214。放大器可以放大心脏活动信号，并且ADC可以将所述信号转换成数字心脏活动信号。数字心脏活动信号还可以由CTRL 330处理。该处理可以包括基于数字心脏活动信号获得心脏活动数据。CTRL 330还可以引起输出所述数据(例如，通过用户接口348显示或者通过TRX 346发送到外部设备)。

需要理解的是，LEE 212和212A-H可以指的是相同或相似的LEE。相似地，检测器214和214A-D可以指的是相同或相似的光检测器。

图5例示了根据一实施方式的方法的流程图。参考图5，该方法包括：从被配置成抵靠用户的身体组织放置的光学心脏活动传感器单元获得心脏活动测量信号(框510)；利用被配置成抵靠身体组织放置的多个电极获得生物阻抗测量信号(框520)；检测生物阻抗测量信号的变化(框530)；以及基于检测到的生物阻抗测量信号的变化，减少由光学心脏活动传感器单元和身体组织之间的移动引起的对心脏活动测量信号的运动伪影影响(框540)。该方法还可以包括上文或下文描述的(例如，由可穿戴设备200执行的)其他步骤。

根据一方面，提供了一种解决方案，其中，光学心脏活动传感器诸如OHR 210被配置成使用10Hz(即，赫兹)或以下的采样频率来测量心脏活动。基于这样的测量，所述光学心脏活动传感器可以用于通过例如确定平均心率的变化来确定用户的呼吸间隔。例如，基于呼吸间隔，所述光学心脏活动传感器可以用于确定用户的睡眠阶段。例如，所述光学心脏活动传感器可以被包括在可穿戴设备诸如设备200中，其中，所述可穿戴设备被配置成确定呼吸间隔和/或睡眠阶段。此外，所述可穿戴设备可以被配置成发送和/或显示指示呼吸间隔和/或睡眠阶段的数据。例如，所述数据可以发送到服务器以用于存储和另外的用途(例如，监测用户)。

在一实施方式中，所述光学心脏活动传感器被配置成使用10Hz或以下的采样频率来测量用户的心脏活动。所述光学心脏活动传感器可以通信地连接到所述可穿戴设备的处理器和/或控制器。所述处理器和/或控制器可以基于使用10Hz或以下的采样频率进行的测量来获取用户的心脏活动数据。所述处理器和/或控制器还可以被配置成触发所述光学心脏活动传感器以将采样频率增加到超过10Hz。因此，可以执行较准确的测量(例如，HRV测量)。触发可以例如基于用户输入、基于处理所测量的心脏活动数据、基于由一个或多个运动传感器(例如，加速度计和/或陀螺仪)执行的测量和/或基于一定的时间间隔(例如，每小时或每10分钟)发生。即，光学心脏活动传感器可以使用10Hz的采样率(例如，以节省电池)连续地测量用户的心脏活动，并且增加采样率(例如，重复地或周期性地)。触发较高采样频率的一个另外的实施例可以是可穿戴设备检测到某一睡眠阶段。也就是说，例如，可穿戴设备可以被配置成检测到用户进入某一睡眠阶段(例如，快速眼动睡眠(REMS))并触发增加的采样频率以执行一些测量(例如，HRV)。例如，测量用户睡着时的HRV可以是有益的，因为它可以用于确定用户的紧张状态或睡眠的质量。在一实施方式中，可穿戴设备被配置成当确定用户睡着时触发增加的采样频率。触发可以在睡眠期间周期性地发生。

运动传感器触发的采样率变化的一个实施例可以是可穿戴设备检测到超过阈值的身体活动或运动变化。例如，如果用户开始跑步，则可以触发较高的采样率。在一实施方式中，可以响应于检测到与用户相关联的身体活动变化(例如，从较低活动到较高活动)来执行较高采样率的触发。可以基于使用较低采样率的运动传感器测量和/或光学心脏活动测量来确定身体活动变化。如果两者都被使用，则触发可以被甚至更准确和及时地执行。在一实施方式中，可以响应于检测到与用户相关联的身体活动降低来执行较低采样率的触发(即，从较高采样率回到较低采样率)。

图8例示了一实施方式。参考图8，运行模式810、820可以指的是光学心脏活动传感器(例如，OHR 210)的运行模式。在第一模式810中，光学心脏活动传感器可以被配置成利用10Hz或以下的采样频率，而在第二模式820中，采样频率可以较高(例如，适合于测量HRV，即至少超过10Hz)。光学心脏活动传感器可以与模式控制器800相关联，该模式控制器被配置成根据一个或多个状况(例如，用户输入或检测到用户睡着或处于某一睡眠阶段)来改变模式。在一实施方式中，模式控制器800包括一个或多个处理器。在一实施方式中，模式控制器800被包括在CTRL 330中或可穿戴设备200的一些其他部分中。使用某一采样频率还可以指由光学心脏活动传感器的LEE发射的光以脉冲即根据采样频率被发送。这可以进一步节省电力。

还要注意，使用生物阻抗测量从心脏活动信号中去除运动伪影影响对于使用较低采样率(即10Hz或以下)执行的测量可以是特别有意义和有用的。这是由于下述事实：接收比普通心脏活动测量中少的样本，因此，较少的样本就可以有利于以所述方式进行增强。

如本申请中所使用的，术语“电路”指的是以下中的所有：(a)仅硬件的电路实现方式，诸如在仅模拟和/或数字电路中的实现方式；以及(b)电路和软件(和/或固件)的组合，诸如(如适用)：(i)处理器的组合或(ii)处理器/软件的部分，包括一起工作以使装备执行各种功能的数字信号处理器、软件和存储器；以及(c)电路，诸如微处理器或微处理器的一部分，其需要软件或固件以用于操作，即使该软件或固件在物理上是不存在的。“电路”的该定义适用于该术语在本申请中的所有使用。作为另外的实施例，如在本申请中使用的，术语“电路”还将涵盖仅处理器(或多个处理器)或处理器的一部分及它的(或它们的)随附软件和/或固件的实现方式。

在一实施方式中，结合图1至图8描述的过程中的至少一些过程可以由包括用于实施所描述的过程中的至少一些过程的对应装置的装备来实施。用于实施过程的一些实施例装置可以包括以下至少之一：检测器、处理器(包括双核和多核处理器)、数字信号处理器、控制器、接收器、发送器、编码器、解码器、存储器、RAM、ROM、软件、固件、显示器、用户接口、显示电路、用户接口电路、用户接口软件、显示软件、电路、天线、天线电路和电路。在一实施方式中，至少一个处理器、存储器和计算机程序代码形成处理装置或包括一个或多个计算机程序代码部分，该一个或多个计算机程序代码部分用于实施根据图1至图8的实施方式或其操作中的任何一者的一个或多个操作。

根据又一实施方式，实施实施方式的装备包括电路，该电路包括至少一个处理器和至少一个存储器，该至少一个处理器和至少一个存储器包括计算机程序代码。当被启用时，该电路使该装备执行根据图1至图8的实施方式或其操作中的任何一者的功能中的至少一些功能。

本文描述的技术和方法可以通过各种装置来实现。例如，可以以硬件(一个或多个设备)、固件(一个或多个设备)、软件(一个或多个模块)或其组合来实现这些技术。对于硬件实现方式，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行本文所述功能的其他电子单元、或其组合内实现实施方式的装备。对于固件或软件，可以通过执行本文所述功能的至少一个芯片组的模块(例如，程序、功能等)来实施实现方式。可以将软件代码存储在存储器单元中并由处理器执行。存储器单元可以在处理器内或在处理器外部实现。在后一种情况下，如本领域所公知的，其可以通过各种方式通信地耦合到处理器。另外，如本领域技术人员将理解的，本文描述的系统的部件可以由附加的部件重新布置和/或补充，以便有助于实现关于其描述的各个方面等，并且它们不限于在给出的图中阐述的确切配置。

如所描述的实施方式还可以以由计算机程序或其部分定义的计算机进程的形式来实施。结合图1至图8描述的方法的实施方式可以通过执行包括对应指令的计算机程序的至少一部分来实施。计算机程序可以是源代码形式、目标代码形式或某种中间形式，并且其可以被存储在某种载体中，该载体可以是能够承载该程序的任何实体或设备。例如，计算机程序可以被存储在计算机或处理器可读的计算机程序分布介质上。例如，计算机程序介质可以是但不限于例如记录介质、计算机存储器、只读存储器、电载波信号、电信信号和软件分发包(distribution package，发布包、分配包)。例如，计算机程序介质可以是非暂时性介质。用于实施所示和所描述的实施方式的软件的编码完全在本领域普通技术人员的范围内。在一实施方式中，计算机可读介质包括所述计算机程序。

虽然上文已经参考根据附图的实施例描述了本发明，但是显然本发明不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内以若干种方式进行修改。因此，所有的字词和表述应被宽泛地解释，并且它们意图例示而不是限制实施方式。对于本领域技术人员将明显的是，随着技术的进步，本发明构思可以以各种方式来实现。此外，对于本领域技术人员而言清楚的是，所描述的实施方式可以但不必要以各种方式与其他实施方式组合。

Claims (17)

1.一种用于测量用户的心脏活动的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括：

光学心脏活动传感器单元，所述光学心脏活动传感器单元被配置成以与测量区域接触的方式放置，并且使得能够对所述用户进行心脏活动测量以获得心脏活动信号；

多个电极，所述多个电极被配置成使得能够在所述测量区域上进行生物阻抗测量，以获得生物阻抗信号；

用于检测所述生物阻抗信号的变化的装置；

用于基于检测到的所述生物阻抗信号的变化来减少对所述心脏活动信号的运动伪影影响的装置。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述光学心脏活动传感器的采样率被配置成等于或低于10Hz。

3.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，还包括：

用于使所述光学心脏活动传感器的运行模式在第一模式和第二模式之间改变的装置，

其中，在所述第一模式中，所述光学心脏活动传感器的采样率被配置成等于或低于10Hz，

并且其中，在所述第二模式中，所述光学心脏活动传感器的采样率被配置成超过10Hz。

4.根据任一前述权利要求所述的可穿戴设备，其中，所述光学心脏活动传感器单元包括至少一个发光元件和至少一个光检测器，其中，所述至少一个发光元件和所述至少一个光检测器中的至少一者至少部分地被定位在所述多个电极中的第一和第二电极之间。

5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其中，所述至少一个发光元件和所述至少一个光检测器两者都至少部分地被定位在所述第一和第二电极之间。

6.根据任一前述权利要求所述的可穿戴设备，其中，所述多个电极包括至少三个电极，所述可穿戴设备还包括：

开关装置，所述开关装置用于一次使所述至少三个电极中的两个电极能够执行所述生物阻抗测量。

7.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其中，所述光学心脏活动传感器单元包括第一光检测器和第二光检测器，所述第一光检测器至少部分地位于所述多个电极中的两个电极之间，所述第二光检测器至少部分地位于所述至少两个电极中的一个电极与所述多个电极中的另一个电极之间。

8.根据任一前述权利要求所述的可穿戴设备，还包括：

用于对所述心脏活动信号和所述生物阻抗信号中的至少一者进行缩放的装置，其中，减少对所述心脏活动信号的所述运动伪影影响还基于在时域中在所述心脏活动信号和所述生物阻抗信号之间执行减法运算或加法运算。

9.根据任一前述权利要求所述的可穿戴设备，还包括：

接口装置，所述接口装置用于通过所述多个电极从外部源为所述可穿戴设备充电，和/或通过所述多个电极在所述可穿戴设备和外部设备之间传输数据。

10.根据任一前述权利要求所述的可穿戴设备，还包括：

至少一个另外的电极，当所述多个电极与所述测量区域接触时，所述至少一个另外的电极与所述测量区域在物理上分开；以及

开关装置，所述开关装置用于使所述至少一个另外的电极与所述多个电极中的至少一个电极一起对所述用户执行另外的测量。

11.根据权利要求10所述的可穿戴设备，其中，所述另外的测量包括用于确定所述用户的身体成分的另一生物阻抗测量。

12.根据权利要求10或11所述的可穿戴设备，其中，所述另外的测量包括心电图测量。

13.根据任一前述权利要求所述的可穿戴设备，其中，所述光学心脏活动传感器单元包括被配置成发射具有第一波长的光的第一发光元件和被配置成发射具有第二波长的光的第二发光元件，

所述光学心脏活动传感器单元被配置成检测由所发射的具有所述第一波长的光引起的第一信号和由所发射的具有所述第二波长的光引起的第二信号，

其中，用于减少对所述心脏活动信号的所述运动伪影影响的装置还基于在所述第一信号和所述第二信号之间执行减法运算。

14.根据权利要求13所述的可穿戴设备，其中，所述光学心脏活动传感器单元包括第三发光元件，所述第三发光元件被配置成发射具有第三波长的光，所述光学心脏活动传感器单元被配置成检测由所发射的具有所述第三波长的光引起的第三信号，

其中，用于减少对所述心脏活动信号的所述运动伪影影响的装置还基于：将所述第二和第三信号的幅度至少减半；获得具有至少减半的幅度的所述第二和第三信号的和信号；以及在所述第一信号与所获得的和信号之间执行减法运算。

15.根据任一前述权利要求所述的可穿戴设备，其中，所述可穿戴设备是腕部设备，所述腕部设备被配置成通过使用一个或多个运动传感器获得心脏活动测量数据和身体运动测量数据来测量所述用户的身体活动。

16.装备中用于测量用户的心脏活动的方法，所述方法包括：

从光学心脏活动传感器单元获得心脏活动测量信号，所述光学心脏活动传感器单元被配置成抵靠所述用户的身体组织放置；

利用被配置成抵靠所述身体组织放置的多个电极，获得生物阻抗测量信号；

检测所述生物阻抗测量信号的变化；以及

基于检测到的所述生物阻抗测量信号的变化，减少由所述光学心脏活动传感器单元和所述身体组织之间的移动引起的对所述心脏活动测量信号的运动伪影影响。

17.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序指令，所述程序指令在被加载到装备中时使所述装备执行根据权利要求16所述的方法。

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