CN113164051B - 一种生理测量装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生理测量装置及其方法，生理测量装置包括：测量表面，用户将其腕部放在所述测量表面上进行测量；开口，配置在所述测量表面上；以及传感器，配置在所述测量表面下方，用于通过所述开口测量所述用户的所述腕部的生理信息，其中，所述传感器可操作地沿着所述腕部下方的扫描路径扫描上腕部表面，以非接触方式确定测量位置，并且通过所述开口向上移动以在所述测量位置接触所述腕部表面，以接触方式测量所述用户的所述生理信息。

Description

一种生理测量装置及其方法

优先权相关申请案

本申请基于并要求于2018年11月23日向美国专利及商标局递交的发明名称为“一种生理测量装置及其方法”的第62/770,851号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的全部内容以引入的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于健康数据测量的电子装置，更具体地，涉及一种用于血压测量的便携式的生理测量装置。

背景技术

如今，与健康工具集成的技术在医疗保健行业日渐成为一种非常流行的趋势，并且被越来越频繁地使用。在一个主要应用领域中，许多可佩戴/便携式装置设计用于经由腕部血管测量用户的健康数据，例如血压。通常，存在用于血压(Blood Pressure，简称BP)测量的一些不同的解决方案，其中配备充气臂带的可佩戴/便携式装置广泛地用于测量用户手臂/腕部上的血压。然而，配备充气臂带的压力传感器体积太大，不适于长期佩戴，并且不支持连续测量。在一些其它应用中，基于在腕部测量的PPG信号和在其它身体部位(例如，胸部)测量的ECG信号来计算血压。然而，此类测量的精度不高。此外，在不同部位佩戴两个传感器分别测量PPG和ECG信号既不方便也很笨重。为了增强用于连续测量血压的可佩戴/便携式装置的便携性和舒适性，需要开发一种支持长期测量的更紧凑的可佩戴/便携式的生理测量装置。

发明内容

本发明涉及一种测量活体的生理信息的电子装置及其测量方法。在一个示例性实施例中，所述电子装置包括：测量表面，用户将其腕部放在所述测量表面上进行测量；开口，配置在所述测量表面上；以及传感器，配置在所述测量表面下方，用于通过所述开口测量所述用户的所述腕部的生理信息，其中，所述传感器可操作地沿着所述腕部下方的扫描路径扫描上腕部表面，以非接触方式确定测量位置，并且通过所述开口向上移动以在所述测量位置接触所述腕部表面，以接触方式测量所述用户的所述生理信息。

附图说明

本发明的优点将从示例性实施例的以下详细描述变得显而易见，这些描述应结合附图来考虑，其中：

图1A和1B示出了一种在操作模式下用于测量用户的生理信息的便携式装置的示意图；

图1B示出了一种在操作模式下用于测量用户的生理信息的便携式装置的另一角度的示意图；

图2示出了一种佩戴在腕部的用于由便携式装置操作进行测量的测量带；

图3示出了在操作期间腕带与装置磁耦合的剖视图；

图4a示出了图1A所示装置的俯视图的示意图；

图4b示出了图1B所示装置的透视图的示意图；

图5示出了一替代实施例，其中一体式铁磁组件可以被分成应用在腕带上的多个块；

图6A示出腕带上的指令指示器；

图6B示出了腕带上的指令指示器；

图7示出了根据本发明的另一实施例提供的装置的测量模块700；

图8示出了根据本发明的另一实施例提供的用于在操作期间锁定腕带的装置的锁定机构；

图9示出了用于在用户腕部检测生命体征的装置中的传感器的操作模式的示意图；

图10示出了传感器的机械结构的示意图；

图11A示意性地示出了传感器的机械结构；

图11B示意性地使出了传感器的机械结构；

图12示出了配备用于测量用户的生理信息的外设组件的便携式装置的示意图；

图13示出了用于测量用户的生理信息的便携式装置的操作流程图；

图14示出了图11A和11B所示传感器的机械结构内的杠杆元件、抗力元件和支撑元件之间的详细机械结构的示例；

图15示出了用于测量用户的生理信息的便携式装置的操作流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例。虽然将结合这些实施例描述本发明，但应当理解的是，它们并不旨在将本发明限制于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖可包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替换、修改和等同物。

此外，在本发明的以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以确保全面了解本发明。然而，本领域普通技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。在其它情况下，未详细描述公知的方法、程序、组件和电路，以免不必要地模糊本发明的各方面。根据上述背景技术，本发明的目的是提供一种生理测量装置用于监测用户的健康状态。

在一个实施例中，一种生理测量装置，用于医疗保健不限于测量健康数据的腕部测试装置，例如测量一个或多个生理波形信号，用于在腕部检测用户的心率、心率变异性、血压、血氧饱和度和/或压力。这里的腕部可以代表但不限于手腕、脚踝和/或颈部。在一优选实施例中，本发明中提出的生理测量装置主要测量腕部动脉处的血压。

图1A和1B示出了一种根据本发明的一个实施例提供的在操作模式下用于测量用户的生理信息的生理测量装置的示意图。在一个实施例中，在操作期间，当用户将手101放在用于测量生理信息的装置102上时，腕部103掌侧朝向集成在便携式装置102内的传感器104(如装置内配置的虚线所示)。在一优选实施例中，传感器104可以与几个子传感器集成，例如但不限于，用于以非接触模式检测用户的生理信息的光学传感器和用于以接触模式检测用户的生理信息的压力传感器。在又一优选实施例中，当腕部103如图1所示放在装置102上时，传感器104位于腕部103下方。在此类配置下，用户在测量期间将感觉更舒适、放松和自然。此外，为了使腕部103掌面完全暴露于对腕部施加足够张力的传感器104，装置102被设计成高-低趋势，使得手101可以放在装置的较高前部102a上，同时腕部103将位于装置的较低后部102b。在此类情况下，腕部103掌侧皮肤表面被拉向装置的感测表面，以便于检测腕部103的生命体征。

在一个实施例中，可以在用户身上配置附加组件，用于在测量期间消除用户移动，尤其是限制腕部在装置102上的运动，以便保证测量精度。在一个优选实施例中，用户将在测量之前将腕带105佩戴在腕部103上，以将腕部103固定到装置102的感测表面上，并且防止腕部103在测量期间移动，甚至是较小移动。图2示出了一种根据本发明的一个实施例提供的佩戴在腕部的用于由便携式装置操作进行测量的测量带。如图2所示，在一个实施例中，在腕带105两侧对称地配置有两个铁磁组件201a和201b。在两个铁磁组件201a和201b之间配置感测开口202，用于限定腕部103的感测区域。在一个实施例中，感测开口202呈矩形，其中一个侧边缘与两个铁磁组件201a和201b的中间对准，而另一个侧边缘在腕带105端部附近。本领域技术人员可以理解的是，开口的形状可以具有其它适用结构，前提是满足限定腕部103的感测区域的要求。在一优选实施例中，为了将腕带105正确地佩戴在腕部103进行生理测量，在将腕带105佩戴在腕部时，铁磁组件201a的中间与中指204对准，如虚线箭头所示。通过将腕带105正确地佩戴在腕部103，在将腕部103放在装置102上进行测量时，动脉脉搏位于其下方的目标腕部表面将通过感测开口202暴露于传感器104。因此，传感器104能够检测目标腕部表面处的生理信息。可选地，另一开口203可以配置在位于感测开口202的相对侧的腕带105上，使得用户将腕带105佩戴在腕部103时，尺骨的茎突可以从感测开口202突出，使得用户感觉更舒适。

在操作期间，当腕部放在下后部102b处进行测量时，铁磁组件201a和201b将由于铁磁组件201a/201b与感测表面之间的磁吸引力而与装置102的感测表面紧密耦合。图3示出了根据本发明的一个实施例提供的在操作期间腕带与装置磁耦合的剖视图。在一个实施例中，后部102b的中间具有凹部304，用于保持腕部。弧形开口301在适当位置横穿凹部表面。传感器104配置在开口301下方。另一铁磁组件302靠近开口301配置，例如靠近开口301的底部或沿着开口301的弧侧配置，以便当用户将腕部103放在装置102上进行测量时与腕带105的铁磁组件201a和201b耦合，如图1A和1B所示。在此类配置下，由于铁磁组件201a/201b和302之间的吸引力，腕部103将保持在凹部304，并且腕带105与开口301稳定耦合。在此类情况下，腕部103可以固定在装置102上，而不会在测量期间发生不必要的移动。腕部103的皮肤表面将通过彼此适当对准的开口202和301暴露于传感器104。此后，传感器104将通过开口202和301在腕部103检测用户的生理信息。在一个实施例中，传感器104将沿着由开口301限定的预定路径扫描由开口202限定的腕部103的暴露区域，以搜索动脉脉搏位于附近的最佳位置，然后在最佳位置检测生命信号。尽管贯穿整个说明书的实施例主要描述如何检测动脉脉搏附近的最佳位置，并且通过装置102测量最佳位置处的生命体征，但它也可以应用于其中装置能够检测其它血管脉搏附近的最佳位置以测量相应生命体征的替代实施例。

本领域技术人员可以理解的是，上述实施例是用于说明的一个示例。在一个实施例中，铁磁组件302可以是磁体，并且组件201a/201b可以是能够与磁体(例如，铁)相互作用的金属材料，反之亦然。在另一个实施例中，组件302和201a/201b都是可以相互吸引的磁体。此外，围绕腕带105和开口301的环境设计不限于图3所示的示例，并且可以根据不同的要求进行修改。

图4a和4b分别示出了根据本发明的一个实施例提供的生理测量装置102的俯视图和透视图的示意图。如图4a/4b所示，在装置102的后部位置102b的中间配置有凹部404，用于保持腕部103。弧形开口401在垂直于手腕方向的同时横穿凹部404。两个铁磁组件402a和402b配置在开口401的底部。当用户将手放在装置上进行测量时，腕部103由凹部404保持，而腕带105的铁磁组件201a和201b分别与凹部404上开口401的铁磁组件402a和402b耦合。在一优选实施例中，组件402a和402b的结构经精心设计，当组件201a和201b与组件402a和402b耦合时，腕带105的感测开口202与装置102的开口401精确地对准，以为传感器104提供足够的测量空间来检测腕部脉搏位置并测量脉搏位置处的生命体征。此外，在较高前部102a与较低后部102b之间存在斜面403，其作为手101与腕部103之间的缓冲区，以增强用户体验。

在一替代实施例中，装置102的前部102a可从装置102的主体移动，以便适合不同尺寸的用户腕部。在操作期间，当用户佩戴腕带105并准备将手腕放在装置102上时，用户将通过将前部102a从装置102的主体延伸或拉回装置102的主体来调整前部102a的位置，以找到他/她放置手腕的最舒适位置。

此外，铁磁组件201a/201b和302的形状和结构不限于图2和3所示示例。在一替代实施例中，如图5示例性示出，一体式铁磁组件201a可以分成多个块，例如四个块501a_1、501a_2、501a_3和501a_4，这些块沿着腕带105的一侧分布。类似地，一体式铁磁组件201b可以分成多个块，例如四个块501b_1、501b_2、501b_3和501b_4，这些块沿着腕带105的另一侧分布。在一特定实施例中，诸如501a_1、501a_2、501a_3和501a_4之类的多个块沿着腕带105的一侧均匀分布，并且诸如501b_1、501b_2、501b_3和501b_4之类的多个块沿着腕带105的另一侧均匀分布，如图5中示例性示出。在此类配置下，可以沿着宽广的腕带侧产生增强的磁力，并且佩戴腕带105的腕部103将更紧密、稳定地与装置102耦合。此外，由于腕带105可以平滑地弯曲，因此，此类分离配置可以使用户能够更轻松地佩戴腕带105。相应地，装置102处的铁磁组件302的结构将发生改变，以匹配铁磁组件201a/201b的分离配置。在另一实施例中，腕带105的单侧配置有铁磁组件(无论是采用一体式配置还是采用分离块配置)用于将腕部103耦合到装置102。因此，装置102处的铁磁组件302的配置也将发生改变，以匹配腕带105处的铁磁组件的单侧配置。

在一个实施例中，用户可以将左/右腕部中的任一个放在装置102上，用于测量生命体征，例如脉搏率、血压等。腕带105还设计成适合佩戴在任一腕部。在一个实施例中，在腕带105上标记指示符号，用于帮助用户将腕带105正确地佩戴在左腕部或右腕部。如图6A和6B示例性地示出，在腕带105的铁磁组件201a和201b上标记指示符号。在一个实施例中，指示符号包括指示其所指腕部(左腕部或右腕部)的字母符号，并且字母符号旁边的箭头符号指示腕带105在相应字母符号所指的当前腕部的正确佩戴方式。当用户将腕带105佩戴在右腕部103a时，除了字母符号“R”外，例如在铁磁组件201a上标记的箭头符号，其将指向右手的中指204a。因此，感测开口202将覆盖右腕部103a动脉脉搏位于其下方的区域。换句话说，当腕带105根据指示符号正确地佩戴在右腕部103a时，动脉脉搏位于其下方的区域将通过感测开口202暴露。当用户将腕带105佩戴在左腕部103b时，除了字母符号“L”外，例如在铁磁组件201b上标记的箭头符号，将指向左手的中指204b。因此，感测开口202将覆盖左腕部103b中动脉脉搏位于其下方的区域。

本领域技术人员可以理解的是，只要可以帮助用户正确地佩戴带，指示符号可以具有其它模式和/或可以标记在腕带105上的任何位置，并且不限于图6A和6B所示的实施例。

图7示出了根据本发明的另一实施例提供的生理测量装置的测量模块700。在一典型实施例中，模块700配置在装置102后部上，例如装置102的后部102b上。当用户将腕部放在装置上时，腕部与模块700耦合进行测量。更具体地，模块700包括开口701，以便当腕部放在装置上并同时与开口701耦合时，传感器104检测用户在腕部的生理信息。在一个实施例中，用户在测量期间将腕带佩戴在腕部。锁定机构配置在开口701的至少一侧上，用于将腕带固定到开口701。在一个示例性实施例中，配置在锁定导轨724内的锁存单元722由至少一个控制单元720A控制。通过控制控制单元720A，例如将控制单元720A从状态A按压到状态B，如图7示例性示出，锁存单元722将沿着锁定导轨724移动以锁定腕带。在一替代实施例中，模块700包括两个控制单元720A和720B，用于控制锁存单元722的状态。因此，当用户将腕部(左腕部和右腕部)中的任一个放在装置上进行测量时，用户的另一只手可以按压控制单元720A和720B中距离更近的一个，以便于执行该流程。

图8示出了根据本发明的另一实施例提供的用于在操作期间锁定腕带的装置的锁定机构。为便于理解，将结合图7描述图8。如图8所示，锁存单元722能够沿着锁定导轨724移动。致动器包括弹簧826和驱动单元828，致动器与锁存单元722耦合，用于驱动锁存单元722。更具体地，驱动单元828与锁存单元722耦合，以驱动锁存单元722沿着锁定导轨724移动。在一个实施例中，当控制单元720A和/或控制单元720B被从档位A按压到档位B时，驱动单元828将被致动，以驱动锁存单元722沿着锁定导轨724移动。此外，弹簧826还与驱动单元828耦合，用于在控制单元720A和/或控制单元720B被从档位A按压到档位B并且驱动单元828连同锁存单元722一起从原始位置(例如，档位A下右侧)移动到目标位置(例如，档位B下左侧)时，为驱动单元828提供恢复力。如档位B所示，弹簧826由于驱动单元828的移动而变形，从而在驱动单元828上提供恢复力。

在锁存单元722被驱动到档位B下的目标位置之后，用户将佩戴有腕带的腕部放在装置102上，并将腕带耦合到模块700的开口701。当控制单元720A和/或控制单元720B被释放时，驱动单元828将由于恢复力而返回到初始位置。相应地，锁存单元722也将被驱动回到初始位置，用于锁定腕带。因此，腕部被固定到开口701进行稳定测量。然后，传感器104将开始通过开口701在由腕带限定的感测区域感测用户的生理信息。

用于消除腕部在装置上移动的机构不限于上述实施例。一旦满足要求，也可以应用其它解决方案，例如，使用腕部后面的充气臂带来消除腕部移动，或者将用户的手臂与固定组件耦合，以在测量期间控制手臂的移动。

图9示出了根据本发明的一个实施例提供的用于在用户腕部检测生命体征的传感器104的操作模式的示意图。为了说明起见，装置102的剖视图被设定为从后部102b到前部102a。在初始阶段，传感器104将停止在原点位置920，例如，开口401的中间底部。可选地，如图9所示，传感器104可以停止在原点位置920周围的原点范围内。在一个实施例中，如图9所示，当用户将腕部放在装置102上以便在腕部检测生命体征时，用户将首先通过将传感器104移动到第一初始感测位置930a或第二初始感测位置930b来设置传感器104的初始感测状态，具体取决于用户将哪个腕部(左腕部或右腕部)放在装置上。在一个实施例中，如果用户将左腕部放在装置102上，传感器104将被移动到第一初始感测位置930a，或者如果用户将右腕部放在装置102上，传感器104将被移动到第二初始感测位置930b，反之亦然。在一个实施例中，用户可以通过按压配置在装置102上的控制按钮，或者通过旋转旋钮或通过其它机械方式来设置传感器104的初始感测状态。在一替代实施例中，用户用手将传感器104移动到第一或第二初始感测位置。在另一替代实施例中，用户将通过无线控制来设置传感器104的初始感测位置。

在传感器104被移动到初始感测位置(下面以第一初始感测位置为例进行说明)之后，传感器104开始扫描相应腕部的目标皮肤区域，以检测动脉脉搏位于其下方的最佳位置。在一个实施例中，传感器104被配置成沿着皮肤上方的预定路径移动。如图9所示，传感器104通过沿着预定路径移动(例如，如果左腕部放在装置102上，则在第一感测范围内沿着弓形扫描路径910a移动，或者如果右腕部放在装置102上，则在第二感测范围内沿着弓形扫描路径910b移动，或者反之亦然)，从而通过开口401扫描腕部。在一个实施例中，如图9所示，传感器104在第一或第二感测范围内围绕预定中心960旋转，以沿着预定路径(例如，弓形扫描路径910a和/或910b)扫描腕部表面。传感器104的旋转半径R预设在40-60mm的范围内。原点位置920与第一/第二初始感测位置之间相对于中心960的初始感测角度θ预设在10-20度的范围内。传感器104在第一或第二感测范围内的最大旋转角β预设在20-40度的范围内。传感器104在腕部表面上的有效第一或第二感测范围将在10-30mm的范围内。

然而，本领域技术人员可以理解的是，如上所述的图9中的实施例用于示例性说明目的。原点位置920、第一初始感测位置930a、第一感测范围、第二初始感测位置930b和/或第二感测范围不限于上述实施例，并且如果需要，可以更改为其它可操作位置。例如，在一可选实施例中，传感器104可以在第一或第二感测范围内沿向前或向后方向移动以扫描腕部表面。如果传感器104的第一/第二初始感测位置被设定为如图9所示的位置940a/940b，则传感器104将进一步在相应的感测范围内沿着预定路径910a/910b沿向后方向移动，或者甚至来回移动若干次，以便更精确地找到目标位置。在一替代实施例中，初始感测位置被设定为原点位置920。传感器104开始从原点位置920扫描腕部表面，并沿着开口401扫描，以便找到目标位置。此外，旋转半径R、初始感测角度θ、最大旋转角度β和有效感测范围可以根据不同的要求或条件进行调整。

此外，在一个实施例中，在扫描操作期间，传感器104将通过向皮肤表面发射光并检测从皮肤表面返回的光来可操作地扫描腕部皮肤表面，并基于检测到的光来确定动脉脉冲最强的最佳位置。在替代实施例中，传感器104可以通过发射和检测其它无线信号(例如，MRI或X射线信号)以非接触方式(即，非物理接触)扫描皮肤表面。在另一替代实施例中，传感器104通过发射和检测超声信号或其它机械波信号以接触方式扫描皮肤表面。此后，传感器104将在所确定的腕部的最佳位置处测量用户的生命体征。在一个实施例中，传感器104将按压所确定的最佳位置处的腕部皮肤表面，并抵靠腕部测量压力信号以检测生命体征，例如血压、脉搏率和/或血氧饱和度值等。在一优选实施例中，如图9所示，当传感器104确定腕部的脉搏位置时，如箭头950所示，传感器104随后将被控制以在所确定的脉冲位置处基本朝向预定中心960移动，以接触并进一步按压腕部皮肤表面。当然，箭头950的方向不限于图9中所示的示例，并且可以根据不同的要求进行适当调整。在替代实施例中，传感器可以通过向最佳位置处的腕部表面发射无线信号(例如，光信号)并检测从腕部反射回来的无线信号，从而非接触地(即，非物理接触)在最佳位置处检测生命体征。换句话说，传感器104也可以光学方式检测用户的生命体征。

图10示出了根据一示例性实施例提供的传感器104的机械结构的示意图。如图10所示，传感器104由移动平台1004支撑。两个杠杆元件1003a和1003b机械地耦合在移动平台1004与主悬臂1002之间。在操作期间，悬臂1002可操作地围绕轴线1001旋转，使得传感器104沿着预定弧形路径移动，该预定弧形路径的方向基本上垂直于腕部的动脉方向，例如，如图9所示的在第一/第二感测范围内的弧形路径，以扫描腕部表面，检测动脉脉搏位置。在一个实施例中，悬臂1002沿着轴线1001旋转由步进电机以高控制精度控制，例如，由悬臂1002驱动的传感器104的最小移动距离被控制在0.1mm范围内。

当在扫描之后确定动脉脉搏位置1005时，传感器104将被控制向腕部移动以接触并进一步按压(可选)所确定的位置1005处的腕部表面，以测量生命体征。在一个实施例中，杠杆元件1003a/1003b能够在杠杆元件1003a/1003b与主悬臂1002之间的相应耦合元件1010a和1010b上旋转，如箭头1008所示。因此，当杠杆元件1003a沿箭头1006所示的方向被按压时，杠杆元件1003a和1003b将在耦合元件1010a和1010b上旋转，以便驱动移动平台1004连同传感器104沿箭头1007所示的方向朝向腕部移动，箭头1007的方向基本上与箭头1006的方向相反。这里所示的箭头粗略地示出了传感器104的移动方向，并且实际移动方向不限于箭头1007所示的方向。此外，图10中所示的虚线可以清楚地示出传感器朝向腕部的移动状态。从虚线和箭头1007可以看出，在朝向腕部移动的过程中，传感器104沿稍微倾斜的方向移动，并且传感器104在腕部的最终接触位置将稍微偏离所确定的位置1005。然而，此类偏离不会影响测量精度，因为在沿动脉方向的容许范围内，此类偏离可以忽略不计。

图11A和11B示出了根据另一示例性实施例提供的传感器104的另一机械结构的示意图。如图11A所示，传感器104配置在平台1107上并由支撑元件1104支撑，支撑元件1104通过通孔穿过平台1107。支撑元件1104可自由地移动穿过通孔，以驱动传感器104背向或朝向平台1107移动。此外，杠杆单元1103经由连接元件1110(例如，螺钉)与平台1107耦合，并且能够在连接元件1110上旋转。抗力元件1106配置在杠杆单元1103内，例如耦合在杠杆单元1103两侧之间的杆。支撑元件1104与抗力元件1106对准。当杠杆单元1103沿箭头1108所示的方向围绕平台1107旋转时，抗力元件1106将相应地抵抗支撑元件1104，以通过平台1107的通孔提升支撑元件1104，从而驱动传感器104背向平台1107同时朝向腕部移动，如图11B所示。

图14中示出了显示杠杆单元1103、抗力元件1106和支撑元件1104(如图11A中的虚线椭圆1400所示)之间的详细机械结构。如图14所示，抗力元件1106采用准半圆或过半圆结构，其至少一个顶面与支撑元件1104平齐并松散耦合，并且至少一个侧面或底面呈弓形并与杠杆单元1103的孔1410耦合。适配于孔1410的杠杆单元1103由虚线表示，并且它们的实际形状可以改变，不限于本文的示例。当杠杆单元1103沿箭头1430所示的方向相对于平台1107旋转时，例如从档位1旋转到档位2时，由于采用弓形侧面或底面，抗力元件1106将在孔1410内滚动，从而保持顶部平整表面始终呈水平状态。在杠杆单元1103从档位1旋转到档位2期间，抗力元件1106将同时向上和向前移动。由于抗力元件1106的顶部平整表面保持水平状态，支撑元件1104能够沿着抗力元件1106的平整表面从档位1稍微移动到档位2，如箭头1420所示。因此，在从档位1旋转到档位2的过程中，配备传感器104的支撑元件1104将不会随着抗力元件1106向前移动，这可以防止传感器104偏离所确定的最佳位置。

在一个实施例中，弹簧元件1105耦合在传感器104与平台1107之间，以在传感器104从图11B所示的平台1107移开时向传感器104提供恢复力。当杠杆单元1103返回到如图11B中的箭头1109所示的初始位置并且抗力元件1106不再抵靠支撑元件1104时，传感器104将由弹簧元件1105的恢复力拉回到平台1107。

本领域技术人员可以理解的是，杠杆单元1103、抗力元件1106和支撑元件1104之间的机械设计不限于上述实施例，并且可以采用替代结构，前提是满足能够驱动配备传感器104的支撑元件1104朝向腕部移动而不旋转和移位的要求。例如，在一替代实施例中，支撑元件1104与抗力元件1106组合在一起。当杠杆单元1103从档位1旋转到档位2时，将使用附加的机械元件来避免抗力元件1106和支撑元件1104沿着腕部方向移位。

此外，平台1107与悬臂1102耦合，悬臂1102可操作地围绕枢轴1101旋转。在一个实施例中，悬臂1102沿着枢轴1101旋转，并由诸如步进电机之类的电机以高控制精度控制，例如，由悬臂1102驱动的传感器104的最小移动距离被控制在0.1mm范围内。在操作期间，当悬臂1102被驱动围绕枢轴1101旋转时，平台1107将相应地在腕部下方摆动，以使传感器104沿着预定弧形路径移动，该弧形路径的方向基本上垂直于腕部的动脉方向，以扫描腕部表面，检测动脉脉搏位置。当确定动脉脉搏位置1005时，根据如上所述的机械方法，传感器104将被驱动向腕部移动，直至接触并按压(可选)所确定的位置处的腕部皮肤，以进行进一步测量。

本领域技术人员可以理解的是，图10、11A和11B中所示的传感器104的机械设计仅用于示例性说明目的，并且传感器104在满足上述测量功能要求的同时可以采用替代机械结构，而不限于图10、11A和11B的唯一实施例。可选地，悬臂1002能够由另一电机控制沿着轴线1001移动。在此类配置下，在操作期间，传感器104可以被驱动沿着腕部动脉移动，以补偿当传感器104朝向腕部移动时与所确定的位置1005发生的偏离。此外，通过驱动传感器104沿三个方向移动，包括沿着腕部动脉、穿过腕部动脉以及朝向腕部表面移动，传感器104可以更自由地移动，以在多个位置以不同的压力感测生理信息，从而微调所确定的位置1005并实现更精确的测量。

在一可选实施例中，可以添加外设组件以增强用户体验和装置性能。图12示出了根据本发明的一个实施例提供的配备用于测量用户的生理信息的外设组件的生理测量装置的示意图。将结合图1A和1B描述图12。如图12所示，在装置102的前面添加显示单元1201，其用于向用户显示测量结果以及其它指示。可以调整显示单元1201的显示角度以满足不同用户的要求。此外，在装置102的背面添加扶手组件1202，其用于在用户将腕部放在装置102上时搁置用户的手臂。本领域技术人员可以理解的是，只要可以符合主体作用，显示单元1201和扶手组件1202的配置可以更改为其它格式，而不限于上述实施例。例如，显示单元1201可以与装置102集成在一起，并且配置在装置102的顶表面上。或者，显示单元1201可以与装置102分离，并且仅在必要时连接到装置。

图13示出了根据本发明的一个实施例提供的用于测量用户的生理信息的生理测量装置的操作流程图。为便于理解，将结合图1A和1B、图4A和4B以及图6A和6B描述图13。如图13所示，首先，在步骤1301，用户将诸如图1至6所示的腕带105之类的测量带佩戴在腕部103。在一个实施例中，当用户正确地将腕带105佩戴在腕部103时，铁磁组件201a的中间与中指对准，如图2中的虚线箭头所示。在一更具体的实施例中，用户将根据腕带105的指示符号佩戴腕带105，如图6A和6B所示。在图6A中，当用户将腕带105佩戴在右腕部103a时，字母符号“R”旁边的箭头符号将指向右腕部103a的中指。因此，感测开口202将位于右腕部103a的动脉脉搏位于其下方的区域。在图6B中，当用户将腕带105佩戴在左腕部103b时，字母符号“L”旁边的箭头符号将指向左腕部103b的中指。因此，感测开口202将位于左腕部103b的动脉脉搏位于其下方的区域。

在步骤1302中，用户将他/她的腕部103放在装置102上，同时将腕带105耦合到装置102。在操作期间，用户将佩戴腕带105的腕部103放在装置102的下部102b，其中腕部103由凹部404保持，并且腕带105与开口401耦合，如图4A和4B示例性示出。此外，用户以舒适的状态将手101放在装置102的前部102a。在步骤1303中，根据放在装置102上的腕部(左或右)预设装置102。在一个实施例中，如图9所示，如果左腕部放在装置102上，则传感器104被配置到第一感测范围内的第一初始感测位置。如果右腕部放在装置102上，则传感器104被配置到第二感测范围内的第二初始感测位置。本领域技术人员可以理解的是，上述实施例用于说明目的，只要满足适用于左腕部和右腕部的要求，预设规则可以更改为其它方式。在步骤1304中，传感器104开始沿着预定路径扫描由腕带105的开口202限定的腕部103的皮肤区域。在一个实施例中，传感器104通过向皮肤表面发射光信号并检测从皮肤表面反射的光信号来扫描腕部103的皮肤表面。

在步骤1305中，基于扫描结果，传感器104分析所检测的光信号并确定腕部103的皮肤表面上的最佳位置，以进行进一步测量。在步骤1306中，传感器104在所确定的最佳位置测量用户的生命体征。在一个实施例中，传感器104被控制成首先朝向腕部103移动，直至接触并按压所确定的最佳位置处的腕部皮肤表面。在一优选实施例中，传感器104由最佳压紧力控制按压腕部表面，用于微调测量位置并抵靠腕部表面下的动脉壁测量压力信号。基于所测量的压力信号，传感器104可以确定用户的生命体征，例如血压、脉搏率、脉搏氧饱和度等。在一替代实施例中，传感器104可以通过光学装置在最佳位置检测用户的生命体征。更具体地，传感器104将向最佳位置处的腕部表面发射光信号，并检测穿过腕部表面并被腕部表面下的动脉反射的光信号。基于所检测的光信号，传感器104可以确定用户的生命体征，例如血压、脉搏率、脉搏氧饱和度等。

在步骤1307中，如果确定继续测量，则执行步骤1308中的操作，以确定是否需要执行重新扫描流程。如果需要，则返回到步骤1304中的操作，进行下一轮扫描和测量流程。如果不需要，则返回到步骤1306中的操作，进行下一轮测量流程。在步骤1307中，如果确定停止测量，则执行步骤1309中的操作。在步骤1309中，将测量结果输出和/或显示给用户以供进一步处理。

图15示出了根据本发明的另一实施例提供的用于测量用户的生理信息的便携式装置的操作流程图。为便于理解，将结合图1A和1B、图4A和4B以及图6A和6B描述图15。图15中所示步骤的实施例与图13中所示步骤的实施例类似，下面将简要描述。如图15所示，在步骤1501中，用户将腕部放在装置上，其中传感器104被配置在腕部下方。在一个实施例中，腕部皮肤表面将经由装置的开口(例如，图4a和4b中所示装置的开口401)暴露于传感器104。在一可选实施例中，腕部将与配备用于限制腕部移动的附加组件的装置适当耦合。在步骤1502中，根据放在装置102上的腕部(左或右)预设装置。在替代实施例中，可以省略该步骤。在步骤1503中，传感器104被驱动沿着腕部下方的预定路径扫描腕部皮肤区域。在一个实施例中，传感器104被驱动在腕部下方摆动以通过装置的开口401扫描腕部皮肤区域。

在步骤1504中，传感器104基于扫描结果确定腕部皮肤区域内的最佳位置。在步骤1505中，传感器被驱动向上移动，直至接触最佳位置处的腕部皮肤区域。在步骤1506中，传感器104将利用腕部皮肤表面上的最佳接触力来检测用户的生命体征。在一个实施例中，传感器104将按压腕部皮肤表面，同时调节按压力以找到最佳接触力。在步骤1507中，如果确定继续测量，则执行步骤1508中的操作，以确定是否需要执行重新扫描流程。如果需要，则返回到步骤1503中的操作，进行下一轮扫描和测量流程。如果不需要，则返回到步骤1506中的操作，进行下一轮测量流程。在步骤1507中，如果确定停止测量，则执行步骤1509中的操作。在步骤1509中，将测量结果输出和/或显示给用户以供进一步处理。

虽然前述描述和附图表示本发明的实施例，但可以理解的是，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种添加、修改和替换。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明原理的前提下，本发明可结合使用在本发明的实践中使用的形式、结构、布置、比例、材料、元件和组件等的许多修改，这些修改特别适合于特定的环境和操作要求。因此，当前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求及其法律等同物指示，而不限于前述描述。

Claims (24)

1.一种生理测量装置，其特征在于，包括：

测量表面，用户将其腕部放在所述测量表面上进行测量；

开口，配置在所述测量表面上，用于限定腕部的感测区域；以及

传感器，配置在所述测量表面下方，用于通过所述开口测量所述用户的所述腕部的生理信息，

腕带，佩戴在所述腕部并在测量期间与所述开口耦合，所述腕带的至少一侧配置多个磁性组件，用于将所述腕带通过磁效应耦合到所述开口；

其中，所述传感器可操作地沿着所述腕部下方的扫描路径扫描上腕部表面，以非接触方式确定测量位置，并且通过所述开口向上移动以在所述测量位置接触所述腕部表面，以接触方式测量所述用户的所述生理信息。

2.根据权利要求1所述的生理测量装置，其特征在于，所述腕带包括开口，其用于在所述腕带佩戴在所述腕部时限定所述腕部的感测区域。

3.根据权利要求2所述的生理测量装置，其特征在于，在所述腕带上标记一个或多个指令标志，其用于引导所述用户在左腕部和右腕部中的至少一个上正确地佩戴所述腕带。

4.根据权利要求1所述的生理测量装置，其特征在于，所述测量表面具有前部和后部，所述后部低于所述前部。

5.根据权利要求4所述的生理测量装置，其特征在于，在较高的所述前部与较低的所述后部之间配置斜面。

6.根据权利要求4所述的生理测量装置，其特征在于，在所述测量表面的所述后部配置凹部。

7.根据权利要求1所述的生理测量装置，其特征在于，还包括悬臂，所述悬臂耦合到所述传感器，以驱动所述传感器沿着垂直于所述腕部表面下方的动脉的扫描路径扫描所述腕部表面。

8.根据权利要求7所述的生理测量装置，其特征在于，所述悬臂可操作地围绕轴线旋转，并且所述传感器配置在所述悬臂的一端。

9.根据权利要求7所述的生理测量装置，其特征在于，还包括至少一个杠杆元件，其耦合在所述悬臂与所述传感器之间，其中所述杠杆元件可相对于所述悬臂旋转，以将所述传感器压向所述腕部。

10.根据权利要求7所述的生理测量装置，其特征在于，还包括杠杆单元，其耦合到所述悬臂，并且可相对于所述悬臂旋转，以将所述传感器朝向所述腕部提起，所述传感器可移动地配置在所述悬臂的一端。

11.根据权利要求1所述的生理测量装置，其特征在于，还包括扶手组件，其用于搁置所述用户的手臂。

12.根据权利要求1所述的生理测量装置，其特征在于，还包括显示器保持器，其可操作用于保持用于向所述用户显示测量结果的显示单元。

13.根据权利要求1所述的生理测量装置，其特征在于，基于放在所述测量表面上的腕部，所述传感器以相应的预定路径扫描所述腕部表面。

14.根据权利要求13所述的生理测量装置，其特征在于，基于放在所述测量表面上的腕部，所述传感器从原始位置预设到初始感测位置，并且从所述初始感测位置进一步扫描所述腕部表面。

15.根据权利要求14所述的生理测量装置，其特征在于，所述传感器被驱动在从所述初始感测位置开始的预定感测范围内围绕所述腕部移动。

16.一种用于测量用户的生理信息的方法，应用于如权利要求1-15中任意一项所述的生理测量装置，其特征在于，包括：

驱动位于所述用户的腕部下方的传感器沿着所述腕部下方的扫描路径扫描腕部的皮肤区域；

基于扫描结果确定所述皮肤区域上的测量位置；

驱动所述传感器向上移动以在所述测量位置接触皮肤表面；以及

通过所述传感器在所述测量位置检测所述用户的所述生理信息。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述传感器在所述腕部的最佳接触力以检测所述生理信息。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

确定要测量的腕部是左腕部还是右腕部，并基于确定结果驱动所述传感器扫描所述腕部。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：

基于确定的要测量的腕部，将所述传感器从原始位置预设到初始感测位置，并且沿着相应的预定路径从所述初始感测位置进一步扫描所述腕部表面。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

驱动所述传感器沿着垂直于动脉的方向扫描所述腕部。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述传感器被驱动以围绕所述腕部扫描。

22.一种应用于如权利要求1-15中任意一项所述的生理测量装置来检测用户的生理信息的方法，其特征在于，包括：

在所述用户的腕部佩戴腕带；

将所述腕部放在所述装置上，通过磁体吸引力将所述腕带于所述开口耦合；

基于放在所述装置上的腕部，预设所述装置的传感器；以及

开始对所述用户的生理信息进行测量。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述基于放在所述装置上的腕部，预设所述装置的传感器的步骤还包括：在将左腕部放在所述装置上时，将所述传感器定位到第一初始感测位置；并且在将右腕部放在所述装置上时，将所述传感器定位到第二初始感测位置。

24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述将所述腕带耦合到所述装置的开口的步骤还包括以机械方式将所述腕带与所述开口锁定。