CN113316942A - 配备光学传感器用于生物特征感测的定制听力设备 - Google Patents

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Abstract

定制的入耳式听力设备包括光源、光电检测器、光发射窗和光透射窗。光源和光电检测器一起用作生理传感器，其从光源通过光发射将光发射到用户耳道的皮肤，并在光电检测器处检测由皮肤反射的穿过光检测窗的光。光发射窗和光检测窗位于设备侧壁中的与耳道中的皮肤接触的定制部分处。

Description

配备光学传感器用于生物特征感测的定制听力设备
背景技术
一些入耳式设备(例如，助听器和耳塞)包括用于检测生理数据的光学传感器。例如，设备可以包括光源和光电检测器以收集光电容积描记图(PPG)数据。在这些设备中，光源用于照亮耳道内的组织，而光电检测器检测设备处的反射光。基于检测到的光，可以确定在心跳序列期间由流经该组织的血液引起的光吸收变化。根据该PPG数据，可以确定诸如心率、血压、血氧水平、血液分析物水平、呼吸速率或呼吸量等生理信息。
为了使这些设备正常操作，重要的是将光电检测器紧贴皮肤定位，使得不会检测到外来光(例如噪声环境光)。此外，重要的是该设备具有明确定义的光源以发射可通过皮肤传播的光。通过这种方式，可以将信噪比保持在相当低的水平。光源和/或光电检测器的问题会降低检测到的生理数据的信噪比，从而使最终信号降级并导致所确定的生理信息出现错误。然而，当前的设备无法充分确保光源和光电检测器的最佳位置和功能，因此可能会受到高信噪比和降级的生理信息影响。
发明内容
根据本公开内容的示例，一种听力设备包括：外壳，所述外壳的至少一部分具有根据用户耳道的形状定制的形状；光发射窗，其被配置为允许光透射穿过所述外壳的侧壁，所述光发射窗在所述外壳的所述定制部分中；光检测窗，其被配置为允许光透射穿过所述外壳的所述侧壁，所述光检测窗在所述外壳的所述定制部分中；光源，其被配置为：通过所述光发射窗从所述外壳的内部向所述外壳的外部发射光，所述光源包含在所述外壳中；以及光电检测器，其被配置为通过所述光检测窗在所述外壳内部处检测来自所述外壳的所述外部的光，所述光电检测器包含在所述外壳中；以及电路，其电连接到所述光源和所述光电检测器，并且被配置为控制所述听力设备的操作，包括所述光源和所述光电检测器的操作，所述电路包含在所述外壳中。
根据本公开内容的另一示例，一种制造用于听力设备的外壳的方法，使得所述外壳具有根据用户的耳道的形状定制的形状，所述方法包括：确定用户特定的耳道几何形状；提供用于在所述外壳上定位光发射窗以及光检测窗中的至少一个的约束，所述光发射窗和所述光检测窗被配置为允许光透射穿过所述外壳的侧壁；通过将所述约束与所述确定的用户特定耳道几何形状相关来确定所述外壳上的所述光发射窗和所述光检测窗中的至少一个的位置；以及基于所述确定的耳道几何形状来制造所述外壳，其中，在所述确定的位置处提供所述光发射窗和所述光检测窗中的至少一个。
在上述示例的各个实施例中，所述光源和/或所述光电检测器经由至少一根可自由移动的电线电连接到所述电路；所述听力设备还包括印刷电路板(PCB)，其中，所述光源和所述光电检测器安装在所述PCB的两个相对侧；所述外壳的定制部分包括表面凹口和/或通孔，并且所述光源或所述光电检测器定位于所述凹口处或所述通孔中；所述听力设备还包括：波导，其将所述光源光学耦合至所述光发射窗或将所述光电检测器光学耦合至所述光检测窗，所述波导至少部分延伸通过所述外壳的定制部分的所述侧壁；所述光发射窗和所述光检测窗均位于距所述外壳的所述定制部分的边缘至少1mm处；所述光源和/或所述光电检测器安装到所述听力设备的面板上；所述外壳的至少一部分由对所述光源发出的光的波长透明的材料制成；所述光源和所述光电检测器构成光电容积描记图传感器；和/或所述光源为发光二极管；所述光发射窗或所述光检测窗中的至少一个位于所述外壳的密封区；所述光发射窗与所述光检测窗相隔一距离被提供；所述距离包括在所述外壳的轴向和/或圆周方向上的距离。
附图说明
图1是根据本公开内容的第一示例入耳式设备。
图2是图1的示例入耳式设备的横截面。
图3是本公开内容的第二示例入耳式设备。
图4是本公开内容的第三示例入耳式设备。
图5是入耳式设备的横截面，示出了入耳式设备内的第一示例波导配置。
图6是入耳式设备的横截面，示出了入耳式设备内的第二示例波导配置。
图7是入耳式设备的横截面，示出了入耳式设备内的第三示例波导配置。
图8是本公开内容的第四示例入耳式设备。
图9是本公开内容的第五示例入耳式设备。
具体实施方式
有鉴于此，本公开内容涉及能够进行光学生理测量的入耳式设备，其克服了此类当前设备的缺陷。具体而言，本公开内容涉及定制听力设备，其包括被配置为至少部分插入耳道中的外壳，其中外壳是针对耳道的形状单独定制的，其能够测量光电容积描记图(PPG)数据。这些助听器可被称为耳内(ITE)、被完全插入耳道的完全耳道内(CIC)设备(例如，与助听器一样)，和/或耳道内接收机(RIC)或耳后(BTE)设备(例如，与助听器一样)，其除了位于耳内的部分外，还具有一个佩戴在耳后的外部部分。
根据用于制造定制外壳、耳模、耳塞等的常规技术，首先确定用户特定的耳道几何形状。这具体可以包括进行耳朵印模，并且然后对印模进行3D扫描。然后可以通过对最终壳的形状如何适合印模的3D扫描数据集进行部分详细说明(例如，使用3D建模软件)来创建印模的3D模型。然后制造定制外壳，例如通过增材制造技术。最后，组装设备。通常，定制外壳具有侧向开口，面板或附件附接到该侧向开口上以覆盖侧向开口。听力设备的电子元件可以附接到面板/模块和/或提供在由外壳包围的内部容积内。例如，包括电子元件的印刷电路板(PCB)可以被提供在内部容积内部。因此，最终组装包括将电子元件插入到外壳的内部容积中并且用附接到外壳的面板来覆盖外壳的侧向开口。
对于具有光学传感器的定制入耳式设备，用于制造外壳的标准材料(例如，用于增材制造的丙烯酸酯)对于这些传感器中使用的光波长是不透明的。因此，传感器通常定位在定制外壳的外部，但这限制了外壳的建模和定制设计中的自由度。此外，这些传感器的位置可以是患者特定的，从而进一步增加了制造复杂度和成本。
根据本公开内容，上述3D模型的创建还包括确定针对光发射窗(光学连接到光源)和光检测窗(光学连接到光电检测器)在自定义外壳中的最佳位置的一组约束。这些约束可以包括约束光发射和检测的位置、光源和光电检测器之间的最小/最大距离等。光发射窗和光检测窗允许光穿过定制外壳以通过光源发射到入耳式设备的外部，并通过光电检测器在入耳式设备的内部进行检测。
在图1中示出了根据本公开内容的示例入耳式设备104。如其中所见，具有外壳106的入耳式设备104位于耳朵100的耳道102中。如上所述，入耳式设备104包括覆盖外壳106的侧向开口的面板108，并且电路110，特别是PCB和/或其他电子元件，可以安装到该面板108。尽管未示出，但是控制/接口元件(例如，按钮或开关)可以附接到面板的外部并且与电子元件110耦合以用于与设备104的用户交互。此外，入耳式设备104包括光发射窗112和光源114(例如，LED)，以及光检测窗116和光电检测器118(例如，光电二极管)。
具体而言，光发射窗112优选地位于入耳式设备104的密封区(外壳106中的与耳道102接触的部分，如图1所示)中，使得没有光消散到自由场或剩余容积。入耳式设备104的密封区部分优选地根据用户耳道102的形状定制，从而使入耳式设备104与耳道102的皮肤之间的可能接触最大化。还可以确定光发射窗112与密封区的内部和外部极值点之间的最小距离d(如图1所示)，最小距离d是所需的最小距离，使得基本上没有光发射到外部密封区。例如，最小距离可以是至少1mm。类似地，光检测窗116优选地位于密封区中，使得光电检测器118不接收到外部环境光。可以再次确定光检测窗116与密封区的内部和外部极值点之间的最小距离d，使得基本上所有检测到的光都是从密封区接收的。再次，例如，最小距离可以是至少1mm。
在图2中示出了沿图1所示的线截取的图1的入耳式设备104的横截面。如其中所见，光发射窗112和光检测窗116被提供于外壳106中，具体而言，在外壳106的侧壁107中。光发射窗112和光检测窗116延伸穿过侧壁107。侧壁107可以包围外壳106的内部，至少在外壳106的定制部分内。侧壁107可以定制为耳道102的个体形状，至少在外壳106的定制部分内。侧壁107的内表面可以朝向外壳106的内部。侧壁107的外表面可以至少部分包括外壳106的密封区。当外壳106插入耳道中时，外表面可以至少部分地朝向耳道。光发射窗112和光检测窗116之间的最小和/或最大距离L也可以被确定为约束。如图所示，该距离可以包括沿外壳106的圆周方向的距离L，其随后被称为圆周距离。该距离可以包括沿外壳106的轴向方向的距离，其中外壳106的轴线在面板108与外壳106中的与面板108相对的后端之间延伸，随后被称为轴向距离。优选地，最小距离是使发射光与检测光能够分离的距离，使得光检测器118处的光是不直接从光源114接收的(例如，渗出)，而是从耳道102的皮肤接收的。在一些实施例中，光发射窗112和光检测窗116可以被提供在基本上相邻的区域，例如当从光源114发射的光束被引导远离在其中提供了光检测窗116的相邻区域时。在一些实施例中，最小距离可以是至少1mm。在一些实施例中，最小距离包括与外壳106的总圆周的至少四分之一相对应的圆周距离L。在一些实施例中，最小距离包括与外壳106在轴向方向上的总长度的至少十分之一、更优选地至少五分之一相对应的轴向距离。在一些实施例中，光发射窗112和光检测窗116可以提供在外壳106的圆周的基本相对的区域和/或外壳的两个纵向相对的端部处以使距离L最大化。
根据所确定的一组约束，然后可以在与所确定的约束相对应的位置处与外壳106一同制造光发射窗112和光检测窗116。窗112、116可以在增材制造工艺期间直接形成(例如，通过在相应位置处省略材料的添加)，或者通过在相应位置处在制造的外壳106的壁中钻孔。然后可以将光源(例如，LED)和/或光电检测器插入到外壳106的有窗开口中。在一些实施例中，光发射窗112和光检测窗116也可以体现为定制外壳的透光表面，例如通过用丙烯酸漆覆盖孔。
在其他实施例中，仅以上述方式在外壳上制造光发射窗或光检测窗。在这些实施例中，光发射窗和光检测窗中的另一个与相应的光源或光电检测器一起附接到外壳的端部/末端，作为入耳式设备的配件。配件还可包括接收机孔、蜡防护件和/或接收机等。这种实施例的一个示例如图3所示。其中，光发射窗112和光源114以与图1相同的形式示出；然而，光检测窗和光电检测器体现为附接在外壳106的端部302处的配件300。如图3的示例中所示，配件300通过外壳106的端部302处的接收机孔304提供。
在一些实施例中，光源和光电检测器可以分别大体上位于光发射窗和光检测窗的位置处，例如如图1所示的实施例示出的。然而，光源和光电检测器可以替代地位于在外壳106中或外壳106上的其他地方，远离窗112、116。在这些实施例中，来自光源114的光经由波导或类似的光耦合被发送到光发射窗112，并且从光检测窗116被发送到光电检测器118。
根据图4所示的示例实施例，光源114和光电检测器118可以在固定位置安装到标准面板108，使得光从光源114发出并被光电检测器118在朝向外壳106的内壁的侧向方向上检测到。波导400、402分别将光源114和光电检测器118光学连接到光发射窗112和光检测窗116。波导400、402可以集成在外壳106的侧壁107中，沿着外壳106的侧壁107的内表面延伸，或者可以在外壳106内自由移动，使得从光源114发出的光进入波导400(例如，在外壳106的侧壁处)并且被波导400引导到光发射窗112；并且光在光检测窗116处被接收并且被波导402引导到光电检测器118，使得离开波导402的接收到的光可以被光电检测器118进一步接收。每个设备的有源区域(其中光从光源114发出，并由光电检测器118检测)可以简单地面向外壳106内部的波导开口，或者光源114和光电检测器118可以被附接，使得有源区域邻接波导400、402的开口(或直接附接到波导400、402)，从而减少多余的光噪声和渗透。
这种波导可以如下设计和制造。根据图5中所示的第一示例(示出了入耳式设备104的横截面)，对应于波导400、402的管或通道可以以类似于制造排气管的方式沿着外壳106的内壁印刷或穿过容积。这可以包括通过增材制造形成管，由此在外壳106的内表面上印刷附加材料以形成管)。如上所述，在一些实施例中，管的中间端(波导400、402的面向光源114或光电检测器118，或面向外壳106的内部的开口)被设计成紧密连接到光源114或光电检测器118以减少噪声和渗透。因此，管的另一端通向光发射或检测窗112、116。然后可以将光导液体材料(例如透明硅树脂或丙烯酸酯或环氧树脂)注入管中并固化。替换地，可以将玻璃纤维插入空管中。这种设计具有定制化和成本效益高的优点。
在另一个示例中，波导可以用双元件3D打印技术制造以将波导400、402完全集成到外壳106的壁中，如图6中所示的入耳式设备104横截面所示。通过该工艺，光透明波导400、402和不透明壳材料在同一工艺步骤中同时印刷。波导400、402也可以通过在增材制造工艺期间在壁中留下空腔来制造(例如，由此没有外壳材料在与管相对应的区域中印刷)，或者在形成外壳106之后通过挤压来制造。
在又一示例中，如图7所示的入耳式设备104的横截面中所见，波导400、402是刚性或柔性光导(例如，由硅胶、玻璃纤维等制成)，与光源114或光电检测器118接触并附接到其上，并且被自由引导穿过入耳式设备朝向外壳106处的窗112、116。外壳106可以在适当的窗和通向外壳106内部的中间开口之间包含通孔，而光导可以通过该通孔插入。
当然，可以根据不同的技术来制造单个入耳式设备的波导400、402。还可以设想，单个入耳式设备可以仅针对光源114或光电检测器116中的一个使用波导，或者针对光源114和光电检测器116中的每一个使用波导的不同实施例。
在其他实施例中，外壳106本身可以是对光源114和光电检测器118的特定波长透明的材料。在这些情况下，整个外壳106、仅密封区或仅密封区中的与光发射和检测窗112、116/光源114和光电检测器118对应的一部分可以是透明材料。以此方式，光发射和检测窗112、116由外壳的透明部分构成。
这种实施例的一个例子如图8所示。其中，光源114和光电检测器118可以安装到面板108的内侧。为了防止光源114和光检测器之间的短路(使得光检测器在光没有首先穿过皮肤的情况下不检测由光源直接发射的光)，光源114可以通过分隔壁800与外壳106内的光电检测器118隔开。分隔壁800因此迫使光电检测器118检测离开外壳106、穿过皮肤、然后在分隔壁800的相对侧反射回(并重新进入外壳106)的光802。壁800可由与外壳106相同的材料印刷。由于外壳材料对光是透明的，因此可以通过在随后的制造步骤中施加不透明漆来使分隔壁800不透明。替换地，分隔壁800可通过使用不透明材料等的2元件3D打印技术制成。在仅外壳106的一部分是透明的情况下，外壳106的透明部分可以通过使用2元件3D打印来生产，或者通过使整个外壳106透明而然后选择性地将不透明漆施加到透明外壳106应该阻挡光线的地方(不与窗户相对应的区域)。
在外壳的全部或部分如上所述是透明的情况下，光源114和光电检测器118也可以位于外壳的内壁附近，例如位于密封区而不是安装在面板上。在图9的示例入耳式设备104中示出了这样的实施例。当如图9所示位于外壳106壁处时，外壳可在其中可定位光源114的密封区域处具有凹口或通孔900。光发射窗112因此提供在凹口或通孔900处。凹口或通孔900可以被涂覆，具体而言，在提供于外壳106的侧壁107中的凹口或通孔900的侧壁之间，涂有不透明漆以密封并允许光透射。尽管未在图9中示出，但光电检测器118也可以或替代地以类似方式置于外壳106的通孔处。
在一些情况下，光源114和光电检测器118安装在PCB条902的相对面上，光电检测器118在PCB 902中的与凹口或通孔900相对的一侧上。以这种方式，从光源114发出的光可以与由PCB 902的光电检测器118检测到的光隔离。将光源114置于凹口或通孔900中，通过确保由光源114发射的基本上所有的光被引导出外壳106而不是照亮外壳106的内部，进一步有助于防止光源114和光电检测器118之间的光短路。如上所述，在光电检测器118位于在凹口或通孔中(并且因此允许仅捕获通过光检测窗进入的光)并且安装到PCB的一侧的情况下，光源114因此将安装在PCB的相对侧。
对于未位于凹口或通孔900中的元件(图9中的光电检测器118)，可进一步提供波导904作为该元件与对应窗(或构成窗的外壳106的部分)之间的光学连接。例如，在光源114在凹口或通孔900中并且光电检测器118在PCB 902的相对侧上的情况下，波导904可以将光电检测器118光学连接到外壳的用作光检测窗116的部分。类似地，在光电检测器在凹口或通孔中并且光源在PCB的相对侧上的情况下，波导可以将光源光学连接到外壳的用作光发射窗的部分。
对于上述实施例中的每个实施例，光源114和光电检测器118电连接到传感器处理电路，其可以包括处理器、分立电路元件等。任何或所有电路元件可以集成为集成半导体器件的一部分和/或可以安装在印刷电路板上。印刷电路板和相关联的电路可以与图1中所示的电路110一起安装或除了图1中所示的电路110之外，安装到或集成到面板108或与面板108，作为外壳的配件(例如，如图3中所示的配件300)附接，或者位于单元内部(例如，像图9的PCB 902那样)。该电路还可以与入耳式设备的其他处理电路集成或分离，例如图1中所示的电路110。光源114和光电检测器118可以以各种方式连接到任何相应的电路。例如，在一些实施例中，光源114和/或光电检测器118可以直接安装到印刷电路板(例如，如图1所示的面板108上的电路110，或图9所示的PCB 902上的电路110)。在这些情况下，光源114和光电检测器118可以在同一印刷电路板的相同或相对侧，或者在不同的印刷电路板上。如果未安装到印刷电路板，或以其他方式远离电路，则光源和/或光电检测器可以通过电线111、113电连接到任何电路。例如，线可以是自由移动的利兹线。利兹线的使用为入耳式设备的组装提供了机械自由度。
尽管上文呈现了各种特征和实施例，但应当理解，这些特征和实施例可以单独使用或以其任意组合的方式使用。此外，应当理解，本领域技术人员可以想到各种变化和修改。

Claims (17)

1.一种听力设备，包括：
外壳，所述外壳的至少一部分具有根据用户的耳道的形状定制的形状；
光发射窗，其被配置为：允许光透射穿过所述外壳的侧壁，所述光发射窗是通过所述外壳的定制部分的窗；
光检测窗，其被配置为：允许光透射穿过所述外壳的侧壁，所述光检测窗是通过所述外壳的定制部分的窗；
光源，其被配置为：通过所述光发射窗从所述外壳的内部向所述外壳的外部发射光，所述光源至少部分地包含在所述外壳中；以及
光电检测器，其被配置为：通过所述光检测窗在所述外壳的内部处检测来自所述外壳的外部的光，所述光电检测器至少部分包含在所述外壳中；以及
电路，其包含在所述外壳中并且电连接到所述光源和所述光电检测器，并且被配置为控制所述听力设备的操作，所述操作包括所述光源的操作和所述光电检测器的操作。
2.根据权利要求1所述的听力设备，其中，所述光源和/或所述光电检测器经由至少一根可自由移动的电线电连接到所述电路。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的听力设备，还包括印刷电路板(PCB)，其中，所述光源和所述光电检测器安装在所述PCB的相对侧。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的听力设备，其中，所述外壳的定制部分包括表面凹口和/或通孔，并且所述光源或所述光电检测器定位于所述凹口处或在所述通孔中。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的听力设备，还包括：波导，其将所述光源光学耦合至所述光发射窗或将所述光电检测器光学耦合至所述光检测窗，所述波导至少部分地在所述外壳的定制部分的侧壁内延伸。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的听力设备，其中，所述光发射窗和所述光检测窗中的每个均位于距所述外壳的定制部分的边缘至少1mm处。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的听力设备，其中，所述光源和/或所述光电检测器被安装到所述听力设备的面板上。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的听力设备，其中，所述外壳中的与所述光发射窗或所述光检测窗相对应的至少一部分由对由所述光源发射的光的波长透明的材料制成。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的听力设备，其中，所述光源和所述光电检测器构成光电容积描记图传感器。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的听力设备，其中，所述光源为发光二极管。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的听力设备，其中，所述光发射窗或所述光检测窗位于所述外壳的密封区，所述密封区被定义为所述外壳中的当所述外壳被插入到所述耳道中时与所述耳道接触的部分。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的听力设备，其中，所述光发射窗和所述光检测窗被提供在围绕所述外壳的达所述外壳的总圆周的至少四分之一的圆周距离处。
13.一种制造用于听力设备的外壳的方法，使得所述外壳具有根据用户的耳道的形状定制的形状，所述方法包括：
确定用户特定的耳道几何形状；
提供用于在所述外壳上定位光发射窗或光检测窗的约束，所述光发射窗和所述光检测窗被配置为允许光透射穿过所述外壳的侧壁；
通过将所述约束与所确定的用户特定的耳道几何形状相关来确定在所述外壳上针对所述光发射窗或所述光检测窗的位置；以及
基于所确定的耳道几何形状来制造所述外壳，其中，所述光发射窗和所述光检测窗中的至少一个是在所确定的位置处被提供的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，选择所述约束，使得所述光发射窗或所述光检测窗位于所述外壳的密封区处，所述密封区被定义为所述外壳中的当所述外壳被插入到所述耳道中时与所述耳道接触的部分。
15.根据权利要求13至14中任意一项所述的方法，其中，所述约束包括所述光发射窗和所述光检测窗之间的最小距离。
16.根据权利要求13至15中任意一项所述的方法，其中，确定所述用户特定的耳道几何形状包括：获得关于所述用户特定的耳道几何形状的耳道数据，其中，确定所述位置包括将所述约束与所述耳道数据相关。
17.根据权利要求13至16中任意一项所述的方法，其中，制造所述外壳包括：提供通向所确定的位置的波导。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3944744A1 (en) * 2019-03-26 2022-02-02 Sonova AG Custom hearing device equipped with optical sensors for biometrical sensing
EP4068799A1 (en) 2021-03-30 2022-10-05 Sonova AG Binaural hearing system for providing sensor data indicative of a biometric property, and method of its operation
DE102021208928A1 (de) * 2021-08-13 2023-02-16 Sivantos Pte. Ltd. Verfahren zur Überprüfung eines PPG-Sensors einer Hörvorrichtung und Hörvorrichtungssystem
US20230065996A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Starkey Laboratories, Inc. Faceplate for a custom-fitted hearing device shell
US12069438B2 (en) * 2021-10-01 2024-08-20 Starkey Laboratories, Inc. Sensor mounting features in a custom-fitted hearing device shell
US11701057B1 (en) * 2022-02-17 2023-07-18 Sonova Ag Hearing device, hearing device-based systems and methods for determining a quality metric for an optical measurement
EP4294052A1 (en) 2022-06-16 2023-12-20 Sonova AG Blank of a housing shell for an earpiece comprising a window in a wall, housing shell, earpiece, and method of its production

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6556852B1 (en) * 2001-03-27 2003-04-29 I-Medik, Inc. Earpiece with sensors to measure/monitor multiple physiological variables
CN104739422A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 财团法人工业技术研究院 光学生理信号测量装置以及信号处理方法
CN105379306A (zh) * 2012-12-14 2016-03-02 瓦伦赛尔公司 光导装置和包含光导装置的监测装置
US20160249133A1 (en) * 2013-10-07 2016-08-25 Gn Netcom A/S Earphone device with optical sensor
US20190045291A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-07 Bose Corporation Earbud insertion sensing method with infrared technology

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8788002B2 (en) * 2009-02-25 2014-07-22 Valencell, Inc. Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same
WO2013148753A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Wayne State University Sensor and method for continuous health monitoring
EP3448249A4 (en) 2016-04-29 2019-10-09 Fitbit, Inc. MULTI-CHANNEL PHOTOPLETHYSMOGRAPHY SENSOR
WO2018137771A1 (en) * 2017-01-27 2018-08-02 Sonova Ag A hearing device comprising a light source
EP3406194B1 (en) * 2017-05-23 2021-02-24 ams AG Circuit arrangement for an optical monitoring system and method for optical monitoring
EP3623840A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-18 IDT Inc. Optical sensor, particularly hybrid analog-digital optical sensor array
EP4216570A1 (en) * 2018-09-19 2023-07-26 Sonion Nederland B.V. A housing comprising a sensor
EP3944744A1 (en) * 2019-03-26 2022-02-02 Sonova AG Custom hearing device equipped with optical sensors for biometrical sensing
US20220142575A1 (en) * 2019-04-16 2022-05-12 Cosinuss Gmbh Apparatus, which is insertable into an ear canal, for detecting physiological parameters
EP4335369A3 (en) * 2019-10-07 2024-06-05 Sonion Nederland B.V. Hearing device including an optical sensor
EP3806494B1 (en) * 2019-10-07 2023-12-27 Sonion Nederland B.V. Hearing device including an optical sensor
US11647950B2 (en) * 2020-03-30 2023-05-16 Sonova Ag Hearing device with optical sensor at spout
WO2022049547A1 (en) * 2020-09-05 2022-03-10 Senbiosys Adaptive light sensor
EP4027658A1 (en) * 2021-01-08 2022-07-13 Oticon A/s A hearing aid comprising one or more sensors for biometrical measurements
EP3809725A2 (en) * 2021-02-11 2021-04-21 Oticon A/s Hearing aid system configured to evaluate cognitive load
EP4061011A1 (en) * 2021-03-15 2022-09-21 Sonova AG Hearing device with optical sensor for determining a tissue property
US11543292B1 (en) * 2021-07-30 2023-01-03 Analog Devices International Unlimited Company Low-frequency noise cancellation in optical measurements
DE102021208928A1 (de) * 2021-08-13 2023-02-16 Sivantos Pte. Ltd. Verfahren zur Überprüfung eines PPG-Sensors einer Hörvorrichtung und Hörvorrichtungssystem

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6556852B1 (en) * 2001-03-27 2003-04-29 I-Medik, Inc. Earpiece with sensors to measure/monitor multiple physiological variables
CN105379306A (zh) * 2012-12-14 2016-03-02 瓦伦赛尔公司 光导装置和包含光导装置的监测装置
US20160249133A1 (en) * 2013-10-07 2016-08-25 Gn Netcom A/S Earphone device with optical sensor
CN104739422A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 财团法人工业技术研究院 光学生理信号测量装置以及信号处理方法
US20190045291A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-07 Bose Corporation Earbud insertion sensing method with infrared technology

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Publication number Publication date
US12063478B2 (en) 2024-08-13
EP3944744A1 (en) 2022-02-02
US20220174432A1 (en) 2022-06-02
WO2020192956A1 (en) 2020-10-01

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