CN116839773A - 用于估计基于光的力的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于估计基于光的力的设备和方法，所述设备包括：主体；盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；以及光学传感器，设置在支撑部件上，光学传感器包括光源、检测器以及电路单元，光源被配置为将光发射到反射器，检测器被配置为检测从反射器反射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力。

Description

用于估计基于光的力的设备和方法

本申请要求于2022年3月25日提交到韩国知识产权局的第10-2022-0037581号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部公开出于所有目的通过引用全部包含于此。

技术领域

本公开的示例实施例涉及一种用于估计基于光的力的设备和方法。

背景技术

随着医学科学的发展和更长的平均寿命，对医疗装置的兴趣日益增长，范围从用于在医院或医疗检查机构中使用的大型医疗装置，到个人可随身携带的小型便携式医疗装置和医疗保健装置。用于测量生物信息的医疗装置通常可被分类为侵入型装置和非侵入型装置。非侵入型装置具有简单地检测生物信息而不会给对象带来痛苦的效果。

作为非侵入型装置的示例，芯片的形式的装置可被安装在可穿戴装置或智能手机中，以测量施加到对象的力。最近，对通过使用光来简单地测量接触力而不使用直接地测量施加到对象的对象的接触力的方法的技术的兴趣日益增长。

发明内容

一个或多个示例实施例提供一种被配置为估计基于光的力的设备。

根据示例实施例的一个方面，提供一种被配置为估计基于光的力的设备，所述设备包括：主体；盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；以及光学传感器，设置在支撑部件上，光学传感器包括光源、检测器以及电路单元，光源被配置为将光发射到反射器，检测器被配置为检测从反射器反射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力。

在光学传感器中，电路单元还可被配置为：基于光信号的强度，获得通过对象在盖上的按压力而变形的支撑部件的变形的程度；以及基于获得的变形的程度，估计对象的接触力。

至少一个或多个光学传感器可设置在支撑部件的第一侧或第二侧。

基于光学传感器设置在支撑部件的第一侧，反射器可设置在面对光学传感器的主板上；以及基于光学传感器设置在支撑部件的第二侧，反射器可设置在面对光学传感器的盖上。

反射器可与主体一体地形成。

在光学传感器中，由光源发射到反射器的光的出射角和从反射器反射到检测器的光的入射角中的每个可在从90度至180度的范围内。

在光学传感器中，光源的中心与检测器的中心之间的距离可在从50μm至125μm的范围或从700μm至2000μm的范围中的至少一个内。

在光学传感器中，光源和检测器可设置在同一平面上。

在光学传感器中，设置在同一平面上的光源和检测器与反射器之间的垂直距离可在从100μm至1000μm的范围内。

盖可由玻璃材料制成，并且支撑部件可由塑料材料制成。

根据示例实施例的另一方面，提供一种基于设备估计基于光的力的方法，所述设备包括光学传感器、支撑部件、盖和主体的设备，所述方法包括：通过使用设置在支撑部件的光学传感器、设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象的盖，基于所述设备接触对象来测量光信号，支撑部件与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；以及基于通过使用光学传感器测量的光信号，估计对象的接触力。

测量光信号的步骤可包括：通过将光发射到反射器并且检测从对象反射的光来测量光信号。

基于光信号来估计对象的接触力的步骤可包括：基于光信号的强度，获得通过对象在盖上的按压力而变形的支撑部件的变形的程度；以及基于获得的变形的程度，估计对象的接触力。

根据示例实施例的另一方面，提供一种被配置为估计血压的设备，所述设备包括：主体；盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；第一传感器，设置在盖的第一侧上，并且基于与对象接触而被配置为测量光电容积描记(PPG)信号；支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；第二传感器，设置在支撑部件上，第二传感器包括光源、检测器以及电路单元，光源被配置为将光发射到反射器，检测器被配置为检测从反射器反射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力；以及处理器，被配置为基于估计的接触力和PPG信号来估计血压。

在第二传感器中，电路单元还可被配置为：基于光信号的强度，获得通过对象在盖上的按压力而变形的支撑部件的变形的程度；以及基于获得的变形的程度，估计对象的接触力。

在第二传感器中，由光源发射到反射器的光的出射角和从反射器反射到检测器的光的入射角中的每个可在从90度至180度的范围内。

在第二传感器中，光源的中心与检测器的中心之间的距离可在从50μm至125μm的范围或从700μm至2000μm的范围中的至少一个内。

处理器还可被配置为：基于估计的接触力和PPG信号，获得示波波形包络；以及基于获得的示波波形包络，估计血压。

根据示例实施例的另一方面，提供了一种被配置为估计血压的设备，所述设备包括：主体；盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；第一传感器，设置在盖的第一侧上，并且基于与对象接触而被配置为测量光电容积描记(PPG)信号；支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，向主体的内侧突出，并且具有一个或多个光路；第二传感器，设置在支撑部件的第一侧，第二传感器包括光源、反射器、检测器以及电路单元，光源被配置为通过形成在支撑部件中的光路将光发射到反射器，反射器设置在盖的第二侧上，检测器被配置为检测从反射器反射并且通过光路透射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力；以及处理器，被配置为基于估计的接触力和PPG信号来估计血压。

分隔壁形成在光路之间，使得由光源发射的光和入射到检测器上的光可被相互阻挡。

根据示例实施例的另一方面，提供了一种可穿戴设备，包括：第一主体；带；设备，被配置为估计基于光的力，所述设备包括：第二主体；盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；以及光学传感器，设置在支撑部件上，光学传感器包括光源、检测器以及电路单元，光源被配置为将光发射到反射器，检测器被配置为检测从反射器反射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力。

附图说明

从下面的结合附图的描述，本公开的特定示例实施例的以上和/或其他方面、特征和优点将更加清楚，其中：

图1是示出根据示例实施例的被配置为估计基于光的力的设备中的光学传感器的框图；

图2A和图2B是示出被配置为估计基于光的力的设备的结构的示例的示图；

图3是示出光学传感器的结构的示图；

图4是示出光信号的强度与位移之间的关系的曲线图；

图5是示出根据示例实施例的估计基于光的力的方法的流程图；

图6是示出根据另一示例实施例的包括被配置为估计基于光的力的设备的被配置为估计血压的设备的框图；

图7是示出根据另一示例实施例的包括被配置为估计基于光的力的设备的被配置为估计血压的设备的结构的示图；

图8A和图8B是解释基于示波法来估计血压的示例的示图；

图9是示出根据另一示例实施例的包括被配置为估计基于光的力的设备的被配置为估计血压的设备的结构的示图；

图10是示出根据另一示例实施例的被配置为估计基于光的力的设备的框图；

图11和图12是示出可穿戴装置的示例的示图；

图13是示出移动装置的示例的示图。

贯穿附图和具体实施方式，除非另有描述，否则相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，这些元件的相对尺寸和描绘可被夸大。

具体实施方式

示例实施例的细节被包括在下面的具体实施方式和附图中。从参照附图详细描述的下面的示例实施例，将更清楚地理解优点和特征以及实现其的方法。贯穿附图和具体实施方式，除非另有描述，否则相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、特征和结构。

将理解，尽管术语第一、第二等可在此用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。此外，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。还将理解，除非明确地相反描述，否则当元件被称为“包括”另一元件时，该元件不意在排除一个或多个其他元件，而是进一步包括一个或多个其他元件。在下面的描述中，诸如“单元”和“模块”的术语指示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且它们可通过使用硬件、软件或硬件和软件组合来实现。

被配置为估计基于光的力(optical-based force)的设备可被安装在终端(诸如，智能手机、平板个人计算机(PC)、台式计算机、膝上型计算机等)中。此外，被配置为估计基于光的力的设备可被实现在可被穿戴在对象上的可穿戴装置中，使得用户在携带可穿戴装置时可更容易地测量生物信息(例如，血压)。例如，被配置为估计基于光的力的设备可被实现在可穿戴装置(诸如，腕表型可穿戴装置、手镯型可穿戴装置、腕带型可穿戴装置、环型可穿戴装置、眼镜型可穿戴装置、耳塞型可穿戴装置、头带型可穿戴装置等)中。然而，可穿戴装置不限于此，并且可针对各种目的而被修改(诸如，用于在医疗机构中使用以测量和分析生物信息的固定型装置)。

图1是示出根据示例实施例的被配置为估计基于光的力的设备中的光学传感器的框图。

被配置为估计基于光的力的设备包括光学传感器100。参照图1，光学传感器100可包括传感器单元110和电路单元120，并且传感器单元110可包括光源111和检测器112。

电路单元120可电连接到传感器单元110，并且可控制传感器单元110的操作。例如，在电路单元120的控制下，传感器单元110的光源111可将光发射到反射器，并且检测器112可测量从反射器反射的光信号。基于测量的光信号，电路单元120可估计对象的接触力。下面将详细描述通过使用光学传感器100来估计接触力的示例。

图2A和图2B是示出被配置为估计基于光的力的设备的结构的示例的示图，以及示出腕表型可穿戴装置的倒置主体的结构的右部的剖视图。在下面的描述中，主体的下部被定义为Z方向，并且主体的上部被定义为Z’方向。

参照图2A和图2B，被配置为估计基于光的力的设备包括：主体200；盖210，设置在主体200的下部(第一侧)以当主体200被穿戴在对象上时与对象接触；支撑部件230，与盖210的两侧结合(连接)，支撑盖210，并且向主体200的内侧突出；主板250，设置在支撑部件230上；光学传感器240；以及反射器260，光从反射器260被反射。

光学传感器240可设置在支撑部件230上，并且可通过使用光信号来估计对象的接触力。例如，至少一个或多个光学传感器240可设置在支撑部件230的上部或下部。图2A示出这样的结构：在该结构中，光学传感器240设置在支撑部件230的下部(第一侧)，并且由光学传感器240的光源111发射的光从反射器260被反射，以入射到光学传感器240的检测器112上。图2B示出这样的结构：在该结构中，传感器240设置在支撑部件230的上部(与第一侧相反的第二侧)，并且由光学传感器的光源111发射的光从设置在主板250上的反射器260被反射，以入射到光学传感器240的检测器112上。此外，多个光学传感器240可设置在支撑部件230的上部或下部。尽管图2A和2B示出光学传感器240设置在可穿戴装置的倒置主体的结构的右部的示例，但是一对光学传感器240可设置在可穿戴装置的倒置主体的结构的左部。光学传感器240的布局不限于此。

图3是示出根据示例实施例的光学传感器240的结构的示图。

参照图3，光学传感器240包括：光源310，被配置为将光发射到反射器340；检测器320，被配置为检测从反射器340反射的光；以及电路单元330，被配置为基于反射的光来估计对象的接触力。在这种情况下，用于向检测器320反射由光源310发射的光的对象(例如，镜子)可被用作反射器340。此外，当光学传感器240可设置在支撑部件230的上部时，反射器340可被形成在主板250上，并且当光学传感器240可设置在支撑部件230的下部时，反射器340可被形成在面对光学传感器240的盖210上。在另一示例中，对于反射器340，基于设置在支撑部件230的光学传感器240的位置，外围组件的反射特性可被使用，在这种情况下可用被配置为估计基于光的力的设备中的结构替代反射器340。例如，反射器可与主体一体地形成。

在光源310与检测器320之间存在高度差的情况下，光源310和检测器320可偏离允许传感器的灵敏操作的操作区域，因此光源310和检测器320的表面可设置在同一平面上。

此外，光源310和检测器320可通过封装结构390中的分隔壁(partition wall)350在空间上分离，使得可防止从光源310发射的光子直接进入检测器320。此外，分隔壁350可与光源310和检测器320的平面处于同一高度，以免限制光入射到检测器320上。

电路单元330可连接到光源310和检测器320，并且还可包括散热单元以防止因温度改变而导致的特性的改变。

在光学传感器240中，光源310、检测器320和电路单元330被堆叠以集成在封装结构390中。电路单元330可被设置为与光源310和检测器320分离的部件。堆叠结构可通过半导体工艺形成，从而最小化布线并且稳定地从检测器320获得电源。此外，可提高信号质量，并且可最小化单独的工艺(诸如，引线键合等)。

被配置为驱动和控制光源310和/或检测器320的电极380可设置在封装的顶部或底部。

为了制造尺寸紧凑、批量生产的光学传感器240，并且提高光学传感器240的性能，光源310的中心与检测器320的中心之间的距离360可被设置为相对较小，并且从光源310发射的光的出射角和入射到检测器320上的光的入射角可被设置在相对较宽的范围内。此外，当光源310和检测器320与反射器340之间的与指示初始安装状态的初始间隙对应的垂直距离370位于与出射角与入射角之间的交点对应的距离内时，发射的光可存在于光不可进入检测器320的死区中，因此垂直距离370可被设置为不在与所述交点对应的距离内。例如，光源310的中心与检测器320的中心之间的距离360可在从50μm至125μm的范围内或从700μm至2000μm的范围内。此外，设置在同一平面上的光源310和检测器320与反射器340之间的垂直距离370可在从10μm至1000μm的范围内。在这种情况下，从光源310发射到反射器340的光的出射角和从反射器340入射到检测器320的光的入射角中的每个可在从90度至180度的宽的范围内。然而，实施例不限于此。

此外，光学传感器240可测量当对象被放置在盖210上时的光信号，并且可基于测量的光信号来估计对象的接触力。例如，光学传感器240的电路单元330可基于通过对象在盖210上的按压力而改变的光信号的强度来获得支撑部件230的变形的程度，并且可基于获得的变形的程度来估计对象的接触力。

返回参照图2A、图2B和图3，当对象按压主体200的盖210时，主体200的结构(例如，盖210和支撑部件230)通过按压力而不同地变形，并且光学传感器240可估计指示变形的程度的位移(例如，图2A中盖210的位移270是70μm，支撑部件230的位移280是20μm，图2B中盖210的位移270是70μm，支撑部件230的位移290是30μm)，以估计由对象施加的每个接触力，如下面的等式1所示。

等式1：

F＝K×Δx

这里，F表示接触力，K表示根据材料的预定弹簧常数(spring constant)，并且Δx表示位移。这里，位移可根据相对于结构的作用点的测量位置而变化。此外，位移也可根据结构的材料而变化。例如，可确定盖210由具有相对较小的位移的玻璃材料制成，并且支撑部件230由具有大的位移的塑料材料制成。

在一个示例实施例中，当使用支撑部件230的位移来估计接触力时，从支撑部件230获得的位移可使用设置在支撑部件230的光学传感器240来间接地估计。例如，当对象被放置在盖210上并且按压盖210时，光学传感器240的电路单元330可测量由检测器320获得的光信号的强度，并且可通过使用定义了测量的光信号的强度与支撑部件230的位移之间的关系的位移估计模型来估计位移。在这种情况下，该模型可被定义为线性或非线性方程。

图4是示出光信号的强度与位移之间的关系的曲线图。参照图4，X轴中的位移可根据与Y轴对应的光信号的强度来估计。在图4中，区域A是具有高线性的光信号的强度根据位移的增加而增加的区域，并且区域B是光信号的强度根据位移的增加而逐渐减少的区域。区域A和区域B可根据光学传感器240的类型分别被使用。例如，当光源310的中心与检测器320的中心之间的距离360在从700μm至2000μm的范围内时，定义了在区域A内的光信号的强度与位移之间的关系的位移估计模型可被使用，并且当光源310的中心与检测器320的中心之间的距离360在从50μm至125μm的范围内时，定义了在区域B内的光信号的强度与位移之间的关系的位移估计模型可被使用。

通过使用估计的位移，光学传感器240可通过使用上面的等式1来估计对象的接触力。例如，光学传感器240的电路单元330可通过将使用光信号估计的位移与对应于支撑部件230的材料并且被预存储在存储装置中的弹簧常数值相乘，来估计对象的接触力。在这种情况下，可存在至少一个或多个光学传感器240。当多个光学传感器240被使用时，位移估计模型可将由各个光学传感器240测量的光信号的强度与位移之间的关系定义为参数，在这种情况下，模型的参数增加，使得光学传感器240可更准确地估计位移，从而更准确地估计接触力。

图5是示出根据示例实施例的估计基于光的力的方法的流程图。图5的方法是由上述被配置为估计基于光的力的设备执行的估计基于光的力的方法的示例，并且将在以下简要地描述。

首先，在操作510中，通过使用设置在支撑部件的光学传感器，被配置为估计基于光的力的设备可与对象接触时测量光信号，支撑部件与设置在主体的下部的盖的两侧结合以与对象接触，支撑盖并且向主体的内侧突出。例如，光学传感器包括光源和检测器，并且被配置为估计基于光的力的设备可通过使用光源向反射器发射光并且通过使用检测器检测从反射器反射的光来测量光信号。

然后，在操作520中，被配置为估计基于光的力的设备可基于使用光学传感器测量的光信号来估计对象的接触力。例如，被配置为估计基于光的力的设备可获得通过对象在盖上的按压力而变形的支撑部件的变形的程度，并且可基于获得的变形的程度来估计对象的接触力。例如，光学传感器的电路单元可测量当对象被放置在盖上并且按压盖时由检测器获得的光信号的强度，并且可通过使用定义了测量的光信号的强度与支撑部件的变形的程度之间的关系的位移估计模型来估计位移。

图6是示出根据另一示例实施例的包括被配置为估计基于光的力的设备的被配置为估计血压的设备的框图，并且图7是示出根据另一示例实施例的包括被配置为估计基于光的力的设备的被配置为估计血压的设备的结构的示图。

参照图6，被配置为估计血压的设备600可包括传感器单元610和处理器620，并且传感器单元610可包括第一传感器611和第二传感器612。第二传感器612与上面参照图1至图3描述的光学传感器240对应，使得估计接触力的示例的具体描述将被省略。

传感器单元610可电连接到处理器620。在处理器620的控制下，传感器单元610可测量当对象被放置在传感器单元610上时来自对象的生物信号，并且可测量当对象与传感器单元610接触时由对象施加到传感器单元610的接触力。例如，第一传感器611可测量来自对象的脉搏波信号(例如，光电容积描记(PPG)信号)，并且第二传感器612可向例如反射器发射光，并且可测量当与传感器接触的对象施加力时从反射器反射的光信号，并且可基于测量的光信号来估计对象的接触力。对象可以是可与传感器单元610接触的身体部位，并且可以是例如可基于PPG信号更容易地测量脉搏波的身体部位。例如，对象可以是人体中具有高血管密度的手指，但不限于此，并且可以是手腕的与桡动脉邻近的表面以及静脉血或毛细血管血通过的手腕的上部，或者人体的外周区域(诸如，脚趾等)。

处理器620可控制传感器单元610的操作，并且可基于从传感器单元610接收的脉搏波信号和接触力来估计血压。例如，处理器620可基于由第一传感器611获取的PPG信号和由第二传感器612估计的接触力来估计血压。

参照图7，被配置为估计血压的设备可包括：主体700；盖710，设置在主体700的下部以当主体700被穿戴在对象上时与对象接触；支撑部件730，与盖710的两侧结合，支撑盖710并且向主体700的内侧突出；主板750，设置在支撑部件730上；第一传感器720；第二传感器740；以及反射器760，光从反射器760被反射。

第一传感器720设置在盖710的第一侧上，并且当对象被放置在设置有第一传感器720的盖710上时可测量PPG信号。第二传感器740可设置在支撑部件730的第一侧上，并且反射器760可设置在盖710的第二侧上以面对第二传感器740。第二传感器740与上面参照图1至图3描述的光学传感器240对应，使得估计接触力的示例的具体描述将被省略。

第一传感器720可包括：一个或多个光源，被配置为发射不同波长的光；以及一个或多个检测器，被配置为检测具有不同波长的从对象的身体组织(诸如，皮肤表面或血管)散射或反射的光。光源可包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、荧光体等，但不限于此。此外，检测器可包括光电二极管、光电晶体管(PTr)或图像传感器(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)，但不限于此。为了测量两个或多个PPG信号，第一传感器720可包括一个或多个光源的阵列和/或一个或多个检测器的阵列。在这种情况下，该一个或多个光源可发射不同波长的光，并且各个光源可被放置在离检测器不同的距离处。

返回参照图6和图7，处理器620可设置在设备600的主板750上并且被配置为估计血压，并且处理器620可基于由第一传感器611和720获取的PPG信号和由第二传感器612和740估计的接触力来估计血压。例如，处理器620可基于获取的PPG信号和估计的接触力来获得示波波形包络，并且可通过使用获得的示波波形包络来估计血压。

图8A和图8B是解释基于示波法来估计血压的示例的示图。

图8A是示出当放置在盖210上的对象逐渐增大按压力时PPG信号的幅度的改变的示图，并且图8B是示出表示接触压力的改变与PPG信号的幅度之间的关系的示波波形包络OW的示图。

处理器620可通过从每个测量时间点处的PPG信号的波形包络in1的正(+)幅度值in2减去负(-)幅度值in3来提取例如峰-峰点。此外，处理器620可通过相对于对应时间点处的接触压力值来绘制每个测量时间点处的峰-峰幅度并通过执行例如多项式曲线拟合来获得示波波形包络OW。

处理器620可通过使用生成的示波波形包络OW来估计血压。处理器620可基于示波图中脉搏波的最大点MA处的接触压力值MP来估计平均动脉压(MAP)。例如，处理器620可将脉搏波的最大点MA处的接触压力值MP本身确定为MAP，或者可通过使用预定义的MAP估计方程从接触压力值MP获得MAP。在这种情况下，MAP估计方程可以以各种线性或非线性组合函数(诸如，加法、减法、除法、乘法、对数值、回归方程等)的形式表示，没有特别的限制。

此外，处理器620可获得下面中的至少一者作为特征值：示波波形包络中的最大幅度点处的接触压力值、最大幅度点的左侧点和右侧点处的与最大幅度点处的接触压力值具有预设比率的接触压力值，并且可基于获得的特征值来估计血压。例如，处理器620可通过分别使用接触压力值DP和SP来估计舒张压和收缩压，接触压力值DP和SP分别与脉搏波的最大点MA的左侧点和右侧点处的并且与脉搏波的最大点MA处的幅度值具有预定比率(例如，0.5至0.7)的幅度值对应。处理器620可将接触压力值DP和SP分别确定为舒张压和收缩压，或者可通过使用预定义的舒张压和收缩压估计方程式从相应的接触压力值DP和SP来估计舒张压和收缩压。

图9是示出根据另一示例实施例的包括被配置为估计基于光的力的设备的被配置为估计血压的设备的结构的示图。

被配置为估计血压的设备可包括：主体900；盖910，设置在主体900的下部以当主体900被穿戴在对象上时与对象接触；支撑部件930，与盖910的两侧结合，支撑盖910，向主体900的内侧突出并且包括一个或多个光路915；第一传感器920；以及第二传感器940。

第一传感器920设置在盖910的第一侧的下端，并且当对象被放置在设置有第一传感器920的盖910上时可测量PPG信号。

第二传感器940可包括：光源，设置在支撑部件930的上端并且通过形成在支撑部件930的光路915向设置在盖910的第二侧上的上端的反射器960发射光；检测器，用于检测从反射器960反射并且通过光路915入射的光；以及电路单元，被配置为基于该光来估计对象的接触力。第二传感器940与上面参照图1至图3描述的光学传感器240对应，使得估计接触力的示例的具体描述将被省略。

图9示出这样的结构：在该结构中，第二传感器940设置在支撑部件930的第二侧的上端，并且通过从支撑部件930的第一侧延伸到第二侧的光路915(例如，廊道(hall))向盖910发射光。在这种情况下，反射器960可被单独设置在盖910上以面对光路915，或者作为被配置为估计血压的设备中的结构的盖910可被用作反射器。

可以存在多个光路，并且在光路之间可形成分隔壁，使得由光源发射的光和入射到检测器上的光可以被相互阻挡。

在第二传感器940中，电路单元可获得通过对象在盖910上的按压力970而变形的支撑部件930的变形程度995，并且可基于获得的变形程度995来估计对象的接触力。

第二传感器940中的光源的中心与检测器的中心之间的距离可在从50μm至125μm的范围内或从700μm至2000μm的范围内，光源和检测器设置在同一平面上，并且该平面与反射器之间的垂直距离可在从10μm至1000μm的范围内。然而，实施例不限于此。

处理器可设置在所述设备的主板950上并且被配置为估计血压，并且处理器可基于由第一传感器920获取的PPG信号和由第二传感器940估计的接触力来估计血压。例如，处理器可基于获取的PPG信号和估计的接触力来获得示波波形包络，并且可通过使用获得的示波波形包络来估计血压。

图10是示出根据另一示例实施例的被配置为估计基于光的力的设备的框图。

参照图10，被配置为估计基于光的力的设备1000可包括传感器单元1010、电路单元1020、输出接口1030、存储装置1040和通信接口1050。传感器单元1010和电路单元1020在上面参照图1至图4进行了描述，使得其具体描述将被省略。

输出接口1030可输出电路单元1020的各种处理结果(例如，对象的接触力)。例如，输出接口1030可通过显示模块视觉地输出接触力，或者可使用扬声器模块、触觉模块等通过声音、振动、触觉等以非视觉方式输出接触力。

存储装置1040可存储电路单元1020的各种处理结果。此外，存储装置1040还可存储传感器单元1010的光源的强度、检测器的灵敏度等，并且存储在传感器单元1010的初始状态下获得的修正方程、根据材料的弹簧常数等。

在这种情况下，存储装置1040可包括以下项中的至少一种存储介质：闪存型存储器、硬盘型存储器、多媒体卡微型存储器、卡型存储器(例如，SD存储器、XD存储器等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁存储器、磁盘和光盘等，但不限于此。

通信接口1050可在电路单元1020控制下，通过使用各种有线或无线通信技术与外部装置通信，以发送和接收各种数据。例如，通信接口1050可将接触力估计结果发送给外部装置。此外，通信接口1050可从外部装置接收用于估计接触力所需的各种信息。在这种情况下，外部装置可包括信息处理装置(诸如，智能手机、平板个人计算机、台式计算机、膝上型计算机等)。

在这种情况下，通信技术可包括蓝牙通信、蓝牙低功耗(BLE)通信、近场通信(NFC)、WLAN通信、Zigbee通信、红外数据协会(IrDA)通信、Wi-Fi直连(WFD)通信、超宽带(UWB)通信、Ant+通信、WIFI通信、射频识别(RFID)通信、3G通信、4G通信和5G通信等。然而，通信技术不限于此。

图11和图12是示出根据示例实施例的可穿戴装置的示图。如在此示出的，上述用于估计血压的装置600的示例实施例可被安装在佩戴在手腕上的智能手表、智能带型可穿戴装置和耳机中，但不限于此。

参照图11，腕表型可穿戴装置1100可包括主体1110和带1130。

主体1110可以具有各种形状，并且用于执行上述估计血压的功能和可穿戴装置1100的各种其他功能的各种模块可被安装在主体1110的内侧或表面上。用于向装置1100的各种模块供电的电池可被嵌入主体1110或带1130中。

带1130可连接到主体1110的两端。带1130可以是柔性的，以便被缠绕用户的手腕。带1130可以是可从手腕拆卸的带的形式，或者可以是不可拆卸的带的形式。空气可被注入带1130中，或者带1130可设置有气囊，以便根据施加到手腕的压力的改变而具有弹性，并且手腕的压力的改变可被发送给主体1110。

用于测量血压的传感器1120可被安装在主体1110中。如在此所示的，传感器1120可被安装在主体1110的与用户的手腕接触的后表面上。当对象(例如，手指)被放置在主体1110的后表面上时，传感器1120可估计PPG信号和接触力。

操纵器1140可被安装在主体1110的一侧，并且可接收用户的控制命令并将控制命令发送给处理器。操纵器1140可具有电源按钮以输入开启/关闭可穿戴装置1100的命令。

处理器可被安装在主体1110中，并且可电连接到安装在可穿戴装置1100中的各种组件。如上所述，处理器可通过使用由传感器1120测量的信号来估计血压。

此外，用于存储处理器的处理结果和各种信息的存储装置可被安装在主体1110中。在这种情况下，除了与估计血压相关的参考信息外，各种信息包括与可穿戴装置1100的功能相关的信息。

显示器可设置在主体1110的前表面上。显示器可包括用于接收触摸输入的触摸板。显示器可接收用户的触摸输入并将触摸输入发送给处理器，并且可显示处理器的处理结果。例如，显示器可显示估计的血压值和警告/警报信息。

此外，用于与外部装置(诸如，用户的移动终端)通信的通信接口可被安装在主体1110中。通信接口可将血压估计结果发送给外部装置(例如，用户的智能手机)，使得可为用户显示估计结果。然而，通信接口不限于此，还可发送和接收各种所需的信息。

参照图12，耳戴式装置1200可包括主体和耳带。用户可通过将耳带挂在耳廓上来佩戴耳戴式装置1200。耳带可根据耳戴式装置1200的形状而被省略。主体可被插入外耳道中。与示例实施例中描述的传感器对应的传感器1210可被安装在主体中。此外，耳戴式装置1200可将血压估计结果作为声音提供给用户，或者可通过在主体中设置的通信模块将估计结果发送给外部装置(例如，移动装置、平板个人计算机等)。

参照图13，被配置为估计血压的设备可被实现为移动装置1300(诸如，智能手机)。

移动装置1300可包括外壳和显示面板。外壳可形成移动装置1300的外表。外壳具有第一表面，在第一表面上可依次设置显示面板和盖板玻璃，并且显示面板可通过盖板玻璃被暴露到外部。与示例实施例中描述的传感器对应的传感器1310、相机模块和/或红外传感器等可设置在壳体的第二表面上。

例如，传感器1310可设置在移动装置1300的前表面或后表面上，其中，传感器1310包括用于测量来自用户手指的PPG信号的第一传感器、以及被配置为通过使用光信号来估计接触力的第二传感器。

此外，当用户发送被配置为通过执行安装在移动装置1300中的应用程序等来估计血压的请求时，移动装置1300可通过使用传感器1310获得数据，可通过使用移动装置1300中的处理器来估计血压，并且可将估计值作为图像和/或声音提供给用户。

本公开可被实现为写在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质可以是以计算机可读方式存储数据的任何类型的记录装置。

计算机可读记录介质的示例包括：ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置以及载波(例如，通过因特网的数据传输)。计算机可读记录介质可分布在连接到网络的多个计算机系统上，使得计算机可读代码被写入计算机可读记录介质中并以分散的方式从计算机可读记录介质执行。本发明所属领域的普通技术的程序员可容易地推导出实现本发明所需的功能程序、代码和代码段。

应理解，在此描述的示例实施例将被认为仅是描述性的，而不是出于限制的目的。每个示例实施例内的特征或方面的描述通常应被认为可适用于其他实施例中的类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了示例实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离通过所附权利要求和它们的等同物定义的精神和范围的情况下，可在示例实施例中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (21)

1.一种被配置为估计基于光的力的设备，所述设备包括：

主体；

盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；

支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；以及

光学传感器，设置在支撑部件上，光学传感器包括光源、检测器以及电路单元，光源被配置为将光发射到反射器，检测器被配置为检测从反射器反射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，在光学传感器中，电路单元还被配置为：

基于光信号的强度，获得通过对象在盖上的按压力而变形的支撑部件的变形的程度；以及

基于获得的变形的程度，估计对象的接触力。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，一个或多个光学传感器设置在支撑部件的第一侧或第二侧。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，基于光学传感器设置在支撑部件的第一侧，反射器设置在面对光学传感器的主板上；或者基于光学传感器设置在支撑部件的第二侧，反射器设置在面对光学传感器的盖上。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，反射器与主体一体地形成。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，在光学传感器中，由光源发射到反射器的光的出射角和从反射器反射到检测器的光的入射角中的每个在从90度至180度的范围内。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，在光学传感器中，光源的中心与检测器的中心之间的距离在从50μm至125μm的范围和从700μm至2000μm的范围中的至少一个内。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，在光学传感器中，光源和检测器设置在同一平面上。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，在光学传感器中，设置在同一平面上的光源和检测器与反射器之间的垂直距离在从100μm至1000μm的范围内。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，盖由玻璃材料制成，并且支撑部件由塑料材料制成。

11.一种基于设备估计基于光的力的方法，所述设备包括光学传感器、支撑部件、盖和主体，所述方法包括：

通过使用设置在支撑部件的光学传感器、设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象的盖，基于所述设备接触对象来测量光信号，支撑部件与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；以及

基于通过使用光学传感器测量的光信号，估计对象的接触力。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，测量光信号的步骤包括：通过将光发射到反射器并且检测从对象反射的光来测量光信号。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，基于光信号来估计对象的接触力的步骤包括：

基于光信号的强度，获得通过对象在盖上的按压力而变形的支撑部件的变形的程度；以及

基于获得的变形的程度，估计对象的接触力。

14.一种被配置为估计血压的设备，所述设备包括：

主体；

盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；

第一传感器，设置在盖的第一侧上，并且基于与对象接触而被配置为测量光电容积描记PPG信号；

支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；

第二传感器，设置在支撑部件上，第二传感器包括光源、检测器以及电路单元，光源被配置为将光发射到反射器，检测器被配置为检测从反射器反射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力；以及

处理器，被配置为基于估计的接触力和PPG信号来估计血压。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，在第二传感器中，电路单元还被配置为：

基于光信号的强度，获得通过对象在盖上的按压力而变形的支撑部件的变形的程度；以及

基于获得的变形的程度，估计对象的接触力。

16.根据权利要求14所述的设备，其中，在第二传感器中，由光源发射到反射器的光的出射角和从反射器反射到检测器的光的入射角中的每个在从90度至180度的范围内。

17.根据权利要求14所述的设备，其中，在第二传感器中，光源的中心与检测器的中心之间的距离在从50μm至125μm的范围和从700μm至2000μm的范围中的至少一个内。

18.根据权利要求14所述的设备，其中，处理器还被配置为：

基于估计的接触力和PPG信号，获得示波波形包络；以及

基于获得的示波波形包络，估计血压。

19.一种被配置为估计血压的设备，所述设备包括：

主体；

盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；

第一传感器，设置在盖的第一侧上，并且基于与对象接触而被配置为测量光电容积描记PPG信号；

支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，向主体的内侧突出，并且具有一个或多个光路；

第二传感器，设置在支撑部件的第一侧，第二传感器包括光源、反射器、检测器以及电路单元，光源被配置通过形成在支撑部件中的光路将光发射到反射器，反射器设置在盖的第二侧上，检测器被配置为检测从反射器反射并且通过光路透射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力；以及

处理器，被配置为基于估计的接触力和PPG信号来估计血压。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，分隔壁形成在光路之间，使得由光源发射的光和入射到检测器上的光被相互阻挡。

21.一种可穿戴设备，包括：

第一主体；

带；

设备，被配置为估计基于光的力，所述设备包括：

第二主体；

盖，设置在主体的第一侧并且被配置为接触对象；

支撑部件，与盖的两侧连接，支撑盖，并且向主体的内侧突出；以及

光学传感器，设置在支撑部件上，光学传感器包括光源、检测器以及电路单元，光源被配置为将光发射到反射器，检测器被配置为检测从反射器反射的光，并且电路单元被配置为基于检测的光来估计对象的接触力。