Оптический датчик жизненных показателей - RU2703638C9
Код документа: RU2703638C9
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к оптическому датчику жизненных показателей для мониторинга жизненных показателей пользователя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Оптические датчики частоты сердечных сокращений широко известны для мониторинга или измерения жизненных показателей, таких как частота сердечных сокращений пользователя. Такой датчик частоты сердечных сокращений может быть основан на фотоплетизмографическом (ФПГ, PPG) датчике и может быть использован для измерения объемного показателя работы органа. С помощью пульсовых оксиметров обнаруживаются изменения поглощения света кожей человека, и на основе этих измерений может быть определена частота сердечных сокращений или другие жизненные показатели пользователя. ФПГ датчики содержат источник света, подобный светоизлучающему диоду (СИД), который испускает свет на кожу пользователя. Испускаемый свет рассеивается в коже и по меньшей мере частично поглощается кровью. Часть света выходит из кожи и может быть захвачена фотодиодом. Количество света, захватываемого фотодиодом, может являться показателем объема крови в коже пользователя. ФПГ датчик может осуществлять мониторинг перфузии крови в дéрме и подкожной ткани кожи посредством измерения поглощения на конкретной длине волны. Если объем крови изменился ввиду сердцебиений, рассеянный свет, возвращаемый от кожи пользователя, также изменяется. Таким образом, за счет мониторинга сигнала принимаемого света, осуществляемого посредством фотодиода, может быть определен пульс пользователя в его коже и, таким образом, определена частота сердечных сокращений.
На фиг. 1 в общем представлен принцип работы датчика частоты сердечных сокращений. На фиг. 1 датчик частоты сердечных сокращений расположен на предплечье пользователя. Датчик 100 частоты сердечных сокращений содержит источник 110 света и фотодетектор 120. Источник 110 света испускает свет на кожу 1000 пользователя или в нее. Часть света отражается, и отраженный свет может быть обнаружен фотодетектором 120.
В US 2009/033937 показан датчик для измерения информации о живом организме, содержащий световодную панель с блоком извлечения света для вывода первого света на кожу пользователя и паттерн сопряжения со светом для направления света от кожи в сторону фотодетектора.
В EP 0 527 703 A1 описан оптический датчик жизненных показателей, содержащий корпус, источник света и фотодетектор. Между источником света и кожей пользователя, а также между фотодетектором и кожей пользователя размещен коллиматор.
В US 2012/083673 A1 описан датчик для мониторинга полноты сознания пациента. Датчик содержит источники света, оптические датчики и электроды.
В US 6,745,061 B1 описан одноразовый оксиметрический датчик, содержащий источники света и оптические датчики.
В WO 2009/030934 A2 описан оптический датчик жизненных показателей, размещенный на расстоянии от кожи. Датчик содержит источник света и фотодетектор для обнаружения света, отраженного кожей пользователя.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание оптического датчика жизненных показателей, выполненного с возможностью эффективного обнаружения жизненных показателей пользователя при уменьшении высоты конструкции.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предусмотрен оптический датчик жизненных показателей. Оптический датчик жизненных показателей выполнен с возможностью измерения или определения жизненных показателей пользователя. Оптический датчик жизненных показателей содержит фотоплетизмографический (ФПГ) датчик, содержащий корпус и поверхность контакта, размещаемую непосредственно на коже пользователя, и по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью создания светового луча с диапазоном угла падения. Световой луч направляют на кожу пользователя через поверхность контакта. Кроме того, по меньшей мере один блок фотодетектора выполнен с возможностью обнаружения света, характеризующего отражение светового луча из указанного по меньшей мере одного источника света в коже пользователя или от нее. Указанный по меньшей мере один источник света и указанный по меньшей мере один блок фотодетектора размещены рядом друг с другом внутри корпуса. Между указанным по меньшей мере одним источником света и указанным по меньшей мере одним блоком фотодетектора имеется расстояние. Кроме того, датчик жизненных показателей содержит по меньшей мере один блок задания формы, размещенный между источником света и поверхностью контакта, и выполненный с возможностью придания формы световому лучу из указанного по меньшей мере одного источника света. Это может быть выполнено за счет ограничения диапазона угла падения до значения от -20° до +20°. Блок задания формы света представляет собой блок, выполненный с возможностью придания формы, направления, регулировки или управления световым лучом для ограничения диапазона его угла.
Блок задания формы света содержит оптическую пленку, выполненную с возможностью отражения или перенаправления световых лучей с углом падения меньше -20° и больше +20°, а также с возможностью пропускания света с углом падения от -20° до +20°.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения, блок задания формы света содержит диффузионную камеру, выполненную с возможностью возврата света, имеющего большой угол падения.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения, блок задания формы света содержит разделительную стенку с зеркальной стороной между указанным по меньшей мере одним источником света и указанным по меньшей мере одним блоком фотодетектора.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения, блок задания формы света содержит блок оптической рефракции.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения, блок задания формы света содержит пластину оптической коллимации.
В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения, указанный по меньшей мере один источник света содержит светоизлучающий диод с торцевым излучением. Указанный по меньшей мере один блок задания формы света содержит блок переноса света, соединенный своим первым концом с указанным по меньшей мере одним источником света, причем его дистальный конец имеет наклон, так что обеспечена возможность отражения света, проходящего через блок переноса света, на кожу пользователя.
Настоящее изобретение также относится к способу измерения или определения жизненных показателей пользователя. Поверхность контакта на корпусе ФПГ датчика размещают непосредственно на коже пользователя. Создают световой луч с диапазоном углов падения с помощью по меньшей мере одного источника света в ФПГ датчике. Световой луч направляют через поверхность контакта на кожу пользователя, при этом по меньшей мере один блок фотодетектора в корпусе выполнен с возможностью обнаружения света, характеризующего отражение светового луча из указанного по меньшей мере одного источника света в коже пользователя или от нее.
Между источником света и поверхностью контакта размещен блок задания формы света, который придает свету от источника света форму с диапазоном угла, составляющим менее 20°.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, предусмотрен компьютерный программный продукт, содержащий компьютерочитаемую память, хранящую средства компьютерного программного кода, обуславливающие выполнение оптическим датчиком жизненных показателей этапов способа измерения или определения жизненных показателей пользователя, когда компьютерная программа запущена на компьютере, управляющем оптическим датчиком жизненных показателей.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, датчик жизненных показателей представляет собой датчик жизненных показателей, который может быть ФПГ датчиком на основе СИД. Свет светоизлучающего диода (СИД) проникает в кожу пользователя, и часть его часть может достигнуть фотодетектора. Выходные сигналы фотодетектора могут быть использованы для мониторинга объемной доли крови и составляющих крови, таких как оксигемоглобин и дезоксигемоглобин. В частности, для определения частоты сердечных сокращений, а также объемной доли крови или составляющих крови, может быть использована величина поглощения или отражения света из СИД источника света. Частота сердечных сокращений относится к объемной доли крови. Кроме того, таким образом, ФПГ датчик, в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой оптический датчик, обеспечивающий возможность неинвазивного измерения жизненных показателей пользователя.
Следует понимать, что предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения также может быть комбинация зависимых пунктов формулы изобретения или вышеуказанных вариантов реализации или аспектов с соответствующими независимыми пунктами формулы изобретения.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны и будут объяснены со ссылкой на вариант(ы) реализации, описанный(е) в представленном ниже описании.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На следующих чертежах:
на фиг. 1 в общем представлен принцип работы системы мониторинга жизненных показателей,
на фиг. 2 показан график, на котором изображено моделированная отражающая способность для различных углов падения,
на фиг. 3 показан график, на котором изображено измеренная отражающая способность для различных углов падения и различных типов кожи,
на фиг. 4 показан график, на котором изображен свет, отраженный от кожи пользователя под двумя различными углами падения,
на фиг. 5 показано схематическое сечение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 6 показан график, на котором указано отношение между относительной мощностью на фотодиоде и углом луча,
на фиг. 7 показан график, на котором изображена функция зависимости относительной мощности постоянного тока от угла луча при различных расстояниях от источника света,
на фиг. 8A показано схематическое изображение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 8B показано схематическое изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 9 показан график, на котором указана относительная мощность постоянного тока и сигнал постоянного/переменного тока с зависимостью от расстояния от источника света,
на фиг. 10 показан график, на котором указана относительная мощность постоянного тока и сигнал постоянного/переменного тока с зависимостью от угла падения,
на фиг. 11 показан график, на котором указана относительная мощность постоянного тока и сигнал постоянного/переменного тока с зависимостью от угла падения без разделительной стенки в датчике жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 12 показан график, на котором указана относительная мощность постоянного тока и сигнал постоянного/переменного тока с зависимостью от расстояния от источника света,
на фиг. 13 показан график, на котором указана относительная мощность постоянного тока и сигнал постоянного/переменного тока в зависимости от угла падения с и без разделительной стенки в датчике жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 14A показан график, на котором указан паттерн луча в датчике жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 14B показывает паттерн луча в датчике жизненных показателей с углом падения в отрицательном направлении,
на фиг. 15 показано схематическое изображение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 16 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 17 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 18 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 19 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения,
на фиг. 20 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения, и
на фиг. 21 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложен оптический датчик жизненных показателей, основанный на фотоплетизмографическом (ФПГ) датчике. Такой ФПГ датчик 100 изображен на фиг. 1 и содержит корпус 101 с поверхностью 100а контакта. Источник 110 света испускает свет на кожу 1000 пользователя или в нее, некоторая часть света отражается, и этот отраженный свет может быть обнаружен фотодетектором 120. Выходные сигналы фотодетектора могут быть использованы для анализа частоты сердечных сокращений или других жизненных показателей пользователя. Поверхность 100а контакта датчика 100 находится в непосредственном взаимодействии с кожей 1000 пользователя.
ФПГ датчик или оптический датчик жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, может быть реализован в виде выполненного с возможностью ношения устройства или устройства, носимого на запястье (подобного «умным» наручным часам).
На фиг. 2 показан график, на котором изображена моделированная отражающая способность для различных типов кожи пользователя. На фиг. 2 изображена общая отражающая способность R под различными углами α падения для трех различных типов кожи. Моделирование выполняли для отдельной длины волны, составляющей 450 нм. В частности, изображены три различных типа ST1 - ST3 кожи. Первый тип ST1 кожи представляет собой светлую кожу с долей меланина 1,3%. Ко второму типу ST2 кожи относится чистая кожа с долей меланина 4%. К третьему типу ST3 кожи относится темная кожа с долей меланина 40%.
На фиг. 3 показан график, на котором указана измеренная отражающая способность с зависимостью от различных углов падения и различных типов кожи. На фиг. 3 общая отражающая способность R в % показана с зависимостью от угла α наклона для пяти различных типов ST4 - ST8 кожи. К типам кожи относятся европейский тип ST4 светлой кожи, азиатский тип ST5 кожи, южно-европейский тип ST6 кожи, европейский (темноволосый) тип ST7 кожи и африканский тип ST8 кожи. Измерения по фиг. 3 выполняли на средней длине волны 450 нм. На фиг. 3 изображена измеренная отражающая способность с зависимостью от углов падения для различных типов кожи, а именно для типов кожи от I до VI по шкале Фицпатрика.
Из фиг. 2 и фиг. 3 можно увидеть, что отражающая способность значительно увеличена для больших углов падения (например, больше 60°) по сравнению с нормальным углом падения, составляющим 0°. Причиной этого значительного увеличения являются френелевские потери, т.е. потери отражающей способности на поверхности кожи.
На основании моделированной отражающей способности по фиг. 2, а также измеренной отражающей способности по фиг. 3, становится ясным то, что от около 20% до 30% света отражается при нормальном угле падения для типов кожи от чистой до белой, а именно для типов кожи I - III. Кроме того, зеркальная компонента отраженного света является высокой для больших углов падения, например 70°. Следовательно, коэффициент диффузного отражения больше, чем коэффициент зеркального отражения под всеми углами падения.
На фиг. 4 показан график, на котором изображен свет, отраженный от кожи под двумя различными углами падения. В частности, на фиг. 1 изображены угол A [°] и интенсивность I отраженного света. На фиг. 4 изображено отраженный свет I0 для угла наклона, составляющего 0°, а также отраженный свет I70 для угла наклона, составляющего 70°.
На фиг. 5 показано схематическое сечение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Датчик жизненных показателей содержит источник 110 света, фотодетектор 120, а также разделительную стенку 220. При необходимости, источник света может быть окружен разделительной стенкой. Разделительная стенка 220 используется для разделения источника 110 света и фотодетектора 120. Это может быть выполнено для предотвращения прямого попадания света из источника света на фотодиод без какого-либо взаимодействия с кожей 1000 пользователя. На фиг. 5 также показаны некоторые паттерны луча для изображения возможных траекторий луча.
На фиг. 6 показан график, на котором указано отношение относительной мощности на фотодиоде для различных углов луча. На фиг. 6 изображен половинный угол BA луча, а также относительная мощность RP на фотодиоде. Как можно увидеть на фиг. 6, мощность RP на фотодиоде уменьшается приблизительно на 2% за каждые 10° половинного угла луча (исходя из моделей формы гауссова луча), если в качестве половинного угла луча рассматривать 20°. На фиг. 4 показан результат отраженной интенсивности для угла падения, а на фиг. 2 показана отражающая способность для угла падения. Как уже указано выше, ввиду френелевских потерь на коже мощность постоянного тока фотодиода будет уменьшаться с увеличением угла луча.
На фиг. 7 показан график, на котором указана относительная мощность постоянного тока с зависимостью от половинного угла луча для различных расстояний от кожи до источника света. В частности, изображены три расстояния D1 - D3, причем первое расстояние D1 составляет 3,2 мм, второе расстояние D2 составляет 4,05 мм, а третье расстояние D3 составляет 5,5 мм. Как можно видеть, расстояние между источником света и диодом значительно влияет на относительную мощность RDCP постоянного тока.
На фиг. 8А показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Здесь, датчик 100 содержит корпус 101, поверхность 100а контакта, а также источник 110 света и диод 120 внутри корпуса. Свет из источника 110 света направлен на кожу 1000 пользователя, а отраженный свет может быть обнаружен диодом 120. В соответствии с данным аспектом настоящего изобретения, расстояние D между источником 110 и диодом 120 может меняться.
На фиг. 8B показано схематическое изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения. Здесь, угол α падения светового луча из источника 110 света изменен.
На фиг. 9 показан график, на котором указана относительная мощность RDCP постоянного тока с зависимостью от расстояния между источником света и фотодиодом. Кроме того, также изображено отношение между мощностью переменного и постоянного тока с зависимостью от расстояния D между источником света и диодом.
На фиг. 10 показан график, на котором указано отношение между относительной мощностью RDCP постоянного тока и отношение между переменным и постоянным током с зависимостью от угла падения. На фиг. 10 представлены результаты изменения угла падения луча по фиг. 8B.
На фиг. 9, а также на фиг. 10, показана относительная мощность постоянного тока и переменный/постоянный ток для двух различных типов кожи.
На фиг. 11 показан график, на котором указано отношение между относительной мощностью постоянного тока и соотношение переменный/постоянный ток в зависимости от угла α падения луча. В частности, на фиг. 11 показан случай, при котором разделительная стенка между источником света и фотодиодом, как показано на фиг. 5, удалена.
Отличие между графиками по фиг. 10 и 11 заключается в том, что в случае по фиг. 10, между источником света и фотодетектором присутствует разделительная стенка, тогда как на фиг. 11 разделительная стенка отсутствует. Путем сравнения графиков по фиг. 10 и 11, можно увидеть влияние угла луча на сигнал переменного/постоянного тока.
На фиг. 12 показан график, на котором изображена относительная мощность постоянного тока и постоянный/переменный ток с зависимостью от расстояния между источником света и диодом. В частности, на фиг. 12 изображен сигнал DCW постоянного тока при наличии разделительной стенки и сигнал DCNW постоянного тока в отсутствие разделительной стенки. Кроме того, изображен сигнал ACDCW постоянного/переменного тока при наличии разделительной стенки и сигнал ACDCNW постоянного/переменного тока в отсутствие разделительной стенки.
На фиг. 13 показан график, на котором изображена относительная мощность постоянного тока и сигнал переменного/постоянного тока с зависимостью от угла падения. В частности, на фиг. 13 показана относительная мощность постоянного тока при наличии разделительной стенки (DCW) и в отсутствие таковой (DCNW). Кроме того, показан сигнал переменного/постоянного тока при наличии разделительной стенки (ACDCW) и в отсутствие таковой (ACDCNW). Для всех случаев на данном графике, расстояние между источником света и фотодиодом составляет 4,05 мм.
В соответствии с измерениями, показанными на фиг. 9-13, имеет место взаимосвязь между относительной мощностью постоянного тока и сигналом переменного/постоянного тока. Одной важной особенностью выходного сигнала является модулирующий сигнал. Модулирующий сигнал относится к соотношению между составляющей переменного тока и составляющей постоянного тока. Модулирующий сигнал переменного/постоянного тока важен, поскольку он относится к внутренним свойствам кожи. Он охватывает полный размах изменения объемной доли крови за один сердечный импульс (сигнал переменного тока), а также зависящую от кожи отражающую способность (составляющая постоянного тока), которую важно знать, поскольку низкая отражающая способность может быть компенсирована форсированием напряжения СИД, сохраняя этот модулирующий сигнал.
В частности, сигнал переменного/постоянного тока уменьшается при увеличении сигнала постоянного тока. Если между источником света и фотодиодом отсутствует разделительная стенка, данная взаимосвязь действительна для углов луча больше 0°. Кроме того, увеличение расстояния между источником света и диодом также приводит к увеличению сигнала переменного/постоянного тока. При увеличении угла луча, увеличение сигнала постоянного тока происходит вплоть до 50°, после чего он начинает уменьшаться для углов, превышающих это значение. Это, вероятно, обусловлено френелевскими потерями на поверхности кожи. Как можно увидеть на фиг. 13, необходимо избегать углов падения луча выше 45° и небольшого расстояния (например, менее 4 мм) между источником света и фотодиодом.
Кроме того, как можно увидеть на описанных выше фигурах, для получения необязательного сигнала переменного/постоянного тока, угол падения луча может быть подогнан.
На фиг. 14A и 14B показан угол падения, составляющий 45° в положительном направлении и 45° в отрицательном направлении. Как видно на фиг. 14A и 14B, получено два абсолютно разных модулирующих сигнала.
Кроме того, следует отметить, что модулирующий сигнал, т.е. сигнал переменного/постоянного тока, чувствителен к паттерну луча и углу падения. Чем больше расстояние между источником света и фотодиодом, тем ниже чувствительность к углу падения. Кроме того, в соответствии с аспектом настоящего изобретения, следует избегать угла падения, превышающего 45°, в то время как могут быть использованы небольшие углы луча около 0° и угол луча, направленный в противоположную сторону, т.е. к фотодиоду. В соответствии с аспектом настоящего изобретения, может быть получен улучшенный ФПГ сигнал, если амплитуда угла луча из источника света меньше 20°.
На фиг. 15 показано схематическое изображение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Датчик 100 жизненных показателей может быть реализован в виде ФПГ датчика частоты сердечных сокращений и может содержать корпус 101, поверхность 100а контакта, по меньшей мере один источник 110 света и фотодетектор 120. Источник 110 света и указанный по меньшей мере один фотодетектор 120 могут быть размещены на общем материале 130 основы. Источник 110 света может быть реализован, например, в виде светоизлучающего диода (СИД). Кроме того, датчик жизненных показателей содержит средства 200 задания формы света, предназначенные для наведения, задания формы или направления или перенаправления света 111 из указанного по меньшей мере одного источника 110 света. Кроме того, блок 200 задания формы света может быть использован для задания формы профиля светового луча 111, испускаемого указанным по меньшей мере одним источником 110. В частности, блок задания формы выполнен с возможностью наведения света или светового луча 111 таким образом, что его угол падения составляет менее 20°. Преимущественно, угол падения находится в диапазоне от -20° до +20°. Это будет давать улучшенный модулирующий сигнал, т.е. сигнал переменного/постоянного тока.
На фиг. 15 блок 200 задания формы реализован в виде диффузионной камеры 210 с верхней пластиной 211, выполненной с возможностью пропускания света 111 из указанного по меньшей мере одного источника 110 света, если угол падения света мал, тогда как в случае больших углов падения света диффузионная камера отражает или меняет его направление. Верхняя пластина представляет собой селективную по углу пленку (англ. - «angle selective film») или перенаправляющую пленку (англ. - «direction turning film») (пропускающую свет под небольшими углами и отражающую свет под большими углами). Таким образом, диффузионная камера 210 обеспечивает возможность пропускания или прохождения через нее только тех световых лучей 111, угол падения которых мал. В действительности, диффузионная камера 210 может играть роль камеры смешения и используется для возврата части света 111 из указанного по меньшей мере одного источника 110 света.
На фиг. 16 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Датчик жизненных показателей по фиг. 16 по существу соответствует датчику жизненных показателей по фиг. 15. Таким образом, датчик жизненных показателей также содержит средства 200 задания формы света. Согласно аспекту настоящего изобретения по фиг. 16, средства 200 задания формы света реализованы в виде разделительной стенки 220, причем она содержит зеркальную сторону 221, которая представляет собой сторону, обращенную к световому блоку 110. Благодаря разделительной стенке 220, размещенной между указанным по меньшей мере одним фотодиодом 120 и указанным по меньшей мере одним источником 110 света, свет или световой луч 111 из источника света наводят таким образом, что свет, достигающий кожу 1000 пользователя, имеет угол падения, составляющий от -60° до +20°, в частности от -20° до +20°. Благодаря зеркальной стороне 221 разделительной стенки 220, свет 111 перенаправляется на фотодиод 120 в отрицательном направлении, т.е. направлено от фотодиода 120.
На фиг. 17 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения. Датчик жизненных показателей по фиг. 17 по существу соответствует датчику жизненных показателей по фиг. 15 или 16. Таким образом, датчик 100 жизненных показателей содержит по меньшей мере один источник 110 света, по меньшей мере один фотодетектор 120 и блок 200 задания формы света для наведения света 111 из указанного по меньшей мере одного источника 110 света или придания формы этому свету 111. При необходимости, указанный по меньшей мере один источник 110 света и указанный по меньшей мере один фотодетектор 120 могут быть размещены на общем материале 130 основы. Согласно аспекту по фиг. 17, блок 200 задания формы света содержит блок 230 оптической рефракции. Такой блок 230 оптической рефракции может представлять собой, например, линзу Френеля. Здесь любой свет 111 с большим углом из указанного по меньшей мере одного источника 110 света преломляется, и он может быть перенаправлен, основываясь на характеристиках блока 230 оптической рефракции. Таким образом, может быть обеспечено то, что угол падения света 111 из указанного по меньшей мере одного источника света, попадающего в кожу 1000 пользователя, находится в диапазоне от -60° до +20°, в частности от -20° до +20°.
На фиг. 18 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения. Датчик жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения по фиг. 18, по существу соответствует датчику жизненных показателей по фиг. 15, 16 или 17 и, следовательно, содержит по меньшей мере один источник 110 света и фотодиод 120. Кроме того, предусмотрен блок 200 задания формы света для обеспечения того, чтобы свет попадал в кожу 1000 пользователя под углами падения, находящимися в конкретном диапазоне, например, от -60° до +20°. В соответствии с аспектом по фиг. 18, это обеспечено блоком 200 задания формы света, реализованным в виде пластины оптической коллимации. Пластина 240 оптической коллимации размещена спереди указанного по меньшей мере одного источника 111 света и свет 111 из указанного по меньшей мере одного источника света отражается от пластины 240 оптической коллимации таким образом, что угол падения света 111, попадающего в кожу пользователя, находится в пределах конкретного диапазона угла падения, а именно от -60° до +20°.
На фиг. 19 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения. Пластину 240 коллимации используют вместе с камерой 241 смешения. Пластина 240 коллимации содержит несколько углублений 242, которые могут иметь форму параболоторического фокона 243.
На фиг. 20 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения. Датчик жизненных показателей, в соответствии с аспектом настоящего изобретения по фиг. 20, содержит по меньшей мере один источник 110 света, по меньшей мере один фотодетектор 120, а также по меньшей мере один блок 200 направления света . В соответствии с данным аспектом настоящего изобретения, блок 200 направления света размещен между указанным по меньшей мере одним источником 110 света и указанным по меньшей мере одним фотодиодом 120. Блок 200 направления света реализован в виде блока 250 переноса света, выполненного с возможностью переноса света из указанного по меньшей мере одного источника света (например, СИД, реализованного в виде бокового излучателя) в сторону указанного по меньшей мере одного фотодиода 120. Дистальный конец блока 250 переноса света имеет наклон 251, обеспечивающий перенаправление света 111 от указанного по меньшей мере одного источника 110 света на кожу 1000 пользователя. Благодаря данному блоку 200 направления света, расстояние между фотодиодом 120 и выходным концом блока 250 направления света может быть значительно уменьшено и обеспечена возможность плоского дизайна с малой высотой конструкции.
На фиг. 21 показано общее изображение датчика жизненных показателей, в соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения. Датчик жизненных показателей может содержать по меньшей мере один блок 110 света, фотодетектор 120, а также блок 200 задания формы света, размещенный между источником 110 света и кожей 1000 пользователя. Блок 200 задания формы света может быть реализован в виде оптической селективной по углу пленки 260. Оптическая селективная по углу пленка 260 выполнена с возможностью обеспечения пропускания света в пределах выбранного диапазона угла. В качестве альтернативы, блок направления света также может быть реализован в виде оптического голографического диффузора, задающего форму света, или перенаправляющей пленки. Блок 200 задания формы света используют для придания формы световому лучу, его направления, перенаправления, регулировки или управления световым лучом из источника света таким образом, что диапазон угла света ограничен или имеет определенные пределы. Таким образом, блок задания формы света также может быть рассмотрен в качестве блока направления или перенаправления света, блока регулировки света или блока управления светом.
Специалист в данной области техники может понять и реализовать другие вариации описанного варианта реализации при работе с заявленным изобретением на практике после ознакомления с чертежами, описанием и прилагаемой формулой изобретения.
В формуле изобретения термин «содержащее» («содержащий»/«содержащая») не исключает другие элементы или этапы, а грамматические показатели единственного числа не исключают множества.
Один блок или устройство может соответствовать функциям нескольких элементов, указанных в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих мер не может быть с успехом использована. Компьютерная программа может быть сохранена/распространена на подходящем носителе, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель, поставляемый вместе с другим аппаратным обеспечением или в качестве его части, но она также может быть распространена в другом виде, как, например, по сети Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.
Любые ссылочные обозначения в пунктах формулы изобретения не должны быть истолкованы в качестве ограничения объема.
Реферат
Группа изобретений относится к медицинской технике. Оптический датчик жизненных показателей, выполненный с возможностью измерения или определения жизненных показателей пользователя, содержит источник света, выполненный с возможностью создания светового луча с диапазоном углов (α) падения. Световой луч направляют на кожу пользователя. Предусмотрен фотодетектор, выполненный с возможностью обнаружения света, характеризующего отражение светового луча из источника света в коже пользователя или от нее. Источник света и фотодетектор размещены рядом друг с другом и на одной стороне кожи пользователя. Блок задания формы света выполнен с возможностью придания формы световому лучу из источника света перед попаданием светового луча на кожу пользователя путем ограничения диапазона угла (α) падения до значения менее 20°. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 21 ил.
