用于生物信號測量的設備、方法及非暫時性機器可讀介質與流程

本申請要求于2016年3月24日提交的第62/313,053的美國臨時申請的權益以及于2016年5月3日提交的第15/145,356號美國申請的權益，所述美國臨時申請的公開通過引用全部合并于此。

本公開涉及測量用戶的身體信號，更具體地講，涉及使用基于生物信號或生物測量學的分診和后續升級的方法和設備。

背景技術：

提供生物信號的可穿戴傳感器裝置通常具有固有的權衡。例如，提供更多后臺監測(backgroundmonitoring)的可穿戴裝置通常需要較少的用戶參與。在另一示例中，提供不敏感的信號質量的可穿戴裝置通常具有較長的電池壽命。提供不敏感的信號質量的可穿戴裝置還可具有更好的用戶舒適度/接受度。通常，可以通過提供較少的信息內容來為可穿戴裝置提供更長的電池壽命。因此，可穿戴傳感器裝置通常提供具有最大用戶舒適度/接受度、長的電池壽命和不敏感的傳感器信號的后臺監測。

一些可穿戴傳感器可在用戶沒有參與的情況下連續地從用戶獲取信息，從而允許對異常狀況進行不顯著的、接近連續的監測或者提供健康和/或疾病狀態的趨勢。雖然這樣的可穿戴傳感器(例如，血管容積圖(ppg)、皮膚電反應(gsr)傳感器、生物阻抗傳感器、皮膚溫度傳感器和血氧計)提供有用的信息，但是這些傳感器通常對由于運動或變化的皮膚接觸引起的噪聲污染敏感。這些傳感器還可能不被作為臨床研究/可能不被接受，因此與診斷評估不相關。

其他傳感器和/或診斷過程，雖然更加在臨床上可接受和相關，但是對于用戶來說可能不方便使用。因此，不能通過接近連續的監測(例如，心電圖(ecg)、阻抗心電圖(icg)、核心體溫和眼球震顫測試)來采集來自這樣的傳感器的數據。

技術實現要素：

提供了用于基于生物信號或生物測量學的連續分診和后續升級的方法和設備。根據一個示例性實施例，一種方法可包括：經由用戶可穿戴裝置的第一傳感器在第一模式下從用戶獲取的第一信號，以及對第一信號進行處理來確定是否進入第二模式以向用戶提供進一步的信息。另一示例性實施例可包括：用戶可穿戴裝置的第一傳感器，被配置為在第一模式下從用戶獲取第一信號；診斷處理器，被配置為對第一信號進行處理來確定是否進入第二模式以向用戶提供進一步的信息。另一示例性實施例可包括存儲機器可執行指令的非暫時性機器可讀介質，所述機器可執行指令在被執行時使得計算系統控制以下操作，包括：通過用戶可穿戴裝置的第一傳感器在第一模式下從用戶獲取第一信號，通過診斷處理器對第一信號進行處理來確定是否進入第二模式以向用戶提供進一步的信息。

另外的方面將在下面的描述中進行闡述和/或通過呈現的示例性實施例的實踐而獲知。

附圖說明

通過結合附圖，通過下面示例性實施例的描述，這些和/或其他方面將變得清楚和更容易理解。

圖1是示出根據本公開的實施例的電子裝置的示圖。

圖2是根據本公開的實施例的電子裝置的高級框圖。

圖3是根據本公開的實施例的通信網絡中的電子裝置的示圖。

圖4是用于在第二模式下獲取信號的電子裝置向用戶輸出的示例性通知。

圖5是用于確定是否進入第二模式的示例性流程圖。

具體實施方式

通過參考下面對實施例和附圖的詳細描述，本公開的一個或多個實施例的優點和特征可被更容易地理解。

在這方面，本實施例不應被解釋為受限于在此闡述的描述。相反，提供這些實施例作為示例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將向本領域的普通技術人員全面地傳達本實施例的構思。權利要求示出本公開的實施例中的一些實施例。

貫穿說明書，相同的參考標號表示相同的元件。在此使用的包括描述性或技術術語的所有術語應當被解釋為具有對于本領域的普通技術人員顯而易見的含義。當由于語言的進化、先例、或者新技術的出現而導致術語具有模糊的含義時，本公開中使用的術語的含義應首先通過其在本公開中的使用和/或定義來說明。如果需要進一步說明，則應將術語闡述為本領域普通技術人員在本公開的時間下將理解的本公開的上下文中的術語。

當部件“包括”或“包含”元件時，除非存在與此相反的具體描述，否則該部件還可包括其他元件。本公開的實施例中的術語“單元”表示執行特定功能的軟件組件或硬件組件。硬件組件可包括，例如，現場可編程門陣列(fpga)或專用集成電路(asic)。

軟件組件可表示可尋址存儲介質中的可執行代碼和/或可執行代碼所使用的數據。因此，軟件組件可以是，例如，面向對象的軟件組件、類組件和任務組件，并且可包括：進程、函數、屬性、過程、子程序、程序代碼段、驅動器、固件、微碼、電路、數據、數據庫、數據結構、表、數組或變量。

由“單元”提供的功能可被劃分到附加的組件和“單元”中。

現在將詳細描述實施例，實施例的示例在附圖中示出。在這方面，呈現的實施例可具有不同的形式，并且不應被解釋為受限于在此闡述的描述。

在下面的描述中，不詳細描述公知的功能或結構，以免以不必要的細節而模糊實施例。

圖1是示出根據本公開的實施例的電子裝置的示圖。參照圖1，包括用戶可穿戴裝置100的電子裝置具有顯示器102、處理器110和處理器112、傳感器模塊120、電池130、帶140和扣環142。傳感器模塊120可包括傳感器122和傳感器124。

雖然用戶可穿戴裝置100可被穿戴在手腕上，但是本公開的各種實施例不必須這樣限制。用戶可穿戴裝置100還可被設計為穿戴在身體的其他部位上，諸如，在手臂上(在前臂、肘部或上臂周圍)、在腿上、在胸部周圍、像頭帶一樣在頭部周圍、像頸鏈一樣在咽喉周圍以及在耳朵上。用戶可穿戴裝置100能夠與其他電子裝置(諸如，智能電話或膝上型計算機)進行通信。這將參照圖3被更加詳細地描述。

顯示器102可輸出從用戶的身體監測的生理信號以供用戶和/或其他人查看。被監測的信號可被稱為生物信號或生物測量學數據。監測的信號可以是，例如，脈搏率、脈搏形態(形狀)和/或脈搏間隔(心搏間隔)。在用戶可穿戴裝置100的使用或其他測量裝置的使用中，顯示器102還可向用戶或其他人輸出指令以及狀態和診斷結果。

處理器110可對監測的信號進行處理以確定是否可能需要更詳細的監測和/或不同類型的監測。傳感器模塊120可包括，例如，在用戶穿戴用戶可穿戴裝置100時接觸用戶的手腕的傳感器122和傳感器124。處理器112可控制傳感器122和傳感器124，并且還可對由傳感器122和傳感器124監測的信號進行處理。例如，處理器112可從由傳感器122和傳感器124監測的信號濾除噪聲。本公開的各種實施例可使處理器110還執行處理器112的功能。本公開的各種實施例還可具有不同數量的傳感器。

傳感器122可以是，例如，用于連續地或接近連續地監測脈搏相關的信息的ppg傳感器。傳感器124可以是以下更敏感類型的傳感器：在處理器110確定需要使用更敏感的傳感器進一步信號監測時使用的ppg傳感器、與被監測的特定信號更相關的傳感器、或者對于監測某些生物信號或生物測量學數據可具有例如醫療專業人員更好的使用接受度的傳感器。即，可使用具有更好的敏感性、特異性和/或接受度的傳感器。傳感器124可以是，例如，ecg傳感器。

電池130可被配置為將電力提供給用戶可穿戴裝置100。可使用有線充電系統或無線充電系統對電池130進行充電。帶140可環繞在手腕上，并且可通過使用扣環142將用戶可穿戴裝置100固定在手腕上。

用戶可穿戴裝置100可提供連續的監測或周期性的監測。特定類型的監測可基于設計和/或基于實施，并且還可包括允許用戶選擇監測的類型的選項。周期性的監測可使監測周期和非監測周期交替。周期性的監測可允許更長的電池壽命。

圖2是根據本公開的實施例的電子裝置的高級框圖。參照圖2，示出顯示器102、處理器110、傳感器模塊120和電池130。可由處理器110來控制到顯示器102的輸出。顯示器102還可包括輸入裝置(未示出)，諸如，按鈕、撥號盤(dials)、觸敏屏幕和麥克風。

處理器110可包括cpu200、存儲器210、輸入/輸出(io)接口220、通信接口230和電源管理單元(pmu)240。雖然處理器110被描述為包括這些不同的裝置，但是其他實施例可使用對不同的功能進行不同地分組的其他架構。例如，可以以不同的集成電路芯片來進行分組。或者分組可以是組合不同的裝置，諸如，將io接口220和通信接口230組合在一起。

cpu200可控制傳感器模塊120的操作并且從傳感器模塊120接收監測的信號。cpu200可控制用戶可穿戴裝置100，包括：對來自傳感器模塊120的監測的信號進行處理、在顯示器102上顯示處理的信號、從顯示器102接收輸入、通過執行存儲器210中的指令經由io接口220或通信接口230與各種裝置接口互聯。cpu200可使用io接口220來與顯示器102接口互聯。

處理器112可在不同的實施例中使用不同的架構進行操作。例如，處理器112可使用存儲器210來存儲用于執行的指令，或者處理器112可具有用于它的指令的其自身的存儲器(未示出)。雖然一些實施例具有分開的處理器110和處理器112，但是各種實施例不必須這樣限制。可以存在控制用戶可穿戴裝置100的功能的一個處理器110，或者可存在用于用戶可穿戴裝置100的多個處理器。

存儲器210可包括非易失性存儲器216和易失性存儲器218。操作系統212和應用214可被存儲在非易失性存儲器216中。本公開的各種實施例可使用基于設計和/或基于實施的不同的存儲器架構。

通信接口230可允許用戶可穿戴裝置100經由，例如，有線協議(諸如，usb)或無線協議(諸如，藍牙、近場通信(nfc)和wifi)與其他裝置進行通信。pmu240可控制從外部源接收電力、對電池130進行充電以及將電力分配給用戶可穿戴裝置100的不同部分。

圖3是根據本公開的實施例的通信網絡中的電子裝置的示圖。參照圖3，示出用戶可穿戴裝置100和智能電話300。用戶可穿戴裝置100可使用通信接口230與智能電話300進行通信。所述通信可經由用戶可穿戴裝置100與智能電話300之間的通信信號302。通信信號320可經由有線通信協議或無線通信協議。雖然未示出，但是可經由用戶可穿戴裝置100與智能電話300之間的一個或多個通信單元來發送通信信號302。例如，用戶可穿戴裝置100和智能電話300可屬于相同的網絡或者不同的網絡。

用戶可穿戴裝置100的應用214中的一個應用可允許智能電話300經由通信信號302來控制用戶可穿戴裝置100的至少一些操作。例如，用戶可穿戴裝置100可將由處理器110處理的結果輸出到顯示器102，和/或相同的結果可被發送到智能電話300。然后，用戶可在用戶可穿戴裝置100上或者智能電話300上選擇選項。

選項可以是，例如，使用比直至現在所使用的傳感器122更敏感的用戶可穿戴裝置100上的傳感器124，使用可能需要由用戶穿戴的另一監測裝置，或者使用傳感器122重復監測。

由于智能電話300具有較大的顯示器，因此對于用戶可更容易在智能電話300上而不是在用戶可穿戴裝置100上選擇選項。然而，應注意，對于用戶可穿戴裝置100的操作，智能電話300可能通常不是必要的。

圖4是用于在第二模式下獲取信號的電子裝置向用戶輸出的示例性通知。參照圖4，當不需要用戶介入時，狀態可被顯示在顯示器102上。該狀態可指示，例如，在監測的第一模式下沒有檢測到異常，其中，監測的第一模式是用戶可穿戴裝置100在不需要用戶的介入動作的情況下連續地或接近連續地監測用戶。該狀態可以是，例如，在一些實施例中可測量用戶的脈搏的傳感器122沒有檢測到超出具有用戶的特征的典型人的正常范圍的脈搏。該特征可包括，例如，性別、身高和體重。這些特征可直接輸入到用戶可穿戴裝置100，或經由，例如，智能電話300輸入到用戶可穿戴裝置100。

當可被稱為診斷處理器的處理器110確定來自傳感器122的監測的信號指示需要進行進一步的測量時，可在顯示器102上顯示針對用戶的指令。該指令可指示，例如，用戶需要將用戶可穿戴裝置100在手腕上調整為更緊，使得傳感器124(可以是比傳感器122更敏感的傳感器)可獲取更精確的讀數。或者，該指令可指示用戶應該在繼續第二模式下的進一步監測之前休息一段時間。或者，該指令可指示用戶需要穿戴更專業的另一監測裝置。

本公開的各種實施例可包括用于不同類型的監測的不同指令，其中，不同指令包括指示用戶咨詢醫療專業人員的指令。因此，用戶可穿戴裝置100可根據用戶和/或醫療專業人員的需要而具有不同級別的指令和監測。

根據一些實施例，傳感器122可在第一模式下監測后臺獲取的信號數據，以確定是否進入第二模式下的分診狀態。進入分診狀態可能需要用戶參與(例如，安裝(fit)的改變或行為的改變)，以觸發可具有比第一傳感器裝置(諸如，傳感器122)更高的功耗的第二傳感器裝置(諸如，傳感器124)的使用。對于提高的信號質量可需要更高的功耗，以改變信號獲取的信號的類型和/或處理獲取的信號，和/或以執行用戶的生理監測的高級方法。

圖5是用于確定是否進入第二模式的示例性流程圖。參照圖5，示出操作500至操作512。在操作500，用戶可穿戴裝置100進入第一模式以經由傳感器122監測用戶的生物信號或生物測量學數據中的一些。傳感器122可獲取由于傳感器122與用戶之間的不理想接觸以及由于傳感器122比例如傳感器124或外部傳感器(未示出)不敏感而導致的低質量的傳感器信號。

如果傳感器122是ppg傳感器，則獲取的生物信號將與用戶的脈搏相關。用戶可穿戴裝置100可在被打開時通過在后臺的操作開始獲取，而在獲取期間沒有用戶輸入。對于一些類型的生物信號獲取，用戶可能需要在獲取之前輸入一些信息。該信息可以是，例如，可能與處理生物信號相關的性別、身高和體重。

在操作502，傳感器122獲取生物信號。在操作504，處理器110和/或處理器112基于獲取的生物信號來確定是否進入第二模式。處理器110和/或處理器112可，例如，基于預定的閾值，或者由于獲取的生物信號與來自用戶的先前的生物信號不同，來確定來自傳感器122的獲取的生物信號可能不正常。先前的生物信號可能已在先前的會話中獲取或者可能已被下載到用戶可穿戴裝置100并被存儲在存儲器210中。

如果處理器110和/或處理器112確定不進入第二模式，則傳感器122繼續在操作502從用戶獲取生物信號。如果處理器110和/或處理器112確定進入第二模式，則在操作506，用戶可穿戴裝置100將指令顯示在顯示器102上。該指令可以是，例如，使用更敏感的傳感器124或外部傳感器(未示出)進一步獲取生物信號。或者，該指令可用于不需要額外的傳感器測量的一些處理。例如，該指令可以是訪問醫生以進行更詳細的測試。

傳感器124可以是傳統的傳感器和/或提供比傳感器122更相關和/或更敏感的傳感器信號。傳感器124的使用可能需要用戶執行提供更好的診斷和/或感測能力的特定過程。例如，可指示用戶系緊帶140以允許傳感器124與用戶的皮膚之間的更好的接觸。或者可告訴用戶在一段時間內擺好姿勢或保持靜止，或者將用戶身體上的傳感器模塊120或外部傳感器保持在一個或多個特定的位置/方向以使來自身體部位的信號質量最大。

使用戶的姿勢處于特定的位置可允許對原本不可觀察的特定測量量進行觀察。例如，可要求用戶抬起他們的手臂以查看靜水壓力改變如何影響他們手臂中的血流量。在沒有使用戶移動他們的手臂的情況下，不能夠獲取該信息。

在另一實施例中，傳感器122可獲取皮膚溫度，并且用戶可穿戴裝置100可確定溫度高于用戶的預定閾值溫度。顯示器102可向用戶輸出指令，以使用口腔溫度計或顳溫度計執行溫度測量。

在另一實施例中，由傳感器122獲取的生物信號可指示顯著增加的血醇水平的光譜特征。因此，用戶可穿戴裝置100可在顯示器102上向用戶提供指令，以執行水平凝視眼球震顫測試，來確定用戶的清醒狀態和他/她操作車輛的能力。

在另一實施例中，傳感器122可從手腕穿戴裝置獲取gsr信號，并且用戶可穿戴裝置100可確定gsr信號指示不滿足用戶的預定閾值的交感神經系統激活的水平。這可觸發用戶可穿戴裝置100向用戶提供一個或多個問題，確定他/她的認知狀態以嘗試識別改變的精神狀態。

在操作508，如果將使用更敏感的傳感器來獲取生物信號，則用戶可穿戴裝置100可在操作510使用比傳感器122更敏感的傳感器124獲取生物信號。可對生物信號進行處理以確定診斷或下一步的動作。如果生物信號沒有通過用戶可穿戴裝置100的第二傳感器被獲取，則，在本公開的實施例中，用戶可穿戴裝置100可在操作500進入第一模式。例如，如果在操作506給出訪問醫生的指令或者如果外部傳感器被用于生物信號的進一步監測，則用戶可穿戴裝置100在操作500進入第一模式可能發生。此外，雖然如果不需要使用第二傳感器進一步監測，則實施例可在操作500進入第一模式，但是本公開的各種實施例不必須這樣限制。例如，用戶可穿戴裝置100可進入待機狀態直到用戶輸入用于在操作500開始生物信號獲取的輸入為止。被采取的特定行動將基于設計和/或實施決定。

在操作512，在對由傳感器124獲取的信號進行處理之后，可向用戶提供生物監測的結果。可告訴用戶執行，例如，心電圖(ecg)記錄以診斷心率反常/異常。即使傳感器124是ecg傳感器，在一些情況下，可存在用于獲得通過外部裝置執行的另一ecg記錄的指令。外部裝置的監測可能需要在醫生的辦公室進行，或者如果用戶具有能夠進行ecg記錄的外部裝置，則外部裝置的監測可由用戶進行。

各種實施例已經描述了被定向為監測用戶的生物信號或生物測量學數據中的一些的用戶可穿戴裝置100；然而，其他實施例可監測與本公開中提及的那些生物信號不同的生物信號。

此外，雖然由于在操作506的指令可能已經采取了一些動作(例如，皮膚溫度、血醇水平、gsr和信號)，但是各種實施例可在操作508和操作510繼續進行更精確的測量。

本公開的各種實施例可被編寫為計算機程序，并且可以以使用非暫時性計算機可讀記錄介質執行程序的通用數字計算機來實現本公開的各種實施例。

非暫時性計算機可讀記錄介質可包括，例如，磁性存儲介質(例如，rom、軟盤和硬盤)和光學記錄介質(例如，cd-rom或dvd)。

雖然已經參照附圖描述了本公開的各種實施例，但是本領域的普通技術人員將理解，在不脫離如權利要求限定的本公開的精神和范圍的情況下，可在形式和細節上進行各種改變。因此，上面的實施例及其所有的方面僅是示例并不是限制。