光耳塞的每個人，會詢問至少一個血管富集區(qū)域。將耳朵的多個區(qū)域聯(lián)接至光也可以通過從耳塞內(nèi)的光源漫射光來實現(xiàn)。
[0079]參考圖2A至圖2C，示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的監(jiān)測裝置10。所示出的監(jiān)測裝置10包括具有相對的第一和第二端部12a、12b的偏置元件12。耳塞14附接至偏置元件第一端部12a，并且感測元件16附接至偏置元件第二端部12b。感測元件16可以包括傳感器部件，并且優(yōu)選地在質(zhì)量上可以比耳塞14的質(zhì)量更小，并且可以小很多。例如，在一些實施例中，耳塞的質(zhì)量可以比感測元件的質(zhì)量大至少10%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少20%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少30%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少40%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少50%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少60%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少70%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少80%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少90%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少100%、可以比感測元件的質(zhì)量大至少200%或者更多等等。雖然本發(fā)明的實施例利用比傳感器元件16的質(zhì)量更小的質(zhì)量的耳塞14也可以充分地發(fā)揮作用，但是通常，耳塞的質(zhì)量優(yōu)選地比傳感器元件的質(zhì)量大足夠程度，從而使得耳塞用作用于監(jiān)測裝置的主要參考(機械支撐參考)標準。
[0080]可以通過具有小于耳塞14的質(zhì)量的質(zhì)量的感測元件16，來實現(xiàn)實質(zhì)運動脫開。例如，如果監(jiān)測裝置10的重量為(10)克，并且耳塞14的質(zhì)量為(9)克且傳感器元件的質(zhì)量為
(1)克，那么由監(jiān)測裝置10的加速導(dǎo)致的動量在感測元件16上可以小得多，從而使得感測元件16經(jīng)受更小的行進距離。通過停止監(jiān)測裝置10的動量而免于使感測元件16移動更遠，來減少傳感器噪聲。由移動導(dǎo)致的傳感器抖動是噪聲信號的最大可控因素。可以從傳感器質(zhì)量脫開的裝置質(zhì)量越大，獲取的信號越干凈。感測元件16的質(zhì)量減小越多，彈簧常數(shù)就越低，例如基于對象的每次腳步的監(jiān)測裝置10的質(zhì)量加速經(jīng)歷了傳感器移動越少。
[0081]監(jiān)測裝置10構(gòu)造為附接至對象的耳朵，從而使得耳塞14固定在耳朵內(nèi)，并且偏置元件12推動感測元件16與耳朵在特定位置處接觸，例如，如圖4所示出的。另外，偏置元件12將更大質(zhì)量的耳塞14的運動與更小質(zhì)量的感測元件16脫開。如此，感測元件16的運動與對象的運動更緊密相關(guān)，而與耳塞的運動不太相關(guān)，例如，當(dāng)對象正在做運動或者進行其他運動時。例如，在感測元件16與對象之間的運動可以小于在感測元件16與耳塞14之間的運動。
[0082]耳塞14可以具有各種形狀和構(gòu)造，并且不限于所示出的形狀。感測元件16可以具有各種形狀和構(gòu)造，并且不限于所示出的形狀。另外，接線(未示出)可以將音頻裝置連接至耳塞，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的。而且，耳塞14可以包括揚聲器，并且/或者監(jiān)測裝置10通?？梢园〒P聲器和麥克風(fēng)?？梢允褂酶鞣N類型的揚聲器或者麥克風(fēng)。在一些情況下，可以使用骨導(dǎo)麥克風(fēng)或者揚聲器。在一些實施例中，揚聲器可以有意地不存在，并且在耳塞中可以存在開口或者孔以使耳道暴露于外界。這種實施例對于需要在不使用戶的耳道與環(huán)境聲音阻斷的生物計量/生理監(jiān)測的情況可以是有用的。圖4示出了固定在人耳內(nèi)的圖2A至圖2C的監(jiān)測裝置10。
[0083]在本發(fā)明的一些實施例中，感測元件16包括:至少一個能量發(fā)射器20 (圖3)，該能量發(fā)射器20構(gòu)造為在耳朵的目標區(qū)域(或者，對于本發(fā)明的其他實施例，在對象身體的另一部分的目標區(qū)域處，諸如，附器)處引導(dǎo)能量；以及至少一個檢測器22 (圖3)，該檢測器22構(gòu)造為檢測來自目標區(qū)域和/或與目標區(qū)域相鄰的區(qū)域的能量響應(yīng)信號。例如，該至少一個能量發(fā)射器20構(gòu)造為在目標區(qū)域處引導(dǎo)電磁輻射、機械能、聲能、電能和/或熱能，并且該至少一個檢測器22構(gòu)造為檢測電磁福射、機械能、聲能、電能和/或熱能。在一些實施例中，該至少一個能量發(fā)射器包括至少一個光學(xué)發(fā)射器，并且至少一個檢測器包括至少一個光學(xué)檢測器。示例性光學(xué)檢測器包括但不限于光電二極管、光電檢測器、光電晶體管、晶閘管、固態(tài)裝置、光學(xué)芯片組，無論是模擬的還是數(shù)字的等等。如今，在市場上存在許多類型的緊湊型光學(xué)檢測器，并且包括生成模擬或者數(shù)字輸出的各種已知的方法。示例性光學(xué)發(fā)射器包括但不限于發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、緊湊型白熾燈泡、微等離子體發(fā)射器、IR黑體源等等。
[0084]一些發(fā)射器、檢測器或者發(fā)射器-檢測器模塊還可以包括用于信號調(diào)節(jié)、A/D轉(zhuǎn)換、電壓-頻率轉(zhuǎn)換、電平變換、以及對來自檢測器的信號進行一般信號處理的一個或者多個處理器26。另外，可以使用一個或者多個處理器26來控制發(fā)射器和/或檢測器的供電(電偏置)。在美國專利申請公開號2012/0197093中提供了幾種示例，該專利的內(nèi)容以引用的方式全部并入本文。在一些實施例中，處理器26可以不位于感測元件16自身內(nèi)，并且甚至可以完全位于監(jiān)測裝置10之外，只要處理器26與感測元件16電通信即可。此外，處理器26可以表示分布在監(jiān)測裝置10內(nèi)和/或在監(jiān)測裝置10之外的多個處理器。
[0085]能量可以是由能量發(fā)射器20生成的脈沖能量。例如，可以使用脈沖驅(qū)動電路(未示出)按照一個或多個脈沖頻率來驅(qū)動至少一個能量發(fā)射器20，以利用脈沖能量詢問目標區(qū)域。通過至少一個檢測器22來檢測由這種交互產(chǎn)生的能量響應(yīng)，該檢測器22構(gòu)造為檢測以上面描述的形式存在的能量，但是通常是以散射光學(xué)能量形式存在的能量。運動/位置傳感器24 (例如，慣性傳感器、MEMS (微機電系統(tǒng))傳感器、加速計、陀螺儀、電容傳感器、電感傳感器、聲學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、壓電傳感器等)可以構(gòu)造為測量在目標區(qū)域附近的移動、位置變化或者慣性變化，諸如，整個身體的運動、皮膚運動等等。運動/位置傳感器24可以位于感測元件內(nèi)。在其他實施例中，偏置元件12可以包括運動/位置傳感器24，該運動/位置傳感器24構(gòu)造為檢測偏置元件12和/或感測元件16的運動或者在耳塞14與感測元件16之間的相對運動。
[0086]運動/位置傳感器24也可以由相鄰或者遠程處理器(諸如，處理器26)用作噪聲參考，用于從檢測器22獲得到的生理信號衰減或者移除運動噪聲。在美國專利號8，157，730、美國專利號8，251，903、美國申請公開號2008/0146890、美國專利申請公開號2010/0217098、美國專利申請公開號2010/0217102、美國臨時專利申請?zhí)?1/750,490、PCT申請?zhí)?US2012/071593、PCT 申請?zhí)?US2012/071594 和 PCT 申請?zhí)?US2012/048079 中詳細描述了噪聲衰減和移除，這些專利的內(nèi)容以引用的方式全部并入本文。
[0087]在一些實施例中，監(jiān)測裝置10包括信號處理器26 (圖3)，該信號處理器26構(gòu)造為接收并且處理由該至少一個檢測器16產(chǎn)生的信號。監(jiān)測裝置10可以包括其他部件，諸如，用于該至少一個檢測器22的輸出的一個或者多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)、用于移除時變環(huán)境干擾效應(yīng)的一個或者多個濾波器(諸如光學(xué)濾波器)(未示出)、用于移除在能量響應(yīng)信號中的運動偽影的一個或者多個模擬和/或數(shù)字濾波器，無源電子部件等等，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的。監(jiān)測裝置10可以包括各種其他裝置，諸如，其他類型的生理傳感器和環(huán)境傳感器(未示出)。監(jiān)測裝置10還可以包括用于與遠程裝置通信的至少一個無線模塊(未示出)和/或至少一個存儲器存儲裝置(未示出)。示例性無線模塊可以包括無線芯片、天線或者RFID標簽。在一些實施例中，無線模塊可以包括低范圍無線芯片或者芯片組，諸如，Bluetooth?、ANT+、和/或ZigBee芯片。電池(未示出)，諸如，鋰聚合物電池或者其他便攜式電池，可以包括在監(jiān)測裝置10內(nèi)，并且可以經(jīng)由USB充電端口充電，例如。
[0088]在圖2A至圖2C的示出實施例中，感測元件16包括與對象的耳朵E的一部分接合的表面30。在一些實施例中，表面30的至少一部分的輪廓可以設(shè)計為與對象的耳朵的一部分的形狀一致。同樣，在圖2A至圖2C的示出的實施例中，一個或者多個能量發(fā)射器20和檢測器22可以位于感測元件16內(nèi)。一對窗口 32、34包括在示出的感測元件表面30中，通過該窗口，能量從該一個或者多個能量發(fā)射器22通過，并且通過該窗口，能量被該一個或者多個檢測器22收集。每個窗口 32、34由允許能量從其通過的材料形成。例如，如果利用光學(xué)發(fā)射器和檢測器，窗口 32、34由允許光從其通過的材料形成。在一些實施例中，窗口32、34可以包括一個或者多個開口。在一些實施例中，利用單個窗口，而不是一對窗口。
[0089]雖然在圖2C中示出的窗口 32、34可以示出為與總傳感器表面30齊平，但是應(yīng)該注意的是，在傳感器表面30處的窗口 32、34可以相對于傳感器表面30凹進并且可能不與監(jiān)測裝置10的用戶的耳朵的皮膚物理接觸。齊平的、突出的或者凹進的窗口(32、34)都是可以接收的。而且，在一些實施例中，窗口(32、34)可以包括空氣，從而使得進入或者離開傳感器元件16的激發(fā)能可以通過空氣。
[0090]在本發(fā)明的一些實施例中，窗口 32、34中的一個或者兩個都可以與光學(xué)透鏡(未示出)光通信。透鏡可以構(gòu)造為將光學(xué)發(fā)射器發(fā)射的光聚集到耳朵的一個或者多個部分上，并且/或者將所收集的光聚集到檢測器上?？梢圆捎酶鞣N類型的透鏡幾何結(jié)構(gòu)，諸如，凹的、凸的、準直的等。為了該目的，也可以并入導(dǎo)光件(諸如，光管、光纖等)。例如，在美國專利申請公開號2010/0217102、美國專利申請公開號2013/0131519和美國專利申請公開號2010/0217098中描述了可以根據(jù)本發(fā)明的一些實施例利用的示例性導(dǎo)光件和感測元件幾何結(jié)構(gòu)，這些專利的內(nèi)容以引用的方式全部并入本文。
[0091]如下面將描述的，在本發(fā)明的其他實施例中，光學(xué)能量發(fā)射器20和/或光學(xué)檢測器22可以位于監(jiān)測裝置10內(nèi)在耳塞14或者感測元件16中。利用一個或者多個導(dǎo)光件，以經(jīng)由導(dǎo)光件遠端將來自光學(xué)發(fā)射器的光遞送到對象的耳朵區(qū)域中，并且/或者以經(jīng)由導(dǎo)光件遠端收集來自對象的耳朵區(qū)域的光并且將收集到的光遞送至光學(xué)檢測器。
[0092]圖5A至圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的另外的實施例的監(jiān)測裝置110。監(jiān)測裝置110包括構(gòu)造為附接至對象的耳朵的外殼114、以及經(jīng)由偏置元件112 (例如，卷簧、或者其他基本可壓縮結(jié)構(gòu)或者材料等)移動固定至外殼114的感測元件116。在一些實施例中，偏置元件112可以包括構(gòu)造為檢測偏置元件112和/或感測元件116的運動的運動傳感器(未示出)。
[0093]雖然不是限制的，但是偏置元件112可以具有約0.1 N/m和約200 N/m的彈簧常數(shù)。如果將彈性材料用作偏置元件112，那么彈性材料可以具有從約10 (類型00-ASTMD2240)到80 (類型A-ASTM D2240)的硬度計硬度范圍、以及約20到50邵氏A的硬度范圍?？梢杂米髌迷?12的示例性彈簧可以由乙縮醛、聚酯、聚醚酰亞胺、或者另一合適的聚合物模塑而成，或者可以由金屬(諸如，鋼)形成。示例性彈簧制造商包括但不限于LeeSpring (美國北卡羅來納州，格林斯博羅)和Century Spring Corp.(美國加利福尼亞州，洛杉磯)。可用作偏置元件的示例性彈性材料包括但不限于硅樹脂(美國密歇根州，米德蘭，Dow Corning Corp.)。然而，可以使用各種其他材料，諸如，彈性氯丁橡膠(聚亞安酯)。
[0094]所示出的感測元件116包括具有光學(xué)發(fā)射器120和附接至該光學(xué)發(fā)射器120的光學(xué)檢測器120的印刷電路板(PCB) 123。PCB 123也包括插入在示出的偏置元件112內(nèi)的細長導(dǎo)向桿125。應(yīng)該注意，雖然在一個實施例中在圖5A中的光發(fā)射方向被不出為向外發(fā)射，但是優(yōu)選的光發(fā)射方向是在耳朵的對耳屏與外耳之間的區(qū)域，例如，如在美國專利申請公開號2010/0217098、美國專利申請公開號2010/0217102以及在美國專利申請公開號2013/0131519中描述的，這些專利的內(nèi)容以引用的方式全部并入本文。在如圖5A所示的特定實施例中，光學(xué)反射壁126定位為將光朝著在耳朵的對耳屏與外耳之間的區(qū)域引導(dǎo)。
[0095]監(jiān)測裝置110還包括用于感測元件116的蓋118。蓋118可以是可透射由與感測元件116相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器發(fā)射的能量(例如，電磁輻射、聲能、電能和/或熱能等)以及與感測元件116相關(guān)聯(lián)的檢測器檢測到的能量。例如，如果感測元件116包括光學(xué)發(fā)射器和檢測器，那么蓋118可能可透射光學(xué)發(fā)射器和檢測器的光學(xué)波長。在所示出的實施例中，蓋118還可以包括反射表面或者壁126，以促進將來自發(fā)射器120的能量朝著用戶的耳朵引導(dǎo)并且將來自耳朵的能量引導(dǎo)至檢測器122。在圖5A中示出了反射壁126相對于細長桿125的軸線的角度為接近四十五度(45° )，但是這不應(yīng)該視為是限制性的。反射壁126的角度將主要取決于光學(xué)發(fā)射器/檢測器的發(fā)射/檢測面相對于耳朵的對耳屏與外耳之間的區(qū)域的方向。例如，如果發(fā)射器120和檢測器122以它們的位于對耳屏的方向上的各自的發(fā)射/檢測面而引導(dǎo)，那么反射壁126相對于細長桿125的軸線的角度可以是九十度(90° )。
[0096]所示出的蓋118附接至感測元件116，并且與感測元件一起移動。蓋118可以按照多種方式附接至感測元件116。例如，在一些實施例中，蓋118可以包覆成型到感測元件116上，從而使得蓋至少部分地與感測元