具有与身体运动脱开的感测元件的生理监测装置的制作方法

本发明一般地涉及监测装置，并且更加具体地涉及用于测量生理信息的监测装置。

背景技术：

光电容积脉搏波描记法（ppg）是基于将光照射到人体内并且测量散射光强度随着每次脉搏血流量的变化。散射光强度会相对与心跳、呼吸、血氧水平（spo2）等相关联的血流量或者血液不透明度的变化而实时变化。这种感测方法可能会要求到达所询问的单位肌肉组织的光能的大小稳定连贯，从而可以将散射光子量的细微变化归结为可变血流量。如果由于在源或者检测器与皮肤表面之间的光联接变化而导致入射和散射光子数大小改变，那么，由于光联接的丢失或者变化导致较大的光子数变化度，所涉信号难以确定。受光子影响的皮肤表面积（和体积）变化，或者反映了大量光子的可变皮肤表面曲率，也可以明显影响光学联接效率。身体活动，诸如行走、骑车、跑步等，可能会在来自身体的光学散射信号中导致运动伪影，并且，所以由运动伪影导致的光子强度的时变变化可能会得出（swamp-out）由于血液流动改变导致的光子强度的时变变化。光学联接的这些变化中的每一个都可以通过较大百分比的总光子计数来影响光子询问计数（photonicinterrogationcount），并且降低所涉信号的质量；而获得所需数据的正确值的概率较低。

耳孔是结合光电容积脉搏波描记装置的不错选择，因为这是一个人们熟悉的形状因子，是通常长时间佩戴的装置，并且经常用在运动期间，这是人们可从获得准确心率数据（或者其他生理数据）获益最多的时间。不幸的是，将光电容积脉搏波描记装置结合到耳机面临多种挑战。例如，长时间佩戴耳机可能会感到不适，尤其是如果它们使耳面发生变形。而且，人耳解剖结构可能会极大地因人而异，所以寻找一款适合许多耳朵的耳塞可能提出巨大挑战。另外，为剧烈身体活动制备的耳塞通常包含弹性体表面和/或弹性体特征，用作抑制耳塞在耳朵内加速的弹簧。虽然这些特征可以促进在高加速和撞击形式下将耳塞保持在耳朵内，但是这些特征未充分满足实现高质量光电容积脉搏波描记所需的光学皮肤联接要求。

常规光电容积脉搏波描记装置，如在例如图1a至图1c中所示出的，通常遇到由于对象运动而产生的皮肤联接降低。例如，大多数常规光电容积脉搏波描记装置使用弹簧将传感器夹到耳垂（图1a）或者指尖（图1b）上。遗憾的是，这些常规装置倾向于具有大质量，并且在受到较大加速度时，诸如在对象正在做运动时，不可维持连贯的皮肤接触。

在耳朵中执行光电容积脉搏波描记的常规耳塞装置是香港湾仔幻音数码（perceptiondigital）公司制造的mx-d100播放器（www.perceptiondigital.com）。该耳塞装置，如图1c所示出的，表示为10，包含用于提高ppg信号质量的弹簧12。然而，弹簧12将整个耳塞10用力压紧在对象的耳朵e内，以最小化整个耳塞10的运动。图1c的装置10存在多种缺陷。例如，源/传感器模块联接至整个耳塞质量，并且，以此，可以经过更大的平移距离，从而在耳朵经历加速度时会引起更大的信号变化度。另外，因为用一个主弹簧力方向将耳塞10保持就位，所以最终用户可能会感觉到明显的不适。而且，由于该单个弹力方向，所以耳塞运动被仅仅局限在一个方向上。

技术实现要素：

应该了解，提供本发明内容是为了以简单的形式介绍对构思的选取，这些构思将在下面的具体实施方式进一步描述。本发明内容不旨在识别本公开的关键特征或者基本特征，也不旨在限制本发明的范围。

本发明的一些实施例将模块放在偏置元件上，模块包括的一个或者多个能量发射器和能量检测器，该偏置元件诸如是使耳塞振动与传感器振动脱开的弹性体臂。此外，偏置元件推动传感器模块与皮肤表面紧密接触。

根据本发明的一些实施例，监测装置包括：具有相对的第一和第二端部的偏置元件以及附接至偏置元件第二端部的感测元件。监测装置构造为附接至对象的耳朵，从而使得偏置构件第一端部在第一位置处与耳朵接合，并且使得感测元件被偏置元件推动在第二位置处与耳朵接触。感测元件包括：至少一个能量发射器，所述能量发射器构造为在所述附器的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器，所述检测器构造为检测来自所述目标区域或者与所述目标区域相邻的区域的能量响应信号。例如，该至少一个能量发射器构造为将电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能引导至目标区域，并且该至少一个检测器构造为检测电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能。在一些实施例中，该至少一个能量发射器包括至少一个光学发射器，并且至少一个检测器包括至少一个光学检测器。

在本发明的一些实施例中，感测元件包括具有至少一个窗口的表面，通过该窗口，能量从至少一个能量发射器通过，并且通过该窗口，能量被该至少一个检测器收集。该至少一个窗口可以包括至少一个开口。此外，表面的形状可以设计为与对象的耳朵的一部分的形状一致。

在本发明的一些实施例中，感测元件可以包括信号处理器，该信号处理器构造为接收并且处理由该至少一个检测器产生的信号。

在本发明的一些实施例中，偏置元件可以包括构造为检测偏置元件和/或感测元件的运动的运动传感器。运动传感器可以是例如惯性传感器、压电传感器、光学传感器等。在一些实施例中，运动传感器可以是用于测量血流量光电容积脉搏波描记（ppg）传感器。

根据本发明的其他实施例，监测装置包括：具有相对的第一和第二端部的偏置元件、附接至偏置元件第一端部的耳塞以及附接至偏置元件第二端部的感测元件。耳塞具有第一质量，并且感测元件具有小于第一质量的第二质量。偏置元件构造为：当将耳塞插入耳朵时，推动感测元件与耳朵的一部分接触。另外，偏置元件使耳塞的运动与感测元件脱开。

感测元件包括：至少一个能量发射器，该能量发射器构造为在耳朵的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器，该检测器构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号。例如，该至少一个能量发射器构造为将电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能在目标区域引导，并且该至少一个检测器构造为检测电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能。在一些实施例中，该至少一个能量发射器包括至少一个光学发射器，并且该至少一个检测器包括至少一个光学检测器。

在一些实施例中，耳塞包括光学发射器。具有远端的导光件止于与在感测元件的表面中的窗口相邻。导光件与光学发射器光通信，并且构造为经由导光件远端将来自光学发射器的光递送到对象的耳朵区域中。在一些实施例中，导光件至少部分地通过偏置元件从光学发射器延伸至感测元件。

在一些实施例中，耳塞包括光学检测器。具有远端的导光件止于与在感测元件的表面中的窗口相邻。导光件与光学发射器光通信，并且构造为经由导光件远端从对象的耳朵区域收集光并且将收集到的光递送至光学检测器。在一些实施例中，导光件至少部分地通过偏置元件从光学检测器延伸至感测元件。

在本发明的一些实施例中，感测元件包括具有至少一个窗口的表面，通过窗口，能量从该至少一个能量发射器通过，并且通过窗口，能量被该至少一个检测器收集。该至少一个窗口可以包括至少一个开口。另外，表面的形状可以设计为与对象的耳朵的一部分的形状一致。

在本发明的一些实施例中，感测元件可以包括信号处理器，该信号处理器构造为接收并且处理由该至少一个检测器产生的信号。

在本发明的一些实施例中，偏置元件可以包括构造为检测偏置元件和/或感测元件的运动的运动传感器。运动传感器可以是例如惯性传感器、压电传感器、光学传感器等。

在本发明的一些实施例中，扬声器设置在耳塞中，并且耳塞包括至少一个孔口，来自扬声器的声音可以通过该孔口口。

根据本发明的其他实施例，监测装置包括构造为附接至对象的耳朵的外壳以及经由偏置元件可动固定至外壳的感测元件。外壳具有第一质量，并且感测元件具有小于第一质量的第二质量。在一些实施例中，第一质量是第二质量的至少约1.25倍。偏置元件构造为推动感测元件与耳朵的一部分接触，并且使外壳的运动与偏置元件脱开。

感测元件包括：至少一个能量发射器，该能量发射器构造为在耳朵的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器，该检测器构造为检测来自目标区域或者与目标区域相邻的区域的能量响应信号。例如，该至少一个能量发射器构造为在目标区域处引导电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能，并且该至少一个检测器构造为检测电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能。在一些实施例中，该至少一个能量发射器包括至少一个光学发射器，并且至少一个检测器包括至少一个光学检测器。

在一些实施例中，偏置元件包括构造为检测偏置元件和/或感测元件的运动的运动传感器。

在一些实施例中，偏置元件包括至少部分地围绕感测元件的柔性构件。柔性构件包括可压缩的弹性材料，诸如，凝胶。在一些实施例中，监测装置包括在外壳内的扬声器。声音端口穿过柔性构件和外壳而形成，以与扬声器声通信。

根据本发明的实施例，耳塞监测装置优于常规监测装置在于多种原因。一种原因是适配。根据本发明的实施例的耳塞监测装置让人觉得舒适，并且可以提供比常规耳塞更准确的生物统计。而且，通过将传感器元件设计为独立于耳塞的单独主体，可以裁剪耳塞使其佩戴舒适。另一有利之处是，通过在传感器模块上提供补充弹簧作用，可以实现传感器另一种等级的亲肤性。通过使传感器模块与耳塞脱开，维持传感器与耳朵的接触需要更小的弹力（压力），由此更加舒适。传感器可以保持与所涉询问部位接触的装置，即使是在极高加速度下，也能够连续地报告数据，并且为最终用户提供更高置信级的装置准确度。

根据本发明的其他实施例，监测装置包括构造为固定在对象的附器周围的传感器带和经由偏置元件可动固定至传感器带的感测元件。传感器带具有第一质量，并且感测元件具有小于第一质量的第二质量。在一些实施例中，第一质量是第二质量的至少约1.25倍。偏置元件构造为推动感测元件与附器的一部分接触，并且使带与感测元件的运动脱开。

感测元件包括：至少一个能量发射器，该能量发射器构造为在附器的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器，该检测器构造为检测来自目标区域或者与目标区域相邻的区域的能量响应信号。例如，该至少一个能量发射器构造为在目标区域处引导电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能，并且该至少一个检测器构造为检测电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能。在一些实施例中，该至少一个能量发射器包括至少一个光学发射器，并且至少一个检测器包括至少一个光学检测器。

在一些实施例中，偏置元件包括构造为检测偏置元件和/或感测元件的运动的运动传感器。

在一些实施例中，监测装置包括构造为固定至对象的附器附近的第二带，该第二带与传感器带成相邻、间隔隔开的关系。至少一个构件或者桥接件将传感器带和第二带连接在一起。

根据本发明的其他实施例，监测装置包括构造为固定在对象的附器周围的带，其中，该带包括内表面和外表面。多个偏置元件按照圆周间隔隔开的关系从内表面径向向外延伸，并且构造为接触附器。感测元件固定至在两个偏置元件之间的带内表面。在一些实施例中，感测元件从带内表面向外延伸，从而使得该至少一个能量发射器和该至少一个检测器在将带固定在附器周围时不会接触到附器。在其他实施例中，感测元件从带内表面向外延伸，从而使得与感测元件相关联的该至少一个能量发射器和该至少一个检测器在将带固定在附器周围时接触附器。

该至少一个能量发射器构造为在目标区域处引导电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能，并且该至少一个检测器构造为检测电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能。在一些实施例中，该至少一个能量发射器包括至少一个光学发射器，并且至少一个检测器包括至少一个光学检测器。

根据本发明的其他实施例，监测装置包括带，该带构造为固定在对象的附器周围并且包括内表面和外表面。具有相对端的细长偏置元件周向地固定至带内表面，从而使得相对端成相邻、间隔隔开的关系。偏置元件包括当将带固定在附器周围时接触附器的表面。感测元件在相邻、间隔隔开的偏置元件端之间固定至带内表面。

感测元件包括：至少一个能量发射器，该能量发射器构造为在附器的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器，该检测器构造为检测来自目标区域或者与目标区域相邻的区域的能量响应信号。该至少一个能量发射器构造为在目标区域处引导电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能，并且该至少一个检测器构造为检测电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能。在一些实施例中，该至少一个能量发射器包括至少一个光学发射器，并且至少一个检测器包括至少一个光学检测器。在本发明的实施例中，感测元件包括具有至少一个窗口的表面，通过该窗口，能量从至少一个能量发射器通过，并且通过该窗口，能量被该至少一个检测器收集。

在一些实施例中，感测元件从带内表面向外延伸，从而使得与感测元件相关联的该至少一个能量发射器和该至少一个检测器在将带固定在附器周围时不接触附器。在其他实施例中，感测元件从带内表面向外延伸，从而使得与感测元件相关联的该至少一个能量发射器和该至少一个检测器在将带固定在附器周围时接触附器。

偏置元件表面的一个或者多个部分具有带纹理的构造，诸如，多个凸块。凸块可以布置成阵列，并且可以具有多种形状和大小。在一些实施例中，该多个凸块具有交替的形状。

本发明的实施例将感测元件用作与监测装置和佩戴该监测装置的对象主体不同的第三主体。例如，如果监测装置是构造为固定在对象的耳朵内的耳塞，那么对象的耳朵是第一主体，耳塞是第二主体，并且感测元件或者模块是不同的第三主体。如此，本发明的实施例提供了优于常规监测装置的多种优点。首先，根据本发明的实施例，由于使感测元件与耳塞主体脱开，所以减小了感测元件的质量。由于耳朵、耳塞或者附器的加速度，例如，由于对象的运动，该更小的质量可以观察到更小的位移。第二，根据本发明的实施例，感测元件的形状可以按照针对光学联接剪裁的形式来设计并且呈现至所涉询问表面，并且不受常规形式（诸如，常规耳塞形式）的限制。

另外，根据本发明的实施例，通过在耳塞与传感器之间具有偏置元件（诸如，弹簧），可以最小化耳塞布线对佩戴耳塞以及可能地取出传感器进行皮肤接触的影响。通过在耳塞与传感器之间包含偏置元件，可以实现以优化的耳塞方式适配在耳朵的外耳的一个或者多个部分，而针对光电容积脉搏波描记优化可以优化在传感器与询问表面之间的适配。而且，因为任何减振系统都会响应于振动补偿而具有滞后，所以使传感器元件与耳塞运动脱开允许更好地将传感器响应调谐为管理小振动偏差；然而，最佳地设计耳塞减振结构来处理具有多个耳朵接触点的较大较重的质量体所固有的较大位移。与传感器元件相比，由于其质量较大，所以耳塞的加速度补偿幅度较大。可以明显减少传感器对耳面（或者，附器）移动的二次较小加速度补偿以及信号振动。

注意，相对于一个实施例描述的本发明的多个方面可以合并在不同的实施例中，虽然未对此进行具体描述。即，所有实施例和/或任何实施例的特征可以按照任何方式和/或组合来组合。因此，申请人保留改变任何原始提交的权利要求或者提交任何新的权利要求的权利，包括能够更改任何原始提交的权利要求以从属并且/或者包含任何其他权利要求的任何特征的权利，虽然未按该方式要求。下面将对本发明的这些和其他目标和/或方面进行详细说明。

附图说明

形成本说明书的一部分的附图示出了本发明的各个实施例。附图和说明共同用于充分地说明本发明的实施例。

图1a是附接至人耳的常规光电容积脉搏波描记装置的透视图。

图1b是附接至人手指的常规光电容积脉搏波描记装置的透视图。

图1c示出了附接至人耳的常规光电容积脉搏波描记装置，其中，利用偏置元件将光电容积脉搏波描记装置保持在人耳中。

图2a至图2c是根据本发明的一些实施例的具有耳塞和经由偏置构件附接至耳塞的感测元件的监测装置的透视图，并且其中偏置构件构造为使耳塞的运动与感测元件脱开。

图3示意性地示出了根据本发明的一些实施例的用在监测装置中的感测元件。

图4示出了固定在人耳内的图2a至图2c的监测装置。

图5a是根据本发明的一些实施例的附接至人耳的监测装置的透视图，以及其中，传感器模块可动地固定至检测装置的外壳以将外壳与传感器模块的运动脱开。

图5b是图5a的监测装置的分解透视图。

图6示出了根据本发明的一些实施例的可以与监测装置一起利用的细长导光件，从而使得光学发射器和光学检测器可以位于远离监测装置的感测元件。

图7示出了根据本发明的一些实施例的图2a至图2c的监测装置，其中光学发射器和检测器位于耳塞内，并且细长导光件从光学发射器和检测器延伸至感测元件。

图8示出了人耳，其中人耳的各个部分被标记出来，并且图11的监测装置固定在人耳内。

图9示出了人耳，其中人耳的各个部分被标记出来，并且图10的监测装置固定在人耳内。

图10是根据本发明的一些实施例的具有构造为经由偏置构件附接至人耳的传感器模块的监测装置的透视图，以及其中，偏置构件构造为将耳朵的运动与传感器模块脱开。

图11是根据本发明的一些实施例的具有构造为插入人耳内的稳定构件和构造为经由偏置构件附接至稳定构件的传感器模块的监测装置的透视图，以及其中，偏置构件构造为将稳定构件的运动与传感器模块脱开。

图12示出了根据本发明的一些实施例的构造为固定至对象的附器的监测装置。

图13是图12的监测装置的局部透视图，示出了传感器带和经由偏置元件可移动地固定至传感器带的感测元件。

图14示出了根据本发明的一些实施例的构造为固定至对象的附器的监测装置。

图15是图14的监测装置的局部视图，示出了固定至在其中两个偏置元件之间的带内表面的感测元件。

图16示出了根据本发明的一些实施例的构造为固定至对象的附器的监测装置。

图16a是图16的监测装置的局部视图，示出了固定至在两个偏置元件之间的带内表面的感测元件。

图17示出了根据本发明的一些实施例的构造为固定至对象的附器的监测装置。

图17a是图17的监测装置的局部视图，示出了固定至带内表面的感测元件。

图17b是根据本发明的一些实施例的图17的监测装置的弹性支架的局部视图，其示出了其带纹理的表面。

图18a至图18b以及图19a至图19b是根据本发明的一些实施例的具有可压缩外盖或者凝胶的监测装置的透视图，该可压缩外盖或者凝胶至少部分地围绕核心监测装置并且构造为将感测元件偏置在所需的耳朵区域中。

具体实施方式

现将参照附图在下文中对本发明进行更彻底地描述，在附图中，示出了本发明的实施例。然而，本公开可以具体实施为多种不同的形式，并且不应该理解为受限于在本文中提出的具体实施例。在本文中，相同的标记指示相同的要素。在附图中，出于清晰起见，可以夸大特定层、部件或者特征，并且断线示出了可选的特征或者操作，除非另有说明。另外，操作（或者步骤）的顺序不限于在附图和/或权利要求书中提出的顺序，除非另有明确指示。针对一个图或者实施例描述的特征可以与另一实施例或者附图相关联，虽然未照此明确说明或者示出。

应当理解的是，当提到特征或者要素“在”另一特征或者要素“上”时，该特征或者要素可以直接在该另一特征或者要素上，或者也可以存在介于中间的特征和/或要素。相反，当提到特征或者要素“直接在”另一特征或者要素上时，不存在介于中间的特征或者要素。还应当理解的是，当提到特征或者要素“连接”、“附接”或者“联接”至另一特征或者要素时，该特征或者要素可以直接连接、附接或者联接至该另一特征或者要素，或者可以存在介于中间的特征和/或要素。相反，当提到特征或者要素“直接连接”、“直接附接”或者“直接联接”至另一特征或者要素时，不存在介于中间的特征或者要素。虽然针对一个实施例描述或者示出，但是如此描述或者示出的特征和要素可以适用于其他实施例。本领域技术人员还应理解，与另一特征“相邻”设置的结构或者特征可具有与相邻特征重叠或者构成相邻特征的部分。

本文中使用的术语仅为了描述特定实施例，且不旨在限制本发明。如在本文中所用的，单数形式“一（a）”、“一（an）”和“该（the）”还旨在包括复数形式，除非本文另有明确说明。还应理解的是，术语“包括（comprises）”和/或“包括（comprising）”当在此说明书中使用时详细说明了所陈述的特征、步骤、操作、要素和/或部件的存在，而并不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、要素、部件和/或以上的组的存在或添加。如此处使用的，术语“和/或”包括一个或者多个相关联的所列举的物品的任何和所有组合。

与空间相关的术语，比如“下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等在本文中可出于方便说明之目的，用于描述一个要素或特征相对另一要素或特征的关系，如附图所示。应当理解的是，这些与空间相关的术语旨在涵盖除图中所绘取向之外的使用中或者操作中的装置的不同取向。例如，如果将图中的装置倒转，那么描述为位于其他要素或特征“下”、“下面”的要素将定向在其他要素或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方的取向。装置还可进行其他的定向（旋转90度或处于其他取向），并可相应地理解本文所使用的空间相关的描述。相似地，除非另有具体指示，否则术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等在本文中只是用于说明的目的。

应当理解的是，虽然术语第一和第二在本文用于描述各种特征/要素，但是特征/要素不应该受到这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个特征/要素与另一个特征/要素区分开来。由此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面论述的第一特征/要素可以称为第二特征/要素，并且相似地，下面论述的第二特征/要素可以称为第一特征/要素。在本文中，相同的标记指示相同的要素。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）均具有本发明所属领域的普通技术人员所普遍理解的相同意义。还应理解的是，术语，如常用词典中定义的那些，应被解释为具有与其在说明书和相关领域的背景中的含义一致的含义，而不是以理想化或过于正式的意义来解释，除非文中明确做出这样的限定。出于简洁和/或清晰起见，可以不对已知功能或结构进行详细说明。

此处针对值或者数使用的术语“约”指该值或者数可以变化+/-百分之二十（20%）。

术语“监测装置”包括可以附接至用户的耳朵或附器或者其附近并且可以具有各种构造的任何类型的装置，而没有限制。

术语“实时”用于描述按照等于或者短于信息所需的最小时标的时间帧内感测、处理或者传送该信息的过程。例如，实时监测脉搏率可以引起每分钟单次平均脉搏率测量，按30秒进行平均，这是因为瞬时脉搏率通常对最终用户是无用的。通常，与瞬时变化相比，平均的生理和环境信息则更为相关。由此，在本发明的背景下，有时可以每隔几秒甚或每隔几分钟对信号进行处理，以便生成“实时”响应。

术语“监测”是指测量、量化、证明合格、估计、感测、计算、插值、外推、推断、推论或者这些行为的任何组合。更一般而言，“监测”是指一种经由一个或者多个感测元件获取信息的方式。例如，“血液健康监测”包括监测血气水平、血液水合作用、和代谢物/电解液水平。

术语“生理的”是指生物体（例如，人、动物等）的物质或者能量，或者来自生物体的物质和能量。在本发明的实施例中，术语“生理的”旨在广泛地使用，同时涵盖生物体的生理和心理的物质或者能量，或者来自生物体的生理和心理的物质和能量。然而，在某些情况下，术语“心理的”单独用于强调与有意识或者无意识的脑活动（而非其他器官、组织或者细胞的活动）更紧密相关的生理学的各个方面。

根据本发明的实施例，术语“身体”是指对象（人或者动物）的可穿戴监测装置的身体。

在以下图中，各种监测装置将被示出并且描述为附接至人体的耳朵或者附器。然而，应当理解的是，本发明的实施例不限于由人类穿戴的这些装置。

耳朵是可穿戴的健康和环境监测器的理想位置。耳朵是不会阻碍人移动或者视物的相对较固定的平台。位于耳朵的监测装置例如可以接近内耳道和鼓膜（用于测量核心身体温度）、肌肉组织（用于监测肌肉张力）、耳廓、耳垂以及其他地方（用于监测血气水平）、在耳朵后面的区域（用于测量皮肤温度和皮肤电反应）以及颈内动脉（用于测量心肺功能）等。耳朵也在暴露于以下的点处或者附近：所涉及的环境可吸入毒剂（挥发性有机化合物、污染物等）；耳朵经受的噪声污染；以及用于眼睛的光照条件。而且，由于耳道天生设计为传送声能，所以耳朵为监测内部声音（诸如，心跳、呼吸速率和口腔运动）提供了很好的位置。

与耳朵的血管的光学联接可以因人而异。如本文使用的，术语“联接”是指在进入一区域的激发能（诸如，光）与该区域自身之间的交互或者通信。例如，一种形式的光学联接可以是导光耳塞内生成的激发光与耳朵的血管之间的交互。在一个实施例中，该交互可以涉及：激发光进入耳朵区域并且从耳朵中的血管散射，从而使散射光的密度的暂时变化与血管内的血液流量的暂时变化成正比。另一种形式的光学联接可以是在耳塞内的光学发射器生成的激发光与耳塞的导光区域之间的交互。由此，具有一体的导光能力的耳塞（其中，可以沿着耳塞将光引导至多个区域和/或所选区域）可以确保戴着耳塞的每个人将生成与流过血管的血液流量相关的光学信号。光与个人的特定耳朵区域的光学联接可能不会产生针对每个人的光电脉搏波信号。因此，将光与多个区域联接可以确保，针对戴着导光耳塞的每个人，会询问至少一个血管富集区域。将耳朵的多个区域联接至光也可以通过从耳塞内的光源漫射光来实现。

参考图2a至图2c，示出了根据本发明的一些实施例的监测装置10。所示出的监测装置10包括具有相对的第一和第二端部12a、12b的偏置元件12。耳塞14附接至偏置元件第一端部12a，并且感测元件16附接至偏置元件第二端部12b。感测元件16可以包括传感器部件，并且优选地在质量上可以比耳塞14的质量更小，并且可以小很多。例如，在一些实施例中，耳塞的质量可以比感测元件的质量大至少10%、可以比感测元件的质量大至少20%、可以比感测元件的质量大至少30%、可以比感测元件的质量大至少40%、可以比感测元件的质量大至少50%、可以比感测元件的质量大至少60%、可以比感测元件的质量大至少70%、可以比感测元件的质量大至少80%、可以比感测元件的质量大至少90%、可以比感测元件的质量大至少100%、可以比感测元件的质量大至少200%或者更多等等。虽然本发明的实施例利用比传感器元件16的质量更小的质量的耳塞14也可以充分地发挥作用，但是通常，耳塞的质量优选地比传感器元件的质量大足够程度，从而使得耳塞用作用于监测装置的主要参考（机械支撑参考）标准。

可以通过具有小于耳塞14的质量的质量的感测元件16，来实现实质运动脱开。例如，如果监测装置10的重量为（10）克，并且耳塞14的质量为（9）克且传感器元件的质量为（1）克，那么由监测装置10的加速导致的动量在感测元件16上可以小得多，从而使得感测元件16经受更小的行进距离。通过停止监测装置10的动量而免于使感测元件16移动更远，来减少传感器噪声。由移动导致的传感器抖动是噪声信号的最大可控因素。可以从传感器质量脱开的装置质量越大，获取的信号越干净。感测元件16的质量减小越多，弹簧常数就越低，例如基于对象的每次脚步的监测装置10的质量加速经历了传感器移动越少。

监测装置10构造为附接至对象的耳朵，从而使得耳塞14固定在耳朵内，并且偏置元件12推动感测元件16与耳朵在特定位置处接触，例如，如图4所示出的。另外，偏置元件12将更大质量的耳塞14的运动与更小质量的感测元件16脱开。如此，感测元件16的运动与对象的运动更紧密相关，而与耳塞的运动不太相关，例如，当对象正在做运动或者进行其他运动时。例如，在感测元件16与对象之间的运动可以小于在感测元件16与耳塞14之间的运动。

耳塞14可以具有各种形状和构造，并且不限于所示出的形状。感测元件16可以具有各种形状和构造，并且不限于所示出的形状。另外，接线（未示出）可以将音频装置连接至耳塞，如本领域的技术人员可理解的。而且，耳塞14可以包括扬声器，并且/或者监测装置10通常可以包括扬声器和麦克风。可以使用各种类型的扬声器或者麦克风。在一些情况下，可以使用骨导麦克风或者扬声器。在一些实施例中，扬声器可以有意地不存在，并且在耳塞中可以存在开口或者孔以使耳道暴露于外界。这种实施例对于需要在不使用户的耳道与环境声音阻断的生物计量/生理监测的情况可以是有用的。图4示出了固定在人耳内的图2a至图2c的监测装置10。

在本发明的一些实施例中，感测元件16包括：至少一个能量发射器20（图3），该能量发射器20构造为在耳朵的目标区域（或者，对于本发明的其他实施例，在对象身体的另一部分的目标区域处，诸如，附器）处引导能量；以及至少一个检测器22（图3），该检测器22构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号。例如，该至少一个能量发射器20构造为在目标区域处引导电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能，并且该至少一个检测器22构造为检测电磁辐射、机械能、声能、电能和/或热能。在一些实施例中，该至少一个能量发射器包括至少一个光学发射器，并且至少一个检测器包括至少一个光学检测器。示例性光学检测器包括但不限于光电二极管、光电检测器、光电晶体管、晶闸管、固态装置、光学芯片组，无论是模拟的还是数字的等等。如今，在市场上存在许多类型的紧凑型光学检测器，并且包括生成模拟或者数字输出的各种已知的方法。示例性光学发射器包括但不限于发光二极管（led）、激光二极管（ld）、紧凑型白炽灯泡、微等离子体发射器、ir黑体源等等。

一些发射器、检测器或者发射器-检测器模块还可以包括用于信号调节、a/d转换、电压-频率转换、电平变换、以及对来自检测器的信号进行一般信号处理的一个或者多个处理器26。另外，可以使用一个或者多个处理器26来控制发射器和/或检测器的供电（电偏置）。在美国专利申请公开号2012/0197093中提供了几种示例，该专利的内容以引用的方式全部并入本文。在一些实施例中，处理器26可以不位于感测元件16自身内，并且甚至可以完全位于监测装置10之外，只要处理器26与感测元件16电通信即可。此外，处理器26可以表示分布在监测装置10内和/或在监测装置10之外的多个处理器。

能量可以是由能量发射器20生成的脉冲能量。例如，可以使用脉冲驱动电路（未示出）按照一个或多个脉冲频率来驱动至少一个能量发射器20，以利用脉冲能量询问目标区域。通过至少一个检测器22来检测由这种交互产生的能量响应，该检测器22构造为检测以上面描述的形式存在的能量，但是通常是以散射光学能量形式存在的能量。运动/位置传感器24（例如，惯性传感器、mems（微机电系统）传感器、加速计、陀螺仪、电容传感器、电感传感器、声学传感器、光学传感器、压电传感器等）可以构造为测量在目标区域附近的移动、位置变化或者惯性变化，诸如，整个身体的运动、皮肤运动等等。运动/位置传感器24可以位于感测元件内。在其他实施例中，偏置元件12可以包括运动/位置传感器24，该运动/位置传感器24构造为检测偏置元件12和/或感测元件16的运动或者在耳塞14与感测元件16之间的相对运动。

运动/位置传感器24也可以由相邻或者远程处理器（诸如，处理器26）用作噪声参考，用于从检测器22获得到的生理信号衰减或者移除运动噪声。在美国专利号8,157,730、美国专利号8,251,903、美国申请公开号2008/0146890、美国专利申请公开号2010/0217098、美国专利申请公开号2010/0217102、美国临时专利申请号61/750,490、pct申请号us2012/071593、pct申请号us2012/071594和pct申请号us2012/048079中详细描述了噪声衰减和移除，这些专利的内容以引用的方式全部并入本文。

在一些实施例中，监测装置10包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由该至少一个检测器16产生的信号。监测装置10可以包括其他部件，诸如，用于该至少一个检测器22的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器，无源电子部件等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置10可以包括各种其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置10还可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+、和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括在监测装置10内，并且可以经由usb充电端口充电，例如。

在图2a至图2c的示出实施例中，感测元件16包括与对象的耳朵e的一部分接合的表面30。在一些实施例中，表面30的至少一部分的轮廓可以设计为与对象的耳朵的一部分的形状一致。同样，在图2a至图2c的示出的实施例中，一个或者多个能量发射器20和检测器22可以位于感测元件16内。一对窗口32、34包括在示出的感测元件表面30中，通过该窗口，能量从该一个或者多个能量发射器22通过，并且通过该窗口，能量被该一个或者多个检测器22收集。每个窗口32、34由允许能量从其通过的材料形成。例如，如果利用光学发射器和检测器，窗口32、34由允许光从其通过的材料形成。在一些实施例中，窗口32、34可以包括一个或者多个开口。在一些实施例中，利用单个窗口，而不是一对窗口。

虽然在图2c中示出的窗口32、34可以示出为与总传感器表面30齐平，但是应该注意的是，在传感器表面30处的窗口32、34可以相对于传感器表面30凹进并且可能不与监测装置10的用户的耳朵的皮肤物理接触。齐平的、突出的或者凹进的窗口（32、34）都是可以接收的。而且，在一些实施例中，窗口（32、34）可以包括空气，从而使得进入或者离开传感器元件16的激发能可以通过空气。

在本发明的一些实施例中，窗口32、34中的一个或者两个都可以与光学透镜（未示出）光通信。透镜可以构造为将光学发射器发射的光聚集到耳朵的一个或者多个部分上，并且/或者将所收集的光聚集到检测器上。可以采用各种类型的透镜几何结构，诸如，凹的、凸的、准直的等。为了该目的，也可以并入导光件（诸如，光管、光纤等）。例如，在美国专利申请公开号2010/0217102、美国专利申请公开号2013/0131519和美国专利申请公开号2010/0217098中描述了可以根据本发明的一些实施例利用的示例性导光件和感测元件几何结构，这些专利的内容以引用的方式全部并入本文。

如下面将描述的，在本发明的其他实施例中，光学能量发射器20和/或光学检测器22可以位于监测装置10内在耳塞14或者感测元件16中。利用一个或者多个导光件，以经由导光件远端将来自光学发射器的光递送到对象的耳朵区域中，并且/或者以经由导光件远端收集来自对象的耳朵区域的光并且将收集到的光递送至光学检测器。

图5a至图5b示出了根据本发明的另外的实施例的监测装置110。监测装置110包括构造为附接至对象的耳朵的外壳114、以及经由偏置元件112（例如，卷簧、或者其他基本可压缩结构或者材料等）移动固定至外壳114的感测元件116。在一些实施例中，偏置元件112可以包括构造为检测偏置元件112和/或感测元件116的运动的运动传感器（未示出）。

虽然不是限制的，但是偏置元件112可以具有约0.1n/m和约200n/m的弹簧常数。如果将弹性材料用作偏置元件112，那么弹性材料可以具有从约10（类型oo-astmd2240）到80（类型a-astmd2240）的硬度计硬度范围、以及约20到50邵氏a的硬度范围。可以用作偏置元件112的示例性弹簧可以由乙缩醛、聚酯、聚醚酰亚胺、或者另一合适的聚合物模塑而成，或者可以由金属（诸如，钢）形成。示例性弹簧制造商包括但不限于leespring（美国北卡罗来纳州，格林斯博罗）和centuryspringcorp.（美国加利福尼亚州，洛杉矶）。可用作偏置元件的示例性弹性材料包括但不限于硅树脂（美国密歇根州，米德兰，dowcorningcorp.）。然而，可以使用各种其他材料，诸如，弹性氯丁橡胶（聚亚安酯）。

所示出的感测元件116包括具有光学发射器120和附接至该光学发射器120的光学检测器120的印刷电路板（pcb）123。pcb123也包括插入在示出的偏置元件112内的细长导向杆125。应该注意，虽然在一个实施例中在图5a中的光发射方向被示出为向外发射，但是优选的光发射方向是在耳朵的对耳屏与外耳之间的区域，例如，如在美国专利申请公开号2010/0217098、美国专利申请公开号2010/0217102以及在美国专利申请公开号2013/0131519中描述的，这些专利的内容以引用的方式全部并入本文。在如图5a所示的特定实施例中，光学反射壁126定位为将光朝着在耳朵的对耳屏与外耳之间的区域引导。

监测装置110还包括用于感测元件116的盖118。盖118可以是可透射由与感测元件116相关联的发射器发射的能量（例如，电磁辐射、声能、电能和/或热能等）以及与感测元件116相关联的检测器检测到的能量。例如，如果感测元件116包括光学发射器和检测器，那么盖118可能可透射光学发射器和检测器的光学波长。在所示出的实施例中，盖118还可以包括反射表面或者壁126，以促进将来自发射器120的能量朝着用户的耳朵引导并且将来自耳朵的能量引导至检测器122。在图5a中示出了反射壁126相对于细长杆125的轴线的角度为接近四十五度（45°），但是这不应该视为是限制性的。反射壁126的角度将主要取决于光学发射器/检测器的发射/检测面相对于耳朵的对耳屏与外耳之间的区域的方向。例如，如果发射器120和检测器122以它们的位于对耳屏的方向上的各自的发射/检测面而引导，那么反射壁126相对于细长杆125的轴线的角度可以是九十度（90°）。

所示出的盖118附接至感测元件116，并且与感测元件一起移动。盖118可以按照多种方式附接至感测元件116。例如，在一些实施例中，盖118可以包覆成型到感测元件116上，从而使得盖至少部分地与感测元件116的部件的形状一致。在其他实施例中，可以利用合适的透射性粘合剂来附接盖118。示例性粘合剂材料包括但不限于胶水、胶带、树脂、凝胶、填充材料、模塑材料等。在一些实施例中，盖118经由热熔、一个或者多个机械紧固件、或者其他合适的方法而附接至感测元件116。在一些实施例中，感测元件116和盖118可以包括可以连接至杆123或者弹簧112的集成单元（经由包覆成型和/或粘合剂）。

应该注意，在一些实施例中，可以按照一个或多个方式将光学滤波器放置在发射器120或者检测器122上，例如，如在美国专利申请公开号2010/0217098、美国专利申请公开号2010/0217102、美国专利申请公开号2013/0131519、美国专利申请公开号2012/0197093中描述的。另外，盖118可以包括聚集在所涉波长上的光学滤波器或者光学染料，这主要由光学发射器120的选择来确定。作为示例，如果光学发射器的发射需要940nm的波长光，为了帮助克服在光学检测器122上的外部（例如，阳光等）噪声污染（例如，如在美国专利申请公开号2012/0197093中描述的），可以将光学滤波器调谐为以940nm为中心的红外线范围。作为这点的具体示例，可以使用分散在聚碳酸酯或者丙烯酸盖118中的gentex-e800染料。

在示出的实施例中，监测装置110的外壳114具有比感测元件116和盖118大得多的质量，并且偏置元件112将外壳114的运动与感测元件116和盖118脱开。

在一些实施例中，监测装置110包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由光学检测器122产生的信号。监测装置110可以包括其他部件，诸如，用于光学检测器122的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器、无源电子部件等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置10可以包括各种其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置110还可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+、和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括在监测装置110内，并且例如可以经由usb充电端口充电。

图18a至图18b以及图19a至图19b示出了根据本发明的其他实施例的构造为附接至对象的耳朵的监测装置710。监测装置710包括外壳714、芯元件718和感测元件716。声音端口720形成在芯元件中并且与在外壳714内的扬声器（未示出）声通信。感测元件716可以包括上面描述的感测装置116的所有功能。例如，感测元件716可以包括：至少一个能量发射器20（图3），该能量发射器20构造为将能量在耳朵的目标区域处引导；以及至少一个检测器22（图3），该检测器22构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号，如上所描述的，以感测来自对象的身体的生理信号。

由可压缩/弹性材料（诸如，凝胶材料等）形成的盖818围绕芯元件718，如图19a至图19b所示出的。盖818至少部分地围绕感测元件71,6，并且用于将外壳714和芯元件718的运动与感测元件716脱开的偏置元件。所示出的盖818具有穿过该盖而形成的声音端口820，该声音端口820与声音端口720声通信。

同样，如图19a至图19b所示出的，监测装置710包括弓形弹性构件822，该弓形弹性构件822构造为将监测装置710稳定在对象的耳朵内，如本领域中的技术人员可理解的。可用作构件822的若干类型的稳定器（也称为盖、尖端或者外壳）在本领域中是已知的（例如，见美国专利申请公开号2010/0217098、美国专利申请公开号2010/0217102和美国专利申请公开号2012/0197093），每个专利都能找到将耳塞保持在耳朵内的各种参考点。

所示出的监测装置710还包括由可压缩/弹性材料（诸如，凝胶材料等）形成的另一柔性构件824。该柔性构件824附接至盖818并且在感测元件816的平面下方延伸，从而使得感测元件816在柔性构件824内凹进。柔性构件824使盖818得到有效延伸，从而使其可以在包括以及在对象耳朵的对耳屏与耳轮脚之间的区域中压缩。在柔性构件824延伸时，也可以将在发射器与检测器之间的屏障保留下来，以防止在感测元件716的发射器与检测器之间发生光学串扰。

柔性构件824用作使外壳714和芯元件718的运动与感测元件716脱开的偏置元件。如此，所示出的监测装置710有效地包括促进使外壳714和芯元件718的运动与感测元件716脱开的两个偏置元件：柔性盖818和柔性构件824。

在一些实施例中，监测装置710包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由该至少一个检测器22产生的信号。监测装置710可以包括其他部件，诸如，用于该至少一个检测器22的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器、无源电子部件等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置710可以包括各种其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置710也可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+、和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括例如在监测装置710内，并且可以经由usb充电端口充电。

在本发明的一些实施例中，如图2a至图2c所示出的，光学发射器20和光学检测器22附接至或者设置在感测元件16内。然而，在本发明的其他实施例中，光学发射器20和/或光学检测器22可以位于远离感测元件16。例如，如图7所示出的，光学发射器20和光学检测器22可以位于耳塞14内。一对细长导光件130，如图6所示出的，经由近端部分130b与光学发射器20和光学检测器22光通信，并且从光学发射器20和光学检测器22至少部分地延伸穿过偏置元件12到达感测元件16。感测元件16包括在其表面30中的一对窗口32、34。每个导光件远端130a位于与各自的窗口32、34相邻，如所示。如此，与光学发射器20光通信的导光件130可以将来自光学发射器20的光递送到对象的耳朵区域中，并且与光学检测器22光通信的导光件130可以收集来自对象的耳朵区域的光并且将收集到的光递送到光学检测器22。

在感测元件窗口32和34之间的距离长得足以减少光学背散射噪声并且短得足以发射并且检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的光。在实践中，已经发现毫米级的距离是理想的。而且，在窗口32、34之间的材料是充分不透光的，以减少在发射器20与检测器22之间的串扰。

每个导光件130可以由各种类型的透光材料（通常具有大于约1.1的折射率）形成。在一些实施例中，导光件130可以由弹性体透光材料形成。示例性导光件材料包括但不限于聚碳酸酯、丙烯酸、硅树脂和聚亚安酯。在一些实施例中，导光件130可以由镀层围绕或者部分地围绕，该镀层构造为阻止来自外源的光（诸如，室光、阳光等）进入导光件130。每个导光件130的远自由端表面130c可以具有各种形状和/或构造，比如图6示例性所示的更多。可以利用各种类型和构造的导光件，例如，如在美国专利申请公开号2010/0217102和美国专利申请公开号2013/0131519中描述的。

如图6所示出的，光学联接材料132可以应用于光学发射器20和光学检测器22中的一者或两者。导光件130经由光学联接材料132与光学发射器20和光学检测器22光通信。光学联接材料132可以包括有效地将来自光学发射器20的光联接至导光件130或者将来自导光件130的光联接至光学检测器22的材料。合适的材料的示例包括但不限于胶水、环氧树脂、胶带、树脂、凝胶、油、填充材料、模塑材料（诸如，塑料、丙烯酸和/或聚碳酸酯）等。

在本发明的一些实施例中，感测元件16可以具有在其表面30中的一个或者多个窗口32、34，并且导光件130中的一个或者两个的远自由端表面130c可以延伸至窗口32、34。在其他实施例中，窗口32、34中的一个或者两个可以是穿过表面30而形成的孔口，并且导光件130中的一个或者两个的远自由端表面130c可延伸至或者穿过该孔口。

现在参照图10，示出了根据本发明的其他实施例的监测装置210。所示出的监测装置210包括具有相对的第一和第二端部212a、212b的偏置元件12。感测元件216附接至偏置元件第二端部212b。监测装置210构造为附接至对象的耳朵e，从而使得偏置元件第一端部212a在第一位置处与耳朵接合，并且使得感测元件被偏置构件推动在第二位置处与耳朵接触，如图9所示出的。感测元件216可以包括上面针对图2a至图2c描述的感测装置16的所有功能，并且可以具有与感测装置16的总体结构相同的总体结构。例如，感测元件216可以包括：至少一个能量发射器20（图3），该能量发射器20构造为在耳朵的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器22（图3），该检测器22构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号，如上所描述的，以感测来自对象的身体的生理信号。

在一些实施例中，监测装置210包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由该至少一个检测器22产生的信号。监测装置210可以包括其他部件，诸如，用于该至少一个检测器22的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器、无源电子部件等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置210可以包括各种其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置210也可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+、和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括例如在监测装置210内，并且可以经由usb充电端口充电。

图10的示出实施例未利用耳塞部分（例如，图2a至图2c中的14）或者稳定构件（图11中的314）以便支撑在耳朵内。在图10中示出的监测装置210的第一端部212a可以主要由包括以及在对耳轮与耳轮脚之间的耳朵区域而支撑在耳朵内，如图9所示。作为替代实施方式，第一端部212a可以主要由包括以及在耳轮脚与耳道之间的耳朵区域支撑。更加一般地说，第一端部212a和第二端部212b可以由在几何上相对的耳朵特征支撑。

可以按照多种方式将监测装置210在对象的耳朵内定向。例如，感测元件216的位置可以是“倒装的（flipped）”。参照图9，第二端部212b可以主要由包括以及在对耳轮与耳轮脚之间的耳朵区域支撑，并且第一端部212a可以主要由包括以及在耳轮脚与对耳屏之间的耳朵区域支撑。在该“倒装的”取向中，感测元件216可以抵靠在耳朵的对耳轮上，而非对耳屏上。虽然对耳轮可以具有比对耳屏小得多的血液流量，但是针对一些用户活动其可以体现出更少得运动伪影，因此该构造对于一些生理监测应用可以是有用的。

现在参照图11，示出了根据本发明的其他实施例的监测装置310。所示出的监测装置310包括具有相对的第一和第二端部312a、312b的偏置元件312。构造为至少部分地插入耳朵或者耳道中的稳定构件314附接至偏置元件第一端部312a。在本实施例中，稳定构件314可以不包含扬声器，并且可以不用作音频耳塞的功能。在本构造的一些实施例中，因为不需要扬声器，所以稳定构件314可以具有彻底穿过一个或者多个轴线的孔，以允许声音从环境自由地通过到达戴着监测装置310的对象的耳膜。稳定构件314促进了将监测装置310附接至对象的耳朵。

监测装置210和310对于想要监测其生命迹象而不想听音乐或者不想使其耳道与声音阻断的对象可以尤其有用。另外，如果利用防水外壳构造，监测装置210和310可以尤其适合在生理监测期间可能不想听到来自扬声器的声音的游泳者。

感测元件316附接至偏置元件第二端部312b。监测装置310构造为附接至对象的耳朵e，从而使得感测元件316被偏置构件312推动而与耳朵接触，如图8所示出的。感测元件316可以包括上面描述的感测装置16的所有功能。例如，感测元件316可以包括：至少一个能量发射器20（图3），该能量发射器20构造为将能量引导至耳朵的目标区域；以及至少一个检测器22（图3），该检测器22构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号，如上所描述的，以感测来自对象的身体的生理信号。利用示出的监测装置310的构造，优选地可以将感测元件316偏置，以引导并且/或者检测来自在耳朵的对耳屏与外耳之间的耳朵区域的能量，这是由于已经发现该区域提供了足够高的血液流动信号强度，同时对运动伪影还是弹性。

在一些实施例中，监测装置310包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由该至少一个检测器22产生的信号。监测装置310可以包括其他部件，诸如，用于该至少一个检测器22的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置3可以包括各种其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置310也可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+、和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括在监测装置310内，并且可以例如经由usb充电端口充电。

监测装置210和310的小尺寸可以排除用于信号处理电子设备（26）和电池电源的空间。为此，这些监测装置也可以附接/有线连接至容置有必要的电子设备和/或电池电源的另外的结构。各种构造可以用于这些另外的结构，并且是本领域的技术人员所已知的。例如，监测装置210、310可以有线连接至智能手机、无线“大奖章”、和/或用于供电、信号处理或者视听通信的mp3播放器。而且，在图3中示出的电子设备中的至少一些可以位于这种另外的结构中，而不是位于监测装置210、310其自身中。

现在参考图12和图13，示出了根据本发明的其他实施例的监测装置410。所示出的监测装置410包括构造为固定至对象的附器a（例如，臂、腕、手、手指、脚趾、腿、脚、颈等）的传感器带420以及经由偏置元件412可移动固定至传感器带420的感测元件416。偏置元件412构造为推动感测元件416与附器a的一部分接触。偏置元件412使传感器带420的运动与感测元件416脱开。

传感器带420具有第一质量，并且感测元件416具有小于第一质量的第二质量。例如，在一些实施例中，传感器带的质量可以比感测元件的质量大至少10%、可以比感测元件的质量大至少20%、可以比感测元件的质量大至少30%、可以比感测元件的质量大至少40%、可以比感测元件的质量大至少50%、可以比感测元件的质量大至少60%、可以比感测元件的质量大至少70%、可以比感测元件的质量大至少80%、可以比感测元件的质量大至少90%、可以比感测元件的质量大至少100%、可以比感测元件的质量大至少200%或者更多等等。通常，传感器带的质量优选地比传感器元件的质量大足够程度，从而使得传感器带用作用于监测装置的主要参考（机械支撑参考）标准。

感测元件416可以包括上面描述的感测装置16的所有功能。例如，概括地说，感测元件416可以包括：至少一个能量发射器20（图3），该能量发射器20构造为在附器a的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器22（图3），该检测器22构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号，如上所描述的，以感测来自对象的身体的生理信号。在一些实施例中，偏置元件412可以包括构造为检测偏置元件112和/或感测元件116的运动的运动传感器（例如，图3中的24）。

在一些实施例中，监测装置410包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由该至少一个检测器22产生的信号。监测装置410可以包括其他部件，诸如，用于该至少一个检测器22的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器、无源电子部件等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置410可以包括多个其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置410也可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+、和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括在监测装置410内，并且可以例如经由usb充电端口充电。

在一些实施例中，导光件及其相关联的光学设备，如图6和图7所示，可以集成到感测元件416（以及图14中的516）中。如利用上面描述的耳机式监测装置10，感测元件416可以另外地包括构造为主要感测传感器元件416自身的运动的至少一个能量发射器和/或至少一个能量检测器，从而，利用处理器（例如，图3中的26），该运动信号可以为从来自感测元件416收集的生理信号衰减运动噪声提供合适的运动噪声参考。

在一些实施例中，传感器元件416可以包括顶部分441和相对的底部分443。能量发射器和/或检测器可以位于底部分443上以感测来自戴着监测装置410的对象的附器的生理信息，并且能量发射器和/或检测器可以位于顶部分441上以感测传感器元件416相对于传感器带420、配重422、和/或传感器带420的内表面442的运动。散射在传感器元件416的顶部分441与传感器带420的内表面442之间的能量可以与在这两个表面（即，感测元件顶部分441与传感器带内表面442）之间的运动一致，并且如前面提到的，该信息可以用作运动噪声衰减的噪声参考。

在一些实施例中，发射器和/或检测器可以交替地设置在传感器带420的内表面442上，而不是设置在传感器元件416的顶部分441上，或者，在内表面442与感测元件顶部分441之间可以设置有至少一个发射器和检测器。在另一实施例中，由设置在至少一个面（即，传感器带内表面442、感测元件顶部分441）上的至少一个能量发射器发出的能量在强度上通过在两个部分（即，传感器带内表面442、感测元件顶部分441）之间的运动（位移）来调制，并且通过设置在这两个部分（即，传感器带内表面442、感测元件顶部分441）中的至少一个上的能量检测器来检测。应该注意，关于监测装置10的主体的对应面和感测元件16的对应面，本发明的实施例也同样可以应用至图2的耳机式监测装置10。

在示出的实施例中，监测装置410可以包括构造为固定至对象的附器a的第二带430，该第二带与传感器带420是相邻、间隔隔开的关系。至少一个连接构件或者桥接件432连接传感器带和第二带。通常，桥接件432的目的是至少部分地使传感器带420与第二带430之间的运动脱开。可以利用多个连接构件432，而没有限制。该至少一个连接构件432可以放置为与感测元件416相隔一定距离，以增加传感器带420与感测元件416的运动的脱开。

对于总体生理感测，可以不需要添加第二带430；然而，具有第二带430却可以帮助进一步使感测元件416与围绕该附器的其他基本电子设备的运动脱开。例如，第二带430可以包含电源（例如，电池等）和各种更重的电子部件。在这种情况下，第二带430可以具有比传感器带420的质量更大的质量，该传感器带420又可以具有比感测元件416的质量更大的质量。在一些实施例中，配重422可以嵌入在传感器带420内或者附接至传感器带420，以帮助将感测元件416保持压入对象的附器a中。

在一些实施例中，配重422可以位于传感器带420的与感测元件416的面积相对的面积中，在其他实施例中，配重422可以是分布式重量，该重量根据将作为因素计入的距感测元件416的距离的数学函数而分布。作为特定示例，配重422的密度可以与距感测元件416的径向距离成比例，从而使得峰值密度处于传感器带420的与感测元件416的面积相对的面积中。配重422可以是在结构上可以由传感器带422支撑的几乎任何材料。在一些实施例中，配重422可以是用于传感器带420的外壳的更大总质量塑料或者更高密度的塑料。

在一个或者多个导光件集成到感测元件416中的实施例中，导光件可以通过连接构件432将光传送至第二带430，从而使得发射器和/或检测器电子设备也可以位于第二带430上。这可以进一步减小感测元件416和/或传感器带420的总质量。

在一些实施例中，一个或者多个运动传感器（例如，图3中的24）可以集成到总带410的多个区域中。例如，一个或者多个运动传感器可以位于传感器带420、第二带430、偏置元件412和/或传感器元件416中。这些区域中的每个区域可以具有不同的运动特性，这取决于用户运动的类型，并且由此产生的运动伪影可以使如由与感测元件416相关联的检测器（例如，图3的22）检测到的生理信号恶化。处理器（例如，图3中的26）可以组合（例如，经由混合、平均、相减、应用变换和/或等等）来自每个运动传感器的信号，以更加有效地描述运动噪声的特征，从而促进更加有效地从由感测元件416的检测器检测到的生理信号衰减运动伪影。而且，因为来自每个运动传感器的运动信号在用户运动期间可以不同，所以处理器可以另外地构造为通过处理来自多个运动传感器的运动信号而识别用户运动的类型。作为具体示例，存在为本领域的技术人员已知的许多示例，来利用特性的多轴线加速计输出信号——即，强度、频率和/或放置在不同位置处的多个加速计的瞬态响应，所述输出信号是在用于描述不同类型的移动的特征的特性运动期间测得的。

本发明的实施例不限于所示出的传感器带420和第二带430的布置。在本发明的其他实施例中，传感器带420和第二带430相对于彼此的布置可以与在图12中示出的布置不同。在一些实施例中，传感器带420可以附接至一对第二带430，从而使得传感器带定位在每个第二带之间（例如，中心传感器带420，第二带430在传感器带420的一侧上）。根据本发明的实施例，可以利用各种带构造，只要传感器带420和第二带430的重量基本脱开，从而使得带未刚性地联接在一起。

参考图14和图15，示出了根据本发明的其他实施例的监测装置510。所示出的监测装置510包括构造为固定至对象的附器（例如，臂、腕、手指、脚趾、腿、颈等）的带520。带520包括内表面520a和外表面520b。多个偏置元件512从内表面520a径向向外延伸成间隔隔开的关系，并且构造为与附器接触。感测元件516固定在偏置元件512的一个内。如图15所示出的，感测元件516在偏置元件的一个内凹进，从而使得能量发射器20和检测器22不与附器接触，但是通过偏置元件512相对于附器保持稳定。在另一实施例中，感测元件516可以从偏置元件512向外延伸，从而使得能量发射器20和检测器22与附器接触并且相对于附器保持稳定。

偏置元件512可以由硅树脂、聚合材料、橡胶、软塑料、其他弹性体材料、或者可以用作缓冲垫的其他可压缩材料形成。在一些情况下下，偏置元件512可以是填有流体的固体元件，或者可以是由一个或者多个可压缩材料、层和/或包覆成型零件构成的异质元件。可以利用各种形状、构造和材料来实施偏置元件512，而没有限制。偏置元件512帮助将感测元件516接近附器（或者抵靠附器）地保持就位。偏置元件512可以具有从约10（类型oo-astmd2240）到80（类型a-astmd2240）的硬度计硬度范围以及约20到50邵氏a的硬度范围。可以用作偏置元件512的示例性弹性材料包括但不限于硅树脂（美国密歇根州，米德兰，dowcorningcorp.）。然而，可以使用各种其他材料。

感测元件516可以包括上面描述的感测装置16的所有功能。例如，感测元件516可以包括：至少一个能量发射器20（图3），该能量发射器20构造为在附器的目标区域引导能量；以及至少一个检测器22（图3），该检测器22构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号，如上文所描述的。在一些实施例中，一个或者多个偏置元件512包括构造为检测偏置元件512和/或感测元件516的运动的运动传感器（未示出）。

在一些实施例中，监测装置510包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由该至少一个检测器22产生的信号。监测装置510可以包括其他部件，诸如，用于该至少一个检测器22的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器、无源电子部件等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置510可以包括多个其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置510也可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+、和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括在监测装置510内，并且可以例如经由usb充电端口充电。

由于接触皮肤的不同的形状可以在皮肤上产生不同向量（方向和/或大小）的稳定力，所述稳定力可以共同提供将带520总体更好地支撑抵靠附器，所以偏置元件512的交替形状对于提供另外的机械支撑可能是有用的。

参考图16和图16a，示出了根据本发明的其他实施例的监测装置510。所示出的监测装置510包括构造为固定至对象的附器（例如，臂、腕、手指、脚趾、腿、颈、手、脚等）的带520。带520包括内表面520a和外表面520b。多个偏置元件512从内表面520a径向向外延伸成间隔隔开的关系，并且构造为与附器接触。感测元件516固定至在相邻偏置元件512之间的带内表面520a。在一些实施例中，感测元件516从带内表面520a向外延伸，从而使得能量发射器20和检测器22不与附器接触，但是通过偏置元件相对于附器保持稳定。在其他实施例中，感测元件516从带内表面520a向外延伸，从而使得能量发射器20和检测器22与附器接触并且相对于附器保持稳定。

由于接触皮肤的不同的形状可以穿过皮肤产生不同向量（方向和/或大小）的稳定力，所述稳定力可以共同提供将带520总体更好地支撑抵靠附器，所以偏置元件512的交替形状对于提供另外的机械支撑可能是有用的。

参考图17、17a和图17b，示出了根据本发明的其他实施例的监测装置610。所示出的监测装置610包括构造为固定至对象的附器（例如，臂、腕、手指、脚趾、腿、颈、手、脚等）的带620。带620包括内表面620a和外表面620b。单个细长偏置元件612位于带620的内侧上，接近内表面620a。偏置元件612构造为当将带戴在附器上时压紧并且与对象的附器一致。偏置元件612具有相对的端612a、612b，并且偏置元件612在带内表面620a周围周向地延伸，从而使得偏置元件端成相邻、间隔隔开的关系。

感测元件616固定至在偏置元件612的间隔隔开的端部612a、612b之间的带内表面620a。在一些实施例中，感测元件616从带内表面620a向外延伸，从而使得能量发射器20和检测器22不与附器接触，而是通过偏置元件612相对于附器保持稳定。在其他实施例中，感测元件616从带内表面620a向外延伸，从而使得能量发射器20和检测器22与附器接触并且相对于附器保持稳定。感测元件616可以包括上面描述的感测装置16的所有功能。例如，感测元件616可以包括：至少一个能量发射器20（图3），该能量发射器20构造为在耳朵的目标区域处引导能量；以及至少一个检测器22（图3），该检测器22构造为检测来自目标区域和/或与目标区域相邻的区域的能量响应信号，如上所描述的。

在一些实施例中，监测装置610包括信号处理器26（图3），该信号处理器26构造为接收并且处理由该至少一个检测器22产生的信号。监测装置610可以包括其他部件，诸如，用于该至少一个检测器22的输出的一个或者多个模数转换器（未示出）、用于移除时变环境干扰效应的一个或者多个滤波器（诸如光学滤波器）（未示出）、用于移除在能量响应信号中的运动伪影的一个或者多个模拟和/或数字滤波器、无源电子部件等等，如本领域的技术人员可理解的。监测装置610可以包括多个其他装置，诸如，其他类型的生理传感器和环境传感器（未示出）。监测装置610也可以包括用于与远程装置通信的至少一个无线模块（未示出）和/或至少一个存储器存储装置（未示出）。示例性无线模块可以包括无线芯片、天线或者rfid标签。在一些实施例中，无线模块可以包括低范围无线芯片或者芯片组，诸如，bluetooth®、ant+和/或zigbee芯片。电池（未示出），诸如，锂聚合物电池或者其他便携式电池，可以包括在监测装置610内，并且可以例如经由usb充电端口充电。

偏置元件表面612a的与皮肤接合的一个或者多个部分（包括所有）具有带纹理的构造。在图17b的示出实施例中，表面612a的带纹理构造的部分包括多个凸出的部分或者突起614。这些突起614促进了在接触皮肤时带620的透气性。带纹理的表面部分可以具有几乎任何形状以支撑弹簧压紧和透气性，但是为了实现制造简单性和舒适，球形突起或者扁平突起可以是最佳的。在一些实施例中，突起614可以具有在约0.1mm与约5.0mm之间的范围内的高度、间距和直径。例如，突起614可以具有在约0.1mm与约5.0mm之间的高度、在约0.1mm与约5.0mm之间的直径，并且相邻突起614可以间隔隔开在约0.1mm与约5.0mm之间。然而，各种其他范围也是可能的。

在一些实施例中，由于接触皮肤的不同的形状可以在皮肤上产生不同向量（方向和/或大小）的稳定力，所述稳定力可以共同提供将带620总体更好地支撑抵靠附器，所以带纹理部分的交替形状对于提供另外的机械支撑可能是有用的。

前述是对本发明的示出，不应视为是对本发明的限制。虽然已经对本发明的几个示例性实施例进行了描述，但是本领域的技术人员容易了解到，在不实际脱离本发明的教导和优点的情况下，在示例性实施例中的许多修改是可能的。作为示例，虽然在本发明中的许多附图已经示出位于耳朵的内部区域内的感测元件，但是本发明也可应用于将感测元件构造为放置在耳朵外面（诸如，在耳垂后面或者在耳屏前面的某个位置）的设计。另外，所有这种修改都旨在包括在如权利要求书中限定的本发明的范围内。本发明由以下权利要求书限定，其中包括了权利要求书的等同方案。