專利名稱：身體活動監(jiān)測器和數(shù)據(jù)收集單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求于2008年5月14日提交的美國臨時專利申請61/071，701的優(yōu)先權(quán)， 這里通過引用將其全部內(nèi)容包含于此。本發(fā)明涉及基于傳感器的設(shè)備，其被配置用于監(jiān)測個體的身體活動水平，在體力 消耗的時段期間收集數(shù)據(jù)，以及將所收集到的數(shù)據(jù)傳送到與身體活動獎勵分配系統(tǒng)和/或 身體活動跟蹤系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集門戶。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的一個方面包括身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其包括一個或多個被配置用于提 供指示所述身體活動數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈搏率的輸出的紅外傳感器、至少一個被配置 用于提供指示所述用戶的至少體溫的輸出的溫度傳感器以及至少一個被配置用于提供指 示所述用戶的運動的輸出的加速計。所述身體活動數(shù)據(jù)收集單元還能夠包括微控制器，其 被配置用于基于從所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器和所述至少一個 加速計的輸出確定所述數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈搏率、體溫以及運動特征；基于所述用戶 的脈搏率、體溫或運動特征中的一個或多個，確定所述用戶的體力消耗水平；并且，在所述 體力消耗水平超過預(yù)定閾值的時間段期間，將指示體力消耗水平的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。本公開的另一個方面包括身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其包括至少一個被配置用于產(chǎn) 生與用戶的身體活動水平相關(guān)的輸出的生理傳感器；以及微控制器，其被配置用于監(jiān)測 所述至少一個生理傳感器的輸出；基于所述至少一個生理傳感器的輸出確定所述用戶的體 力消耗水平；以及在所述體力消耗水平超出預(yù)定閾值的時間段期間，將指示體力消耗水平 的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。本公開的再一個方面包括身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其包括一個或多個被配置用于 提供指示所述身體活動數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈搏率的輸出的紅外傳感器；至少一個被配 置用于提供指示所述用戶的至少體溫的輸出的溫度傳感器；至少一個被配置用于提供指示 所述用戶的運動的輸出的加速計；以及微控制器。所述微控制器被配置用于采樣從所述 一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器和所述至少一個加速計的輸出；以及將 從所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器和所述至少一個加速計的采樣輸 出導出的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。


圖1是根據(jù)示例性公開的實施例的數(shù)據(jù)收集單元的圖示；圖2是根據(jù)示例性公開的實施例的數(shù)據(jù)收集單元的功能塊級別的圖。
具體實施例方式圖1提供了根據(jù)示例性公開的實施例的數(shù)據(jù)收集單元的圖示。如圖1所示，所公開 的數(shù)據(jù)收集單元10可以被配置為可佩戴式物件。在某些實施例中，例如，所述數(shù)據(jù)收集單元可以被并入可佩戴在個體的腕部上的物件中。這樣的物件會提供最小的侵入性的優(yōu)勢， 這是因為，大部分人習慣于佩戴固定在腕部上的物件。所述腕部單元可以被制作成各種顏 色和樣式風格的簡單腕帶。所述帶可以是可調(diào)節(jié)的、防震的，且使用鉤子和環(huán)形閉合、搭扣 閉合、不需要分離的閉合設(shè)備的彈性材料、或任意其它合適的固定結(jié)構(gòu)而被牢固地固定在 腕部上。例如，可從包括防水材料、氯丁橡膠、聚合物、尼龍、皮革、金屬、或任意其他可佩帶 材料來制造所述帶。在一個實施例中，數(shù)據(jù)收集單元10可以被嵌入到小巧的、自包含的腕帶12中。在 這樣的配置中，可能不存在、或存在極少對所述數(shù)據(jù)收集單元的硬件組件的存在性的外部 指示。在其它實施例中，所述數(shù)據(jù)收集單元可以被并入手表、手鐲、心率監(jiān)測器或給那些設(shè) 備提供附加功能的其它可佩帶物件。除了所述腕部之外，所公開的數(shù)據(jù)收集單元可以被置 于能夠提供對監(jiān)測所述用戶的體力消耗水平所需要的生物標志的合適訪問的用戶身體的 任意部分(如，脖子、胸部、腳踝、頭部或大腿)。例如，所述數(shù)據(jù)收集單元可以被配置為或被 并入鞋底、耳夾、項鏈、腳踝帶、襪、腰帶、手套、戒指、太陽鏡、帽子和/或頭巾。數(shù)據(jù)收集單元10包括被配置用于監(jiān)測隨著個體的消耗水平而變化的生物標志的 傳感器陣列(包括一個或多個傳感器)。所監(jiān)測的生物標志可以包括例如脈搏率、體溫、血 氧含量或任意其它合適的標志。在所述傳感器陣列內(nèi)，各個傳感器可以被配置用于僅僅監(jiān) 測單個生物標志?；蛘?，所述陣列中單獨的傳感器可以被配置用于監(jiān)測多個生物標志。在一個實施例中，數(shù)據(jù)收集單元10可以包括若干個傳感器。這些傳感器可以包括 能夠監(jiān)測與數(shù)據(jù)收集單元10的用戶相關(guān)聯(lián)的生物特征和/或運動的一個或多個傳感器的 任意布局。在一個示例性實施例中，如圖1所示，數(shù)據(jù)收集單元10可以包括至少一個紅外 傳感器14、溫度傳感器22和/或加速計對。在圖1所示的示例性實施例中，數(shù)據(jù)收集單元10包括三個紅外傳感器14、16、18。 其中，適當?shù)募t外發(fā)射器/接收器的供應(yīng)商包括Vishay Semiconductors.各個紅外傳感器可以被配置為能夠監(jiān)測通過附近的血管的血液的氧含量的發(fā)射 器/接收器。具體地，各個紅外傳感器能夠被配置用于發(fā)射紅外線輻射進入數(shù)據(jù)收集單元 10的佩戴者的身體，以及檢測所述傳感器接收到的紅外線輻射的水平。所發(fā)射的輻射的波 長可以根據(jù)特定的應(yīng)用需求做選擇。在一個實施例中，紅外傳感器14、16和18能夠被配置 用于發(fā)射波長范圍在大約650nm到大約950nm的紅外線輻射。所發(fā)射的輻射水平和所檢測到的輻射水平之間的差是由身體、特別是攜氧血液所 吸收的紅外線輻射的量的特征。這個傳感的吸收水平能夠被用于確定數(shù)據(jù)收集單元10的 佩戴者的脈搏率。特別地，所述紅外線吸收水平可能受到附近血管的擴張和收縮、以及流經(jīng) 附近血管的血液的氧含量的影響，這都是隨著心率一起改變的身體特征。因此，所觀察到的 身體的紅外線吸收特征的變化的速率能夠使能所述佩戴者心率的計算。當取決于特定實施例的功能需求、僅需要一個紅外傳感器時，包括兩個或更多個 紅外傳感器、或甚至三個或更多紅外傳感器能夠用來增加從這些傳感器收集的數(shù)據(jù)的可靠 性。如圖1所示，紅外傳感器14、16和18可以相互隔開。在特定的實施例中，這些傳感器 可以被放置于沿著數(shù)據(jù)收集單元10的中心殼體20的周邊的位置。使紅外傳感器14、16和 18相互隔開能夠使以下可能性最大化即使在與身體活動相關(guān)聯(lián)的運動期間，至少一個傳 感器也一直與所述佩戴者的皮膚接觸。
可以采用電源管理方案來降低紅外傳感器14、16和18的電力需求。例如，各個傳 感器的發(fā)射器部分可以以預(yù)定的占空比脈動，以遵循特定配置的電源規(guī)范。在一個示例性 實施例中，傳感器14、16和18的紅外發(fā)射器能夠使用的占空比，以大約每秒8個脈沖的 速率脈動。數(shù)據(jù)收集單元10也可以包括溫度傳感器22。溫度傳感器22可以被配置用于通過 測量殼體20的外部以及例如靠著所述佩戴者皮膚的溫度，來監(jiān)測數(shù)據(jù)收集單元10的佩戴 者的體溫。另外，溫度傳感器22可以被配置用于測量殼體20內(nèi)部的溫度。使用來自殼體 20內(nèi)部和外部的溫度測量的差異，能夠確定觀察到的所述殼體外部的溫度變化很可能歸因 于大氣條件、還是數(shù)據(jù)收集單元20的佩戴者的體溫的實際變化。雖然特定的實施例可以包 括僅一個溫度傳感器，但其它實施例可以包括多個溫度傳感器，從而滿足操作上的特征的 期望集合(如，在數(shù)據(jù)收集單元10上監(jiān)測來自多個位置的體溫；分離溫度傳感器，以監(jiān)測殼 體20內(nèi)部和外部的溫度；等等)。溫度傳感器22可以包括用于確定個體的體溫的任意合適的器件。例如，溫度傳感 器22可以包括數(shù)字或模擬器件，也可以包括熱電偶、二極管、電阻式溫度檢測器(RTD)或紅 外檢測器。合適的溫度傳感器可以從不同的供應(yīng)商獲得，包括Analog Devices公司、Omega 或德州儀器。對于特定類型的溫度傳感器，與個體的皮膚接觸可以幫助獲得精確的體溫測 量。另一方面，在特定的情況下，例如，紅外傳感器提供測量體溫的主模式，僅僅接近所述個 體的皮膚已足以精確地確定所述用戶的體溫。另外，數(shù)據(jù)收集單元10可以包括加速計對，用以監(jiān)測數(shù)據(jù)收集單元10的運動。在 特定的實施例中，加速計M包括被配置用于檢測沿著一個軸的運動的僅單軸加速計。然 而，其它實施例可以包括多個加速計。在一個示例性實施例中，加速計M可包括三軸加速 計，其包括被安排關(guān)于彼此相互正交的三個加速計。按照這樣的安排，加速計M能夠檢測 或監(jiān)測沿著三個單獨的軸的運動。三軸加速計在檢測與鍛煉和身體活動的特定類型相關(guān)聯(lián)的運動時特別有用。一般 地，大多數(shù)運動或身體活動類型都產(chǎn)生能夠使用加速計檢測的運動顯著模式。用這種方法， 加速計M能夠幫助確認數(shù)據(jù)收集單元10的佩戴者是否參與了身體活動，以及在特定的情 況下，能夠幫助確定所述佩戴者參與的運動或活動的類型。數(shù)據(jù)收集單元10的其它實施例可以包括額外的或不同的傳感器。例如，數(shù)據(jù)收集 單元10可以包括二氧化碳檢測器、額外的加速計、呼吸速率傳感器、或任意其它適合于監(jiān) 測身體活動水平的傳感器。除了上面說明的紅外傳感器之外，可以通過使用任意其它類型的適合于監(jiān)測所述 佩戴者心率的傳感器，來確定數(shù)據(jù)收集單元10的佩戴者的脈搏。在一個實施例中，例如，基 于心電圖的技術(shù)可以被并入數(shù)據(jù)收集單元10。數(shù)據(jù)收集單元10也可以包括用于建立與數(shù)據(jù)收集單元10外部的設(shè)備的通信的收 發(fā)器26。為了處理電力需求，數(shù)據(jù)收集單元10也可以包括電池28。圖2提供了根據(jù)示例性公開的實施例的數(shù)據(jù)收集單元10的功能塊級別的圖。在 數(shù)據(jù)收集單元10內(nèi)，若干傳感量能夠被提供到微控制器40，用于處理。例如，這些傳感量可 以包括分別來自紅外傳感器14、16和18的輸出30、31和32。另外，這些傳感量可以包括 溫度傳感器輸出33和34。溫度輸出33可以對應(yīng)于殼體20內(nèi)部的溫度，例如，溫度輸出34可以對應(yīng)于殼體20外部觀察到的溫度。所述傳感量還可以包括加速計輸出35、36和37，其 分別對應(yīng)于唯一的運動軸。微控制器40能夠?qū)⑴c所述傳感量相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以原始形式或者處理之后的形式 存儲在存儲器50中。此外，與所述傳感量相關(guān)的數(shù)據(jù)能夠通過收發(fā)器單元沈被傳送到遠 程位置。任意合適的微控制器40都可以被包括在數(shù)據(jù)收集單元40中。在一個實施例中， 微控制器40包括具有大約0. 4英寸X0. 4英寸或更小尺寸的小的微控制器。一個合適的 微控制器包括由Microchip公司生產(chǎn)的PIC18F系列微控制器。優(yōu)選地，微控制器40可以 顯示出低功率特征，且在正常操作期間僅要求大約10微安到大約50微安的電流，在傳送數(shù) 據(jù)時要求5毫安至大約20毫安的電流。數(shù)據(jù)收集單元10的微控制器40具有若干責任。在這些責任之間，微控制器40周 期性地經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器42從可用的傳感器收集數(shù)據(jù)。能夠選擇數(shù)據(jù)收集的頻率以滿足特 定應(yīng)用的需求。在一個實施例中，微控制器40可以至少每秒一次地采樣來自所述傳感器的 數(shù)據(jù)。然而，更高或更低的采樣頻率也是可以的。微控制器40可以被配置為具有取決于傳感的條件從多個數(shù)據(jù)采樣頻率之中進行 選擇的能力。例如，當微控制器40確定所述器件的用戶在休息或處于正常的體力消耗水平 時，微控制器40可以被編程為以低于每秒一次(如，每10秒一次)的速率采樣所述傳感器 的輸出。相似地，微控制器40可以被配置為當所述用戶的體力消耗水平超過預(yù)定閾值時， 以更高的頻率(如，每秒至少一次)的速率采樣所述傳感器的輸出。在特定的實施例中，以 及在體力消耗的時段期間，微控制器40可以以多達每秒5次、每秒10次或甚至更高的速率 收集傳感器數(shù)據(jù)，以保證能夠精確地評估諸如脈搏率和血氧量的快速改變量，其在極限的 體力消耗時段期間可能以每分鐘200次的量級循環(huán)。在適當?shù)臅r候，微控制器40也可以進入休息狀態(tài)以省電。例如，當超過特定的時 間段后紅外傳感器14、16和18仍不提供脈搏讀數(shù)或加速計M仍沒有記入運動時，微控制 器40可以確定數(shù)據(jù)收集單元10沒有被佩戴。在這種情況下，微控制器40可以將所述傳感 器的采樣周期降低為每30秒一次、每分鐘一次或其它合適的采樣頻率。另外，微控制器40 可以被配置為在身體不活動時間內(nèi)、或當數(shù)據(jù)收集單元10不被佩戴時，采樣可用的傳感 器的僅一部分。在一個實施例中，例如，一旦微控制器40確定所述用戶沒有佩戴數(shù)據(jù)收集 單元10，則微控制器40可以開始僅僅采樣溫度傳感器22的輸出。在這樣的配置中，感知到 的溫度的快速變化可以指示數(shù)據(jù)收集單元10正在被使用，也可以提示所述控制器“醒來” 并恢復(fù)全功能的數(shù)據(jù)收集。微控制器40能夠被配置用于分析從數(shù)據(jù)收集單元10板載的傳感器收集到的數(shù) 據(jù)。例如，來自紅外傳感器14、16、18的數(shù)據(jù)能夠被用于比較所傳送的紅外信號與接收到的 紅外信號，并通過已知的算法計算血氧飽和度。微控制器40也可以被配置用于通過監(jiān)測血 氧飽和度的變化頻率來計算脈搏率。如上所述，微控制器40能夠被配置用于將原始或處理后的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)收集 單元10包括的存儲器50中。存儲器50可以包括包括例如固態(tài)非易失性串行或并行存取 存儲器的任意合適的存儲單元。在特定的實施例中，所述存儲器可以包括至少32MB的存儲 容量。合適的存儲單元可以包括RAM、NVRAM和閃存。也可以使用內(nèi)部微控制器存儲器存儲數(shù)據(jù)，特別是如果微控制器被開發(fā)為包括大于當前可用的64KB大小的內(nèi)部存儲器大小。在微控制器40被配置用于存儲原始數(shù)據(jù)的情況下，微控制器40可以采樣數(shù)據(jù)收 集單元10板載的傳感器的輸出，并簡單地將那些值存儲到存儲器50中。接下來，能夠從數(shù) 據(jù)收集單元10下載并使用數(shù)據(jù)收集單元10外部的設(shè)備和/或系統(tǒng)來處理那些被存儲的值。在可以存儲從所述傳感器設(shè)備收集到的原始數(shù)據(jù)的同時，微控制器40也可以被 配置用于處理在存儲到存儲器50之前從數(shù)據(jù)收集單元10的傳感器采樣的數(shù)據(jù)。例如，微 控制器40可以被配置用于計算脈搏率、溫度、加速度，并將在多達30秒、60秒或更長的時段 內(nèi)計算的每個值平均，以消除噪聲并增強讀數(shù)的精確性。微控制器40還可以被配置用于存 儲在預(yù)選的間隔內(nèi)(如，每分鐘一次或兩次)時間平均的、濾波后的脈搏率/溫度/加速度。 這個方案可以節(jié)省存儲器和/或電力資源，同時仍可以提供有用的信息。在特定情況下，這 些存儲在存儲器中的處理過的或條件數(shù)據(jù)信號甚至能夠更有用，因為它們可以顯示更少的 能夠減損數(shù)據(jù)的可靠性的噪聲和快速波動的值。微控制器40可以被配置用于限制從數(shù)據(jù)收集單元10板載的一個或多個傳感器接 收到的信號。在與身體活動相關(guān)聯(lián)的運動期間，可能對所述板載的傳感器產(chǎn)生的信號施加 了相當數(shù)量的噪聲。這個噪聲在能夠被用于確定心率的紅外傳感器提供的數(shù)據(jù)中尤其顯 著。數(shù)字信號處理技術(shù)可以被采用以從這些信號中消除至少一些噪聲，并增加心率計算的 精確度。微控制器40也可以被配置用于確定所述用戶什么時候在休息、以及用戶什么時 候在鍛煉。除了使用這個信息控制數(shù)據(jù)收集和存儲速率之外，例如，這個信息能夠與身體活 動獎勵分配系統(tǒng)聯(lián)合被用于提供對數(shù)據(jù)收集單元10的用戶的基于獎勵的激勵。即，數(shù)據(jù)收 集單元10的用戶可以基于所述用戶花費在運動上的時間的數(shù)量和/或基于運動期間體力 消耗的程度接收到商品、商品折扣、貨幣和/或免費或打折的服務(wù)的形式的獎勵。所述信息 也可以被用于跟蹤身體活動水平，從而評價個體的身體健康情況。例如，所述信息可以被跟 蹤并用于確定私人或公共雇員的身體素質(zhì)、健康或福利，從而向工作者提供激勵?？蛇x地或 額外地，這個信息可以被保險業(yè)用于設(shè)置適合于個體的費率/費用或為參與身體活動跟蹤 程序的個體組打折。微控制器40能夠被配置用于確定什么時候?qū)⒂脩舻幕顒铀蕉殄憻挕＠?，?控制器40能夠?qū)⑺鲇脩舻拿}搏率、溫度和加速度水平中的一個或多個納入鍛煉評價分 數(shù)。通過將所述鍛煉評價分數(shù)與預(yù)定閾值水平相比較，當所述鍛煉評價分數(shù)超過該閾值時， 微控制器40能夠確定用戶正在鍛煉。所述微控制器確定用戶的身體活動水平或消耗水平的精度可以根據(jù)任意理想的 算法而細化。在一個實施例中，例如，微控制器40可以被配置用于確定數(shù)據(jù)收集單元10板 載的傳感器所提供的數(shù)據(jù)的相對可靠性，并基于從各個輸出感知到的所述數(shù)據(jù)的可靠性， 給那些輸出分配加權(quán)因子(如，0和1之間的值)。例如，如果所述紅外傳感器之一正在發(fā) 射低噪聲水平的穩(wěn)定的振蕩輸出信號，而另一個正發(fā)射有噪信號，則微控制器40可以分配 更高的加權(quán)因子給更高質(zhì)量的信號，以及分配更低權(quán)重給所述有噪信號。用這種方式，當高 質(zhì)量數(shù)據(jù)輸出信號可用時，微控制器40能夠最小化外來噪聲和低質(zhì)量數(shù)據(jù)的影響，并最大 化所述測量的可靠性。
可通過公共基線閾值來對微控制器40編程，以供所公開的數(shù)據(jù)收集單元10的所 有用戶使用。可選地，微控制器40可以被用于計算和周期性地更新為特定的數(shù)據(jù)收集單元 的指定用戶確定的唯一的閾值。例如，隨著所述用戶佩戴和使用數(shù)據(jù)收集單元10超過一 定的時間段，微控制器40可以通過監(jiān)測和存儲與用戶休息和鍛煉期間的時段相關(guān)聯(lián)的量 (如，心率、加速度水平和溫度)來“了解”所述用戶。通過使用預(yù)定的鍛煉閾值算法，所述 微控制器能夠基于當前的用戶身體素質(zhì)程度，使用這個信息調(diào)整所述鍛煉閾值并存儲新的 更新后的鍛煉閾值。所述預(yù)定的算法在生產(chǎn)時可以被加載到微控制器的操作指令集中，并 通過從中央服務(wù)器系統(tǒng)下載進行更新。最終，微控制器40能夠被配置用于確定所述用戶的身體活動水平什么時候超過 所述鍛煉閾值。一旦用戶超過所述鍛煉閾值，則微控制器可以啟動監(jiān)測所述用戶在鍛煉閾 值之上花費的時間量的計時器。此外，通過測量所述傳感的脈搏率、溫度和加速度水平，微 控制器40能夠確定并存儲跟蹤所述用戶的身體活動超過鍛煉閾值的數(shù)量的量。這個信息 可以與運動時間一起或單獨地被微控制器40、或更優(yōu)選地被遠程獎勵分配系統(tǒng)使用，以確 定各個鍛煉時段期間所述用戶積累的獎勵量?？蛇x地或額外地，這個信息能夠被身體活動 跟蹤系統(tǒng)使用，以確定工作者激勵或設(shè)置/調(diào)整保險費率/費用。數(shù)據(jù)收集單元10也可以包括反饋元件，其包括例如顯示器、燈、揚聲器或其它合 適的感官接口設(shè)備。在所述用戶的身體活動超過鍛煉閾值并有資格增加獎勵的時段期間， 微控制器40可以激活所述反饋元件，以向用戶指示所述鍛煉閾值已經(jīng)被超過且獎勵正在 積累。例如，可以包括在合格的鍛煉時段期間閃爍的LED。在其它實施例中，揚聲器可以在 合格的鍛煉時段期間每隔幾秒發(fā)出可聽見的蜂鳴聲。還有在其它實施例中，獎勵指標在合 格的運動期間可以被投影到顯示屏上。這樣的實施例在數(shù)據(jù)收集單元10被并入手表或其 它包括顯示屏的設(shè)備類型時特別有用。數(shù)據(jù)收集單元10的微控制器40可以被配置用于控制到一個或多個遠程位置的數(shù) 據(jù)傳送。在一個實施例中，微控制器40能夠以低于左右的低占空比激活收發(fā)器沈，以 檢測合適的數(shù)據(jù)收集門戶的出現(xiàn)，如圖2所示。數(shù)據(jù)收集門戶能夠包括數(shù)據(jù)收集單元10所 獲得的數(shù)據(jù)的任意預(yù)定接收者。在一個實施例中，數(shù)據(jù)收集門戶可以與身體活動獎勵分配 系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，并可以將從數(shù)據(jù)收集單元10接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到處理所述獎勵系統(tǒng)的操作 的中央管理設(shè)備。在另一個實施例中，所述數(shù)據(jù)收集門戶可以與用于確定私人或公共雇員 的身體素質(zhì)、健康或福利，以激勵工作者的閾值運動跟蹤系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。所述數(shù)據(jù)收集門戶也 可以與基于個體和/或組的身體活動程度來調(diào)整費率或調(diào)整費用的保險費率/費用設(shè)置系 統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。當數(shù)據(jù)收集單元10檢測到數(shù)據(jù)收集門戶(如，通過有線或無線數(shù)據(jù)連接)、且通信 被建立時，所述數(shù)據(jù)的下載將開始，例如，在已經(jīng)獲得所述用戶和所述門戶的適當?shù)淖R別之 后。這可以防止未授權(quán)方的竊聽。所述用戶的識別可以包括分配給各個數(shù)據(jù)收集單元和/ 或所述數(shù)據(jù)收集單元的用戶的唯一碼的傳送。可以使用用戶可選的密碼以允許所述數(shù)據(jù)收 集門戶下載數(shù)據(jù)。在其它實施例中，用戶的被動識別可以替代密碼保護的下載的需求。例 如，所述微控制器可以被配置用于確定并存儲所述數(shù)據(jù)收集單元的授權(quán)用戶的生物特征。 可以使用與用于監(jiān)測溫度、脈搏率和加速度水平相同的傳感器陣列，來確定這個特征?？蛇x 地，可以包括一個或多個額外的傳感器(如，皮膚色素傳感器、PH傳感器等等)以幫助用戶辨識?？梢圆捎冒ㄈ鏡FID標簽的一個或多個其它設(shè)備，以便于傳送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)收集 門戶。例如，響應(yīng)于射頻詢問信號，位于數(shù)據(jù)收集單元10上的RFID標簽可以使用諸如電池 28的板載的電源、或使用所述詢問信號提供的能量來上電。所述RFID標簽?zāi)軌蛲ㄟ^傳送數(shù) 據(jù)到位于關(guān)于數(shù)據(jù)收集單元10的遠程的位置/接收器，來響應(yīng)所述詢問信號。所傳送的信 息可以包括關(guān)于數(shù)據(jù)收集單元10的信息。例如，所傳送的信息可以包括與特定的數(shù)據(jù)收集 單元10相關(guān)聯(lián)的簽名碼。另外，所傳送的信息可以包括任意其它可以幫助識別所述特定的 數(shù)據(jù)收集單元10的數(shù)據(jù)?？蛇x地或額外地，RFID標簽或用于傳送來自數(shù)據(jù)收集單元10的數(shù)據(jù)的其它相似 設(shè)備(如，與收發(fā)器沈相連接的微控制器40)可以被用于傳送關(guān)于數(shù)據(jù)收集單元10的用 戶的信息。這個信息能夠包括，例如，醫(yī)療緊急數(shù)據(jù)、保險信息、姓名、家庭住址、電話號碼、 人口統(tǒng)計、過敏癥、血型等等。所傳送的信息也可以被用于識別數(shù)據(jù)收集單元10的個體佩戴者。例如，基于特定 的信息段(如，簽名碼、姓名、地址等)，詢問設(shè)備或數(shù)據(jù)門戶可以“辨識”數(shù)據(jù)收集單元10 的佩戴者。作為響應(yīng)，這個信息的接收方可以基于數(shù)據(jù)收集單元10的用戶的辨識采取某種 行動。在特定的實施例中，這個信息可以被用于確定數(shù)據(jù)收集單元10的用戶的位置；確定 所述用戶訪問諸如健身俱樂部、溫泉浴場、游泳池的特定的機構(gòu)的頻率；等等。數(shù)據(jù)收集單元10也可以被配置用于檢測用戶潛在的欺騙使用。例如，因為所述用 戶可以基于用戶已經(jīng)參與合格的身體活動超過特定的時間段的指標接收到數(shù)據(jù)收集單元 的獎勵，特定的個體可以被激發(fā)模擬身體活動的狀態(tài)、佩戴多個數(shù)據(jù)收集單元或參與其它 類型的欺騙行為。用包括在數(shù)據(jù)收集單元10中的魯棒性傳感器陣列，數(shù)據(jù)收集單元10被 模擬的身體活動“騙過”的可能性被最小化。另外，微控制器40可以被配置用于產(chǎn)生并傳遞低功率、低占空比的脈沖到位于如 殼體20的基底的金屬觸點。這些脈沖可以具有少于大約100個每脈沖1毫秒的持續(xù)時間， 并在數(shù)據(jù)收集單元10周圍的短距離內(nèi)被傳送。殼體20的基底上相同的金屬觸點也能夠充 當天線，并幫助緊密接近的相似信號的檢測。當檢測到這個信號時，可以指示用戶佩戴了多 于一個數(shù)據(jù)收集單元設(shè)備。如果所檢測到的信號在超過特定的時間段內(nèi)保持恒定，進一步 指示多于一個數(shù)據(jù)收集單元10被單個用戶使用，則數(shù)據(jù)收集單元的發(fā)射或檢測或兩者都 可被配置為關(guān)斷。合適的數(shù)據(jù)收集門戶可以包括那些位于離數(shù)據(jù)收集單元10預(yù)定距離內(nèi)的數(shù)據(jù)收 集門戶。在特定實施例中，數(shù)據(jù)收集單元10可以被配置用于傳送數(shù)據(jù)到位于大約10英尺 內(nèi)的門戶。在其它實施例中，這個傳送距離可以被延長至約50英尺。一旦開始傳送存儲在數(shù)據(jù)收集單元10中的數(shù)據(jù)，如果需要，可以采用握手過程以 驗證所傳送的數(shù)據(jù)的完整性，并要求所述數(shù)據(jù)的重傳。在數(shù)據(jù)收集單元10確認所述數(shù)據(jù)已 經(jīng)被成功地傳送到數(shù)據(jù)收集門戶之后，微控制器40能夠刪除之前存儲的數(shù)據(jù)。傳送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)收集門戶也可以基于所存儲的數(shù)據(jù)的可用性被控制。例如，如果 自從上一次成功的下載已經(jīng)沒有新的數(shù)據(jù)被存儲在存儲器50中，則微控制器40可以確定 沒有需要傳送的。在這些情況下，微控制器40可以放棄在范圍內(nèi)搜索合適的數(shù)據(jù)收集門 戶，并讓所述數(shù)據(jù)收集單元接收器沈保持斷電，直到數(shù)據(jù)接著被存儲到存儲器中為止。
可以采用用于數(shù)據(jù)傳送發(fā)起的其它方案。例如，不是微控制器周期性地在范圍內(nèi) 搜索合適的數(shù)據(jù)收集門戶，而是微控制器40被配置用于簡單地響應(yīng)從數(shù)據(jù)收集門戶連續(xù) 地或周期性地發(fā)射的詢問信號。如果微控制器40接收到這樣的詢問信號、并確定所述發(fā)射 的數(shù)據(jù)收集門戶在傳送范圍內(nèi)，則微控制器40能夠激活收發(fā)器沈，并開始數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)傳送可以通過傳送數(shù)據(jù)的任意合適的方案完成。在一個實施例中，存儲在數(shù) 據(jù)收集單元中的數(shù)據(jù)可以通過包括線纜和線纜接口的有線的連接被傳送。在一個實施例 中，數(shù)據(jù)傳送能夠通過能夠在數(shù)據(jù)被下載的同時對數(shù)據(jù)收集單元10充電的USB數(shù)據(jù)線纜完 成。數(shù)據(jù)傳送也可以通過包括射頻或光學傳輸鏈路的無線連接完成。在特定的實施例中， 例如，數(shù)據(jù)收集單元10可以支持藍牙或Zigbee，或可以通過紅外光學鏈路傳送數(shù)據(jù)。在特定的實施例中，數(shù)據(jù)傳送可以被擴展到板載的收發(fā)器的局限之外。例如，使用 連接到諸如蜂窩電話、PDA、個人計算機等的外部設(shè)備的支持藍牙的數(shù)據(jù)收集單元，數(shù)據(jù)能 夠通過外部設(shè)備從數(shù)據(jù)收集單元10轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)收集門戶、或甚至直接到管理設(shè)備。數(shù)據(jù)收集單元10可以包括滿足所述單元的電力需求的任意合適的電源。例如，數(shù) 據(jù)收集單元10可以包括可替換的或可再充電的電池觀。在特定的實施例中，包含在1. 2cm 封裝內(nèi)的3伏的鋰電池可以被包括在數(shù)據(jù)收集單元10中。額外地，或可選地，太陽能電池 可以單獨地或與一個或多個電池一起被包括。除了充當單獨的電源，所述太陽能電池還可 以具有對電池充電的功能。在另一個實施例中，可以包括運動激活的再發(fā)電裝置，用于給所 述數(shù)據(jù)收集單元提供電力和/或?qū)﹄姵爻潆?。顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本公開的范圍的情況下可以對所公 開的傳感器單元做不同的修改和改動?？紤]到這里公開的說明和實踐，所公開的系統(tǒng)和方 法的其它實施例對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種身體活動數(shù)據(jù)收集單元，包括一個或多個紅外傳感器，被配置用于提供指示所述身體活動數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈 搏率的輸出；至少一個溫度傳感器，被配置用于提供指示所述用戶的至少體溫的輸出；至少一個加速計，被配置用于提供指示所述用戶的運動的輸出；以及微控制器，其被配置用于基于從所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器和所述至少一個加速計 的輸出，確定所述數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈搏率、體溫、以及運動特征；基于所述用戶的脈搏率、體溫或運動特征中的一個或多個，確定所述用戶的體力消耗 水平；以及在所述體力消耗水平超過預(yù)定閾值的時間段期間，將指示體力消耗水平的數(shù)據(jù)存儲在 存儲器中。
2.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，還包括收發(fā)器，且其中，所述微控制器 還被配置用于將指示所述用戶的消耗水平的數(shù)據(jù)傳送到外部數(shù)據(jù)收集門戶。
3.如權(quán)利要求2所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，一旦確定所述數(shù)據(jù)收集已經(jīng)進 入數(shù)據(jù)收集門戶的預(yù)定范圍內(nèi)，則所述微控制器確定所存儲的體力消耗數(shù)據(jù)的存在，并自 動地啟動所存儲的數(shù)據(jù)的傳送。
4.如權(quán)利要求2所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，一旦接收到來自數(shù)據(jù)收集門戶 的詢問信號，則所述微控制器確定所存儲的體力消耗數(shù)據(jù)的存在，并啟動所存儲的數(shù)據(jù)的 傳送。
5.如權(quán)利要求2所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述收發(fā)器被配置用于經(jīng)由光 學或無線電頻率鏈路傳送數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器還被配置用于基 于所述用戶的身體素質(zhì)來更新預(yù)定閾值。
7.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述至少一個溫度傳感器包括 熱電偶、二極管、電阻式溫度設(shè)備或紅外設(shè)備中的至少一個。
8.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述一個或多個紅外傳感器各 自包括紅外收發(fā)器單元。
9.如權(quán)利要求8所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述脈搏率是通過監(jiān)測血氧飽 和度的變化而確定的。
10.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于限制 由所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器或所述至少一個加速計提供的輸 出信號，并將限制后的信號存儲在所述存儲器中。
11.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于辨識 所述數(shù)據(jù)收集單元的潛在的欺騙使用，并響應(yīng)于所辨識的潛在的欺騙使用而采取至少一個 措施。
12.如權(quán)利要求11所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于生成要由所述數(shù)據(jù)收集單元所發(fā)出的信號；檢測在所述數(shù)據(jù)收集單元的附近產(chǎn)生的相似的信號的存在；以及如果基于所述相似的信號的檢測而辨識出潛在的欺騙使用，則關(guān)閉所述數(shù)據(jù)收集單元。
13.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，還包括RFID標簽，用來幫助辨識所述 數(shù)據(jù)收集單元、或所述數(shù)據(jù)收集單元的用戶。
14.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于傳遞 與所述數(shù)據(jù)收集單元相關(guān)聯(lián)的唯一碼，以幫助辨識所述數(shù)據(jù)收集單元。
15.如權(quán)利要求1所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于當確 定所述用戶的體力消耗水平時，對所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器 或所述至少一個加速計的輸出應(yīng)用可變權(quán)重。
16.一種身體活動數(shù)據(jù)收集單元，包括至少一個生理傳感器，被配置用于產(chǎn)生與用戶的身體活動水平相關(guān)的輸出；以及 微控制器，其被配置用于 監(jiān)測所述至少一個生理傳感器的輸出；基于所述至少一個生理傳感器的輸出，確定所述用戶的體力消耗水平；以及 在所述體力消耗水平超出預(yù)定閾值的時間段期間，將指示體力消耗水平的數(shù)據(jù)存儲在 存儲器中。
17.一種身體活動數(shù)據(jù)收集單元，包括一個或多個紅外傳感器，被配置用于提供指示所述身體活動數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈 搏率的輸出；至少一個溫度傳感器，被配置用于提供指示所述用戶的至少體溫的輸出； 至少一個加速計，被配置用于提供指示所述用戶的運動的輸出；以及 微控制器，其被配置用于采樣所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器和所述至少一個加速計的 輸出；以及將從所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器和所述至少一個加速計的 采樣輸出導出的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。
18.如權(quán)利要求17所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，還包括收發(fā)器，且其中，所述微控制 器還被配置用于將存儲在所述存儲器中的數(shù)據(jù)傳送到外部數(shù)據(jù)收集門戶。
19.如權(quán)利要求17所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于在 將所述數(shù)據(jù)存儲在存儲器中之前，限制所述數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求17所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于辨 識所述數(shù)據(jù)收集單元的潛在的欺騙使用，并響應(yīng)于所識別出的潛在的欺騙使用來采取至少 一個措施。
21.如權(quán)利要求20所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中所述微控制器被配置用于 生成要由所述數(shù)據(jù)收集單元所發(fā)出的信號；檢測在所述數(shù)據(jù)收集單元的附近產(chǎn)生的相似的信號的存在；以及如果基于所述相似的信號的檢測而辨識出潛在的欺騙使用，則關(guān)閉所述數(shù)據(jù)收集單元。
22.如權(quán)利要求17所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，還包括RFID標簽，用來幫助辨識所述數(shù)據(jù)收集單元、或所述數(shù)據(jù)收集單元的用戶。
23.如權(quán)利要求17所述的身體活動數(shù)據(jù)收集單元，其中，所述微控制器被配置用于傳 遞與所述數(shù)據(jù)收集單元相關(guān)聯(lián)的唯一碼，以幫助辨識所述數(shù)據(jù)收集單元。
全文摘要
一種身體活動數(shù)據(jù)收集單元，包括一個或多個被配置用于提供指示所述身體活動數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈搏率的輸出的紅外傳感器、至少一個被配置用于提供指示所述用戶的至少體溫的輸出的溫度傳感器以及至少一個被配置用于提供指示所述用戶的運動的輸出的加速計。所述身體活動數(shù)據(jù)收集單元還能夠包括微控制器，其被配置用于基于從所述一個或多個紅外傳感器、所述至少一個溫度傳感器和所述至少一個加速計的輸出確定所述數(shù)據(jù)收集單元的用戶的脈搏率、體溫以及運動特征；基于所述用戶的一個或多個脈搏率、體溫或運動特征確定所述用戶的體力消耗水平；并且，在所述體力消耗水平超過預(yù)定閾值的時間段期間，將指示體力消耗水平的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。
文檔編號A61B5/11GK102098961SQ200980127540
公開日2011年6月15日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者佩德羅.J.梅德利厄斯, 埃斯潘.D.凱特拉斯 申請人:埃斯潘美國控股有限責任公司