TW201422204A - 使用位於耳朵之感測器獲取生理學量測 - Google Patents

使用位於耳朵之感測器獲取生理學量測 Download PDF

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Abstract

本文揭示一種用於使用位於耳朵之感測器獲取與一使用者關聯之一個或多個生理學量測之設備及方法。一個或多個不同類型之感測器經組態以接合一使用者之耳朵。在一些案例中，該等感測器包含於一對耳機之一者或兩者中以擷取生理學參數。一可攜式裝置經組態以與該等耳機通信來從其中之該(若干)感測器接收生理學參數且可能將控制信號提供至該等耳機中之該等感測器或其他組件。該可攜式裝置決定對應於該等接收之生理學參數之生理學量測。該可攜式裝置亦經組態以提供一使用者介面來關於該等生理學量測與該使用者互動。

Description

使用位於耳朵之感測器獲取生理學量測 相關申請案之交叉參考
本申請案係關於與本案同時申請之名為「Obtaining Physiological Measurement Using Ear-Located Sensors」之美國專利申請案第13/588,884號(代理人檔案號碼3256.011US1)。
本發明係關於透過位於耳朵之感測器之使用獲取一使用者之生理學量測；且在特定實施例中，係關於透過耦合至在一些實施例中將位於耳機內之感測器之一可攜式裝置之使用獲取生理學量測。
血壓量測之當前照護標準係在醫生診所或在家使用一肱部壓脈帶。肱部壓脈帶量測包含其中一充氣壓脈帶在病人之肱部動脈附近徑向定位於他的/她的手臂周圍之壓振法量測。但是，使用一肱部壓脈帶因為許多原因而較累贅且不適當。壓脈帶不舒服且甚至可能引起瘀青。肱部壓脈帶量測易受運動假影影響。空氣壓力壓脈帶裝置趨向於大型且不可修正為小型化。肱部壓脈帶量測亦不足以徹底瞭解一病人之血壓及血壓之改變。若一病人之血壓僅在一天之某些時間比較高，則在醫生診所可能會錯失高血壓。在此案例中，錯失診斷及治療高血壓之機會。相反地，病人可能僅在醫生診所展現高血壓。在此案例中，病人可能不必要地被診斷為每日服藥來降低血壓。而且，肱部壓 脈帶量測提供不同於中心血壓(例如，在主動脈處或附近之血壓)之周邊血壓量測(例如，在手臂或腿中之動脈處之血壓)。因為中心血壓量測係心血管健康之一更精確指標，所以為了診斷及治療之目的，中心血壓量測較佳。
照護標準日益發展朝向獲取生理學量測之移動式、無創方法。在血壓量測之案例中，在24個小時或更長時段內獲取之複數個量測在醫療實踐中具有越來越大之重要性。此等量測針對心血管問題提供更好的診斷及/或治療。血壓係整體健康及保健之一重要健康統計數值。當小型化或組態用於家庭用途之血壓量測裝置時，增加其等精確度係一重要考慮。明確言之，因為比起醫療人員，病人較不精通如何進行量測，所以有益的是，將量測精確度或多或少內建於量測裝置中。
可由個體在一延長之時間段內追蹤且對於整體健康及保健很重要之其他類型之生理學量測包含(但不限於)心電圖(ECG)、體脂及身體水分含量量測。若一單個裝置可擷取一個或多個類型之生理學量測，則如此個體不需要隨身攜帶多個裝置，其將為有益的。若個體可使用其等無論如何都會隨身攜帶之一已經存在之裝置以執行生理學量測功能，則亦為有益。
如本文所描述，經組態以藉由在耳朵中***來接合一使用者之一個或多個感測器總成可與可攜式裝置之多種組態之任何一者(諸如，例如，一智慧型手機、一平板電腦等等)組合使用以獲取與使用者關聯之各種生理學量測。一個或多個不同類型之感測器包含於一個或多個感測器總成中以擷取生理學參數。在許多實施例中，感測器總成將呈能夠亦將音訊資訊傳達至使用者耳朵之耳機之形式。一可攜式裝置經組態以與感測器總成通信來接收生理學參數，且在一些案例中 將控制信號提供至感測器總成。在一些實施例中，在不存在施加至使用者之任何刺激下感測生理學參數，且因此「被動地」監測參數。可攜式裝置決定對應於接收之生理學參數之生理學量測。可攜式裝置亦經組態以提供一使用者介面以關於生理學量測與使用者互動。可利用可攜式裝置之處理及通信能力以給使用者提供一從始至終之量測體驗。生理學量測包含(但不限於)中心主動脈血壓量測、頸動脈/中心血壓量測、ECG量測、核心體溫量測、皮膚表面溫度量測、緊張程度指示、膚電反應量測、身體水分含量量測及/或體脂含量量測。
100‧‧‧實例系統
102‧‧‧右耳機
104‧‧‧左耳機
106‧‧‧可攜式裝置
108‧‧‧使用者
110‧‧‧右耳
112‧‧‧右耳道/耳機插孔
114‧‧‧鼓膜
115‧‧‧右耳機之側
116‧‧‧右耳道之內周界/圓周
117‧‧‧右耳機之側
118‧‧‧左耳
120‧‧‧左耳道
122‧‧‧鼓膜
123‧‧‧左耳機之側
124‧‧‧左耳道之內周界/圓周
125‧‧‧左耳機之側
126‧‧‧心臟
127‧‧‧感測器線
128‧‧‧主動脈弓
130‧‧‧鎖骨下動脈
132‧‧‧頸總動脈
134‧‧‧頸內動脈
136‧‧‧頸外動脈
138‧‧‧頸總動脈
140‧‧‧頸內動脈
142‧‧‧頸外動脈
150‧‧‧觸摸感測器面板
152‧‧‧控制器總成
170‧‧‧音訊線
200‧‧‧行動電話或智慧型手機
250‧‧‧可攜式平板電腦
270‧‧‧音訊/視訊裝置
290‧‧‧電腦
300‧‧‧實例流程圖
302‧‧‧區塊
304‧‧‧區塊
306‧‧‧區塊
306a-306k‧‧‧實例子區塊
308‧‧‧區塊
310‧‧‧區塊
312‧‧‧區塊
312a-312k‧‧‧實例子區塊
314‧‧‧區塊
316‧‧‧區塊
402‧‧‧校準模組
404‧‧‧資訊顯示模組
406‧‧‧生理學參數擷取模組
408‧‧‧通信模組
410‧‧‧生理學量測模組
412‧‧‧後計算模組
502‧‧‧實例使用者介面
504‧‧‧實例使用者介面螢幕
506‧‧‧量測選擇選項
602‧‧‧壓力變換器
604‧‧‧壓力變換器
606‧‧‧密封耳腔
607‧‧‧偏斜
608‧‧‧密封耳腔
609‧‧‧偏斜
611‧‧‧揚聲器
612‧‧‧麥克風
613‧‧‧揚聲器
614‧‧‧麥克風
622‧‧‧第一電極
624‧‧‧第二電極
632‧‧‧第一電極
634‧‧‧第二電極
642‧‧‧溫度感測器
652‧‧‧溫度感測器
662‧‧‧第一電極
663‧‧‧第二電極
672‧‧‧第一電極
674‧‧‧第二電極
800‧‧‧實例控制器總成
802‧‧‧處理器
804‧‧‧主記憶體
806‧‧‧靜態記憶體
808‧‧‧匯流排
810‧‧‧視訊顯示單元
812‧‧‧文數字輸入裝置
814‧‧‧游標控制裝置
816‧‧‧磁碟機單元
818‧‧‧信號產生裝置
820‧‧‧網路介面裝置
822‧‧‧機器可讀儲存媒體
824‧‧‧指令
826‧‧‧網路
一些實施例在附圖之圖中借助於實例繪示且非限制，其中：圖1繪示根據一些實施例之用於獲取一個或多個類型之生理學量測之一實例系統。
圖2A至圖2D繪示根據一些實施例之用於獲取生理學量測之實例可攜式裝置。
圖3A至圖3C繪示根據一些實施例之用於使用圖1之系統獲取一個或多個生理學量測之一實例流程圖。
圖4繪示根據一些實施例之展示經組態以有利於圖3A至圖3C之流程圖之程序之模組之一實例方塊圖。
圖5繪示根據一些實施例之提供感測器定位指令及量測選擇選項之可攜式裝置處之實例使用者介面螢幕。
圖6A至圖6M繪示根據一些實施例之用於圖1之系統之實例感測器組態。
圖7繪示根據一些實施例之包含複數個感測器集之右耳機及左耳機之一實例組態。
圖8描繪根據一些實施例之用於控制器總成之一實例架構之一方塊圖表示。
本文提供之標題僅為了方便起見且不一定影響使用之術語之範疇或意義。
以下詳細描述參考附圖，該等附圖描繪經選擇以展示如何實踐本發明之實例之多種細節。討論至少部分參考此等圖論及本發明之標的之多種實例，且足夠詳細地描述所描繪之實施例以使熟悉此項技術者能夠實踐本發明。許多其他實施例可用於實踐除了本文討論之繪示性實例之外之本發明之標的，且可在不脫離於本發明之標的之範疇下作出除了本文明確討論之替代例之外之許多結構及操作改變。
在此描述中，對「一個實施例」或「一實施例」或對「一個實例」或「一實例」之參考意味著所參考之特徵係包含於或可包含於本發明之至少一實施例或實例中。對此描述中之「一實施例」或「一個實施例」或對「一個實例」或「一實例」之分開參考並非意欲一定參考相同實施例或實例；但是，此等實施例亦非互斥，除非如此陳述或將易於由一般技術人員在獲益於本發明之優點後所瞭解。因此，本發明可包含本文描述之實施例及實例以及如基於本發明之所有申請專利範圍以及此等申請專利範圍之所有合法等效例內定義之進一步實施例及實例之各種組合及/或整合。
為了本說明書之目的，如本文使用之一「基於處理器之系統」或「處理系統」包含使用一個或多個微處理器、微控制器及/或數位信號處理器或具有運行一「程式」之能力之其他裝置(所有此等裝置在本文中稱作一「處理器」)之一系統。一「程式」係可執行機器碼指令之任何集且如本文所使用，包含使用者級應用程式以及系統導向之應用程式或常駐程式。
圖1繪示用於透過感測器總成之實例實施例之使用獲取一個或多個類型之生理學量測之一實例系統100。在描述之實例中，感測器總 成皆呈一個或多個耳機之形式，該等耳機能夠從一所附接之可攜式裝置傳達其他音訊通信。系統100包含一右耳機102、一左耳機104及一可攜式裝置106。右耳機102及左耳機104展示為分別***至一使用者108之右耳110及左耳118。右耳機102展示為***至一右耳道112中。右耳機102經組態以在右耳110內形成一密封腔室或孔腔，其中密封腔室由右耳道112之(內)周界、一鼓膜114及右耳機102定界。右耳機102經組態以沿著右耳道112之入口處或附近之一周界116形成一(壓縮)密封。右耳機102具有複數個側，一側115之外周界/圓周與右耳道112之內周界/圓周116形成一(足夠之)密封。右耳機102亦具有兩個相對側，其中相對側中之一者(一側117)係最接近於鼓膜114之側且係形成於右耳110內之密封孔腔之一邊界。
左耳機104展示為***至一左耳道120中。左耳機104經組態以在左耳118內形成一密封腔室，其中密封腔室由左耳道120之(內)周界、一鼓膜122及左耳機104定界。左耳機104經組態以沿著左耳道120之入口處或附近之一周界124形成一密封。左耳機104具有複數個側，一側123之外周界/圓周與左耳道120之內周界/圓周124形成一(足夠之)密封。左耳機104亦具有兩個相對側，其中相對側中之一者(一側125)係最接近於鼓膜122之側且係形成於左耳118內之密封孔腔之一邊界。
右耳機102及左耳機104可為(例如)藉由經由抵著耳道密封在聲響上使耳道112、120與外部世界隔離來起作用之雜訊減少之耳機。如本文稍後所描述，此隔離具有在耳道中形成一密封腔室之效果，該腔室將有利於不同形式之聲響及/或壓力量測。右耳機102及左耳機104包含偵測計算生理學量測所需之一個或多個生理學參數之一個或多個感測器(未展示於圖1中)。關於包含於右耳機102及左耳機104中之感測器之細節在下文詳細討論。
右耳機102及左耳機104(亦稱作右耳塞式耳機及左耳塞式耳機)包 含用於有線連接至可攜式裝置106之一音訊線170。在一些實施例中，音訊線170***至包含於可攜式裝置106上之一耳機插孔113。音訊線170將通常至少在其長度之一部分上包含多個導體且可被要求將音訊信號提供至右耳機102及左耳機104用於典型耳機操作。此外，如將從以下討論所瞭解，音訊線170亦可經組態以將信號及/或電力發送至右耳機102及左耳機104中之感測器且從此等感測器接收資料。右耳機102及左耳機104可透過連接之多個組態之任何一者(部分取決於可攜式裝置106上之埠之組態)連接至一可攜式裝置106。在一實例實施例中，雖然任一(或兩個)耳機中之感測器可透過一分開之感測器線127耦合至可攜式裝置106上之一分開埠，但是右耳機102及左耳機104中之揚聲器可透過音訊線170耦合至耳機插孔113。在此組態中，感測器線127可***至(例如)包含於可攜式裝置106上之一30針連接器或一通用串列匯流排(USB)埠。在此實施例中，如下文詳細描述，感測器線127將在右耳機102及左耳機104與可攜式裝置106之間提供電力(在一些例子中)及單向或雙向通信。
作為一替代例，可攜式裝置106與右耳機102及左耳機104之間之所有連接可透過非耳機插孔113之一分開埠(諸如上文提到之30針連接器或USB連接器)。作為又另一替代例，可攜式裝置(其再次可包含耦合至一電話、平板電腦或其他可攜式裝置之一外部模組)之耳機插孔可具有經組態以提供透過耳機102、104之習知音訊功能性以及提供本文描述之生理學監測功能所需之其他電力及/或資料通訊兩者之耳機插孔。替代地，在一些實施例中，可省略音訊線170及/或感測器線127，且右耳機102及左耳機104或其中之感測器可(諸如)透過一藍芽連接與可攜式裝置106無線通信。在此案例中，就電源係必需而言，至少一電源可包含於右耳機102及左耳機104中。
使用者108之心血管系統之一部分展示於圖1中。特定言之，一 心臟126展示為稍微位於使用者108之身體之左側。來自心臟126的是一主動脈弓128且從主動脈弓128存在使用者108身體之右側上之一鎖骨下動脈130。從鎖骨下動脈130存在一頸總動脈132，該頸總動脈132繼而在頸部中分為一頸內動脈134及一頸外動脈136。頸外動脈136位於右耳道112附近，其與右耳道112相距小於大約25mm。在使用者108身體之左側，一頸總動脈138源於主動脈弓128。頸總動脈138分為一頸內動脈140及一頸外動脈142。頸外動脈142位於左耳道120附近，其與左耳道120相距小於大約25mm。由心臟126泵送之血液從主動脈弓128行進至鎖骨下動脈130及頸總動脈138之各者，且接著其從頸總動脈138行進至頸內動脈140及頸外動脈142之各者。類似地，位於鎖骨下動脈130中之血液行進至頸總動脈132且從該頸總動脈132行進至頸內動脈134及頸外動脈136之各者。因為身體之左側上之動脈路徑具有比右側稍微短之至心臟之路徑(例如，身體之左側在主動脈弓128與頸總動脈138之間不具有一鎖骨下動脈)，所以由心臟126泵送之血液在一給定時間下首先到達頸外動脈142(在左側)。
圖1之實例可攜式裝置106包含一觸摸感測器面板150(亦稱作一觸摸螢幕)及一控制器總成152。觸摸感測器面板150包含感測來自一使用者之手指或其他身體部分或一尖筆或類似物件之(若干)觸摸事件之一像素陣列。觸摸感測器面板150之實例包含(但不限於)電容性觸摸感測器面板、電阻性觸摸感測器面板、紅外觸摸感測器面板等等。控制器總成152經組態以為可攜式裝置106提供處理及控制能力。控制器總成152可包含儲存於一機器可讀儲存媒體、軟體應用程式(app)、電路及其他硬體及以上組合中之機器可執行指令。
圖2A至圖2D繪示根據一些實施例之可攜式裝置106之實例。一可攜式裝置包含對一使用者而言係容易攜帶之各種基於處理器之裝置之任何一者，包含(例如)一行動電話或智慧型手機200、一可攜式平板 電腦250、一音訊/視訊裝置270(諸如一iPod或類似多媒體播放裝置)、一電腦290(諸如一膝上型電腦或迷你筆記型電腦或對於進行本文一般描述之類型之量測之目的為特定之一專屬可攜式裝置)；且該可攜式裝置進一步包含(諸如)透過一USB埠、一30針埠或另一外部介面埠操作性耦合至另一可攜式裝置之一外部組件。此外部組件可呈各種外觀尺寸之任何一者，包含直接或透過一電纜耦合至機械地接合耦合之可攜式裝置之埠或另一組態(諸如，例如一外殼結構)之一硬體鎖。在一可攜式裝置耦合至另一可攜式裝置以一起運作之情況下，儘管各者係一離散「可攜式裝置」，但是為了本發明之目的，兩個裝置之組合亦應考慮為「可攜式裝置」。如本文稍後詳細討論，可攜式裝置將與感測器總成組合使用，該等感測器總成經組態以接合一使用者之耳朵；且在許多實施例中，感測器總成可呈經組態以將音訊資訊傳達至一使用者且亦如本文描述般調適以感測使用者之生理學參數之耳機之形式。
雖然將期望許多可攜式裝置包含一觸摸螢幕，但是除了如將從以下討論瞭解之尤其取決於透過此一觸摸螢幕接收輸入之本文之組態之外，此並非一定需要(例如，參見具有一顯示器212，但是不具有一觸摸螢幕之電腦290)；但是大多數實施例將包含與一使用者通信所透過之一些形式之顯示器。各可攜式裝置包含一控制器總成152，該控制器總成152包含將提供裝置之功能性之一個或多個處理器。各可攜式裝置亦可包含額外控制件或其他組件，諸如：一電源按鈕、一選單按鈕、一主頁按鈕、一音量按鈕、一相機、用於相機之一閃光源及/或操作裝置或與裝置介接之其他組件。在圖2中，實例觸摸螢幕150及控制器總成152已類似地編號，但是易於由熟悉此項技術者所瞭解，此編號並非意欲表明此等結構將彼此相同，而是僅僅表明所識別之元件通常彼此對應。
圖3A至圖3C繪示用於使用系統100獲取一個或多個生理學量測之一實例流程圖300。圖4繪示展示經組態以有利於流程圖300之程序之模組之一實例實施例方塊圖。圖3B至圖3C及圖4參考以一被動模式及/或一主動模式(稍後在本文中將更詳細地討論上述各者)進行量測。實施例可僅基於被動量測系統、僅基於主動量測系統或基於各類型系統之元件及量測方法論之組合。因此，用於進行兩種類型之量測之模組描繪於圖4中；且進行兩種類型之量測之步驟描繪於圖3B至圖3C中。如將由熟悉此項技術者所瞭解，包含於一系統中之模組及被執行以進行量測之步驟將依據經選擇而進行之量測類型及經選擇以執行量測之系統類型。因此，將期望多種實施例取決於針對此等系統作出之選擇而與圖3及圖4之實例不同。
在大多數系統中，圖4中所示之模組包含於可攜式裝置106之控制器總成152中。但是，在其他系統中，一個或多個模組(或僅僅其結構及/或功能性之某個部分)亦可位於電及/或通信地耦合(且經常實體耦合)至另一可攜式裝置之一外部組件(如本文稍早所描述)中，且在一些此等實施例中，此外部組件中之一個或多個處理器將執行在此模組中之一些或所有軟體實施之功能性，及/或此硬體鎖或配件裝置中之硬體可執行模組之其他功能性。
圖4之模組包含表示在一電腦可讀儲存裝置中編碼之指令之概念模組。當在電腦可讀儲存裝置中編碼之指令由控制器總成152執行時，其引起執行如本文之實例中描述之某些任務。在此實例中，電腦可讀儲存裝置及執行儲存於儲存裝置中之編碼指令之處理硬體/韌體兩者係可攜式裝置106之組件。不過，如上文提及，一些或所有指令可儲存於與可攜式裝置電及/或資料通信之外部組件中之一電腦可讀裝置中。雖然圖4中所示之模組展示為相異模組，但是應理解，其等可實施為比描繪之實例中更少或更多之模組。亦應理解，任何模組可 經由一有線或無線連接與可攜式裝置106外部之一個或多個組件通信。將連同圖4描述圖3A至圖3C。
在區塊302，一校準模組402經組態以相對於準備獲取(若干)可用生理學量測之使用者108執行校準。執行校準之需要取決於將獲取之生理學量測之類型。在一實施例中，執行校準以用於使用血液脈搏傳導時間或血液脈搏速度之量測。一資訊顯示模組404可經組態以使得可攜式裝置106在觸摸感測器面板150上顯示校準指令。例如，校準指令可指示使用者108在同時使右耳機102及左耳機104適當地***於他的/她的耳朵中時，使用一肱部壓脈帶以獲取一個或多個血壓量測。(若干)肱部壓脈帶血壓量測可自動傳輸至可攜式裝置106，或替代地，可攜式裝置106可在觸摸螢幕面板150上提供輸入欄以讓使用者108手動輸入從肱部壓脈帶獲取之血壓。在進行(若干)肱部壓脈帶量測之同時或大約同時，可攜式裝置106經組態以使用右耳機102及/或左耳機104獲取一個或多個血壓量測。使用兩個血壓量測集，校準模組402經組態以決定一個或多個按比例調整因數來適當地校準使用右耳機102及/或左耳機104從使用者108獲取之血液脈搏傳導時間(或血液脈搏速度)至一中心(例如，主動脈)血壓量測之轉換。如下文詳細討論，已知血液脈搏傳導時間(或血液脈搏速度)與期望之血壓量測之間之轉換函數，但是對於各特定使用者，從校準程序獲取轉換函數之按比例增大或縮小。
在另一實施例中，執行校準以用於使用皮膚阻抗偵測之生理學量測(例如，體脂含量量測)。資訊顯示模組404可經組態以使得關於皮膚阻抗量測之校準指令顯示於觸摸感測器面板150上。校準指令可指示使用者108在量測使用者之皮膚阻抗之前輸入他的/她的身高、體重、年齡及性別。校準模組402經組態以使用使用者特定資訊來校準使用者之皮膚阻抗量測以將一準確體脂含量資訊報告給使用者。
(若干)校準之類型可基於包含於右耳機102及左耳機104中之(若干)感測器之類型自動決定。替代地，基於由使用者108指定之生理學量測之類型執行(若干)校準。在區塊302可對於一特定使用者執行一個或多個校準。(若干)校準可每次在進行一生理學量測之前執行，或替代地，可週期性(例如，每月一次)執行，或在一些案例中對於一給定使用者而言可為一次性事件。針對一種類型之生理學量測之校準排程對於不同類型之生理學量測而言係不同。
在又另一實施例中，可省略校準區塊302。例如，在心電圖(ECG)量測之案例中，在一些應用中，不需要相對於特定個體之校準以自偵測自個體之電生理學參數計算一ECG量測。作為另一實例，不需要校準以將體溫量測提供給使用者。
接下來在區塊304，資訊顯示模組404經組態以使得(若干)生理學參數擷取指令顯示於觸摸感測器面板150上。生理學參數擷取指令包含一個或多個使用者介面螢幕，其等將指令、提示、選擇選項及其他資訊提供給使用者108以有利於對應於(若干)所期望生理學量測之(若干)生理學參數之適當偵測。在一實施例中，指示使用者108將右耳機102及左耳機104***至各自右耳110及左耳118中且確保與各自耳道之一密封。右耳機102及左耳機104可包含確認已在右耳道112及左耳道120之各者中形成一足夠密封之一感測器。在一些實施例中，因為可攜式裝置106可「知道」或自動偵測到包含於右耳機102及左耳機104中之感測器類型，所以使用者108不需要指定期望哪種(哪些)生理學量測。右耳機102及左耳機104相對於使用者108之適當定位足以開始在區塊306獲取與使用者108有關之(若干)生理學參數。
在另一實施例中，指示使用者108將右耳機102及左耳機104***至各自右耳110及左耳118中且確保與各自耳道之一密封。右耳機102及左耳機104可包含確認已在右耳道112及左耳道120之各者中形成一 足夠密封之一感測器或一密封之足夠性可從感測器量測自身決定。接下來，可攜式裝置106可呈現從右耳機102及左耳機104獲取之一生理學量測清單且請求使用者108從呈現之清單選擇一個或多個所期望之生理學量測。圖5繪示根據一些實施例之可攜式裝置106處之提供感測器定位指令之一實例使用者介面502及可攜式裝置106處之提供量測選擇選項506之一實例使用者介面螢幕504。當使用者108從量測選擇選項506之中作出(若干)選擇時，可攜式裝置106經組態以在區塊306獲取對應於(若干)使用者選擇之生理學參數。
接下來在區塊306，一生理學參數擷取模組406經組態以控制包含於右耳機102及/或左耳機104中之對應於區塊304中(含蓄地或明確地)指定之生理學量測之(若干)感測器且使得(若干)該感測器從使用者108獲取(若干)生理學參數。生理學參數擷取模組406將必需輸入、時序及/或電力信號提供至此等感測器以用於週期性或本質上連續之資料擷取。感測器可從包含於音訊線170中之一電力線、包含於感測器線127中之一專屬電力線或在無線操作之案例中包含於右耳機102及左耳機104中之一電源供電。如相對於圖3B及圖6A至圖6M所討論，一個或多個感測器包含於右耳機102及/或左耳機104中以從使用者108偵測特定生理學參數。實施各種感測器組態以獲取一血壓量測、一ECG量測、一核心體溫量測、一皮膚表面溫度量測、一緊張程度量測(例如，膚電反應)、身體水分含量量測(例如，皮膚阻抗)及/或體脂含量量測(例如，皮膚阻抗)。在圖6A至圖6M中，為了繪示之便，未展示右耳機102與左耳機104之間及/或右耳機102及左耳機104與可攜式裝置之間之一個或多個線或導線。
圖3B繪示根據一些實施例之區塊306之實例子區塊306a至306k。在子區塊306a處，生理學參數擷取模組406經組態以從右耳機102獲取一第一耳腔壓力改變參數且從左耳機104獲取一第二耳腔壓力改變參 數。如圖6A中所示，右耳機102包含沿著形成藉由密封右耳道112形成之一密封耳腔606之一界限之右耳機102之一側提供之一壓力感測器，諸如，例如一壓力變換器602。壓力變換器602經組態以獲取第一耳腔壓力改變參數。左耳機104包含沿著形成藉由密封左耳道120形成之一密封耳腔608之一界限之左耳機104之一側提供之一壓力變換器604。壓力變換器604經組態以獲取第二耳腔壓力改變參數。雖然可利用適於本文描述之量測之任何其他形式之壓力感測器，但是壓力變換器感測器602、604之各者包含經組態以偵測壓力改變之一壓電壓力變換器。
在血液每次藉由心臟126泵送之情況下，一血團(「blood bolus」)行進通過包含頸外動脈136及142之動脈而提供一行進血液脈搏。在頸外動脈136位於(右)密封耳腔606附近之情況下，頸外動脈136內之每次血液脈搏使得密封耳腔606之界限之至少一部分向內偏斜(例如，描繪之偏斜607)。此偏斜表示密封耳腔606之容積上之一略微減少，且此繼而導致密封耳腔606中之一略微壓力增加。包含於右耳機102中之壓力變換器602感測此壓力改變(依據時間)。因此，各壓力改變偵測對應於位於鄰近於密封耳腔606處之頸外動脈136之部分中之一血液脈搏之存在。壓力變換器604類似地獲取左耳118之壓力改變量測-各血液脈搏到達頸外動脈142引起密封耳腔608之界限之一偏斜609。
當由一給定壓力變換器進行多於一個壓力改變量測時，依據時間獲取一系列血液脈搏或一血液脈搏波形(指示一血液脈搏之各波形峰值)。壓力變換器感測器602、604依據時間分別提供對應於右及左頸動脈循環波形之電壓輸出。存在與右耳110及左耳118之間之一給定血團關聯之一血液脈搏到達時間上之一略微差值，其中因為身體左側上之頸外動脈142具有至心臟126之一較短路徑，所以血液脈搏首先到 達左耳118。如下文相對於區塊312所討論，右耳110與左耳118之間之脈搏到達時間(PAT)上之此差值係關於一脈搏波速度(PWV)且脈搏波速度繼而與一中心(例如，主動脈)血壓量測相關。右及左血液脈搏波形提供至可攜式裝置106以用於轉換為一中心(例如，主動脈)血壓量測。
圖6A中所示之感測器組態包含量測不易受運動假影影響之中心血壓之一被動模式(例如，感測器輸出不是對至密封耳腔之一有意引入之輸入之一回應)。一旦右耳機102及左耳機104正常定位於右耳110及左耳118內(例如，各者經定位以藉由與形成耳道之邊界形成一密封而發揮其雜訊減少之規則功能)，耳機亦自動適當地定位以擷取脈搏到達時間。而且，藉由在右耳機102及左耳機104中包含此等壓力變換器，壓力變換器感測器602、604之間之動脈長度距離係固定的(與傳統量測方法不同)且對於一成人而言，此距離從不改變。
在子區塊306b處，生理學參數擷取模組406經組態以從右耳機102及左耳機104中之一者獲取一第一耳腔壓力改變參數。如上文針對圖6A所討論，使用包含於一耳機中之一壓力變換器獲取第一耳腔壓力改變參數。圖6B相對於右耳機102展示此單個耳機感測器組態，其中相似數字對應於圖6A中之相似數字。但是，應理解，取而代之，壓力變換器可位於左耳機104中。替代地，一壓力變換器可位於如圖6A中所示之右耳機102及左耳機104之各者中，且可從右耳機102或左耳機104之僅僅一者獲取第一耳腔壓力改變參數。
第一耳腔壓力改變參數由可攜式裝置106轉換為一頸動脈血壓量測。在此案例中，假設頸動脈血壓足夠相同於中心主動脈血壓而使兩者被認為等效。為此原因，不需要來自另一耳機之一第二耳腔壓力改變參數以計算脈搏到達時間上之差值(此係關於PWV，此繼而係關於中心主動脈血壓)。
在子區塊306c，生理學參數擷取模組406經組態以藉由回應於一引入之輸入從右耳機102獲取一第一耳腔聲響改變參數且從左耳機104獲取一第二耳腔聲響改變參數來執行一主動模式量測。如圖6C中所示，右耳機102包含一揚聲器611(如通常包含用於正常耳機操作)及一麥克風612，兩者沿著形成藉由密封右耳道112形成之密封耳腔606之一界限之右耳機102之一側提供。左耳機104亦包含如通常包含用於正常耳機操作之一揚聲器613及一麥克風614，兩者沿著形成藉由密封左耳道120形成之密封耳腔608之一界限之左耳機104之一側提供。麥克風612、614可具有各種組態中之任何一種，該等組態包含(例如)血壓計、聲響感測器或間接壓力感測器等等。第一及第二耳腔聲響改變參數亦可稱作耳腔間接壓力改變參數。
一已知聲響輸入由右耳機102及左耳機104之各者(經由揚聲器611、613)分別提供至密封耳腔606、608。作為回應，麥克風612、614偵測分別從揚聲器611、613發出之聲音以及分別從密封耳腔606、608之壁反射之聲音。當血液脈搏通過最接近於密封耳腔606之頸外動脈136之部分時，密封耳腔606之形狀變形(例如，偏斜607)且變得更堅硬。密封耳腔606之形狀及堅硬性之此等改變引起從密封耳腔606之壁反射之聲音之形態改變。例如，由於由一血液脈搏引入之密封耳腔606之改變，反射波之振幅可減少及/或反射波之相位延遲可增加。麥克風612偵測此聲響改變(依據時間)。麥克風614類似地偵測由血液脈搏行進通過最接近於密封耳腔608之頸外動脈142之部分引起之聲響改變(依據時間)。由揚聲器611、613提供之聲響輸入可為人可聽頻率範圍內、人可聽頻率範圍之外之任何類型之聲音(諸如音樂、口語、一聲音音調)或可由揚聲器611、613發出之任何其他聲響波形。在一實施例中，聲響輸入可與使用者108通常聆聽之任何聲音(例如，音樂)同時提供。在另一實施例中，聲響輸入可單獨提供，且在一些例子 中，其可在使用者108聽不到以最小化提供至使用者108之侵入性聲音之一頻率(或若干頻率)下。
在子區塊306a處獲取之第一及第二生理學參數係由血液脈搏引入之壓力改變之偵測。在圖6C之感測器組態中，第一及第二生理學參數係由血液脈搏引入之聲響改變之偵測。此等聲響改變係關於密封耳腔606、608之壓力改變。壓力改變繼而係關於右耳110與左耳118之間之脈搏到達時間之差值(類似於上文針對子區塊306a所討論)。脈搏到達時間之差值係關於脈搏波速度，且脈搏波速度繼而與中心主動脈血壓量測相關。第一及第二耳腔聲響改變參數之右及左波形提供至可攜式裝置106以用於轉換為中心(例如，主動脈)血壓量測。
圖6C之感測器組態(亦稱作一血壓量測方法)有利於用於量測中心血壓之主動模式。類似於上文描述之被動模式，決定中心血壓之血壓量測改變之直接量測不易受運動假影影響。一旦右耳機102及左耳機104正常定位於如上文描述之右耳110及左耳118內，耳機亦自動適當地定位以擷取脈搏到達時間。亦如上文提及，藉由將此等麥克風包含於右耳機102及左耳機104中，麥克風612、614之間之動脈長度距離係固定的。
在子區塊306d，生理學參數擷取模組406經組態以從右耳機102及左耳機104中之一者獲取一第一耳腔聲響改變參數。如上文針對圖6C所討論，使用包含於一耳機中之一麥克風感測器獲取第一耳腔聲響改變參數。圖6D相對於右耳機102展示此單個耳機感測器組態，其中相似數字對應於圖6C中之相似數字。但是，如先前所討論，取而代之，麥克風感測器可位於左耳機104中。替代地，一麥克風可位於如圖6C中所示之右耳機102及左耳機104之各者中，且可從右耳機102或左耳機104之兩者或僅僅一者獲取第一耳腔聲響改變參數。
第一耳腔聲響改變參數由可攜式裝置106轉換為一頸動脈血壓量 測。再次，假設頸動脈血壓有效地相同於中心主動脈血壓而可使用一單個耳朵中之一量測。
在子區塊306e，生理學參數擷取模組406經組態以獲取來自右耳機102或左耳機104中之一者之第一耳腔壓力改變參數(例如，經由壓力變換器602)、與比頸外動脈136更接近於心臟126之使用者108之動脈之一部分關聯之一第二電參數(例如，經由圖6E中之一第一電極622)及來自與獲取第二電參數所在之側相對之側上之使用者身體之一部分之一第三電參數(例如，經由圖6E中之一第二電極624)的一被動模式量測。替代地，獲取第二及第三電參數之感測器放置(例如，第一電極622及第二電極624之放置)可為跨中線之任何地方(在相對之手腕上，左手腕及一右手指上等等)。
圖6E展示與右耳機102關聯之一單個耳機感測器(壓力變換器602)，其中相似數字對應於圖6A、圖6B中之相似數字(在圖6L之放大圖中更詳細地描繪)。第一電極622在使用者108身體之右側上及鄰近於比頸外動脈136更接近於心臟126之使用者動脈之一部分處放置。例如，第一電極622可在頸部之右側上、頸總動脈132附近放置。第二電極624可設置於可攜式裝置106上(諸如可攜式裝置106之背面或側面)。例如，當使用者108自然地握緊可攜式裝置106時，在第二電極624與使用者之手之間實現電接觸。當第一電極622放置於使用者身體之右側上時，第二電極624應接觸使用者身體之左側之一部分(例如，使用者之左手/手指)。雖然相對於位於右耳機102中之壓力感測器及放置於使用者身體之右側上之第一電極622進行以上討論，但是應理解，取而代之，壓力感測器可位於左耳機104中，第一電極622可放置於使用者身體之左側(例如，頸總動脈138附近之使用者頸部之左側)，且第二電極624由使用者身體之右側之一部分(例如，使用者之右手/手指)接觸。
壓力變換器602經組態以提供對應於最接近於密封耳腔606之頸外動脈136之部分處之血液脈搏波形之電壓輸出(以相同於上文相對於子區塊306a、306b討論之方式)。第一電極622及第二電極624經組態以偵測對應於ECG尖峰之電信號。當使用者108與第一電極622及第二電極624同時實現接觸時，產生包含使用者108之一完整電路。第一電極622及第二電極624允許可攜式裝置106通常以電阻量測之形式擷取使用者108之電特性。當血液從心臟126噴射時，第一電極622及第二電極624偵測對應於心臟126之去極化之一電信號。此電信號稱作一ECG尖峰。從心臟126噴射之給定血團行進通過遠離心臟126之動脈且在稍後某個時間點到達右耳110旁之頸外動脈136。血團到達頸外動脈136係由壓力變換器602偵測。因為心臟126之一給定去極化在對應之血團到達頸外動脈136之前發生，所以對應於該心臟去極化之電信號之擷取在對應之血團到達頸外動脈136(例如，到達頸總動脈132)之前發生。
偵測之依據時間之血液脈搏資訊提供至可攜式裝置106以用於決定一中心血壓量測。使用來自第一電極622及第二電極624之ECG尖峰時序資訊及來自壓力變換器602之對應之血液脈搏時序資訊(例如，來自兩個位置之血液脈搏時序資訊)提供一種決定可與中心血壓相關之脈搏波速度之方法。
第一電極622及第二電極624之各者包含一導電材料(諸如一金屬材料或具有一足夠低之電阻率之另一材料)以容許作為用於意欲之量測之目的之一電極之功能(例如，諸如：導電水凝膠、導電發泡物或塗膠材料、矽、包含塗覆銀之尼龍之導電紗、不鏽鋼紗、塗覆銀之銅長絲、銀/氯化銀等等)。至少相對於第二電極624，此電極可包含與可攜式裝置關聯之多種結構組件之某個部分(或全部)，諸如：(1)可攜式裝置106之背面，(2)可攜式裝置106之一側面，(3)可攜式裝置106之 一天線，(4)可攜式裝置106上之一按鈕，(5)附接至可攜式裝置106之一可拆卸外部組件(如本文稍早討論)，(6)可攜式裝置106之觸摸感測器面板150，或(7)包圍可攜式裝置106之一套筒或外殼。
在子區塊306f，生理學參數擷取模組406經組態以執行以下若干參數的一主動模式量測：來自右耳機102及左耳機104中之一者之第一耳腔聲響改變參數(經由麥克風612)；與比頸外動脈136更接近於心臟126之使用者108之動脈之一部分關聯之一第二電參數(例如，經由圖6F中之第一電極622)及來自與獲取第二電參數所在之側相對之側上之使用者身體之一部分之一第三電參數(例如，經由圖6F中之第二電極624)。替代地，獲取第二及第三電參數之感測器放置(例如，第一電極622及第二電極624之放置)可為跨中線之任何地方(在相對之手腕上，左手腕及一右手指上等等)。
如圖6F及圖6M中所示，除了麥克風612及揚聲器611用於以主動模式(而非以使用壓力變換器602的被動模式)獲取血液脈搏時序資訊之外，此感測器組態與圖6E中所示之相同。參考上文關於使用麥克風612及揚聲器611之主動模式之子區塊306c、306d之討論。亦參考上文關於一位置獲取之血液脈搏時序資訊與另一位置獲取之ECG尖峰資訊組合使用之子區塊306e之討論。
雖然圖6F展示位於右耳機102中之揚聲器611及麥克風612及放置於使用者身體之右側上之第一電極622之使用，但是如先前相對於其他實施例所討論，取而代之，揚聲器及麥克風可位於左耳機104中，第一電極622可放置於使用者身體之左側(例如，頸總動脈138附近之使用者頸部之左側)上，且第二電極624由使用者身體之右側之一部分(例如，使用者之右手/手指)接觸。
在子區塊306g，生理學參數擷取模組406經組態以同時從右耳機102獲取一第一電參數且從左耳機104獲取一第二電參數。一電路由設 置於右耳機102上之一第一電極632、設置於左耳機104上之一第二電極634(參見圖6G)及使用者108完成。第一電極632與右耳道112之一部分(諸如形成一密封所在之右耳道112之入口處或附近之周界116之一部分)實現電接觸。第二電極634與左耳道120之一部分(諸如形成一密封所在之左耳道120之入口處或附近之周界124之一部分)實現電接觸。
第一電極632及第二電極634獲取從使用者身體之一側至另一側之電阻性量測，該等電阻性量測提供至可攜式裝置106以用於轉換為ECG量測。第一電極632及第二電極634之各者再次包含如上文討論之一導電材料。
在子區塊360h，生理學參數擷取模組406經組態以從右耳機102或左耳機104中之一者獲取一第一溫度參數。圖6H展示使用包含於右耳機102中之一溫度感測器642獲取第一溫度參數。溫度感測器642經定位以量測密封耳腔606內之溫度。例如，溫度感測器642可包含經組態以量測右耳道112中之一紅外(IR)輻射量之一IR輻射偵測器。溫度感測器642之輸出提供至可攜式裝置106，且可攜式裝置106將參數轉換為使用者108之一核心體溫。如同先前實施例，雖然圖6H展示包含於右耳機102中之溫度感測器，但是此溫度感測器可替代地包含於左耳機104中。
在子區塊306i，生理學參數擷取模組406經組態以從右耳機102或左耳機104之一者獲取一第一溫度參數。圖6I展示使用包含於右耳機102中之一溫度感測器652獲取第一溫度參數。溫度感測器652沿著與右耳道112之周界116接觸之右耳機102之一側定位。溫度感測器652可包含任何適當感測器，諸如一熱電偶、熱電堆或電阻溫度偵測器(RTD)感測器。溫度感測器652之輸出提供至可攜式裝置106，且可攜式裝置106經組態以將輸出轉換為使用者108之一皮膚表面溫度。除了 別的之外，皮膚(表面)溫度係關於使用者之緊張程度。通常在一緊張情境中，人之周邊循環(包含皮膚循環)減少，此引起皮膚溫度降低。作為另一實例，人之核心體溫通常不同於他的/她的皮膚溫度。但是，當核心體溫與皮膚溫度之間存在一明顯差值時，此指示健康問題，諸如一不良藥物反應。如同其他感測器，雖然圖6I展示包含於右耳機102中之溫度感測器，但是此一溫度感測器可替代地包含於左耳機104中。
在子區塊306j，生理學參數擷取模組406經組態以從右耳機102或左耳機104之一者獲取一第一阻抗參數及一第二阻抗參數。圖6J繪示經組態以獲取第一阻抗參數之一第一電極662及經組態以獲取第二阻抗參數之一第二電極663。第一電極662沿著右耳機102之側定位，使得其變為與右耳道112之一部分電接觸而形成密封。第二電極663沿著與第一電極662之側相對之右耳機102之一側定位，使得其亦變為與右耳道112之相對部分電接觸，例如變為與周界116之相對部分接觸而形成密封。第一電極662及第二電極663之各者由如本文稍早參考圖6E討論之一導電材料形成。
第一電極662及第二電極663與使用者108形成一電路。第一電極662及第二電極663量測使用者皮膚在接觸區域之濕度位準，濕度位準指示一膚電反應。膚電反應繼而係人之緊張程度(或者與緊張相對，放鬆程度)之一指示。雖然圖6J展示包含於右耳機102中之兩個電極，但是此等電極可替代地包含於左耳機104中。
在子區塊306k，生理學參數擷取模組406經組態以從右耳機102獲取一第一阻抗參數且從左耳機104獲取一第二阻抗參數。如圖6K中所示，由包含於右耳機102中之一第一電極672獲取第一阻抗參數。第一電極672沿著右耳機102之側定位，使得其變為與右耳道112之一部分電接觸。由包含於左耳機104中之一第二電極674獲取第二阻抗參 數。第二電極674沿著左耳機104之側定位，使得其變為與左耳道120之一部分電接觸。應注意，雖然圖6K展示第一電極672接觸右耳道112之底部及第二電極674接觸左耳道120之頂部，但是只要第一電極672及第二電極674分別接觸使用者身體之相對側，可接觸耳道之任何周界部分(例如，頂部、底部、前側、後側等等)。
第一電極672及第二電極674之各者再次由如本文稍早討論之一導電材料形成。第一電極672及第二電極674以電路完成概念操作以獲取使用者身體之一側至另一側之間之阻抗量測。此等量測提供至可攜式裝置106以用於轉換為身體水分含量量測及/或體脂含量量測。
圖6A至圖6M之各者繪示放置於使用者108之身體之特定位置且經組態以獲取對應於一特定生理學量測之一生理學參數集之一感測器集(一個、兩個或三個感測器)。例如，圖6A展示使用位於右耳機102及左耳機104之各者處之一壓力變換器以獲取中心主動脈血壓量測，而圖6H展示使用位於右耳機102或左耳機104之一者處之一單個溫度感測器以獲取核心體溫量測。在一實施例中，右耳機102及左耳機104可如圖6A至圖6M之任何一者所示般組態以獲取一種類型之生理學量測。
在另一實施例中，右耳機102及左耳機104可經組態以包含多於圖6A至圖6M之各者中所示之一個感測器集以循序或同時獲取多於一種類型之生理學量測。例如，圖7繪示包含複數個感測器集之右耳機102及左耳機104之一實例組態。右左耳機102及左耳機104包含：(1)壓力變換器感測器602、604，其等用於中心主動脈血壓量測，(2)第一電極632及第二電極634，其等用於ECG量測(及/或心率量測)，(3)第一溫度感測器642，其用於核心體溫量測，及(4)第一電極672及第二電極674，其等用於身體水分含量及/或體脂含量量測。應注意，在一些實施例中，第一電極632及第二電極634集或第一電極672及第二 電極674集中之一者可以實現獲取ECG量測(例如，電阻性類型量測)及身體水分量及/或體脂含量量測(例如，阻抗類型量測)之兩者之一方式操作。因而，在一些實施例中，可從圖7省略第一電極及第二電極集之一者而不會有量測能力之損失。
下文提供的是可包含於一對密封類型耳機中以形成醫療用途耳機之感測器集之其他實例組合。不提供下文所列之各組合之(若干)可能性子集，但是考量亦可實施此(若干)子集。替代地，感測器集之任何其他組合可包含於密封類型耳機之對中。
返回至圖3A，一旦已獲取(若干)生理學參數之一者或多者，此等參數可以信號從感測器傳達至可攜式裝置106以用於處理及轉換為(若干)適當生理學參數(區塊308)。生理學參數經由有線連接(例如，感測器線127)或無線連接(例如，藍芽)傳達。取決於來自一給定感測器集之生理學參數之頻率及/或來自不同感測器集之生理學參數之類型之數量，來自一給定感測器集之生理學參數可單一地提供至可攜式裝置106(例如，本質上即時)或該等參數可與來自一個或多個其他感測器集之生理學參數組合以用於組合地傳輸至可攜式裝置106。一通信模組408經組態以協調獲取之生理學參數從右耳機102及左耳機104至可攜式裝置106之通信。
接下來在區塊310，一生理學量測模組410經組態以控制信號處理及其他預處理功能來準備適於轉換為適當生理學量測之獲取之生理 學參數信號。取決於在可攜式裝置106接收之生理學參數之狀態，可發生一個或多個以下處理功能：類比轉數位(A/D)轉換、解多工、放大、一個或多個濾波(各濾波器經組態以移除一特定類型之非所期望信號分量(諸如雜訊、已知輸入分量等等))、其他預轉換處理等等。處理可由硬體、韌體及/或軟體執行。信號處理之類型及範圍可取決於生理學參數之類型而變化。例如，從麥克風612、614獲取之生理學參數信號可經歷數位化、濾波(以至少移除引入之聲響輸入)及其他信號調節。但是，從第一電極632及第二電極634獲取之生理學參數信號可需要很少信號處理，例如，可能僅僅需要A/D轉換。此外，在一些實施例中，一些或所有信號處理可由右耳機102及左耳機104執行。例如，若某一感測器之原始輸出需要對該感測器而言為唯一之信號處理(例如，唯一電路)及/或感測器封裝可容易包含信號處理功能性，則一感測器之原始輸出可在傳輸至可攜式裝置106之前處理。此方法之一優點在於可攜式裝置106需要較少(例如)對一功能而言為專屬之電路。另一優點在於可攜式裝置106可從各種感測器接收均一地處理之生理學參數信號。
接下來在區塊312，生理學量測模組410經組態以從(調節之)生理學參數信號決定適當生理學量測。區塊312包含將生理學參數轉譯為由使用者108熟知之生理學量測之額外處理。圖3C繪示根據一些實施例之區塊312之實例子區塊312a至312k。子區塊312a至312k及子區塊306a至306k中之相似字尾彼此對應(例如，子區塊312a對應於子區塊306a)。子區塊312a至312k之各者包含在給定生理學參數與生理學量測之間建立之一特定演算法方法或(若干)函數關係之使用以將該等生理學參數轉換或轉譯為適當生理學量測。
在子區塊312a，生理學量測模組410經組態以基於從圖6A中所示之壓力變換器感測器602、604獲取之第一及第二耳腔壓力改變參數而 決定一中心(主動脈)血壓量測。第一及第二耳腔壓力改變參數之各者包含依據時間之一血液脈搏波形。稱作脈搏到達時間上之一差值(△PAT)的右耳110與左耳118之間之各給定血液脈搏之到達上之略微差值從兩個血液脈搏波形導出。△PAT係關於脈搏波速度(PWV)，且PWV係關於中心主動脈血壓(亦稱作中心動脈血壓(CABP))。換言之，△PAT與中心主動脈血壓擁有一種函數關係：△PAT=f(CABP)。
在一實施例中，可使用指定△PAT與CABP之間之定量關係或相關性之已知演算法方法執行量測之△PAT至CABP之轉譯或轉換。例如，參考「Hypertension Research」第1頁至第7頁(2012年)，Garcia-Ortiz,L等人之「Comparison of two measuring instruments,B-pro and SphygmoCor system as reference,to evaluate central systolic blood pressure and radial augmentation index」，其可在http：//www.laalamedilla.org/evident/Publicaciones/article.pdf獲得，其提供周邊與中心血壓量測之間之相關性(例如，參見文章之表2)。從關於測試受試者之實際PWV及距離量測獲取周邊血壓量測。
在另一實施例中，可經驗地導出△PAT與CABP之間之函數關係。例如，可進行一人體研究，其中三個同時量測從各受試者獲取：(1)藉由對受試者安裝分別包含壓力變換器602、604之右耳機102及左耳機104之△PAT，(2)藉由實際上在心導管***術期間(將一壓力感測器添加至蜿蜒通過受試者動脈之一導管，此包含將壓力感測器定位於主動脈弓128中之導管上以直接量測CABP)量測受試者主動脈處之血壓之一CABP，及(3)使用一肱部壓脈帶之一肱部血壓(肱部BP)。當前認為相對較少數量之受試者(諸如大約50個受試者)足以建立基本相關性參數。針對一給定受試者之三個同時量測提供△PAT、CABP與肱部BP之間之一經驗關係。對來自所有受試者之經驗關係求平均而導致△PAT與CABP之間之一經驗導出之函數關係。
亦可使用△PAT、CABP與肱部BP之間之經驗導出關係以校準從其獲取△PAT之各特定使用者。特定言之，如上文相對於區塊302所討論，在校準期間從一給定使用者同時獲取一△PAT量測與一肱部BP量測。相比於△PAT與肱部BP之間之導出之函數關係，使用與給定使用者關聯之此等兩個已知量測，可決定適用於特定使用者之一按比例調整因數以向上或向下調整CABP值。隨後，當實際上從該使用者獲取一△PAT量測時(例如，使用圖6A之感測器組態)，可攜式裝置106可使用△PAT與肱部BP之間之導出函數關係將量測之△PAT轉換為一臨時肱部BP且此外，將適用於該使用者之(校準)按比例調整因數應用於臨時肱部BP以決定一最終肱部BP。繼而使用肱部BP與CABP之間之導出函數關係將最終肱部BP轉換為CABP。
在子區塊312b，生理學量測模組410經組態以基於從如圖6B中所示之壓力變換器感測器602、604中之一者獲取之第一耳腔壓力改變參數決定一頸動脈/中心血壓量測。第一耳腔壓力改變參數包含頸外動脈之一部分處之依據時間之一血液脈搏波形。此血液脈搏波形表示頸外動脈血壓(亦稱作頸動脈血壓)。可使用已知轉換演算法方法(諸如主成分迴歸)執行至頸動脈血壓之轉換。假設頸動脈血壓足夠相同於CABP，使用一單個壓力變換器之一感測器組態提供中心及頸動脈血壓量測。
在子區塊312c，生理學量測模組410經組態以基於從如圖6C中所示之麥克風612、614獲取之第一及第二耳腔聲響改變參數決定一中心(主動脈)血壓量測。第一及第二耳腔聲響改變參數之各者包含表示回應於引入至密封耳腔中之一聲響輸入而依據時間在各自密封耳腔606、608之形狀及堅硬性上改變之一波形(此波形可稱作一聲響改變波形)。因為每當一血液脈搏存在於頸外動脈136、142時，發生形狀及堅硬性上之一改變，所以此等波形之各者係關於與各自頸外動脈 136、142關聯之一血液脈搏波形(依據時間)。右耳110與左耳118之間之各給定血液脈搏之到達上之略微差值(△PAT)從兩個血液脈搏波形導出。△PAT係關於PWV，且PWV係關於CABP。換言之，聲響改變波形與△PAT具有某種函數關係，且△PAT與CABP擁有一特定函數關係：聲響改變波形=f(△PAT)且△PAT=f(CABP)。
在一實施例中，可經驗地導出聲響改變波形與△PAT之間之關係或相關性。作為一實例，右耳機102及左耳機104可經組態以包含壓力變換器602、604(如圖6A中所示)及麥克風612、614(如圖6C中所示)(連同針對正常音訊操作包含於耳機中之揚聲器611、613)。對於此研究中之各受試者，壓力改變量測從壓力變換器602、604獲取(△PAT)，同時聲響改變量測從麥克風612、614獲取(聲響改變波形)。可從來自所有研究受試者之此等資料點推斷△PAT與聲響改變波形之間之一關係。一旦知道此關係，可使用相同已知演算法方法或上文相對於子區塊312a討論之△PAT與CABP之間之經驗地導出之關係以將從麥克風612、614獲取之第一及第二耳腔聲響改變參數轉換為CABP。如上文相對於子區塊312a所討論，經驗地導出之關係亦可用於校準之目的(在此案例中之校準涉及麥克風612、614及一聲響輸入之使用，而非壓力變換器602、604之使用)。
在子區塊312d，生理學量測模組410經組態以基於從如圖6C中所示之麥克風612、614之一者獲取之第一耳腔聲響改變參數決定一頸動脈/中心血壓量測。第一耳腔聲響改變參數包含表示回應於引入至密封耳腔606中之一聲響輸入而依據時間在密封耳腔606之形狀及堅硬性上改變之一波形(此波形可稱作一聲響改變波形)。因為每當一血液脈搏存在於頸外動脈136時，發生形狀及堅硬性之一改變，所以此波形係關於與頸外動脈136關聯之一血液脈搏波形(依據時間)。此血液脈搏波形繼而表示頸外動脈血壓(亦稱作頸動脈血壓)。使用已知轉換演 算法方法(諸如主成分迴歸)執行至頸動脈血壓之轉換。假設頸動脈血壓足夠相同於CABP，此感測器組態使用一單個血壓計以提供中心及頸動脈血壓量測。
接下來在子區塊312e，生理學量測模組410經組態以基於從壓力變換器602獲取之第一耳腔壓力改變參數、從第一電極622獲取之第二電參數及從第二電極624獲取之第三電參數決定一中心主動脈血壓量測(壓力變換器602、第一電極622、第二電極624全部展示於圖6E中)。第一及第二電參數一起形成表示心臟126之去極化之一波形，其中心臟126在各去極化之情況下噴射或泵送出血團。此波形之峰值亦稱作ECG尖峰。第一耳腔壓力改變參數包含此血團或脈搏(隨後)依據時間到達右耳110附近之頸外動脈136之一波形。一給定去極化時間及在頸外動脈136之對應之脈搏到達時間之差值係△PAT。如上文所討論，存在△PAT與PWV之間之某種函數關係及PWV與CABP之間之另一函數關係：△PAT=f(PWV)且PWV=f(CABP)。
在一實施例中，可使用指定PWV與CABP之間之定量關係或相關性之已知演算法方法執行量測之△PAT至CABP之轉譯或轉換。作為一實例，參考http：//en.wikipedia.org/wiki/Pulse_wave_velocity，其為PWV與CABP之間之函數關係提供實例演算法方法。文章包含展示PWV與P(動脈血壓CABP)之間之關係之以下方程式：
其中ρ係血液之密度且V係血液容量。文章亦提供PWV依據P(動脈血壓CABP)之一替代運算式：PWV=P i /(υ i ．ρ)=Z c /ρ,其中υ係血流速度(不存在波反射)且ρ係血液之密度。可藉由沿著壓力變換器602與心臟126之間之動脈分支量測距離(例如，使用一捲 尺)來決定PWV。接著此距離除以量測之△PAT而導致PWV。在知道PWV之情況下，可應用上文參考之一轉換演算法方法以將PWV轉換為CABP。
在另一實施例中，對於此三感測器組態，可經驗地導出△PAT與CABP之間之關係或相關性。類似於上文相對於子區塊312a之經驗導出討論，可進行涉及相對較少數量之受試者之一人體研究。對於各受試者，獲取三個同時量測：(1)使用圖6E中所示之三個感測器組態之△PAT量測，(2)使用一肱部壓脈帶之肱部BP量測，及(3)使用具有部署於主動脈弓128內之一壓力感測器之一導管之直接CABP量測。基於來自所有受試者之此等同時量測，可導出△PAT、肱部BP與實際CABP之間彼此之關係。可利用此等經驗地導出關係將量測之△PAT轉換為一CABP量測。亦可在區塊302之校準程序中使用經驗地導出之關係以決定適用於使用此三感測器組態之特定個體之一按比例調整因數來獲取一CABP量測。
在子區塊312f，生理學量測模組410經組態以基於從麥克風612獲取之第一耳腔聲響改變參數、從第一電極622獲取之第二電參數及從第二電極624獲取之第三電參數決定一中心主動脈血壓量測(麥克風612、第一電極622、第二電極624全部展示於圖6F中)。雖然與圖6E/子區塊306e之被動模式相反，使用至密封耳腔606之一聲響輸入(例如，以主動模式操作)，但是此特定三感測器組態亦提供△PAT量測。因此，上文關於△PAT至CABP之轉換之子區塊312e之討論亦可適用於子區塊312f。
接下來在子區塊312g，生理學量測模組410經組態以基於來自如圖6G中所示之第一電極632之第一電參數及第二電極634之第二電參數決定一ECG量測。在一實施例中，ECG量測包含導程1 ECG信號量測。偵測之導程1 ECG信號可經歷很少或不經歷處理/轉換以形成最終 ECG量測。在另一實施例中，可使用已知演算法方法將導程1 ECG信號轉換為一心率量測(亦稱作一脈搏量測)。一實例演算法在http：//courses.kcumb.edu/physio/ecg%20primer/normecgcalcs.htm#The%20R-R%20interval討論，其討論識別ECG波形之連續信號上之一特定點且使用連續信號上之此等特定點之間之時間差值以獲取每時間單位心跳之數量。
在子區塊312h，生理學量測模組410經組態以基於從如圖6H中所示之溫度感測器642獲取之第一溫度參數決定一核心體溫量測。在一實施例中，第一溫度參數經歷很少或不經歷處理/轉換以形成核心體溫量測。作為一實例，核心體溫可僅僅係根據一轉換表或方程式之第一溫度參數之一轉換。
在子區塊312i，生理學量測模組410經組態以基於從如圖6I中所示之溫度感測器652獲取之第一溫度參數決定一皮膚表面溫度量測或緊張/放鬆程度指示。在一實施例中，第一溫度參數經歷很少或不經歷處理/轉換以輸出一皮膚表面溫度量測。作為一實例，皮膚溫度可僅僅係根據一轉換表或方程式之第一溫度參數之一轉換。在另一實施例中，可使用皮膚表面溫度與緊張程度之間之一已知或經驗地導出之相關性以基於第一溫度參數提供一緊張/放鬆程度指示。一適當轉換演算法方法之一實例包含在喚起一攻擊或逃跑反應之同時，建立一同齡群中之一皮膚溫度模型。
在子區塊312j，生理學量測模組410經組態以基於從如圖6J中所示之第一電極662及第二電極663獲取之第一及第二阻抗參數決定一膚電反應量測或緊張/放鬆程度指示。第一及第二阻抗參數包含使用者皮膚在接觸區域之濕度位準之一量測。皮膚濕度位準係關於膚電反應，且膚電反應指示緊張/放鬆程度。可使用皮膚濕度位準、膚電反應與緊張/放鬆程度之間之已知或經驗地導出之相關性以將第一及第 二阻抗參數轉譯為膚電反應量測及/或緊張/放鬆程度指示。一適當轉換演算法方法之一實例包含在喚起一攻擊或逃跑反應之同時，建立一同齡群中之一膚電反應模型。
在子區塊312k，生理學量測模組410經組態以基於從如圖6K中所示之第一電極672及第二電極674獲取之第一及第二阻抗參數決定一體脂含量量測及/或一身體水分含量量測。使用身體阻抗資訊產生生理學量測包含生物電阻抗分析(BIA)量測。對於至少體脂含量量測，可使用已知演算法方法將第一及第二阻抗參數轉換為對應之體脂含量，此演算法方法考慮使用者之體重、身高、性別及/或年齡(先前由使用者108在校準區塊320提供)。在其他實施例中，已知演算法方法可用於體脂含量及身體水分含量決定之各者而無需校準資訊。針對體脂含量決定之適當演算法方法之實例在「Clinical Nutrition」第23卷(第5期)：第1226頁至1243頁(2004年)，Ursula G.Kyle等人之「Bioelectrical impedance analysis-part I：review of principles and methods」中提供，及針對身體水分含量決定之適當演算法方法之實例在「European Journal of Clinical Nutrition」第56卷第1143頁至1148頁(2002年)，G.Bedogni等人之「Accuracy of an eight-point tactile-electrode impedance method in the assessment of total body water」(在http：//www.nature.com/ejcn/journal/v56/n11/full/1601466a.html獲得)中提供。Kyle文章之表2及表3提供其他文章中報告之用於依據受試者之量測之電阻(其定量地關於阻抗)、身高、體重、年齡、性別及/或其他變數計算體脂之方程式之一調查。因為此等方程式提供體脂之一估計，所以各方程式中固有之誤差量亦在表中提供。對於身體水分含量決定，Bedogni文章提供表及標繪圖以將針對某個身體部分(例如，軀幹、右臂、左臂、右腿、左腿)之量測之電阻經驗地轉譯為針對整個身體之一電阻值且將該電阻值轉譯為身體水分含量值(在文章中稱作 身體總水分(TBW))。亦參見第18屆IEEE年度國際會議之文獻第5卷第1932頁至1933頁(1996年10月31日至11月3日)，「Engineering in Medicine and Biology Society,Bridging Disciplines for Biomedicine」中Nawarycz,T等人之「Electroimpedance measurements of body composition employing the method of double sampling」，其可在http：//ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp？tp=&arnumber=646326&isnumber=14105獲得。
在區塊312中完成(若干)生理學量測之決定之情況下，資訊顯示模組404經組態以有利於在觸摸感測器面板150上顯示包含此(若干)生理學量測之一個或多個使用者介面螢幕(區塊314)。關於(若干)呈現之生理學量測之關聯資訊亦可提供於觸摸感測器面板150上以幫助使用者108理解量測。例如，對於血壓量測，可提供不同範圍值及各範圍意味著什麽，且對於指示健康問題之該等範圍值，可給出立刻看醫生等等之推薦。
最後，在區塊316，(若干)計算之生理學量測與相關資訊(例如，時間及日期戳、使用者識別符等等)可一起保存於可攜式裝置106中及/或傳輸至另一裝置。一後計算模組412經組態以有利於將資料保存至包含於可攜式裝置106中之一記憶體。後計算模組412亦經組態以有利於(若干)生理學量測(及其等關聯資訊)經由一網路(諸如經由一蜂巢式網路或WiFi網路)至一遠端裝置(例如，另一可攜式裝置、伺服器、資料庫等等)之傳輸。藉由保存及/或傳達隨著時間推移之一個或多個生理學量測，此資訊可闡明有用之健康評估之趨勢。
應理解，一個或多個區塊302至316可以不同於圖3A中所示之序列之序列執行。例如，區塊316可在區塊314之前執行或與區塊314同時執行。圖3C之子區塊312a至312k可取決於(例如)一生理學參數集何時由可攜式裝置106接收及/或可攜式裝置106之處理能力而以任何循 序順序或彼此同時執行。
圖8描繪用於控制器總成152之一實例架構之一方塊圖表示。雖然未作要求，但是用於控制器總成152之許多組態可包含一個或多個微處理器，其等將依照用於使得機器執行本文討論之方法論之任何一者或多者之一個或多個指令集操作。
實例控制器總成800包含一處理器802(例如，一中央處理單元(CPU)、一圖形處理單元(GPU)或兩者)、一主記憶體804及一靜態記憶體806，其等經由一匯流排808彼此通信。控制器總成800可進一步包含一視訊顯示單元810(例如，一液晶顯示器(LCD)或一陰極射線管(CRT))。控制器總成800亦可包含一文數字輸入裝置812(例如，一機械或虛擬鍵盤)、一游標控制裝置814(例如，一滑鼠或觸控板)、一磁碟機單元816、一信號產生裝置818(例如，一揚聲器)及一網路介面裝置820。
磁碟機單元816包含一機器可讀儲存媒體822，其上儲存體現本文描述之方法論或功能之任何一者或多者之一個或多個可執行指令(例如，app)集。可利用一固態儲存裝置(諸如包含快閃記憶體之固態儲存裝置)來代替磁碟機單元。可執行指令亦可在藉由控制器總成800執行該等可執行指令期間完全或至少部分常駐於主記憶體804內及/或處理器802內；主記憶體804及處理器802亦構成機器可讀儲存媒體。替代地，指令可僅暫時儲存於控制器800內之一機器可讀媒體上且在此之前可在一網路826上經由網路介面裝置820接收。
雖然在一實例實施例中將機器可讀媒體822展示為一單個媒體，但是應將如本文中使用之術語「機器可讀媒體」視為包含儲存一個或多個指令集之一單個媒體或多個媒體(例如，一集中式或分佈式資料庫及/或關聯之快取區及伺服器)。應將術語「機器可讀媒體」或「電腦可讀媒體」視為包含能夠儲存或編碼用於藉由機器執行之一指令序 列之任何有形非暫時性媒體(其等意欲包含所有形式之揮發性或非揮發性記憶體)。
可在不脫離於本發明之精神及範疇下在本文描述及繪示之技術及結構中進行許多額外修改及變動。因此，應清楚地將本發明理解為僅受申請專利範圍及其等等效例之範疇限制。
102‧‧‧右耳機
104‧‧‧左耳機
106‧‧‧可攜式裝置
108‧‧‧使用者
110‧‧‧右耳
112‧‧‧右耳道/耳機插孔
114‧‧‧鼓膜
115‧‧‧右耳機之側
116‧‧‧右耳道之內周界/圓周
117‧‧‧右耳機之側
118‧‧‧左耳
120‧‧‧左耳道
122‧‧‧鼓膜
123‧‧‧左耳機之側
124‧‧‧左耳道之內周界/圓周
125‧‧‧左耳機之側
126‧‧‧心臟
127‧‧‧感測器線
128‧‧‧主動脈弓
130‧‧‧鎖骨下動脈
132‧‧‧頸總動脈
134‧‧‧頸內動脈
136‧‧‧頸外動脈
138‧‧‧頸總動脈
140‧‧‧頸內動脈
142‧‧‧頸外動脈
150‧‧‧觸摸感測器面板
152‧‧‧控制器總成
170‧‧‧音訊線

Claims (20)

  1. 一種用於獲取一個或多個生理學量測之可攜式系統，其包括：一第一感測器總成，其經組態以密封地接合一使用者之一第一耳朵以在第一耳道內形成一第一耳腔，該第一感測器總成包含一第一感測器，其經組態以偵測與該第一耳腔關聯之一第一生理學參數且產生表示該生理學參數之一信號；及一處理器，其與該第一感測器總成通信，該處理器經組態以從該第一感測器總成接收該第一生理學參數信號且基於該接收之第一生理學參數決定一第一生理學量測。
  2. 如請求項1之可攜式系統，其進一步包括一觸敏顯示器，其與該處理器通信，該觸敏顯示器及該處理器包含於一手持式裝置中。
  3. 如請求項2之可攜式系統，其中該處理器經組態以在該觸敏顯示器上顯示指令以讓一使用者使用該系統產生該第一生理學量測。
  4. 如請求項2之可攜式系統，其中該可攜式裝置包括一智慧型手機、一平板電腦、一音訊裝置、一視訊裝置、一膝上型電腦及一計算裝置中之一者。
  5. 如請求項1之可攜式系統，其中該第一感測器包括一壓力感測器，且其中該第一生理學參數包括與位於鄰近於該第一耳腔處之一頸外動脈之至少一部分關聯之一血液脈搏波形，且其中該第一生理學量測包括一血壓量測。
  6. 如請求項1之可攜式系統，其中該第一感測器包括一溫度感測器且其中該第一生理學量測包括一體溫量測。
  7. 如請求項1之可攜式系統，其進一步包括： 一第二感測器總成，其經組態以密封地接合一使用者之第二耳朵以在第二耳道內形成一第二耳腔，該第二感測器總成具有一第二感測器，其經組態以偵測與該第二耳道關聯之一第二生理學參數；其中該處理器與該第二感測器總成通信，且其中該處理器經進一步組態以從第二耳機接收該第二生理學參數且基於該第一生理學參數及該第二生理學參數決定該第一生理學量測。
  8. 如請求項7之可攜式系統，其中該第一感測器及該第二感測器之各者包括一壓力感測器，且其中該第一生理學量測包括一中心血壓量測。
  9. 如請求項7之可攜式系統，其中該第一感測器及該第二感測器之各者包括一電極，且該第一生理學量測包括一心電圖(ECG)量測。
  10. 如請求項7之可攜式系統，其中該第一感測器及該第二感測器之各者包括一電極，且該第一生理學量測包括一體脂含量量測或一身體水分含量量測。
  11. 如請求項1之可攜式系統，其進一步包括：一第二感測器，其經組態以獲取一第二生理學參數；及一第三感測器，其經組態以獲取一第三生理學參數，其中該第一感測器包括一壓力感測器，且其中該感測器經組態以從該第二生理學參數及該第三生理學參數決定一心電圖(ECG)尖峰且基於該第一生理學參數、該第二生理學參數及該第三生理學參數決定包括一血壓量測之該第一生理學量測。
  12. 如請求項1之可攜式系統，其中該第一感測器總成包括位於不同於該第一感測器之一位置之一第二感測器，該第二感測器經組態以獲取一第二生理學參數，且其中該處理器經組態以基於該 第一生理學參數及該第二生理學參數決定包括一膚電反應量測之該第一生理學量測。
  13. 如請求項1之可攜式系統，其進一步包括：一第二耳機，其包含一第二感測器，該第二耳機經組態以密封一第二耳道以在該第二耳道內形成一第二耳腔且該第二感測器經組態以偵測與該第二耳道關聯之一第二生理學參數，其中該第一耳機包含一第三感測器，其經組態以偵測與該第一耳道關聯之一第三生理學參數，該第一感測器包括一壓力感測器且該第二感測器及該第三感測器之各者包括一導電接觸區域，且其中該處理器經組態以基於該第二生理學參數及該第三生理學參數決定一第二生理學量測。
  14. 如請求項1之可攜式系統，其進一步包括一傳輸器，其與該處理器通信，該傳輸器經組態以將該第一生理學量測傳輸至一遠端裝置。
  15. 一種用於獲取一個或多個生理學量測之方法，該方法包括：從密封地接合一使用者之一第一耳朵之一第一耳機接收表示與一使用者之一第一耳道關聯之一第一生理學參數之一第一信號，該第一生理學參數由包含於該第一耳機中之一第一感測器量測，該第一耳機經組態以密封該第一耳道以在該第一耳道內形成一第一耳腔，其中該耳機經組態以將音訊資訊傳達至該使用者之耳朵；且使用該第一生理學參數產生一第一生理學量測。
  16. 如請求項15之方法，其進一步包括從密封地接合一使用者之一第二耳朵之一第二耳機接收表示與該使用者之一第二耳道關聯之一第二生理學參數之一第二信號，該第二生理學參數由包含於該第二耳機中之一第二感測器量測，該第二耳機經組態以密 封該第二耳道以在該第二耳道內形成一第二耳腔，其中該第一生理學量測之該產生包括使用該第一生理學參數及該第二生理學參數產生該第一生理學量測。
  17. 如請求項16之方法，其中該第一感測器及該第二感測器之各者包括一壓力變換器，且其中該第一生理學量測包括一血壓量測。
  18. 如請求項16之方法，其中該第一感測器及該第二感測器之各者包括一電極，且其中該第一生理學量測包括一心電圖(ECG)量測。
  19. 如請求項15之方法，其中該第一感測器包括一溫度感測器且該第一生理學量測包括一體溫量測。
  20. 如請求項15之方法，其進一步包括：接收與該使用者之該第一耳道關聯之一第二生理學參數，該第二生理學參數由包含於該第一耳機中之一第二感測器量測，其中該第一生理學量測之該產生包括使用該第一生理學參數及該第二生理學參數產生該第一生理學量測。
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