集成型光供電光監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】集成型光供電光監(jiān)控系統(tǒng)
[0001 ] 背景
[0002] 曝露于亮光在對于季節(jié)性和非季節(jié)性抑郁癥的亮光療法的多項(xiàng)研究中已被證明 是有效的。這些研究還根據(jù)強(qiáng)度和時(shí)間限定光的最佳劑量。光對于涉及情緒、能量和食欲的 調(diào)節(jié)的激素和神經(jīng)遞質(zhì)(例如，褪黑素和血清素)有效果。
[0003] 研究還表明，亮光可以減少與晝夜節(jié)律的困難相關(guān)聯(lián)的失眠。光療法也可以有助 于治療懷孕期間的抑郁癥、老年人癡呆、貪食癥、嚴(yán)重經(jīng)前綜合征、注意力缺陷多動障礙以 及雙相性精神障礙。
[0004] 基于這些發(fā)現(xiàn)，精神病學(xué)家們進(jìn)行了研究并且規(guī)定了人工照光盒的使用，要求患 者坐在一個(gè)地方，在室內(nèi)，并且靠近光源，以提供定量配給光給患者的受控裝置。盡管已知 的益處，亮光療法沒有廣泛地由醫(yī)生開處方，根據(jù)最近的紐約時(shí)報(bào)的文章（R.Rabin，"幫助 融化那些冬季抑郁的便攜式白熱光，"紐約時(shí)報(bào)，2011年11月14日）。
[0005] 那么，為什么很少有醫(yī)生開亮光療法的處方?有人說他們的病人沒有耐心每天早 上坐在燈前30至45分鐘。此外，"醫(yī)生只是更舒適的處方藥，因?yàn)檫@就是他們所做的一切，" [Alfred]Lewy博士 [俄勒閃健康與科學(xué)大學(xué)精神病學(xué)教授]說。
[0006] 同上。因此，抑郁癥的療法目前在很大程度上仍然集中在用藥和照光盒一些照光 盒療法的使用藥物。
[0007] 概述
[0008] 本文中描述了光監(jiān)控系統(tǒng)以及方法。裝置以及方法的各種實(shí)施例可以包括以下描 述的元件、特征和步驟中的一些或全部。
[0009] 如本文所述，用戶的光照是通過由用戶穿戴的集成型光監(jiān)控器從至少一個(gè)光源接 收光照來進(jìn)行監(jiān)控。光伏電池被用來將光照轉(zhuǎn)換成電流。至少一些電流從光伏電池通過第 一導(dǎo)電通路被引導(dǎo)到能量收集器，該能量收集器增加該電流的電壓以產(chǎn)生被引導(dǎo)到能量存 儲設(shè)備中的升壓電流(stepped-up current)。電流然后從能量存儲設(shè)備被提取出來并且傳 遞至集成型光監(jiān)控器中的電氣部件以對電氣部件供電。來自光伏電池的至少一些電流通過 第二導(dǎo)電通路被引導(dǎo)到測量電流的微控制器。所測量的從來自光源的光照產(chǎn)生的電流被累 計(jì)以產(chǎn)生累積光照量值，其被與用于實(shí)現(xiàn)健康益處的建立的光照量目標(biāo)進(jìn)行比較。然后提 供累積光照量值與該建立的光照量目標(biāo)進(jìn)行比較的指示。
[0010]光監(jiān)控系統(tǒng)包括光伏電池、與光伏電池電通信的負(fù)載開關(guān)、從負(fù)載開關(guān)延伸的第 一導(dǎo)電通路、第一導(dǎo)電通路中的能量存儲設(shè)備、從負(fù)載開關(guān)延伸的第二導(dǎo)電通路以及與第 一導(dǎo)電通路并且與第二導(dǎo)電通路耦合的微控制器。負(fù)載開關(guān)被配置成引導(dǎo)電流從光伏電池 流動通過第一導(dǎo)電通路或通過第二導(dǎo)電通路以及在通路之間切換該電流流動。微控制器被 配置成通過來自第一導(dǎo)電通路的電流供電以及測量在第二導(dǎo)電通路中的電流。
[0011]該裝置和方法允許來自各種來源(例如，照光盒和自然光）的光以及曝光跟蹤的交 叉模式的綜合監(jiān)控來顯示朝向強(qiáng)光照射的增量進(jìn)度和強(qiáng)光照射的目標(biāo)劑量的實(shí)現(xiàn)，例如對 于季節(jié)性情感障礙抑郁癥(SADD)的治療有效。此外，用于執(zhí)行這些功能的裝置可以是相對 簡單和便宜的，容易使能由患者的低成本購買以及在通過醫(yī)師(如心理醫(yī)生）的這種治療方 法的診斷和處方以治療抑郁癥或其他疾病之后的獨(dú)立使用。
[0012] 附圖的簡要說明
[0013] 圖1-3提供來自不同角度的集成型光監(jiān)控器的實(shí)施例的拍攝圖像。
[0014] 圖4是包括了光電晶體管14、微控制器16和以一系列LED燈的形式的輸出設(shè)備12的 集成型光監(jiān)控器的實(shí)施例的內(nèi)部部件的前視圖。
[0015] 圖5是圖4的集成型光監(jiān)控器的內(nèi)部部件的側(cè)截面圖，還示出電池22和集成型光監(jiān) 控器被安裝在其上的印刷電路板20。
[0016] 圖6是圖2和圖3的集成型光監(jiān)控器的側(cè)視圖，包括由擋板30接合的外部殼體半部 26和28,并且示出電池通道門32和用于附接到衣服的附加的銷36。
[0017] 圖7是圖4-6的集成型光監(jiān)控器的頂部的透視圖。
[0018] 圖8是圖4-7的集成型光監(jiān)控器的背面的透視圖。
[0019] 圖9是接收來自太陽的光照的集成型光監(jiān)控器的穿戴者的圖示，其中該集成型光 監(jiān)控器與穿戴者的智能手機(jī)進(jìn)行通信。
[0020] 圖10是帶有四個(gè)LED指示器的集成型光監(jiān)控器的透視圖。
[0021] 圖11是圖10的集成型光監(jiān)控器的側(cè)視圖。
[0022]圖12是圖10的集成型光監(jiān)控器的前視圖。
[0023] 圖13是帶有用增加曝露與亮光逐漸照亮窗口周邊的徑向LED環(huán)的集成型光監(jiān)控器 的前視圖。
[0024] 圖14是在其表面上帶有用作光檢測器或用作功率源的光伏材料的集成型光監(jiān)控 器的透視圖。
[0025] 圖15是圖14的集成型光監(jiān)控器的側(cè)視圖。
[0026] 圖16是圖14的集成型光監(jiān)控器的前視圖。
[0027] 圖17是包括光伏面板的集成型光監(jiān)控器的另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。
[0028] 圖18是圖17的集成型光監(jiān)控器的前視圖。
[0029] 圖19是圖17的集成型光監(jiān)控器的側(cè)視圖。
[0030] 圖20是用于集成型光監(jiān)控器中的兩用光記錄和收集裝置的電路的示意圖，其中入 射光被轉(zhuǎn)換為被記錄以跟蹤入射光并且還被用來為該設(shè)備供電的電力。
[0031] 圖21是由集成型光監(jiān)控器捕獲的開路電壓對比輻照度的曲線圖。
[0032] 圖22是根據(jù)一天中的時(shí)間的光質(zhì)量權(quán)重因子的曲線圖。
[0033] 在附圖中，相同的參考符號是指貫穿不同視圖的相同或相似的部件;并且撇號被 用來區(qū)分共享相同的參考數(shù)字的相同或相似項(xiàng)的多個(gè)實(shí)例。附圖不一定按比例，而是將重 點(diǎn)放在示出特定的原則，下面將進(jìn)行討論。
[0034] 詳細(xì)說明
[0035]本發(fā)明（多個(gè)）的各個(gè)方面的前述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的本發(fā)明（多個(gè)）的 更廣泛的范圍內(nèi)的各種概念和具體的實(shí)施例的更具體的描述中是顯而易見的。上面引入的 并且在下面更詳細(xì)地討論的主題的各個(gè)方面可以以多種方式中的任何方式來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵?主題并不限于實(shí)現(xiàn)的任何特定的方式。主要是為了說明的目的而提供具體實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的示 例。
[0036]除非本文另有定義、使用或表征，本文使用的術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)將被解 釋為具有它們在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中被接受的含義一致的含義，并且不要在理想化的或過 于正式的意義上被解釋，除非本文明確定義。例如，如果特定的形狀被引用，則該形狀旨在 包括來自理想的形狀的不完美變型，例如，由于制造公差。
[0037] 雖然術(shù)語第一、第二、第三等可以在本文中用來描述各種元件，這些元件不應(yīng)被這 些術(shù)語限制。這些術(shù)語只是用來將一個(gè)元件與另一個(gè)區(qū)分開。因此，下面討論的第一元件可 以被稱為第二元件，而不脫離示例性實(shí)施例的教導(dǎo)。
[0038] 空間相對術(shù)語，諸如"上方"、"下方"、"左"、"右"、"前"、"后面"等，可以在本文中用 于便于描述，以描述一個(gè)元件到另一元件的關(guān)系，如各圖中所示。將理解的是，除了本文描 述并且在圖中描繪的方向外，空間相對術(shù)語，以及示出的配置，旨在裹括在使用或操作中的 裝置的不同方向。例如，如果在附圖中裝置被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其他元件"下方"或"之下" 的元件或特征將被定向?yàn)樵谄渌蛱卣鞯?上方"。因此，示例性術(shù)語"上方"可以裹括 上方和下方兩個(gè)方向。該裝置可以被另外定向（例如，旋轉(zhuǎn)90度或在其他方向），并且本文使 用的空間相對描述符被相應(yīng)地做出解釋。
[0039] 更進(jìn)一步地，在本公開中，當(dāng)元件被稱為是在另一元件"上"、"連接到"或"耦合到" 另一元件時(shí)，它可以是直接在另一元件上、連接到或耦合到另一元件，或者中間元件可以存 在，除非另有規(guī)定。
[0040] 本文使用的術(shù)語是用于描述具體實(shí)施例的目的，而不旨在限制示例性實(shí)施例。如 本文所使用，單數(shù)形式，諸如"a"和"an"，旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有指示。另外， 術(shù)語"包括（includes)"、"包含（including)"、"包括（comprises)"和"包含（comprising)" 指定所陳述的元件或步驟的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他元件或步驟的存在或附加。
[0041] 用于可穿戴光監(jiān)控器10的新設(shè)計(jì)分別從左側(cè)、正面和背面透視圖被示于圖1-3。詢 問按鈕58(例如，觸發(fā)累積曝光的顯示)在圖1示出的外殼的左側(cè)可見;LED燈指示器(點(diǎn)亮的 12'和黑暗的12〃）用作顯示器以與用戶進(jìn)行通信以及一對光傳感器14(這里，光伏電池)示 于圖2的前側(cè)視圖。最后，如圖3所示，磁夾子54(其中，扣鉤的端部固定到在外殼上或外殼內(nèi) 部的磁性材料)可以用來將光監(jiān)控器10夾到用戶，例如，到用戶的口袋。
[0042] 集成型光監(jiān)控器10(示于圖4-8)的另一個(gè)實(shí)施例是可穿戴微光傳感器，其可以是 約領(lǐng)帶夾或25美分硬幣的大小和形狀，盡管監(jiān)視器10可以采取各種各樣的形狀(例如，圓形 的、方形的、矩形的、橢圓形的、扭曲的、標(biāo)志性的等，其中一些示于圖10-18)的任何形狀和 大小。本實(shí)施例的特征和部件也可以在圖1-3的實(shí)施例和其他實(shí)施例中使用。它可以附著到 穿戴者的衣服來穿戴，很像領(lǐng)帶夾或別針，在與眼睛相同的方向上面向前方。集成型光監(jiān)控 器10可以由太陽能電池和/或電池22(例如，CR1216硬幣型（coin)、CR2020、CR2025、CR2032 或鈕扣電池或可再充電電池)供電，如圖5中所示，并且可以通過大約定向在穿戴者的視線 方向上來測量由穿戴者的眼睛接收的強(qiáng)光照射的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。集成型光監(jiān)控器10可以 包括，例如，以下的一些或全部部件:至少一個(gè)光檢測器14(例如，光電晶體管）；電源開關(guān) 18;電池22(例如，使用鋰化合物用于能量存儲的12、20、22或24毫米硬幣電池），其任選地可 經(jīng)由通道門32到達(dá);處理器(如計(jì)算機(jī)微處理器或?qū)Ｓ眉呻娐?和計(jì)算機(jī)可讀存儲器(例 如，可尋址的半導(dǎo)體存儲器），這兩者都可以被合并在微控制器16中；輸出設(shè)備12(例如，可 視顯示器，如一系列發(fā)光二極管）；射頻無線傳輸器或輸出端口，如迷你或微型USB端口；輸 入裝置，如電容式觸摸板34、按鈕58或可以用來引起進(jìn)度的指示或可以以例如被用戶輕彈 或輕擊的形式記錄輸入的加速度計(jì)38;用于電池的有線或無線的再充電的功率輸入設(shè)備 (例如，用于無線光再充電的光電二極管或其他光伏電池、用于無線的電的再充電的螺線管 或變壓器或使能用于再充電的直接電連接的插座，這可以是與用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姸丝谙?同）：以及附連機(jī)構(gòu)36(例如，永磁體和鐵磁材料、銷、鏈、帶或夾子）。電子部件可以全部被安 裝并且電互連在被包含在集成型光監(jiān)控器的透明的前殼體26和外殼的背面28的內(nèi)部并且 由接合前面26和背面28并旋轉(zhuǎn)以激活電源開關(guān)18的表圈30所包圍的集成印刷電路板20上。
[0043] 自然光的照射(例如，來自太陽的）可以用作照光盒療法的替代或用作與照光盒療 法相結(jié)合。被設(shè)計(jì)用于照光盒療法的照光盒的實(shí)施例是可從例如明尼蘇達(dá)州的斯蒂爾沃特 的光療法產(chǎn)品中獲得的。可替代地，其他光源可以與自然光組合使用。
[0044] 在具體的實(shí)施例中，集成型光監(jiān)控器10可以具有圓盤形的輪廓和近似匹配25美分 硬幣的尺寸的尺寸，盡管也許更厚(例如，直徑為約2.4厘米并且厚度為約5毫米）。集成型光 監(jiān)控器10可以包括銷、夾子、磁體36或用于將集成型光監(jiān)控器固定到衣服(例如襯衫、腰帶、 鞋、背包、帽子等）的其他扣鉤機(jī)構(gòu)；可替代地(或另外），集成型光監(jiān)控器可以具有通過其 線、鏈子、系繩等可以被散布的環(huán)，使得集成型光監(jiān)控器可以戴在穿戴者的頸部。在其他實(shí) 施例中，集成型光監(jiān)控器10可以穿戴在用戶的身體上(例如，纏在用戶的手腕上、合成到耳 環(huán)內(nèi)并固定到被插入通過用戶的耳垂的桿、固定到用戶的手指上戴著的戒指，或者固定到 圍繞用戶的頸部戴著的鏈子）。在另外的其他實(shí)施例中，用戶可以在用戶衣服下方的身體上 穿戴集成光監(jiān)控器10;并且集成型光監(jiān)控器10可以被校準(zhǔn)以考慮由衣服阻擋的光的量。此 外，集成型光監(jiān)控器10可以被配置成接受多個(gè)可互換附連機(jī)構(gòu)任何可互換附連機(jī)構(gòu)，其中 附連機(jī)構(gòu)可以是可互換的壓力配合或鎖定到集成型光監(jiān)控器10的主體中，以允許用戶根據(jù) 諸如在某一天的服裝、環(huán)境以及活動的因素，以不同的方式穿戴集成型光監(jiān)控器10。
[0045] 在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6和圖7中所示，第一磁性材料36'（例如，永磁體或響應(yīng)于磁 場的鐵磁材料)被嵌入到集成型光監(jiān)控器中，并且第一磁性材料36'可以被磁性