專利名稱：用于能夠利用人的呼吸控制設備的微電機系統檢測器的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明的某些實施例涉及控制電子設備。更具體地，本發明的某些實施例涉及用 于能夠利用人的呼吸控制設備的MEMS檢測器的方法和系統。
背景技術：
移動通信已經改變了人們通信的方式，且移動電話已經從奢侈品轉變為日常生活 中必不可少的部分。今天移動電話的使用是受到社會環境的支配，而不是受位置或技術的 阻礙。當語音連接滿足了通信的基本需求，并且移動語音連接繼續進一步滲入日常生活 的結構時，通過因特網的服務的移動訪問已經成為移動通信變革的下一步。當前，大多數 移動設備都配備了允許用戶訪問通過因特網提供的服務的用戶界面。例如，一些移動設備 可能具有瀏覽器，且提供了能夠導航和/或控制所述用戶界面的軟件和/或硬件按鈕。一 些諸如智能電話等的移動設備配備了觸摸屏能力，其允許用戶在一只手握住所述設備的同 時，通過另一只手的觸摸，導航或控制所述用戶界面。耳機最初被用于在不打擾音樂源周圍的其他人的情況下的個人音樂享受。耳機可 以包括包耳式、耳塞式和管道式耳機。包耳式耳機覆蓋了耳朵，且相當大，相比于與便攜式 音頻設備一起適用，其更切合家庭音頻應用。耳塞式耳機被典型地用于便攜式音頻設備應 用，例如盒式磁帶、光盤和MP3播放器等。由于使用蜂窩電話時操作機動車存在的危險性，
，164(代理人案號 ，203(代理人案號 ，171(代理人案號 ，061(代理人案號 ，187(代理人案號所以耳塞式耳機的應用后來擴展到蜂窩電話應用中，典型地作為單耳耳機。隨著無線技術的發展，無線耳機已經變得越來越普遍。隨著更多的蜂窩電話用戶 已經發現不用手(hands-free)的操作的使用簡單，藍牙頭戴式耳機和/或耳塞的使用被顯 著擴張，不僅在汽車的應用中，還在任意優選不用手的操作的應用中。當前，大多數移動設備都配備了允許用戶訪問通過因特網提供的服務的用戶界 面。例如，一些移動設備可能具有瀏覽器，且提供了能夠導航和/或控制所述用戶界面的軟 件和/或硬件按鈕。一些諸如智能電話等的移動設備配備了觸摸屏能力，其允許用戶在一 只手握住所述設備的同時，通過另一只手的觸摸，導航或控制所述用戶界面。如本申請的其余部分將參考附圖所說明的，通過將這些系統與本發明相比較，本 領域的技術人員將明顯看出常規的和傳統的方法的更多局限和劣勢。
發明內容
一種用于能夠使用人的呼吸控制設備的MEMS檢測器的系統和/或方法，基本上如 聯系至少一個附圖所示和/或所述，在權利要求部分有更完整的說明。通過下面的說明和附圖會將更全面地理解本發明的不同優勢、方面和新穎特征， 以及其示例性實施例的細節。
圖1是根據本發明的一個實施例的、使用人的呼吸控制多個設備的用戶界面的示 例性系統的框圖；圖2是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS傳感模塊和藍牙頭戴式耳機 的框圖；圖3是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS可偏轉部件的結構的框圖；圖4是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS可偏轉部件的結構的頂視圖 的框圖；圖5是根據本發明的一個實施例的用于MEMS檢測器陣列的示例性陶瓷模塊的框 圖；圖6是根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器模塊的框圖；圖7是根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器模塊的斜角視圖的框圖；圖8是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器模塊的剖面的框圖；圖9是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS部件偏轉的框圖；圖10是根據本發明的一個實施例的示例性空氣流檢測器組件的框圖；圖11是說明根據本發明的一個實施例的、MEMS檢測器的動力學傳感操作的框圖；圖12是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器使用過程的流程圖。
具體實施例方式本發明的某些方面可能在用于能夠使用人的呼吸控制設備的MEMS檢測器的方法 和系統中出現。本發明的示例性方面可以包括通過微電機系統(MEMQ檢測器檢測由人的 呼吸的排氣引起的空氣的運動。所述MEMS檢測器可以包括一個或多個可操作來檢測由人的呼吸的排氣引起的空氣運動的可偏轉或可移動部件。所述可偏轉或可移動部件的偏轉可 以通過MEMS檢測器內的隔離體(spacer)被限制。所述可偏轉部件的偏轉量可以通過測 量MEMS可偏轉部件反射的光信號、測量所述可偏轉部件的偏轉產生的壓電信號、測量所述 可偏轉部件的偏轉產生的電容變化、或測量磁場中的已偏轉部件的偏轉所產生的電流來確 定。可以基于檢測出的運動產生一個或多個輸出信號。所述MEMS檢測器可以包括基片、隔 離體和MEMS可偏轉部件。所述基片可以包括陶瓷材料和/或硅，也可以包括嵌入的器件和 互連。所述嵌入的器件可以是無源器件，諸如電感器、電阻器和/或電容器。集成電路可以 被電連接到所述基片。空氣流可以被引導出MEMS檢測器的側面。圖1是根據本發明的一個實施例的、使用人的呼吸控制多個設備的用戶界面的典 型系統的框圖。參考圖1，其顯示了用戶102、微電機系統(MEMS)傳感和處理模塊104以及 多個要被控制的設備，諸如多媒體設備106a、蜂窩電話/智能電話106b、個人計算機(PC)、 便攜式或筆記本計算機106c、顯示設備106d和/或電視機(TV) 106e等。所述多媒體設備 106a可以包括用戶界面107a，所述蜂窩電話/智能電話106b可以包括用戶界面107b，個 人計算機(PC)、便攜式或筆記本計算機106c可以包括用戶界面107c。另外，所述顯示設備 106d可以包括用戶界面107d，電視機(TV)106e可以包括用戶界面107e。要被控制的所述 多個設備中的每一個都被有線或無線地連接到用于信息的側裝載(side loading)的多個 其他設備108。所述MEMS傳感和處理模塊104可以包括合適的邏輯、電路和/或代碼，它們能夠 檢測由用戶102的呼吸的排氣引起的運動。響應于人的呼吸的排氣引起的運動的檢測，所 述MEMS傳感和處理模塊104能夠產生一個或多個控制信號。所述MEMS傳感和處理模塊104 可以包括可操作來傳感由人的呼吸的排氣產生的動力學能量、并相應地產生一個或多個控 制信號的一個或多個部分或部件。所產生的一個或多個控制信號能夠控制多個設備中的一 個或多個的用戶界面，諸如多媒體設備106a的用戶界面107a、蜂窩電話/智能電話106b的 用戶界面107b、PC、便攜式或筆記本計算機106c的用戶界面107c、顯示設備106d的用戶界 面107d、TV 106e的用戶界面107e以及移動多媒體播放器和/或遙控器的用戶界面等。根據本發明的一個實施例，對由人的呼吸的排氣引起的運動的檢測可以在不使用 通道的情況下進行。對由人的呼吸的排氣引起的運動的檢測可以響應于人的呼吸向開放空 間中的排氣，其接著被傳感。根據本發明的另一個實施例，所述MEMS傳感和處理模塊104能夠通過所產生的一 個或多個控制信號在諸如手持設備(例如多媒體設備106a、蜂窩電話/智能電話106b)、 PC、便攜式或筆記本計算機106c、顯示設備106d和/或TV 106e等的多個設備的一個或多 個的用戶界面內導航。所述MEMS傳感和處理模塊104能夠通過所產生的一個或多個控制 信號，在多個設備的用戶界面內選擇一個或多個組件。所產生的一個或多個控制信號可以 包括一個或多個有線和/或無線信號。根據本發明的另一個實施例，使諸如手持設備(例如，多媒體設備106a和/或蜂 窩電話/智能電話106b)和/或PC、便攜式或筆記本計算機106c等的多個設備中的一個 或多個能夠從另一個設備108接收一個或多個定義所述用戶界面的輸入。所述另一個設備 108可以是PC、便攜式或筆記本計算機106c和/或手持設備(例如，多媒體設備106a和/ 或蜂窩電話/智能電話106b)中的一個或多個。在這一點上，數據可以從所述其他設備108傳送至蜂窩電話/智能電話106b，且該數據可以被關聯或映射到可以由蜂窩電話/智能電 話106b通過諸如蜂窩或PCS服務提供商的服務提供商遠程訪問的媒體內容。被關聯或映 射到媒體內容的所述傳送的數據可以被用于定制(customize)蜂窩電話/智能電話106b 的用戶界面107b。在這一點上，與一個或多個接收到的輸入相關聯的媒體內容可以變為正 受控制的設備的用戶界面的構成(integral)部分。可以在所述其他設備108和/或蜂窩 電話/智能電話106b中任意一個上執行所述關聯和/或映射。在所述關聯和/或映射在 其他設備108上被執行的情況下，被關聯和/或映射的數據可以從所述其他設備108傳送 到蜂窩電話/智能電話106b。在本發明的示例實施例中，從其他設備108傳送到蜂窩電話/智能電話106b的圖 標可以被關聯或映射到可以被蜂窩電話/智能電話106b通過蜂窩電話/智能電話106b的 服務提供商遠程訪問的、諸如RSS饋送(feed)的媒體內容上。因此，當用戶102向MEMS傳 感和處理模塊104上吹氣時，由MEMS傳感和處理模塊104產生的控制信號可以導航到所述 圖標并選擇所述圖標。一旦所述圖標被選擇，則可以通過蜂窩電話/智能電話106b的服務 提供商訪問RSS饋送，且相應的RSS饋送內容可以被顯示在用戶界面107b上。美國申請序
列號No._(代理人案號No. 19454US01)公開了一種用于定制設備的用戶界面的示例
性方法和系統，在此通過引用將其全部內容包含于此。在操作中，用戶102可以呼氣到開放的空間中，所呼出的氣可以被一個或多個檢 測器件或檢測器傳感，例如MEMS傳感和處理模塊104中的一個或多個檢測器、傳感部件和/ 或傳感部分。使所述MEMS傳感和處理模塊104能夠檢測由用戶102的呼吸的排氣引起的 運動。響應于對人的呼吸的排氣所引起的運動的檢測，MEMS傳感和處理模塊104中的一個 或多個檢測器件或檢測器可以產生一個或多個電、光和/或磁信號。MEMS傳感和處理模塊 104中的處理器固件能夠利用各種算法處理從一個或多個檢測器件或檢測器接收到的電、 光和/或磁信號，并對正被控制的設備(例如，所述多媒體設備106a)產生一個或多個控制 信號。所產生的一個或多個控制信號可以通過有線和/或無線信號，被傳遞到正被控制的 設備(例如，多媒體設備106b)。正被控制的設備中的處理器可以利用傳遞的控制信號來 控制所述正被控制的設備的用戶界面，例如，多媒體設備106a的用戶界面107a、蜂窩電話/ 智能電話106b的用戶界面107b、個人計算機(PC)、便攜式或筆記本計算機106c的用戶界 面107c、顯示設備106d的用戶界面107d、TV 106e的用戶界面107e以及移動多媒體播放 器和/或遙控器的用戶界面等。美國專利申請序列號No._(代理人案號No. 19449US01)公開了一種用于
通過可操作來檢測由于人的呼吸的排氣而引起的空氣運動的MEMS檢測器來控制設備的用 戶界面的示例性方法和系統，在此通過引用將其全部內容包含于此。圖2是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS傳感模塊和藍牙頭戴式耳機 的框圖。參考圖2，顯示了無線掛脖式耳機203和包括傳感模塊201、電力控制塊205、無線 模塊211和通信接口 213的微電機系統(MEMQ檢測器系統200。所述傳感模塊201可以包 括檢測器控制塊207和檢測器209A-209E。所述無線掛脖式耳機203可以包括例如藍牙頭戴式耳機，其可以與MEMS檢測器系 統200和諸如參考圖1所說明的多媒體設備106a、蜂窩電話/智能電話106b、個人計算機 (PC)、便攜式或筆記本計算機106c、顯示設備106d以及/或者電視機(TV) 106e的其他設備進行通信。雖然這里公開了掛脖式耳機，但本發明并不局限于這一點。例如，MEMS檢測器
可以被集成到諸如藍牙頭戴式耳機或雙耳式耳機等耳機中。美國專利申請序列號No._
(代理人案號No. 19449US01)公開了一種示例性掛脖式耳機，在此通過引用將其全部內容 包含于此。所述檢測器控制塊207可以包括能夠偏置和傳感來自檢測器209A-209E的電信號 的合適電路、邏輯和/或代碼。所述檢測器控制塊207可以通信地連接到檢測器209A-209E、 電力控制塊205和通信接口 213。所述檢測器209A-209E可以包括能夠檢測來自用戶的呼吸的空氣流的不同速度 的MEMS器件。在本發明的一個實施例中，檢測器209A-209E中的可偏轉MEMS部件可以被空 氣流偏轉，并阻礙發射光從可偏轉MEMS部件反射到多個檢測器。源和檢測器的數量和類型 不局限于圖2所示的數量。相應地，可以根據期望的尺寸、靈敏度和/或分辨率利用任意數 量的檢測器和源。相似地，源和檢測器的類型可以包括除可見光之外的其他傳感機制。例 如，壓電、超聲波、霍爾效應、靜電和/或永磁或電磁的檢測器都可以被偏轉的MEMS部件激 活，從而產生要與檢測器控制芯片207通信的信號。將至少參考圖3-9進一步說明示例性 的光學MEMS檢測器。所述電力控制塊205可以包括使得能夠供電給MEMS檢測器系統200的各種電路 的合適電路、邏輯和/或代碼。所述電力控制塊205能夠對可集成到諸如電力控制塊205、 BT模塊211或傳感控制模塊201內的電池充電，并在電池操作期間控制電力使用。所述無線模塊211可以包括用于與諸如無線掛脖式耳機203等無線設備進行無線 通信的合適電路、邏輯和/或代碼。所述無線模塊211可以包括藍牙、Zigbee、無線局域網 以及它們的變型，或者其他無線協議傳送和接收能力，用于可由傳感模塊201產生的控制 信號以及來自無線掛脖式耳機203或其他無線設備的反饋信號。所述無線模塊211可以通 信地連接到通信接口 213。諸如線纜等的有線連接也可以被用于與掛脖式耳機203通信。例如，所述通信接口 213可以包括使得能夠在MEMS檢測器系統200和諸如個人計 算機的外部設備之間進行有線通信的合適電路、邏輯和/或代碼。使所述通信接口 213能 夠將傳感模塊201產生的信號切換到無線模塊211或通過有線連接到通信接口 213的外部 設備。例如，所述通信接口 213可以包括通用的異步接收器/傳送器(UART)和/或集成電 路件(I2C)的接口能力。在操作中，檢測器209A-209E可以傳感由于空氣(例如，來自用戶呼吸的空氣)的 排放而引起的空氣流，并可以產生可以經由檢測器控制芯片207、通信接口 213和無線模塊 211傳遞到諸如無線掛脖式耳機203等無線設備的信號。所述電力控制塊205可以提供適 當的檢測器209A-209E的偏置條件，并可以在電池供電時提供用于MEMS檢測器模塊200的 電力。利用傳感模塊201的用戶交互可以允許無線設備的不用手或單手控制，所述無線設 備諸如參考圖1所述的無線設備、多媒體設備106a、蜂窩電話/智能電話106b、個人計算機 (PC)、便攜式或筆記本計算機106c、顯示設備106d和/或電視機(TV) 106e等。圖3是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS可偏轉部件的結構的框圖。參 考圖3，顯示了包括可偏轉部件301A-301D和支撐結構303的MEMS部件陣列300。所述可 偏轉部件301A-301D也被稱為可移動部件或部分。在本發明的一個實施例中，所述MEMS部 件陣列300可以包括微機械硅(Si)結構，從而使可偏轉部件301A-301D的厚度可以被空氣流物理偏轉而不破碎。例如，可以利用諸如各向異性蝕刻等MEMS技術制造所述MEMS部件 陣列300。所述支撐結構303可以包括可以懸掛可偏轉部件301A-301D并使MEMS部件陣列 300能夠集成到檢測器封裝內的剛性支撐結構，例如，如至少參考圖5-8所描述的。在操作中，所述可偏轉部件301A-301D可以被來自空氣(諸如來自用戶呼吸的 空氣)排氣的空氣流偏轉或移動。在本發明的一個實施例中，光源可以被可偏轉部件 301A-301D的底面反射，從而可以通過測量從各個可偏轉部件301A-301D的反射所接收到 的光信號來確定偏轉量。在本發明的各種實施例中，確定可偏轉部件301A-301D的偏轉的 源和檢測器可以利用其他傳感技術，諸如壓電、霍爾效應、超聲波、磁或靜電等。在可以利用 壓電技術的實例中，可偏轉部件301A-301D的偏轉可以通過擠壓壓電材料而產生正比于施 加的空氣流的電信號。在本發明的另一個實施例中，通過可偏轉部件301A-301D的偏轉調 節電容值，電容的改變產生電信號。在本發明的又一個實施例中，可以在鄰近或位于所述可 偏轉部件301A-301D的表面上使用永磁體或電磁體來產生正比于所述空氣流的速度的電 流。因此，所述測量技術不局限于光學測量。因此，可以利用多種多樣的偏轉測量技術。圖4是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS可偏轉部件的結構的頂視圖 的框圖。參考圖4，顯示了包括可偏轉部件301A-30ID和支撐結構303的MEMS部件陣列300。 所述支撐結構303的垂直厚度能夠使可偏轉部件301A-301D懸掛在止檔(stopper)結構上 方，如至少參考圖6-9所述。另外，所述止檔結構可以減少和/或消除一個或多個可偏轉部 件301A-301D過偏轉或損壞的可能性。在操作中，所述可偏轉部件301A-301D可以被用戶呼吸的空氣流所偏轉。在本發 明的一個實施例中，光源可以從可偏轉部件301A-301D的底面反射，從而可以通過測量從 各個可偏轉部件301A-301D的反射所接收到的光信號確定偏轉量。在本發明的不同實施例 中，確定可偏轉部件301A-301D的偏轉的源和檢測器可以利用其他傳感技術，諸如壓電、霍 爾效應、超聲波、磁或靜電等。圖5是根據本發明的一個實施例的用于MEMS檢測器陣列的示例性陶瓷模塊的框 圖。參考圖5，顯示了基片501、檢測器503A-503C、源505、通風口 507、509、511和513，以及 集成電路515。第四個檢測器(未顯示)可以集成在基片501的凹洞內。源和檢測器的數 量不局限于圖5中所示的數量。所述基片501可以包括例如低溫共燒陶瓷或其他絕緣材料的機械塊，并可以充當 支撐參考圖3和4所述的MEMS部件陣列300以及檢測器503A-503C、源505和集成電路 (IC) 515的基片。因此，可以根據期望的尺寸、靈敏度和期望的分辨率利用任意數量的檢測 器和源。所述基片501的頂面的凹洞可以被用于創建多個分別對應于MEMS部件陣列300 的可偏轉部件的獨立凹洞。例如可以在基片501中化學蝕刻、磨削、或激光加工所述凹洞。在本發明的一個實施例中，所述基片501可以替代地包括微機械硅塊。利用硅使 得能夠使用均勻和可控制造工藝的半導體微機械技術，例如通過濕化學或等離子蝕刻的各 向異性蝕刻，和/或離子束磨削。用這種方式，例如可以通過諸如擴散或離子注入的半導體 摻雜技術將所述檢測器503A-503C和源505直接制造在基片501上。在本發明的另一個實 施例中，所述檢測器503A-503C和源505可以外延生長到基片501上。另外，所述基片501可以包括多層材料，包括絕緣、半導體，和導電材料，以使得能夠制造無源器件，以及，使得能夠在集成在基片501內或之上的各個器件之間互連。基片 501內或上的導電材料可以包括導電墨水，其是互連基片501的平面內的器件的成本高效 的方法。例如，可以在陶瓷頂面的大凹洞上沉積導電墨水圖案，從而提供檢測器503A-503C、 源505和可以通過基片501延伸至與所述基片501的底面連接的IC 515的互連線之間的互 連。此外，可以在基片501的底層上沉積另一圖案化的導電層，以使得能夠連接到IC 515。所述檢測器503A-503C可以包括半導體光電二極管或光電導體，它們可操作來傳 感從位于基片501的頂部上的MEMS部件陣列300中的可偏轉部件反射的光，例如，如至少 參考圖6-10所述。例如，所述檢測器503A-503C可以通過諸如導電墨水等而被電連接到所 述基片501，并可以通過諸如熱環氧樹脂等而被機械地連接到所述基片501。所述源505可以包括半導體發光二極管(LED)或激光，它們使得能夠在關于所述 基片501的頂面的大凹洞的底部的垂直方向上發出光。例如，所述源505可以發出可見光， 用于由檢測器503A-503C檢測。源和檢測器的類型可以包括除可見光之外的其他傳感機制。例如，壓電、超聲波、 霍爾效應、靜電和/或永磁或電磁的檢測器都可以被MEMS部件陣列300中的偏轉的MEMS 部件激活。所述IC 515可以包括使得能夠偏置和接收來自檢測器503A-503C的信號并偏置 所述源505的合適電路、邏輯和/或代碼。另外，所述IC 515可以包括用于在將信號傳遞 到MEMS檢測器系統200中的其它部件之前處理從檢測器503A-503C接收的信號的處理能 力。在操作中，所述源可以通過由IC 515產生的偏置條件來產生期望的光強度。在光 電二極管被用作檢測器503A-503C的實例中，也可以通過IC 515向它們提供偏置電壓。由 源505發出的光可以被如參考圖3和4所述的MEMS部件陣列300中的可偏轉部件反射和 /或阻擋。由各個檢測器接收到的光的量可以指示MEMS部件陣列300的各個可偏轉部件的 偏轉量。MEMS部件陣列300的可偏轉部件的偏轉可能由用于控制例如手持設備的用戶呼吸 的空氣流引起。所述通風口 507、509、511和513可以減少和/或消除基片501的頂面中的 凹洞內的壓力旋窩/積累(buildup)。壓力旋窩/積累可能對MEMS部件陣列300的可偏轉 部件的偏轉造成不利影響，引入噪聲到所產生的信號中。所接收到的光強度可以通過檢測器503A-503C而被轉換為電信號，所述電信號可 以通過基片501中的傳導信道而被傳遞到IC 515。所述IC 515可以使MEMS部件陣列300 的可偏轉部件的偏轉能被傳遞到無線設備，諸如無線掛脖式耳機203或其他無線設備，諸 如多媒體設備106a、蜂窩電話/智能電話106b、個人計算機(PC)、便攜式或筆記本計算機 106c、顯示設備106d和/或電視(TV)106e。用這種方式，用戶可以不用手或通過單手，利用 他們的呼吸來控制無線設備。圖6是根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器模塊的框圖。參考圖6，顯 示了 MEMS檢測器模塊600，其包括MEMS部件陣列300、基片501和隔離體601。可以參考圖 3和5說明所述MEMS部件陣列300和基片501。虛線AB示出了圖8的剖面圖的切割面。所述隔離體601可以包括“十字”形的結構，其可以使得在MEMS部件陣列300的 可偏轉部件和基片501之間創建單獨的凹洞。例如，所述隔離體可以包括特氟隆(Teflon)，也可以提供止檔機制以防止MEMS部件陣列300的可偏轉部件的過偏轉。另外，隔離體601 的中間部分可以被打開以允許從源505發光，所述源505可以被鍵合到基片501的頂面的 大凹洞的中間，如參考圖5和8所述。在操作中，MEMS部件陣列300的可偏轉部件可以被來自用戶呼吸的空氣流偏轉。 在完全偏轉的情況下，所述可偏轉部件被壓靠在止檔器601上，從而參考圖5所述的傳感機 制可以傳感最小的光強度。圖7是根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器模塊的斜角視圖的框圖。參 考圖7，顯示了 MEMS檢測器模塊600，其包括MEMS部件陣列300、基片501和隔離體601，每 一個都如參考圖6所說明的。所述基片501的頂面上的虛線可以對應于MEMS部件陣列300 的示例性布置。在操作中，MEMS部件陣列300的可偏轉或可移動部件可以被來自用戶呼吸的空氣 流偏轉。在完全偏轉的情況下，所述可偏轉部件可以被壓靠在止檔器601上，從而參考圖5 所述的傳感機制可以傳感最小的光強度。 圖8是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器模塊的剖面的框圖。參 考圖8，顯示了 MEMS檢測器模塊600，其包括可偏轉部件301A-301B、基片501、檢測器503A 和50;3B、源505、IC 515、隔離體601以及嵌入的器件和互連805。所述可偏轉部件301A和 301B、基片501、檢測器503A禾口 50!3Β、源505、IC 515和隔離體601如參考圖3_6所說明的。所述嵌入的器件和互連805可以包括嵌入在基片內的導電材料和/或半導體材 料，其可以創建分離的器件和/或器件互連。例如，導電墨水可以被用于創建器件互連。所 述嵌入的器件和互連805可以使能對檢測器503Α和50 以及源505提供合適的偏置條件， 也可以提供到IC 515的電互連。在操作中，可以由空氣(諸如來自用戶的呼吸)的排出而引起的空氣流可以偏轉 或移動可偏轉部件301A和301B。所述源505可以產生光信號，所述光信號可以從可偏轉部 件301A和301B反射。在沒有偏轉的實例中，檢測器503A和50!3Β接收到的反射光信號可 以是最大值，并可被用于在開始時或周期性地校準MEMS檢測器系統200，如參考圖2所述。 在可偏轉部件301Α和301Β被完全偏轉到抵靠隔離體601的實例中，檢測器503Α和50!3Β 接收到的光信號可以是零或最小水平，以指示最大偏轉。將參考圖9對該過程進一步說明。由檢測器503Α和5(Χ3Β接收的反射光可以產生電信號，所述電信號可以通過嵌入 的器件和互連805而被傳遞到IC 515。圖9是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS部件偏轉的框圖。參考圖9， 顯示了可偏轉部件301Β、檢測器5(Χ3Β、源505以及隔離體601。所述可偏轉部件301Β、檢測 器50;3Β、源505以及隔離體601可以如參考圖3_6所述。在操作中，在沒有空氣流被引導到檢測器模塊600的實例中，所述可偏轉部件 301Β可以位于松弛(rest)位置，如圖9中“無偏轉”或上面的圖所示。所述源505可以發 射光信號到可偏轉部件301B，光信號從可偏轉部件301B反射到檢測器50 上。在無偏轉 時所測量的此信號可以包括在開始時或周期性地測量的校準值。在有空氣流被引導到檢測器模塊600的實例中，所述可偏轉部件301B可以被偏 轉。在空氣流可能較高的實例中，所述可偏轉部件301B可以被偏轉直到其抵靠隔離體601， 其代表最大空氣流，高于其，MEMS檢測器組件600將不能區別。在該實例中，由源505發射的光可以被完全阻擋，則所述檢測器50 可以接收到零或最小的信號。可偏轉部件的偏轉 量，以及由檢測器5(X3B由此產生的信號可以對應于引起所述偏轉的空氣流的速度。在本發明的一個實施例中，各個可偏轉部件301A-301D的厚度和/或面積可以被 配置來用于期望的最大空氣流。另外，隔離體601的厚度可以被配置為允許可偏轉部件 301A-301D的期望偏轉量。圖10是根據本發明的一個實施例的示例性空氣流檢測器組件的框圖。參考圖10， 顯示了空氣流檢測器組件1000，其可以包括機械地連接到為用戶操作而設計的支撐部件 1003的外殼1001內的MEMS檢測器組件600。所述外殼1001可以包括，例如四組排氣孔 1007，其可與參考圖5所述的通風口 507、509、511和513對齊，所述外殼1001還可以包括 四個與可偏轉部件301A-301D對齊的進氣孔1005A-1005D。在操作中，空氣流可以沿著參考圖8所述的外殼1001內的路徑進入進氣孔 1005A-1005D,然后通過一個或多個排氣孔1007離開外殼1001。用這種方式，可以減小或消 除外殼1001內的壓力漩渦或壓力累積，所述壓力漩渦或壓力累積可以負面的影響檢測器 的信號。圖11是說明根據本發明的一個實施例的、MEMS檢測器的動力學傳感操作的框圖。 參考圖11，顯示了 MEMS部件陣列300、檢測器輸出繪圖1101A-1101D、示例性吹氣模式1103 以及所引起的控制行為1105A和1105B。所述MEMS部件300參考圖3所述。所述示例性吹氣模式1103表示用戶可以對著MEMS部件陣列300吹氣的模式。在 該實例中，示例性吹氣模式1103橫跨MEMS部件陣列300沿著向下的方向移動，導致用于各 個可偏轉部件的檢測器輸出繪圖1101A-1101D。所述檢測器繪圖1101A指示了檢測器信號 與時間的關系，其指示了在“上”可偏轉部件下方的檢測器被首先偏轉，隨后是“左”和“右” 可偏轉部件，最后是“下”可偏轉部件。可以在例如IC 515中處理這些信號，以產生期望的 行為，如所產生的控制行為1105A和1105B所示。所述控制行為1105A可以指示用戶意在 向下滾動內容，并且在控制行為1105B中，所述向下滾動可以基于動量，導致更高的滾動速 率。圖12是說明根據本發明的一個實施例的示例性MEMS檢測器使用過程的流程 圖。參考圖12，在開始步驟1201之后的步驟1203中，所述源505可以發射在可偏轉部件 301A-301D沒有偏轉的情況下的信號。在步驟1205中，可以根據所反射的信號確定基準偏 轉信號。在步驟1207中，所述MEMS檢測器組件600可以被空氣流激活。在步驟1209中， 可以測量來自可偏轉部件301A-301D的反射信號，且所述信號可以被傳送到可以由MEMS檢 測器組件1000控制的無線設備，隨后是結束步驟1211。在本發明的示例性實施例中，公開了一種用于MEMS檢測器600的方法和系統，其 能夠利用人的呼吸控制設備，并可以包括通過微電機系統(MEMS)檢測器600檢測由例如人 的呼吸的排氣引起的空氣運動。所述MEMS檢測器600可以包括一個或多個可偏轉或可移 動部件301A-301D，其可操作來檢測由人的呼吸的排氣所引起的空氣運動。可以通過MEMS 檢測器600內的隔離體601限制所述可偏轉或可移動部件301A-301D的偏轉。可以通過測 量從MEMS可偏轉部件301A-301D反射的光信號、測量由可偏轉部件310A-301D的偏轉產生 的壓電信號、測量由可偏轉部件301A-301D的偏轉產生的電容變化、或測量由磁場中的已 偏轉部件301A-301D的偏轉產生的電流來確定所述可偏轉或可移動部件301A-301D的偏轉量。可以基于所檢測到的運動產生一個或多個輸出信號。所述MEMS檢測器600可以包括 基片501、隔離體601以及MEMS可偏轉部件310A-301D。所述基片501可以包括陶瓷材料 和/或硅，并可以包括嵌入的器件和互連805。集成電路515可以被電連接到所述基片501。 空氣流可以被引導出MEMS檢測器600的側面。本發明的某些實施例可以包括其上已存儲計算機程序的機器可讀存儲器，所述計 算機程序具有至少一個代碼部分用于能夠利用人的呼吸控制設備的MEMS檢測器，所述至 少一個代碼部分被機器執行來使所述機器執行這里所說明的一個或多個步驟。相應地，可以通過硬件、軟件、固件或其組合來實現本發明的方面。可以以集中的 方式在至少一個計算機系統上，或者以不同的元件分布在若干互連的計算機系統中的分布 式方式來實現本發明。適于執行這里所說明的方法的任意類型的計算機系統或其他裝置都 是適合的。硬件、軟件和固件的典型組合可以是具有計算機程序的通用計算機系統，當所述 計算機程序被加載或執行時，控制所述計算機系統執行這里說明的方法。本發明的一個實施例可以被實施為板級產品、單一芯片、專用集成電路(ASIC)，或 不同等級地集成到單一芯片而系統的其它部分作為獨立組件。主要由速度和成本的考慮確 定系統的集成度。由于現代處理器的成熟特性，可以利用商業可得的處理器，其可以在本系 統的ASIC實施之外被實施。可選擇地，如果所述處理器可用作ASIC核或邏輯塊，則商業可 得的處理器可以被實施為ASIC器件的一部分，所述ASIC器件具有被實施為固件的不同功 能。本發明也可以嵌入計算機程序產品，其包括能使這里說明的方法被實施的所有特 征，且當被加載到計算機系統時，其能夠執行這些方法。例如，當前上下文中的計算機程序 可以指一組意在引起具有信息處理能力的系統直接或在以下步驟之一或兩者之后執行特 定功能的任意語言、代碼或注解中的任意表達a)轉換為另一種語言、代碼或注解；b)以不 同的材料形式再生。然而，本領域技術人員的理解范圍內的計算機程序的其他含義也在本 發明的考慮范圍內。雖然已經參考某些實施例說明了本發明，但本領域的技術人員將理解，在不脫離 本發明的范圍的情況下，可以作不同的改變和替代等同物。另外，在不脫離本發明的精神和 范圍的情況下，可以作很多修改以適應特定的情況或材料。因此，本發明不意在受限于公開 的特定實施例，但本發明將包括落入所附權利要求范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種用于無線通信的方法，所述方法包括經由微電機系統(MEMS)檢測器檢測由人的呼吸的排氣引起的空氣的運動。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述MEMS檢測器包括一個或多個可偏轉部件，所述 可偏轉部件可操作來檢測由所述人的呼吸的排氣引起的所述空氣的運動。
3.如權利要求2所述的方法，包括經由所述MEMS檢測器內的隔離體限制所述可偏轉部 件的偏轉。
4.如權利要求2所述的方法，包括通過測量所述MEMS可偏轉部件反射的光信號確定所 述可偏轉部件的所述偏轉的量。
5.如權利要求2所述的方法，包括通過測量由所述可偏轉部件的所述偏轉產生的壓電 信號確定所述可偏轉部件的所述偏轉的量。
6.如權利要求2所述的方法，包括通過測量由所述可偏轉部件的所述偏轉產生的電容 變化確定所述可偏轉部件的所述偏轉的量。
7.如權利要求2所述的方法，包括通過測量由磁場中的所述已偏轉部件的所述偏轉產 生的電流確定所述可偏轉部件的所述偏轉的量。
8.如權利要求1所述的方法，包括將空氣流引導出所述MEMS檢測器的側面。
9.如權利要求1所述的方法，包括基于所檢測出的運動產生一個或多個輸出信號。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述MEMS檢測器包括基片、隔離體、以及所述一個 或多個MEMS可偏轉部件。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述基片包括陶瓷材料和/或硅。
12.如權利要求10所述的方法，其中所述基片包括嵌入的器件和互連。
13.如權利要求10所述的方法，其中集成電路被電連接到所述基片。
14.一種用于無線通信的系統，所述系統包括一個或多個電路，用于經由微電機系統(MEMS)檢測器檢測由人的呼吸的排氣引起的 空氣的運動。
15.如權利要求14所述的系統，其中所述MEMS檢測器包括一個或多個可偏轉部件，所 述可偏轉部件可操作來檢測由所述人的呼吸的排氣引起的所述空氣的運動。
16.如權利要求15所述的系統，其中經由所述MEMS檢測器內的隔離體限制所述可偏轉 部件的偏轉。
17.如權利要求15所述的系統，其中所述一個或多個電路通過測量所述MEMS可偏轉部 件反射的光信號確定所述可偏轉部件的所述偏轉。
18.如權利要求15所述的系統，其中所述一個或多個電路通過測量由所述可偏轉部件 的所述偏轉產生的壓電信號確定所述可偏轉部件的所述偏轉。
19.如權利要求15所述的系統，其中所述一個或多個電路通過測量由所述可偏轉部件 的所述偏轉產生的電容變化確定所述可偏轉部件的所述偏轉。
20.如權利要求15所述的系統，其中所述一個或多個電路通過測量由磁場中的所述已 偏轉部件的所述偏轉產生的電流確定所述可偏轉部件的所述偏轉。
21.如權利要求14所述的系統，其中所述空氣的運動流出所述MEMS檢測器的側面。
22.如權利要求14所述的系統，其中所述一個或多個電路基于所檢測出的運動產生一 個或多個輸出信號。
23.如權利要求14所述的系統，其中所述MEMS檢測器包括基片、隔離體、以及所述一個 或多個MEMS可偏轉部件。
24.如權利要求23所述的系統，其中所述基片包括陶瓷材料和/或硅。
25.如權利要求23所述的系統，其中所述基片包括嵌入的器件和互連。
26.如權利要求23所述的方法，其中包括所述一個或多個電路的集成電路被電連接到 所述基片。
27.如權利要求23所述的系統，其中所述一個或多個電路被部署在所述基片內和/或 所述基片上。
28.—種MEMS空氣流檢測器，所述MEMS空氣流檢測器包括 一個或多個可偏轉部件；隔離體，位于所述可偏轉部件之下；基片，包括一個或多個絕緣、半導體、和/或絕緣層；一個或多個偏轉檢測器，位于各個所述可偏轉部件之下的獨立凹洞中；以及集成電路，電連接到所述基片和所述偏轉檢測器。
29.如權利要求28所述的系統，其中所述偏轉檢測器包括光源和一個或多個光電二極管。
30.如權利要求觀所述的系統，其中所述絕緣、半導體和/或絕緣層包括電連接到所述 集成電路和所述偏轉檢測器的嵌入的器件和/或互連。
31.如權利要求觀所述的系統，其中所述偏轉檢測器利用壓電、超聲波、霍爾效應、電 容、磁和電磁場測量技術中的一個或多個。
32.如權利要求觀所述的系統，其中所述隔離體在各個所述可偏轉部件下方限定所述 獨立凹洞。
33.如權利要求觀所述的系統，其中所述基片限定所述獨立凹洞的底面。
34.如權利要求28所述的系統，其中所述隔離體對所述可偏轉部件限定偏轉限制。
全文摘要
本發明公開了用于能夠利用人的呼吸控制設備的MEMS檢測器的方法和系統，其可以包括經由微電機系統(MEMS)檢測器對由人的呼吸引起的空氣流的檢測，所述MEMS檢測器可以包括可操作來檢測空氣的運動的可偏轉部件。可以經由MEMS檢測器內的隔離體限制所述部件的偏轉。可以通過測量反射光信號、壓電信號、電容變化或由磁場中的偏轉產生的電流來確定偏轉量。可以基于檢測出的運動來產生輸出信號。所述MEMS檢測器可以包括基片、隔離體和MEMS可偏轉部件。所述基片可以包括陶瓷材料和/或硅，并可以包括嵌入的器件和互連。集成電路可以被電連接到所述基片。空氣流可以被引導出MEMS檢測器的側面。
文檔編號G01L9/00GK102099664SQ200980119385
公開日2011年6月15日 申請日期2009年3月26日 優先權日2008年3月26日
發明者皮埃爾·邦納特 申請人:皮埃爾·邦納特