CN100508876C - 人体生理状态检测腕表 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人体生理状态检测腕表，该腕表包括显示主体和表带，其中，该显示主体靠近手腕侧包括信号调理模块，该表带包括信号发射模块，佩戴该腕表时，该信号调理模块接收并处理佩戴者的脉搏信号并其输出给信号发射模块，该信号发射模块将接收到的经过处理的脉搏信号作为人体生理状态检测信息发送出去以作为参考信息。

Description

人体生理状态检测腕表

技术领域

本发明涉及腕表领域，特别涉及一种具有人体生理状态检测功能的腕表。

背景技术

随着健康意识的增强，民众自我检测生理功能的需求也愈来愈发达。腕表技术也朝着多功能方向发展，腕表不仅仅具有显示时间的功能，还具有测量脉搏次数、测量血压等功能。目前，腕表脉搏传感器技术主要包括：压电传感器、聚偏氟乙稀(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)传感器和红外线光电传感器三种测量方式。

采用压电传感器或PVDF传感器的脉搏测量方式，使用过程需要把压电传感器或PVDF传感器放置在人体脉搏跳动最强的点位上，并且把压电传感器或PVDF传感器感应信号面非常牢靠的紧箍在脉搏点位上，技术上都是采用固定脉搏输入门槛电压。由于每个人的脉搏跳动强度都有别于他人的跳动强度，因此只有采用箍紧手腕绷带调节压紧传感头的松紧度来弥补不同强度跳动采集信号。由于固定脉搏输入门槛电压，必须把传感头放置在脉搏跳动最强点上，才能采集到脉搏信号，导致使用时间调整、找位费时费力。因此，现有技术采用压电传感器或PVDF传感器的脉搏测量方式限制腕表使用的灵活性，也降低测量灵敏度和可靠性。

采用红外光电的脉搏测量方式，由于受红外线穿透力的限制(不能穿透手臂的厚度)，只能做成手指测量的方式。使用者只能夹在手指上显示时间，在测量时人手被限制自由。同时，红外光电测量方式是通过红外光穿透血管，当心脏供血时推动血管中血液波动，导致改变红外光线的变化，红外接受头根据感应的光线变化，而导通和截止后级电路而形成脉搏跳动的电信号。因为红外线传感器的感应灵敏度和可靠性不高，存在脉搏信号测量的误差具有较大的缺陷。另外，红外光电测量技术成本较高。

而将腕表脉搏传感器传出的脉搏信号传输的方式有：有线和无线两种方式。有线方式需要单一的传感探头电路结构，需要外加电源，有线连接方式供电，并且脉搏信号输出也是有线方式，限制其使用范围，使用者不能离开传感器连线的长度范围。无线方式采用蓝牙技术传输脉搏测量信号，采用蓝牙技术较为复杂，采用2.4GHz频率传输且蓝牙体积较大，无法实现产品微型化、并且成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种灵敏度和可靠性较高、可实现产品微型化且成本较低的人体生理状态检测腕表。

一种人体生理状态检测腕表，该腕表包括显示主体和表带，其中，该显示主体靠近手腕侧包括信号调理模块，该表带包括信号发射模块，佩戴该腕表时，该信号调理模块接收并处理佩戴者的脉搏信号并其输出给信号发射模块，该信号发射模块将接收到的经过处理的脉搏信号作为人体生理状态检测信息发送出去以作为参考信息。

本发明人体生理状态检测腕表的第一种改进在于：在佩戴时，该信号发射模块与该信号传输模块位于手腕两侧并相对设置。

本发明人体生理状态检测腕表的第二种改进在于：该表带还包括至少一个定位结构，其具有辅助定位功能，在佩戴时，该定位结构与手腕相配合，使该信号调理模块处于脉搏跳动的区域。

本发明人体生理状态检测腕表的第三种改进在于：该定位结构的形状是弧形。

本发明人体生理状态检测腕表的第四种改进在于：该信号调理模块包括传感器、放大电路、比较电路和调制电路，该传感器感测人体脉搏信号并将感测到的脉搏信号输出给放大电路，该放大电路将接收到的脉搏信号放大后输出给比较电路，该比较电路将接收到的经放大的脉搏信号进行比较后输出给调制电路，该调制电路调制从比较电路接收的脉搏信号，然后将调制后的脉搏信号输出给该信号发射模块，该信号发射模块的电路是一个高频调制电路，其对接收的经过调制的脉搏信号进行高频调制后通过无线方式发射。

本发明人体生理状态检测腕表的第五种改进在于：该放大电路是高输入阻抗的集成运算前置放大电路。

本发明人体生理状态检测腕表的第六种改进在于：该比较电路还包括一个自适应电路，该自适应电路使该比较电路根据输入脉搏信号的大小调整门槛比较电压的大小，以此来保证获取脉搏信号的准确性和灵敏度。

本发明人体生理状态检测腕表的第七种改进在于：该调制电路是由两个2N5551三极管构成的1KHZ振荡电路。

本发明人体生理状态检测腕表的第八种改进在于：该腕表还配合一个信号接收及处理模块，该信号接收及处理模块接收该发射模块发送的脉搏信号并对该脉搏信号进行读取、处理、分析和判断以获取所需要的人体各种生理信息。

本发明人体生理状态检测腕表的第九种改进在于：该信号接收及处理模块包括接收电路、滤波电路和单片机，该接收电路将接收到的脉搏信号传输给该滤波电路，该滤波电路是一个梳状滤波电路，该滤波电路将滤波后的脉搏信号输出给单片机，该单片机通过自适应窗口对滤波信号进行读取、处理、分析和判断等，进而获取所需要的人体各种生理信息。

相较于现有技术，本发明人体生理状态检测腕表电路设计结构简单因此可实现微型化，而且电路中可采用微功率元器件，因此耗电量低、从而降低产品成本。本发明还的表带中还包括至少一个具有辅助信号调理模块处于脉搏跳动区域的定位结构，因此佩戴时传感器自然处于脉搏跳动最强的区域，从而较易获取脉搏信号，因此传感器采集的脉搏信号可靠性较高。

附图说明

图1是本发明人体生理状态检测腕表结构示意图。

图2是图1中的腕表100佩戴情况示意图。

图3是图1的腕表100的电路结构示意图。

图4是图3中的信号波形示意图。

具体实施方式

以下结合附图和图1具体实施方式，进一步说明本发明。

请一并参考图1和图2，图1是本发明人体生理状态检测腕表结构示意图。图2是图1中的腕表佩戴情况示意图。该腕表100包括腕表显示主体1和表带2。该腕表显示主体1包括一个信号调理模块11、灵敏度温度补偿元件(图未示)和感温元件(图未示)。该调理模块21位于靠近手腕内侧的显示主体1上，该信号调理模块11包括传感器(图未示)、放大比较电路(图未示)和调制电路(图未示)，在佩戴该腕表100时，该信号调理模块11处于手腕内侧脉搏跳动最强的区域。该表带2包括一个信号传输模块21和定位结构22，该信号传输模块21包括发射电路(图未示)，该发射电路通过扁平线排(图未示)与传感器、放大比较电路和调制电路连接，其中线排分别是电源线、地线和信号线，线排设计在表带2的内部。该定位结构22位于该表带2中靠近显示主体1的两侧，其形状是弧形；在佩戴该腕表100时，该信号传输模块21与信号调理模块11位于手腕两侧并相对设置，而该定位结构22恰好与人的手腕相配合，使该信号调理模块11处于脉搏跳动的区域，从而达到辅助定位的功能。该腕表100采用高度集成化工艺将信号调理模块11、灵敏度温度补偿元件，感温元件，信号传输模块21集成在腕表内部。该腕表100可采用纽扣锂电池供电，其电路均采用微功率元器件，静态电流≤100uA，动态电流≤300uA。该腕表100还配合一个信号接收及处理模块4，该信号接收及处理模块4接收并处理腕表100发送的人体脉搏信息。

请一并参考图3和图4，图3是图1的腕表100的电路结构示意图。图4是图3中的信号波形示意图。该腕表电路300包括PVDF压电传感器31、放大电路32、比较电路33、调制电路34、发射电路35、接收电路36、滤波电路37和单片机38。其中，PVDF压电传感器31、放大电路32、比较电路33、调制电路34和发射电路35位于腕表100之上，PVDF压电传感器31、放大电路32、比较电路33和调制电路34被集成在图2中的信号调理模块11内；而接收电路36、滤波电路37和单片机38被集成在图2中的信号接收及处理模块4内并位于腕表之外部。该PVDF压电传感器31用于感测人体脉搏信号，并将感测到的脉搏信号输出给放大电路32，该放大电路32是高输入阻抗的集成运算前置放大电路，其将接收到的脉搏信号放大后输出给比较电路33，该比较电路33还包括一个自适应电路(图未示)，该自适应电路使该比较电路33根据输入脉搏信号的大小调整门槛比较电压的大小，以此来保证获取脉搏信号的准确性和灵敏度，并将接收到的经放大的脉搏信号进行比较后输出给调制电路34，其输出波形如图3中的A所示。该调制电路34是由两个2N5551三极管构成的1KHZ振荡电路，其振荡波形如图3中的B所示，其调制从比较电路33接收的脉搏信号，然后输出如图3中的C所示的信号给发射电路35。发射电路35是一个高频调制电路，其对接收到的经过调制的脉搏信号进行高频调制，然后将高频调制信号通过无线方式发射。接收电路36与发射电路35是一组同频率的收发装置，其接收从发射电路35发射的高频调制信号，接收电路36将接收到的信号输出给滤波电路37，该滤波电路37是一个梳状滤波电路，其将滤波后的脉搏信号输出给单片机38，该单片机38通过自适应窗口对滤波信号进行读取、处理、分析和判断等，进而获取所需要的人体各种生理信息。

相较于现有技术，本发明腕表电路200采用微功率元器件，因此耗电量低。本发明腕表电路200的比较电路33中加入了自适应电路，因此无论前端采集到的信号是强还是弱，都可以自适应调整门槛基准电压，从而保证信号的可靠性、准确性和更高的灵敏度。该腕表100的原始脉搏信号只是通过调制后进行发送，使得设计更简单、更微型化且成本更低。

本发明腕表100的表带2上具有符合人体生理曲线的弧形定位结构22，当用户佩戴时会自然按照该定位结构22佩戴，因此佩戴时传感器自然处于脉搏跳动最强的区域，因此方便准确定位从而较易获取脉搏信号。

该比较电路33的自适应脉搏检测门槛电压设计，与固定门槛脉搏检测电压相比检测灵敏度提高1倍以上。固定方式只能检测15mV以上的脉搏跳动信号，而本发明腕表100最低则可检测到5mV信号，因此使得佩戴松紧皆可。同时，腕表100的PVDF压电传感器31具有很高的灵敏度，不需要紧紧箍在用户手腕上，用户只要合适佩戴并将传感器部位轻轻贴在脉搏跳动范围内即可，其松紧度可由佩戴者自行进行调节，因此使得该设计更加人性、独特并符合人体健康需要。

本发明腕表100中的信号调理模块11还可以采用其他设计方式，可以将调制电路34集成在信号传输模块21上。另外，该定位结构22也可以只位于该表带2中靠近显示主体1的一侧，其形状不仅仅是弧形，也可以是折线形或其它合适的形状以将传感器定位在脉搏跳动区域。

以上对本发明所提供的人体生理状态检测腕表进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种人体生理状态检测腕表，该腕表包括显示主体和表带，其特征在于：该显示主体靠近手腕侧包括信号调理模块，该表带包括信号发射模块，佩戴该腕表时，该信号调理模块接收并处理佩戴者的脉搏信号并且输出给信号发射模块，该信号发射模块将接收到的经过处理的脉搏信号作为人体生理状态检测信息发送出去以作为参考信息，该信号调理模块包括传感器、放大电路、比较电路和调制电路，其中该比较电路还包括一个自适应电路，该自适应电路使该比较电路根据输入脉搏信号的大小调整门槛比较电压的大小。

2.如权利要求1所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：在佩戴时，该信号发射模块与该信号调理模块位于手腕两侧并相对设置。

3.如权利要求1所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：该表带还包括至少一个定位结构，其具有辅助定位功能，在佩戴时，该定位结构与手腕相配合，使该信号调理模块处于脉搏跳动的区域。

4.如权利要求3所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：该定位结构的形状是弧形。

5.如权利要求1所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：该传感器感测人体脉搏信号并将感测到的脉搏信号输出给放大电路，该放大电路将接收到的脉搏信号放大后输出给比较电路，该比较电路将接收到的经放大的脉搏信号进行比较后输出给调制电路，该调制电路调制从比较电路接收的脉搏信号，然后将调制后的脉搏信号输出给该信号发射模块，该信号发射模块的电路是一个高频调制电路，其对接收的经过放大比较后的脉搏信号进行高频调制后通过无线方式发射。

6.如权利要求5所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：该放大电路是高输入阻抗的前置集成运算放大电路。

7.如权利要求6所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：该调制电路是两个2N5551三极管构成的1KHz振荡电路。

8.如权利要求1所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：该腕表还配合一个信号接收及处理装置，该信号接收及处理装置接收该发射模块发送的脉搏信号并对该脉搏信号进行读取、处理、分析和判断以获取所需要的人体各种生理信息。

9.如权利要求8所述的人体生理状态检测腕表，其特征在于：该信号接收及处理装置包括接收电路、滤波电路和单片机，该接收电路将接收到的脉搏信号传输给该滤波电路，该滤波电路是一个梳状滤波电路，该滤波电路将滤波后的脉搏信号传输给单片机，该单片机通过自适应软件算法窗口对滤波信号进行读取、处理、分析和判断等，进而获取所需要的人体各种生理信息。

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