CN106527105A - 一种智能手表及血氧检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能手表以及血氧检测方法，该智能手表包括表圈、表壳、底圈、顶玻璃、底盘、电池、驱动电路板以及计时器。表圈设置在智能手表的上侧外围；表壳设置在智能手表的中侧外围；底圈设置在智能手表的下侧外围，底圈的中央设置有一通孔；顶玻璃设置在表圈上，与表圈、表壳、底圈配合形成一容纳空间；底盘设置在通孔内，其上设置有心电采集模块以及血氧采集模块；电池设置在底盘上的容纳空间中，用于给智能手表提供电源；驱动电路板设置在电池上的容纳空间中，用于驱动心电采集模块以及血氧血压采集模块；计时器设置在电池上的容纳空间中，用于进行及时操作。

Description

一种智能手表及血氧检测方法

[技术领域]

本发明涉及可穿戴设备，尤其涉及一种智能手表及血氧检测方法。

[背景技术]

随着社会的发展，人们对自身的健康越来越关注，如通过可穿戴医疗智能手表及时对自身的健康状况进行检测。

现有的可穿戴智能手表一般是采用探头和机身分离的方式，探头用于进行生理参数的测量，同时探头通过机身上的对外接口与机身连接。具体如图1所示，图1为现有的可穿戴智能手表的使用示意图，其中11为探头，12为机身。

上述可穿戴智能手表的探头使用极为不便，且在使用过程中需要对探头进行拔插处理，同时这种结构的可穿戴智能手表的整体尺寸较大，不方便随身携带。同时现有的血氧检测方法的检测效率较低。

故，有必要提供一种智能手表及血氧检测方法，以解决现有技术所存在的问题。

[发明内容]

本发明的实施例提供一种使用方便，且携带方便的智能手表；以解决现有的智能手表的使用不方便以及携带不方便的技术问题。

本发明的实施例还提供一种高效的血氧检测方法，以解决现有的血氧检测方法的检测效率较低的技术问题。

本发明的实施例提供一种智能手表，其包括：

表圈，设置在所述智能手表的上侧外围；

表壳，设置在所述智能手表的中侧外围；

底圈，设置在所述智能手表的下侧外围，所述底圈的中央设置有一通孔；

顶玻璃，设置在所述表圈上，与所述表圈、所述表壳、所述底圈配合形成一容纳空间；

底盘，设置在所述通孔内；其上设置有心电采集模块以及血氧血压采集模块；

电池，设置在所述底盘上的所述容纳空间中，用于给所述智能手表提供电源；

驱动电路板，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于驱动所述心电采集模块以及所述血氧血压采集模块；以及

计时器，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于进行计时操作。

在本发明所述的智能手表中，所述心电采集模块包括采集电极，所述心电采集模块包括心电采集芯片，所述心电采集芯片分别与所述采集电极以及所述表圈连接。

在本发明所述的智能手表中，所述表壳的内部设置有一凹陷部，所述采集电极通过设置在所述凹陷部的柔性连接件与所述心电采集芯片连接。

在本发明所述的智能手表中，所述血氧血压采集模块包括：

红外发射管，用于发射检测血压信号的红外光；

红光发射管，用于发射检测血氧信号的红光；

绿光发射管，用于发射检测血氧信号的绿光；

光接收器，用于接收反射的红外光、红光以及绿光；以及

透明采集窗，用于将所述红外发射管、所述红光发射管、所述绿光发射管以及所述光接收器，与外界环境隔离。

在本发明所述的智能手表中，所述采集电极包括第一采集电极以及第二采集电极，所述透明采集窗设置在所述底盘的中间，所述第一采集电极和所述第二采集电极分别设置在所述底盘的两侧。

在本发明所述的智能手表中，所述底盘上还设置有用于给所述电池充电的充电接口以及用于与外部通信的通信接口。

在本发明所述的智能手表中，所述计时器包括表针、表盘以及机芯，所述驱动电路板设置在所述机芯的周围。

在本发明所述的智能手表中，所述顶玻璃为外表面为凸面的卜玻璃。

本发明还提供一种使用上述智能手表进行血氧检测的血氧检测方法，其中所述智能手表包括：

表圈，设置在所述智能手表的上侧外围；

表壳，设置在所述智能手表的中侧外围；

底圈，设置在所述智能手表的下侧外围，所述底圈的中央设置有一通孔；

顶玻璃，设置在所述表圈上，与所述表圈、所述表壳、所述底圈配合形成一容纳空间；

底盘，设置在所述通孔内；其上设置有心电采集模块以及血氧血压采集模块；

电池，设置在所述底盘上的所述容纳空间中，用于给所述智能手表提供电源；

驱动电路板，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于驱动所述心电采集模块以及所述血氧血压采集模块；以及

计时器，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于进行计时操作；

所述血氧血压采集模块包括：

红光发射管，用于发射检测血氧信号的红光；

绿光发射管，用于发射检测血氧信号的绿光；

光接收器，用于接收反射的红光以及绿光；以及

透明采集窗，用于将所述红光发射管、所述绿光发射管以及光接收器，与外界环境隔离；其中所述血氧检测方法包括：

所述红光发射管通过所述透明采集窗向用户手臂发射红光，同时所述绿光发射管通过所述透明采集窗向用户手臂发射绿光；

通过所述光接收器接收用户手臂的血液漫反射回来的红光以及绿光；以及

根据接收到的红光量以及绿光量的比值，计算用户的血液的血氧含量。

在本发明所述的血氧检测方法中，述红光发射管和所述绿光发射管交替发射红光以及绿光。

本发明的智能手表通过设置集成有心电采集模块以及血氧血压采集模块，提高了智能手表的使用便捷性以及携带便捷性；解决了现有的智能手表的使用不方便以及携带不方便的技术问题。

同时本发明的血氧检测方法，使用上述智能手表进行血氧检测，提高了血氧检测的效率；解决了现有的血氧检测方法的检测效率较低的技术问题。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为现有的可穿戴智能手表的使用示意图；

图2为本发明的智能手表的优选实施例的俯视图；

图3为本发明的智能手表的优选实施例的仰视图；

图4为本发明的智能手表的优选实施例的表壳的结构示意图；

图5为沿图2的A-A’截面线的截面图；

图6为本发明的智能手表的优选实施例的驱动电路板的具体电路示意图；

图7为本发明的血氧检测方法的优选实施例的流程图。

其中，附图标记说明如下：

20、智能手表；

201、第一密封圈；

202、第二密封圈；

203、第三密封圈；

21、表圈；

22、表壳；

221、凹陷部；

23、底圈；

24、顶玻璃；

25、底盘；

251、采集电极；

2511、第一采集电极；

2512、第二采集电极；

252、透明采集窗；

253、充电接口；

254、通信接口；

26、电池；

27、驱动电路板；

28、计时器；

281、表针；

282、表盘；

283、机芯。

[具体实施方式]

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

请参照图2至图5，图2为本发明的智能手表的优选实施例的俯视图；图3为本发明的智能手表的优选实施例的仰视图；图4为本发明的智能手表的优选实施例的表壳的结构示意图；图5为沿图2的A-A’截面线的截面图。

本优选实施例的智能手表20包括表圈21、表壳22、底圈23、顶玻璃24、底盘25、电池26、驱动电路板27以及计时器28。表圈23设置在智能手表20的上侧外围；表壳22设置在智能手表20的中侧外围；底圈23设置在智能手表20的下侧外围，底圈23的中央设置有一通孔；顶玻璃24设置在表21上，与表圈21、表壳22以及底圈23配合形成一容纳空间；底盘25设置在通孔内，其上设置有心电采集模块以及血氧血压采集模块；电池26设置在底盘25上的容纳空间中，用于给智能手表提供电源；驱动电路板27设置在电池26上的容纳空间中，用于驱动心电采集模块以及血氧血压采集模块；计时器28设置在电池26上的容纳空间中，用于进行计时操作。

其中表圈21、表壳22以及底圈23均为金属结构，底盘25为绝缘的塑胶结构，以便对心电采集模块以及血氧血压采集模块进行绝缘处理，避免采集信号的相互影响。计时器28包括表针281、表盘282以及机芯283，驱动电路板27设置在机芯283的周围。

为了保证本优选实施例的智能手表20的防水性，表圈21和顶玻璃24之间设置有第一密封圈201，表圈21和表壳22之间设置有第二密封圈202，表壳22和底圈23之间设置有第三密封圈203。

其中驱动电路板27包括用于驱动心电采集模块的心电采集芯片U1以及用于驱动血氧血压采集模块的血氧血压采集芯片U2。心电采集模块包括采集电极251，心电采集芯片U1分别与采集电极251以及表圈21连接。请参照图4，图4为本发明的智能手表的优选实施例的表壳的结构示意图，图4的右下部分为表壳22的仰视图，图4的其他部分为表壳22的俯视图，表壳22的右边的内部设置有一凹陷部221，采集电极251通过设置在该凹陷部221的柔性连接件(图中未示出)与心电采集芯片U1连接，从而即可保证电池26的容量，又可保证心电采集芯片U1与采集电极251的良好连接。

血氧血压采集模块包括红外发射管、红光发射管、绿光发射管、光接收器以及透明采集窗252。红外发射管用于发射检测血压信号的红外光，红光发射管用于发射检测血氧信号的红光，绿光发射管用于发射检测血氧信号的绿光，光接收器用于接收反射的红外光、红光以及绿光，透明采集窗252用于将红外发射管、红光发射管、绿光发射管以及光接收器，与外界环境隔离，避免外界环境对检测信号的影响。驱动电路板27包括用于驱动血氧血压采集模块的血氧血压采集芯片U2，血氧血压采集芯片U2分别与红外发射管、红光发射管、绿光发射管以及光接收器连接。

此外透明采集窗252的外表面设置有保护透明采集窗252的电镀层，即可有效的保护透明采集窗，同时电镀层的设置使得从外部不易看到血氧血压采集模块的内部结构，提高了智能手表的美观度。

请参照图3，图3中的底盘上的心电采集模块的采集电极251包括第一采集电极2511以及第二采集电极2512，透明采集窗252设置在底盘25的中间，第一采集电极2511和第二采集电极2512分别设置在底盘25的两侧，第一采集电极2511和第二采集电极2512优选以圆环形的形状设置在底盘25的两侧，以便有效的增加底盘25上的采集电极251与人体手臂的接触面积。

此外在底盘25上还设置有用于给电池充电的充电接口253以及用于与外部进行通信的通信接口254。

优选的，为了进一步提高智能手表的美观度，方便用户进行使用，智能手表20的顶玻璃24采用外表面为凸面的卜玻璃，从而方便用户查看时间以及其他信息。

当使用本优选实施例的智能手表20进行心电检测时，用户将另一只手的手指放置在智能手表的表圈上，这样用户的另一只手的手指-表圈-柔性连接件-心电采集芯片U1-采集电极251-用户穿戴智能手表的手臂-心脏-用户的另一只手形成回路，心电采集芯片U1便可有效的对心电数据进行采集以及处理。

当使用本优选实施例的智能手表20进行血压检测时，红外发射管通过透明采集窗252向用户手臂发射红外光，随后通过光接收器接收由血液漫反射回来的红外光。由于人体呼吸过程中，血液中的载氧血红蛋白的含量和还原血红蛋白的含量在变化，使得血液对光的吸收系数也在变化，因此可获取随呼吸运动起伏变化的脉搏波曲线。

随后对该脉搏波曲线进行二次微分后，获取加速脉搏波曲线。该加速脉搏波曲线可很好的反映血液微循环过程。然后提取加速脉搏波曲线中的特征点，一般可取最大点、最小点、中间零点以及中间的极值点等。最后根据上述特征点以及之前的建立的血压模型，计算用户的血压。

当使用本优选实施例的智能手表20进行血氧检测时，红光发射管和绿光发射管通过透明采集窗向用户手臂发射红光以及绿光，随后通过光接收器接收由血液漫反射回来的红光以及绿光。由于当血液含氧量较高时，血液对红光的吸收大于对绿光的吸收；当血液含氧量较低时，血液对绿光的大于对红光的吸收，因此可通过漫反射回来的红光量以及绿光量来计算血液中的血氧含量。

这里用于进行血氧检测的光接收器以及用于进行血压检测的光接收器可以共用。

请参照图6，图6为本发明的智能手表的优选实施例的驱动电路板的具体电路示意图。

其中驱动电路板27的心电采集芯片U1可为型号AD8232的单导联心率监护模拟前端，如图6所示，该心电采集芯片设置在机芯283的周围，通过柔性连接件分别与表圈21和采集电极251连接。该心电采集芯片U1包含了前置放大、二级放大、右腿驱动等功能,可较好的对心电数据进行采集以及处理。

其中驱动电路板27的血氧血压采集芯片U2为型号AFE4403的超小型集成模拟前端的血氧血压采集芯片，血氧血压采集芯片U2根据PRF(pulse recurrence frequency，脉冲重复频率)对光信号进行分析检测，采集到光电容积脉搏波以及反射光强值，得到相应的血氧饱和度以及血压等信息。血氧血压采集芯片U2也设置在机芯283的周围，血氧血压采集芯片U2通过柔性连接件分别与红外发射管、红光发射管、绿光发射管以及光接收器连接。

驱动电路板还包括型号CC2541的蓝牙通信芯片U3，蓝牙通信芯片U3也设置在机芯283的周围，蓝牙通信芯片U3分别与心电采集芯片U1以及血氧血压采集芯片U2连接，用于将用户的心电信息、血氧信息以及血压信息通过蓝牙等无线网络发送至后台服务器或其他终端。

如图6所示，心电采集芯片U1、血氧血压采集芯片U2以及蓝牙通信芯片U3分别设置在驱动电路板的相互远离的三端，这样可以较好的避免心电采集芯片U1、血氧血压采集芯片U2以及蓝牙通信芯片U3相互之间的干扰。计时器28的机芯283即设置在图6的中间空白部分，这样可以进一步减小心智能手表20的体积以及厚度。

本发明还提供一种使用上述智能手表进行血氧检测的血氧检测方法，请参照图7，图7为本发明的血氧检测方法的优选实施例的流程图。该血氧检测方法包括：

步骤S701，红光发射管通过透明采集窗向用户手臂发射红光，同时绿光发射管通过透明采集窗向用户手臂发射绿光；

步骤S702，通过光接收器接收用户手臂的血液漫反射回来的红光以及绿光；

步骤S703，根据接收到的红光量以及绿光量的比值，计算用户的血液的血氧含量。其中接收到的红光量包括波动红光量，即由波动的动脉血漫反射而成，以及稳定红光量，即由搏动的动脉血、静脉血、组织漫反射而成。同样绿光量也包括波动绿光量以及稳定绿光量。

血氧饱和度具体可通过下式进行计算：

SpO2＝A-B*(Iac1/Idc1)/(Iac2/Idc2)；

其中SpO2为血氧饱和度，A和B为一常量，Iac1为接收到的波动绿光量对应的交流电流，Idc1为接收到的稳定绿光量对应的直流电流，Iac2为接收到的波动红光量对应的交流电流，Idc2为接收到的稳定红光量对应的直流电流。

为了提高检测的血氧含量的准确性，红光发射管以及绿光发射管交替发射红光以及绿光。这样红光和绿光既不会相互影响，同时任何一个时间段均有红光和绿光照射用户手臂，提高了血氧含量检测的准确性，避免了某个时间段只有红光照射或只有绿光照射。

本发明的血氧检测方法的具体工作原理与上述的智能手表的优选实施例中的具体工作原理相同或相似，具体请参见上述智能手表的优选实施例中的相关描述。

本发明的智能手表通过设置集成有心电采集模块以及血氧血压采集模块，提高了智能手表的使用便捷性以及携带便捷性；解决了现有的智能手表的使用不方便以及携带不方便的技术问题。同时本发明的血氧检测方法，使用上述智能手表进行血氧检测，提高了血氧检测的效率；解决了现有的血氧检测方法的检测效率较低的技术问题。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种智能手表，其特征在于，包括：

表圈，设置在所述智能手表的上侧外围；

表壳，设置在所述智能手表的中侧外围；

底圈，设置在所述智能手表的下侧外围，所述底圈的中央设置有一通孔；

顶玻璃，设置在所述表圈上，与所述表圈、所述表壳、所述底圈配合形成一容纳空间；

底盘，设置在所述通孔内；其上设置有心电采集模块以及血氧血压采集模块；

电池，设置在所述底盘上的所述容纳空间中，用于给所述智能手表提供电源；

驱动电路板，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于驱动所述心电采集模块以及所述血氧血压采集模块；以及

计时器，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于进行计时操作。

2.根据权利要求1所述的智能手表，其特征在于，所述心电采集模块包括采集电极，所述心电采集模块包括心电采集芯片，所述心电采集芯片分别与所述采集电极以及所述表圈连接。

3.根据权利要求2所述的智能手表，其特征在于，所述表壳的内部设置有一凹陷部，所述采集电极通过设置在所述凹陷部的柔性连接件与所述心电采集芯片连接。

4.根据权利要求2所述的智能手表，其特征在于，所述血氧血压采集模块包括：

红外发射管，用于发射检测血压信号的红外光；

红光发射管，用于发射检测血氧信号的红光；

绿光发射管，用于发射检测血氧信号的绿光；

光接收器，用于接收反射的红外光、红光以及绿光；以及

透明采集窗，用于将所述红外发射管、所述红光发射管、所述绿光发射管以及所述光接收器，与外界环境隔离。

5.根据权利要求4所述的智能手表，其特征在于，所述透明采集窗的外表面设置有用于保护所述透明采集窗的电镀层。

6.根据权利要求1所述的智能手表，其特征在于，所述底盘上还设置有用于给所述电池充电的充电接口以及用于与外部通信的通信接口。

7.根据权利要求1所述的智能手表，其特征在于，所述计时器包括表针、表盘以及机芯，所述驱动电路板设置在所述机芯的周围。

8.根据权利要求1所述的智能手表，其特征在于，所述顶玻璃为外表面为凸面的卜玻璃。

9.一种使用智能手表进行血氧检测的血氧检测方法，其中所述智能手表包括：

表圈，设置在所述智能手表的上侧外围；

表壳，设置在所述智能手表的中侧外围；

底圈，设置在所述智能手表的下侧外围，所述底圈的中央设置有一通孔；

顶玻璃，设置在所述表圈上，与所述表圈、所述表壳、所述底圈配合形成一容纳空间；

底盘，设置在所述通孔内；其上设置有心电采集模块以及血氧血压采集模块；

电池，设置在所述底盘上的所述容纳空间中，用于给所述智能手表提供电源；

驱动电路板，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于驱动所述心电采集模块以及所述血氧血压采集模块；以及

计时器，设置在所述电池上的所述容纳空间中，用于进行计时操作；

所述血氧血压采集模块包括：

红光发射管，用于发射检测血氧信号的红光；

绿光发射管，用于发射检测血氧信号的绿光；

光接收器，用于接收反射的红光以及绿光；以及

透明采集窗，用于将所述红光发射管、所述绿光发射管以及光接收器，与外界环境隔离；其特征在于，所述血氧检测方法包括：

所述红光发射管通过所述透明采集窗向用户手臂发射红光，同时所述绿光发射管通过所述透明采集窗向用户手臂发射绿光；

通过所述光接收器接收用户手臂的血液漫反射回来的红光以及绿光；以及

根据接收到的红光量以及绿光量的比值，计算用户的血液的血氧含量。

10.根据权利要求9所述的血氧检测方法，其特征在于，所述红光发射管和所述绿光发射管交替发射红光以及绿光。