CN106691426A - 一种用于人体健康监测的腕式装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于人体健康监测的腕式装置，所述用于人体健康监测的腕式装置包括：腕式设备主体、表盘、表背和腕带，所述表背包括：一复合传感器，嵌接于所述表背的皮肤接触面上，其中，该复合传感器包括：一导电基材；至少一振动传感器，设置于所述导电基材上，而所述振动传感器的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极；所述电感传感器的另一个电极设置于所述表盘上。上述技术方案具有如下有益效果：以超低功耗在可穿戴设备上实现对脉搏(心率)的长时间、不间断、持续性监测，实时发现相关变化及反馈数据，可以同时测量至少两种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高可穿戴设备的可靠性、实用性。

Description

一种用于人体健康监测的腕式装置

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种用于人体健康监测的腕式装置。

背景技术

目前用于人体健康监测的复合传感器在具体产品应用上，单一光电的传感器可以布置在手表或其他腕式装置背部，朝向手腕背部处。因传感器采用全黑且不透光的复合材料制成，结合手表内部和主传感器内圈的结构设计，能使得光电传感器的发射光散射程度最小，接收返回的光也能有相对较好的条件，这样能使能使得光的测量相对其他设计而已取得更好的效果。

但是现有技术目前通常采用监测心率的传感器为单一光电传感器的设备。如果在表带或其他地方设置其他类型传感器，影响产品美观，体积较大功耗高，不便日常佩戴使用。而采用两个或者多个金属电极监测心电，分别设置在设备的底部或者表面或表带上，使用金属材质须紧贴皮肤表面，如长时间佩戴，使用者会出汗，引起使用者的不适，测量动作也不自然。相关传感器的工作时长不够，不能长时间持续不间断的工作，对用户日常健康进行监测。在其他地方设置传感器，在脉搏的信号测量时需要把设备佩戴比较紧，不利于长时间的佩戴，而且对信号的测量感知灵敏度不够，影响监测的效果，会降低用户的使用体验。

发明内容

本发明实施例提供一种用于人体健康监测的腕式装置，以提供一种可以测量至少两种以上生理参数的传感器，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性、实用性。

为了达到上述技术目的，本发明实施例提供了一种用于人体健康监测的腕式装置，所述用于人体健康监测的腕式装置包括：腕式设备主体、表盘、表背和腕带，所述表背包括：一复合传感器，嵌接于所述表背的皮肤接触面上，其中，

该复合传感器包括：一导电基材；至少一振动传感器，设置于所述导电基材上，而所述振动传感器的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极；

所述电感传感器的另一个电极设置于所述表盘上。

上述技术方案具有如下有益效果：以超低功耗在用于人体健康监测的腕式装置等可穿戴设备上实现对脉搏(心率)的长时间、不间断、持续性监测，实时发现相关变化及反馈数据，可以同时测量至少两种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性、实用性。另外，在增加光电传感器后，可以同时测量至少三种以上生理参数，从而进一步提高可穿戴设备用户的使用体验，并进一步提高所用传感器的可靠性、实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置的表背结构示意图；

图2为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置的表盘结构示意图；

图3为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置结构示意图；

图4为本发明实施例图3中的光电传感器结构示意图；

图5为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置与信号接收与处理电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置的表背结构示意图；如图2所示，为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置的表盘结构示意图。所述用于人体健康监测的腕式装置包括：腕式设备主体2、表盘5、表背3和腕带4，所述表背3包括：一复合传感器，嵌接于所述表背3的皮肤接触面上，其中，

该复合传感器包括：一导电基材1；至少一振动传感器11，设置于所述导电基材1上，而所述振动传感器11的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极10；

所述电感传感器的另一个电极设置于所述表盘5上。

优选地，所述电感传感器的另一个电极包括：第一部分电极201和第二部分电极202；所述第一部分电极201和所述第二部分电极202互相绝缘，所述第一部分电极201和所述第二部分电极202均匀对称分布在所述表盘5表面；当所述用于人体健康监测的腕式装置的用户手部覆盖所述第一部分电极201和所述第二部分电极202时，所述第一部分电极201和所述第二部分电极202导通，所述电感传感器才进入工作状态。

如图3所示，为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置结构示意图，所述用于人体健康监测的腕式装置还包括：

至少一光电传感器14，设置于所述导电基材1的皮肤接触面上。

优选地，如图4所示，为本发明实施例图3中的光电传感器结构示意图，其中，S为所述复合传感器所在的可穿戴设备用户手臂。光电传感器14包括：发光模块141和光接收模块142；所述发光模块141至少包括如下一种：LED绿光发光模块、LED红光发光模块等，还可以是其他发光模块，本发明实施例并不以此为限。发光模块141，发射比如LED绿光，经过S吸收及发射后由光接收模块142接收，将光的变化转换为电信号的变化，通过光的变化形成不同的脉冲，利用光容积法，经处理后即时输出对应的脉冲信号由此转换成心率。

优选地，所述导电基材1包括：导电硅胶基材、导电橡胶基材、导电金属基材、导电高分子复合基材等，还可以是其他导电基材，本发明实施例并不以此为限。

优选地，所述导电基材1的形状为圆形，或椭圆形，或多边形，或方形，或环形。

优选地，所述振动传感器11以半圆形突起的形式设置于所述导电基材1的皮肤接触面上，以所述半圆形突起作为所述皮肤接触面上的皮肤接触点。

优选地，所述振动传感器11至少为1个，所述光电传感器14至少为1个，所述电感传感器至少为1个。

优选地，所述振动传感器为6个，所述光电传感器为1个，所述电感传感器为6个；其中，每个所述电感传感器的一个电极10设置为对应的一个振动传感器11的皮肤接触面，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的中心，而6个所述振动传感器11以所述导电基材1的中心呈对称排列分布。传感器表示至少要多于2个点，也可以是多于2个的任何数字都有可能，而6个点基于手臂的弯曲，使得传感器在手表佩戴时能更好的贴合手臂皮肤，或者传感器也有可能是一个完整的面。

优选地，当所述导电基材1的形状为圆形时，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的圆心，6个所述振动传感器11以所述导电基材1的圆心呈圆环状对称排列分布。

优选地，所述用于人体健康监测的腕式装置还包括：至少一温度传感器12，以半圆形突起的形式设置于所述导电基材1的皮肤接触面上。

优选地，所述温度传感器12为2个，以所述导电基材1的中心呈对称排列分布。

优选地，如图5所示，为本发明实施例一种用于人体健康监测的腕式装置与信号接收与处理电路的结构示意图，所述用于人体健康监测的腕式装置还包括：信号接收与处理电路13，分别与所述振动传感器11、所述光电传感器14、所述电感传感器、所述温度传感器12电性耦接。

上述技术方案具有如下有益效果：以超低功耗在用于人体健康监测的腕式装置等可穿戴设备上实现对脉搏(心率)的长时间、不间断、持续性监测，实时发现相关变化及反馈数据，可以同时测量至少两种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性、实用性。另外，在增加光电传感器后，可以同时测量至少三种以上生理参数(在原有指标项的基础上增加心率、血氧饱和度，血脂等指标)，从而进一步提高可穿戴设备用户的使用体验，并进一步提高所用传感器的可靠性、实用性。

本发明用于人体健康监测的腕式装置的复合传感器经过设计之后，使其能以更小更灵敏的器件嵌入在手表的背部，这样使得传感器模组与手表电子处理部分巧妙的融合为一个完整的设备，从外观看与普通电子类手表没有太大区别，这样在设备佩戴和使用方面都能方便融入日常生活，不会引起更多的不变。以更高的精度和可靠性融合整个产品，放在手表或者可穿戴设备的底部，与手腕背部接触，对使用者的信号进行检测。

工作原理：通过导电材料(硅胶、橡胶等)制作前端设备与人体皮肤接触，在测量时当做一个导电的电极传导生物电信号，由导电材料制成该传感器，形成新型电感脉搏振动复合传感器。振动传感器在检测脉搏特征后，加以处理，实现对用户的不间断脉搏(心率)监测。由传感器感知用户脉搏的振动及生物电信号后，对相关信号进行处理，得到有用的脉搏信息，监测实时脉搏信息(心率)的变化。

本发明实施例复合传感器在用户初次佩戴设备时，光电传感器在短时间内(5-8秒内)输出相关生理指标，系统实时将光电传感器的实时数值(心率、血氧等)和相关信号传递给主复合传感器处理电路，将主复合传感器所采集的信息，在中央处理器内进行及时的计算、修正，让其他传感器以更快的速度捕捉用户的脉搏信号，以改善用户的使用体验。

如果使用单独使用电感振动复合传感器(也称为主传感器)，在用户第一次使用时，根据每个使用者的情况不一样，会有一个较长(约30-60秒)的时间去捕捉用户的脉搏信号特征的过程，这样会降低用户的使用体验，在增加光电传感器后，第一次使用时，协同工作，可以把捕捉时间控制在20-30秒内，进而改善用户的体验。

当主复合传感器捕捉用户脉搏信息后，光电传感器即刻停止工作，日常不间断监测工作由主复合传感器进行生命信号的采集。监测用户的动态或者静态的脉搏(心率)。

每当用户采取全面测量动作时，该设备的所有传感器(主复合传感器、光电传感器、电极传感器)全部同时工作，将采集到的各类信息，经综合处理后，由蓝牙连接移动通信设备，将所有信息传输至云平台，由云平台统一对多种数据进行处理，再反馈用户。

在第一次捕捉脉搏期间，光电传感器及主复合传感器同时工作，利用光电传感器的特性，能快速输出脉搏值及相关脉冲信号，及时将信息传输给电感振动复合传感器(主传感器)的MCU不断修正主复合传感器的信号特征，让主复合传感器更快捕捉用户脉搏，减少用户在第一次佩戴时的等待时间，改善用户体验。在捕捉用户脉搏特征后，光电传感器停止工作，节能。

在测量心电、脉搏系统全部工作时，所有传感器进入工作状态，获得的相关数值和信号，进入CPU后统一进行处理，相互校准，使得输出的结果更加准确。

本发明实施例用于人体健康监测的腕式装置在测量心电及脉搏时：得到脉搏及心电信号和对应波形，以便分析处理，其具有如下技术效果：在电感振动复合传感器(主传感器)的基础上，增加光电传感器，形成复合传感器模组，可以测量至少三种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性。在原有指标项的基础上增加心率、血氧饱和度，血脂等指标。让用户使用更加便捷，更多、更方便了解自己的心脑血管的健康情况，以及由此类相关指标进而进行推导的各类应用。

本发明实施例用于人体健康监测的腕式装置具有如下技术效果：

1、由主传感器同时测量脉搏振动信号和人体生物电信号，解决心电信号及脉搏电信号的测量、传输、同步等问题。

2、由主复合传感器与光电传感器复合，形成新的传感器模组，同时测量相关信息，是的相关信息相互校准，使得测量结果更加准确可靠。

3、复合传感器作为心电检测的一个电极，手表表面分别设置两个电极，在测量时，另一只手覆盖在手表表面，不需要其他任何操作，系统会自动识别该动作，接通系统进行全面工作，启动全部传感器去检测相关指标。使用时的动作特别自然简单，不会引起太多的注意，同时该动作还能增加传感器模组与手腕的贴合程度，使得复合传感器的工作环境更好，得到更加准确的测量结果。

4、复合传感器采用被动工作的方式，即由脉搏的振动才会引起主传感器的工作，在主传感器内部以微弱的电信号，利用脉搏振动的对该电信号的反馈，经后期电路对信号进行处理，监测脉搏波形和其他指标。用于日常不间断、持续的脉搏(心率)监测，所以整机工作时间较长，适合日常生活使用。

5、由于采用该结构和测量方式，一只手佩戴手表，另一只手测量时全面覆盖手表的表面，这样可以把传感器模组更加紧密的贴合皮肤，提高检测结果的准确性，产生稳定准确的波形。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk、Usb-disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，所述用于人体健康监测的腕式装置包括：腕式设备主体、表盘、表背和腕带，所述表背包括：一复合传感器，嵌接于所述表背的皮肤接触面上，其中，

该复合传感器包括：一导电基材；至少一振动传感器，设置于所述导电基材上，而所述振动传感器的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极；

所述电感传感器的另一个电极设置于所述表盘上。

2.如权利要求1所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，

所述电感传感器的另一个电极包括：第一部分电极和第二部分电极；所述第一部分电极和所述第二部分电极互相绝缘，所述第一部分电极和所述第二部分电极均匀对称分布在所述表盘表面；当所述用于人体健康监测的腕式装置的用户手部覆盖所述第一部分电极和所述第二部分电极时，所述第一部分电极和所述第二部分电极导通，所述电感传感器才进入工作状态。

3.如权利要求2所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，

所述复合传感器还包括：至少一光电传感器，设置于所述导电基材的皮肤接触面上；所述光电传感器包括：发光模块和光接收模块；所述发光模块至少包括如下一种：LED绿光发光模块、LED红光发光模块；

所述导电基材包括：导电硅胶基材、导电橡胶基材、导电金属基材、导电高分子复合基材；所述导电基材的形状为圆形，或椭圆形，或多边形，或方形，或环形。

4.如权利要求1或3所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，

所述振动传感器以半圆形突起的形式设置于所述导电基材的皮肤接触面上，以所述半圆形突起作为所述皮肤接触面上的皮肤接触点。

5.如权利要求4所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，所述振动传感器至少为1个，所述光电传感器至少为1个，所述电感传感器至少为1个。

6.如权利要求5所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，

所述振动传感器为6个，所述光电传感器为1个，所述电感传感器为6个；其中，每个所述电感传感器的一个电极设置为对应的一个振动传感器的皮肤接触面，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的中心，而6个所述振动传感器以所述导电基材的中心呈对称排列分布。

7.如权利要求6所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，

当所述导电基材的形状为圆形时，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的圆心，而6个所述振动传感器以所述导电基材的圆心呈圆环状对称排列分布。

8.如权利要求1所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，所述复合传感器还包括：

至少一温度传感器，以半圆形突起的形式设置于所述导电基材的皮肤接触面上。

9.如权利要求8所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，

所述温度传感器为2个，以所述导电基材的中心呈对称排列分布。

10.如权利要求9所述用于人体健康监测的腕式装置，其特征在于，所述复合传感器还包括：

信号接收与处理电路，分别与所述振动传感器、所述光电传感器、所述电感传感器、所述温度传感器电性耦接。