CN106859627A - 一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构及方法，用以解决受环境影响的可穿戴设备心率测量功能准确度不高的问题。该结构包括：心率测量装置，用于测量人体的心率；多孔玻璃，嵌于所述心率测量装置的周围，用于吸附所述心率测量装置下方的汗液。采用吸水性好，强度高，耐酸碱的多孔玻璃，提高了可穿戴设备心率测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及心率测量技术领域，尤其涉及一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构及方法。
背景技术
现有技术中，很多智能穿戴设备都配备了心率测量的功能，但该功能受环境等原因的影响，准确度有待提高。
一般来说，监测心率通常分为三种方法：一种是光电透射测量法，一种是测试心电信号的方法，最后一种是振动式测量。但可穿戴设备使用的基本上都是光电透射测量法。然而，这种方法很容易受外界环境的影响，比如在夏天或者大量运动时，手腕上会有很多汗，这会影响发射光，导致心率测量变得不准确。
目前可穿戴设备测量心率的装置，该装置包括：两个绿色光源灯1以及嵌在绿色光源灯周围的玻璃2，该玻璃2为没有吸水功能的普通玻璃。如图1所示，其中空白区域为玻璃2，两个绿色的小矩形为绿色光源1。该装置易受环境影响，例如当手腕出汗时，玻璃下方的汗就会影响心率测量的准确度。
公开号为CN104367310A的专利提供了一种可穿戴式检测心率装置，包括可贴设于人体上的基体，所述基体上设有用于将所述基体固定在人体上的固定装置，所述基体贴于人体处设有用于接受光并检测光强变化的传感器和用于能放出检测光的光源灯，所述基体内部设有用于将所述传感器接受的电信号转变成心率数据的中心模块和用于接收所述中心模块并输出心率数据的输出装置。该发明中的穿戴式检测心率装置，基体可以穿戴在人体上，穿戴式检测心率装置下端的传感器和光源灯紧贴在皮肤表面，通过光源灯发射检测光，传感器采集到反射光，根据检测光的强弱规律，转变成电信号输出至中心模块，中心模块将变化的电信号通过处理器计算出心率数据，实现穿戴式心率检测。但是该发明无法避免因为环境因素影响心率测量的准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题目的在于提供一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构及方法，用以解决受环境影响的可穿戴设备心率测量功能准确度不高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，包括：
心率测量装置，用于测量人体的心率；
多孔玻璃，嵌于所述心率测量装置的周围，用于吸附所述心率测量装置下方的汗液。
进一步地，所述心率测量装置包括：
感光二极管，用于接收并检测光强变化；
绿色光源灯，环绕所述感光二极管分布，用于放出检测光；
玻璃，嵌于所述绿色光源灯的周围。
进一步地，所述绿色光源灯为至少两个绿色LED灯，环绕所述感光二极管分布。
进一步地，所述普通玻璃的厚度小于所述多孔玻璃。
进一步地，所述普通玻璃与所述多孔玻璃的厚度差在1～2毫米范围内。
进一步地，所述多孔玻璃包括多孔玻璃内侧及多孔玻璃外侧。
进一步地，所述多孔玻璃具有大小可变的孔径；所述多孔玻璃内侧的孔径较小，所述多孔玻璃外侧的孔径较大。
一种提高可穿戴设备心率测量准确性的方法，包括步骤：
S1、通过心率测量装置测量人体的心率；
S2、通过嵌于所述心率测量装置周围的多孔玻璃吸附汗液提高所述心率测量装置的准确性。
进一步地，步骤S1具体包括：
通过绿色光源灯放出检测光；
通过感光二极管接收并检测光强变化；
根据所述感光二极管检测的光强变化计算心率。
进一步地，步骤S2具体包括：
所述多孔玻璃通过大小可变的孔径吸收汗液。
本发明与传统的技术相比，有如下优点：
采用吸水性好，强度高，耐酸碱的多孔玻璃，提高了可穿戴设备心率测量的准确性。
附图说明
图1是传统的心率测量的可穿戴设备结构图；
图2是实施例一提出的一种不可行的心率测量的可穿戴设备结构图；
图3是实施例一提出的一种心率测量的可穿戴设备结构图；
图4是实施例一提出的一种心率测量的可穿戴设备的结构侧视图；
图5是实施例二提出的一种心率测量的可穿戴设备结构图；
图6是本发明实施例提出的一种心率测量的可穿戴设备方法流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
本实施例提供了一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，如图3所示，包括：
心率测量装置31，用于测量人体的心率；
多孔玻璃32，嵌于所述心率测量装置的周围，用于吸附心率测量装置下方的汗液。
其中，多孔玻璃32是指某些钠硼硅酸盐玻璃经过分相热处理和酸处理后的玻璃。
分相是指具有多相的非晶材料。在相图理论中，一种特定的化学计量配比，使得化学组分正好落在分相的区域，从而产生两种以上的、均匀混合的非晶形态，具有这种结构的材料称为分相材料。
热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。
一般可把多孔玻璃32看成由直径为300nm左右的高硅氧小球紧密堆积而成。其孔径约40nm，孔隙率约为30％，比表面积约100m2/g，具有干凝胶性。可用于海水淡化、病毒过滤、色层分析、镤的分离，以及制作催化剂载体和光学仪器干燥器等。也可用作生物工程用的生物玻璃和固液分离膜等。
多孔玻璃32以二氧化硅(SiO2)为骨架(同时还有少量的Na，Ca，Al，B)，并且具有纳米连通结构。多孔玻璃具有较高的强度，能够耐30MPa的压力，并在溶剂中很少发生溶胀或收缩、变形，便于进行操作与分离。同时，它还具有在酸性和碱性介质中均稳定的优点。
将多孔玻璃32嵌于心率测量装置31的周围，多孔玻璃32的纳米孔会将心率测量装置下方的汗液吸走，从而使心率测量的准确性得到提高。
本实施例中，心率测量装置31包括：
感光二极管，用于接收并检测光强变化；
绿色光源灯1，环绕所述感光二极管分布，用于放出检测光；
玻璃2，嵌于所述绿色光源灯周围。
其中，感光二极管位于心率测量装置贴于皮肤处，未在图中显示。感光二极管用于接收并检测光强变化。
感光二极管是一种能够将光根据使用方式，转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。
绿色光源灯1，环绕感光二极管分布，用于放出检测光，该检测光为绿光。
优选的，绿色光源灯为绿色LED灯。
LED是发光二极管的缩写，由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。
玻璃2，嵌于绿色光源灯1的周围。该玻璃是区别于多孔玻璃的传统玻璃。
玻璃2是由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的(主要生产原料为：纯碱、石灰石、石英)。在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化致使其结晶的硅酸盐类非金属材料。
如图1所示，图1为现有的心率测量装置。该设备是用光电透射测量法测量心率。基于这样的事实：血液是红色的，它反射了红光而吸收了绿光。用刚光二极管以及两个绿色光源灯1探测某一特定时刻流经手腕的血液流量。当心脏跳动时，血液流经手腕，此时绿光被大量吸收。而在跳动的间隙，绿光被吸收的就较少。感光二极管用于吸收这些绿光。当绿光被大量吸收时，绿色光源灯1的亮度降低，绿光被吸收得少，绿色光源灯1的亮度几乎不变，因此绿色光源灯1会根据心脏跳动而闪烁。通过每秒闪烁上百次的绿色光源灯1，设备可以计算出每分钟心脏跳动的次数，即心率。但这种方法很容易受外界环境的影响，在手腕有汗时，影响绿色光源灯1发射的光，导致心率测量变得不准。
如图2所示，将图1中的玻璃2整个更换为多孔玻璃32。这种装置是不可接受的。理由有如下几点：
第一，该装置虽然可以将汗液迅速吸收，但它仍在玻璃种，仍会对心率的测量造成影响；
第二，吸收进多孔玻璃种的水分处于封闭状态，下面紧贴手腕，上面则是设备实体，汗水位于玻璃中很难会发，甚至可能会进入设备中，导致设备短路等严重问题。如果在设备上单独开辟供汗水挥发的通道，又会破坏设备的封闭性，得不偿失。
因此，图2的装置不可取。
于是，我们提出图3的结构，保持图1结构不变，在它的周围镶嵌一周多孔玻璃32。
本实施例中，多孔玻璃32比玻璃2略厚。
本实施例中，多孔玻璃32与玻璃2的厚度差在1～2毫米范围内。
如图4所示，图4为图3所示的结构的侧视图。
记多孔玻璃32的厚度为d1,玻璃2的厚度为d2，d1与d2的差值在1～2mm范围内。
如果多孔玻璃32太厚，绿色光源灯1照射和反射路程会增加，从而导致心率测量准确度下降，所以d1-d2不应大于2mm。但如果d1-d2比1mm还小，那么多孔玻璃32无法将玻璃2下面的汗液吸收。因此二者差值应在1～2mm范围内。相比图2，该结构将汗液吸收到周围，从而提高了心率测量的准确性。
本实施例还提供了一种提高可穿戴设备心率测量准确性的方法，如图6所示，包括步骤：
S61：通过心率测量装置测量人体的心率；
S62：通过嵌于心率测量装置周围的多孔玻璃吸附汗液提高心率测量装置的准确性。
其中，多孔玻璃是指某些钠硼硅酸盐玻璃经过分相热处理和酸处理后的玻璃。
多孔玻璃镶嵌于心率测量装置周围，用于吸附心率测量装置下方的汗液。
步骤S61通过心率测量装置测量人体的心率，具体包括步骤：
通过绿色光源灯放出检测光；
通过感光二极管接收并检测光强变化；
根据感光二极管检测的光强变化计算心率。
其中，感光二极管位于心率测量装置贴于皮肤处，用于接收并检测光强变化。
感光二极管是一种能够将光根据使用方式，转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。
绿色光源灯环绕感光二极管分布，用于放出检测光，该检测光为绿光。优选的，绿色光源灯为绿色LED灯。
LED是发光二极管的缩写，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。
当心脏跳动时血液流经手腕，此时绿光被大量吸收，绿色LED灯接近不亮。在心脏跳动间隙，绿光被吸收的较少，绿色LED灯亮度不变，通过每秒闪烁上百次的LED灯，计算出每分钟心脏跳动的次数，即心率。
嵌于心率测量装置周围的多孔玻璃可吸收心率测量装置下方的汗液，从而提高心率测量的准确性。
实施例二
本实施例提供了一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，如图3所示，包括：
心率测量装置31，用于测量人体的心率；
多孔玻璃32，嵌于所述心率测量装置的周围，用于吸附心率测量装置下方的汗液。
如图5所示，多孔玻璃32包括多孔玻璃内侧3和多孔玻璃外侧4。
多孔玻璃32还具有大小可变的孔径5；所述多孔玻璃内侧3的孔径较小，多孔玻璃外侧4的孔径较大。
多孔玻璃32具有孔径。孔径是在物体表面上孔的直径，是指多孔固体中孔道的形状和大小。孔是极不规则的，通常把它视作圆形而以其半径来表示孔的大小。孔径分布常与吸附剂的吸附能力和催化剂的活性有关。
多孔玻璃32的孔径在2～20nm范围内，并可通过控制制备条件加以调制，选择孔径大小和分布状态。
尽管多孔玻璃32能非常快速地将周围的汗液吸收，但多孔玻璃32里面可以吸附的汗液毕竟是有限的。当使用者处于运动状态大量出汗时，为了使多孔玻璃32能更多地吸收汗液，需要加快多孔玻璃32汗水的挥发速度。
多孔玻璃32的孔径5具有大小可变的特性，故提出孔径大小渐变的多孔玻璃32，其剖面图如图5所示。
多孔玻璃内侧3的孔径较小，有利于汗液的快速吸收，多孔玻璃外侧4的孔径较大，有利于汗液的快速挥发。
相比于其他吸水材料，多孔玻璃32更加坚固，同时它还具有耐酸碱的特性，不易被腐蚀的有点。
本实施例还提供了一种提高可穿戴设备心率测量准确性的方法，如图6所示，该方法与实施例一相同。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，其特征在于，包括：
心率测量装置，用于测量人体的心率；
多孔玻璃，嵌于所述心率测量装置的周围，用于吸附所述心率测量装置下方的汗液。
2.根据权利要求1所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，其特征在于，所述心率测量装置包括：
感光二极管，用于接收并检测光强变化；
绿色光源灯，环绕所述感光二极管分布，用于放出检测光；
玻璃，嵌于所述绿色光源灯的周围。
3.根据权利要求2所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，其特征在于，所述绿色光源灯为至少两个绿色LED灯，环绕所述感光二极管分布。
4.根据权利要求2所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，其特征在于，所述普通玻璃的厚度小于所述多孔玻璃。
5.根据权利要求4所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，其特征在于，所述普通玻璃与所述多孔玻璃的厚度差在1～2毫米范围内。
6.根据权利要求1所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，其特征在于，所述多孔玻璃包括多孔玻璃内侧及多孔玻璃外侧。
7.根据权利要求6所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的结构，其特征在于，所述多孔玻璃具有大小可变的孔径；所述多孔玻璃内侧的孔径较小，所述多孔玻璃外侧的孔径较大。
8.一种提高可穿戴设备心率测量准确性的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、通过心率测量装置测量人体的心率；
S2、通过嵌于所述心率测量装置周围的多孔玻璃吸附汗液提高所述心率测量装置的准确性。
9.根据权利要求8所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
通过绿色光源灯放出检测光；
通过感光二极管接收并检测光强变化；
根据所述感光二极管检测的光强变化计算心率。
10.根据权利要求8所述的一种提高可穿戴设备心率测量准确性的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
所述多孔玻璃通过大小可变的孔径吸收汗液。
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