CN107233085A - 一种电子手表及其血压测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子手表，包括表盘和与表盘连接的表带，还包括：光电管，设置于表盘背面，用于采集佩戴者的脉搏数据；三个电极，用于采集佩戴者的心电数据；其中，第一电极设置于表盘背面；第二电极设置于表盘正面的边缘；第三电极设置于表盘正面边缘不同于所述第二电极的位置，或设置于表带的内侧且可与佩戴者皮肤接触的区域；绝缘件，设置于所述第二电极与所述第三电极之间，用于防止两者直接电性连接；电路板，电性连接所述光电管和所述三个电极，所述电路板可根据采集的脉搏数据和心电数据计算出血压值。通过将三个电极合理分布增大接触面积，可以使测量结果准确，且使测量者在整个测试过程感觉舒适。

Description

一种电子手表及其血压测量方法

技术领域

本发明涉及电子产品领域，尤其是一种具有血压测量功能的电子手表及其血压测量方法。

背景技术

常规血压测试手法所用的原理：基于光电容积脉搏波信号(PPG)与心电信号(ECG)的无扰血压检测方法搭建起来硬件，再通过系统算法校准后输出动脉血压值(ABP)。其中，脉搏信号是通过光感芯片检测手上血管直径大小的变化转化而来，心电信号是通过电极之间电容差的变化转化而来的，而所搭建起来的硬件平台可以是血压测试手表。

目前常见的血压测试手表，表盘的正面上有一个电极，手表的背面有两个电极，同时在背面还有一个光电管。在测试的过程中，由于手表背面的两个电极是外凸的，在另外一只手的按压下与皮肤接触。整个过程中，佩戴手表的手腕在施压的过程容易积汗，造成手表背面的两个电极短路，使测量结果不准确；同时，不仅手表背面两个电极与手臂的接触方式不舒服，而且按压的手指长时候的悬停也会造成酸疲之感，由于心理状态的稳定也对测试的准确性有很大的影响，因此上述不适也会导致测量结果不准确。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种电子手表，通过将三个电极合理分布增大接触面积，可以使测量结果准确，且使测量者在整个测试过程感觉舒适。

本发明的第一方面提供一种电子手表，包括表盘和与所述表盘连接的表带，还包括：光电管，设置于表盘背面，用于采集佩戴者的脉搏数据；三个电极，用于采集佩戴者的心电数据；其中，第一电极设置于表盘背面；第二电极设置于表盘正面的边缘；第三电极设置于表盘正面边缘不同于所述第二电极的位置，或设置于表带的内侧且可与佩戴者皮肤接触的区域；绝缘件，设置于所述第二电极与所述第三电极之间，用于防止两者直接电性连接；电路板，电性连接所述光电管和所述三个电极，所述电路板可根据采集的脉搏数据和心电数据计算出血压值。

优选的，所述第二电极和所述第三电极设置于所述表盘正面的边缘，且分别靠近所述表盘和所述表带的两个连接部。

优选的，当第三电极设置于表带内侧，所述第三电极包括镶嵌于所述表带内且露出于其内表面的多块金属片，以及串接于各所述金属片之间的导线。

优选的，当第三电极设置于表带内侧，所述第三电极包括镶嵌于所述表带内且露出于其内表面的金属条。

优选的，所述光电管设置于表盘背面的中心，所述第一电极围设于所述光电管周围。

进一步，所述绝缘件包括位于所述第二电极和所述电路板之间用于将两者电性隔离的隔离部，所述第三电极通过穿设于所述隔离部的导线与所述电路板连接。

进一步，所述表盘和所述表带之间通过金属顶针连接固定，所述金属顶针分别连接所述表带内的第三电极和所述绝缘件内的导线，使所述第三电极与所述电路板连接。

优选的，所述电子手表还包括：设置于所述表盘的显示屏和所述电路板之间用于供电的电池，以及设置于所述电路板和所述电池之间的屏蔽罩。

进一步，所述电子手表还包括：设置于所述电池与所述屏蔽罩之间的散热隔离层，所述散热隔离层可将表盘内部的热量通过设置于表盘正面边缘的电极导出。

相应地，本发明还提供了一种基于上述任一技术方案所述的电子手表的血压测量方法，包括以下步骤：

三个电极分别与左右手臂接触，形成两条回路以采集两组心电数据；

通过光电管测量佩戴者的脉搏数据；

所述电路板将两组心电数据和一组脉搏数据经过算法处理计算出血压值。

相对于现有技术，基于本发明提供的电子手表具有以下优点：

(1)相比现有技术将另个电极共同设置于表盘背面，本发明将第一电极单独设置于表盘背面，第二电极和第三电极设置于表盘正面边缘，增大了电极的可接触面积，且测量者测量过程中手指放置位置舒适，有利于提高血压测量的准确性。

(2)本发明将光电管设于表盘背面中心，第一电极单独设置于表盘背面且围绕光电管设置，保证脉搏测量准确，同时使第一电极具有最大范围的可接触面积。

(3)将第二电极设置于表盘正面边缘；第三电极设置于表带，可以为与表带同向延伸的金属条；保证了两个电极具有足够的可接触面积，以及第三电极与手臂稳定的接触，有利于提高血压测量的准确性。

(4)将第二电极设置于表盘正面边缘；第三电极设置于表带，可以为多块金属片，并将各金属片通过导线连接；一方面保证了两个电极的可接触面积，另一方面在佩戴过程中表带弯折而电极不易折断，且与手臂接触良好，同样有利于提高血压测量的准确性。

(5)在电路板和电池之间的设有屏蔽罩，在电池与屏蔽罩之间设有散热隔离层，可防止电池对电路板上芯片的磁场干扰，以及电路板或电池工作热量的散发，保证电路工作稳定，也有利于提高血压测量的准确性。

本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明第一种实施例的电子手表的结构示意图；

图2为本发明图1所示电子手表沿A-A’方向的剖视图；

图3为本发明第二种实施例的电子手表的结构示意图；

图4为本发明图3所示电子手表沿B-B’方向的剖视图；

图5为本发明图3所示电子手表沿C-C’方向的剖视图；

图6为本发明所述电子手表进行血压测量的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，本领域技术人员在没有作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。

发明的第一方面提供一种电子手表，包括表盘和与所述表盘连接的表带，光电管，三个电极，绝缘件和电路板。

所述光电管设置于表盘背面，用于采集佩戴者的脉搏数据。优选的，所述光电管可设置于表盘背面的中心。

所述三个电极用于采集佩戴者的心电数据，其中，所述第一电极设置于所述表盘背面，所述第二电极设置于所述表盘正面的边缘，所述第三电极设置于所述表盘正面边缘不同于所述第二电极的位置或设置于所述表带的内侧且可与佩戴者皮肤接触的区域。优选的，所述第一电极围设于所述光电管周围，并占据所述表盘背面的大部分面积。其中，所述表盘正面的边缘中的“边缘”指显示屏与所述表盘外侧壁之间的区域。

所述绝缘件设置于所述第二电极与所述第三电极之间，用于防止两者直接电性连接。

所述电路板电性连接所述光电管和所述三个电极，所述电路板可根据采集的脉搏数据和心电数据计算出血压值。所述电路板包括分别与所述三个电极电性连接的触点，优选的，所述触点的数量为四个，两两设置于所述电路板的正反两面，其中一面的两个触点与所述第一电极电性相连，另一面的两个触点分别与所述第二电极和所述第三电极电性相连。

为了有便于更好的理解本发明的技术方案，现列举几种具体实施例，具体如下：

请参照图1和图2，作为第一种实施例的电子手表100，所述第二电极42和所述第三电极43共同设置于所述表盘1正面的边缘，且分别靠近所述表盘1和所述表带2的两个连接部。

本实施例中，所述第二电极42和所述第三电极43分别正对所述表盘1和所述表带2的两个连接部，上下对称各占据表盘1边缘的大约二分之一，且中间通过绝缘件5隔开；例如，当所述电子手表100的表盘1为矩形，所述第二电极42和所述第三电极43将矩形表盘1分为上下对称的两部分，中间设有绝缘件5将两者隔开；当所述电子手表的表盘为圆形，所述第二电极和所述第三电极将圆形表盘分为上下两个近似的半圆，同样中间设有绝缘件将两者隔开。所述第二电极42和所述第三电极43的位置同样可参照图6的接触区域a和b。

在其他实施例中，未图示，所述第二电极和所述第三电极可以分别靠近所述表盘和所述表带的两个连接部，且在所述两个连接部的对角方向上相对设置，且中间通过绝缘件隔开。例如，当所述电子手表的表盘为矩形，所述第二电极和所述第三电极分别设置于矩形的两个对角处，中间设有绝缘件将两者隔开。

在其他实施例中，未图示，所述第二电极和所述第三电极可以在所述连接部对角方向的同一侧设置，且两者之间通过所述绝缘件隔开并彼此间隔一定距离，以避免两者距离太近而造成信号干扰。例如，当所述电子手表的表盘为矩形，所述第二电极和所述第三电极分别设置于矩形的同一条边的两端，中间设有绝缘件将两者隔开。

本实施例中，表盘1背面可与一只手腕的皮肤接触，在表盘1背面中间有设有封装于电路板6上的光电管3，用以测试人体脉搏。所述电路板6上两侧的四个触点61，分别与所述第一电极41、所述第二电极42和所述第三电极43接触；其中，与所述第一电极41接触的两个触点61内部导通；而与所述第二电极42和所述第三电极43接触的两个触点61，则分别同与所述第一电极41接触的两个触点61形成两个测量回路。

本实施例中，所述光电管3为反射型光电传感器，其发光管(未图示)和光敏接收器件(未图示)共同置于表盘1的背面，所述光敏接收器件接收由所述发光管发射的且由血液反射回的光，测量出光电容积脉搏波信号(PPG)。具体原理为：当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过反射方式传送到光敏接收器件，在此过程中由于受到检测端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测到的光强度将减弱，其中皮肤肌肉、组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，故光敏接收器件接收到的光强度随之呈脉动性变化，将此光强度变化信号转换成电信号，便可获得容积脉搏血流的变化，即得到容积脉搏波信号。

本实施例中，所述表盘1的显示屏和所述电路板6之间还设有用于供电的电池12，以及设置于所述电路板6和所述电池12之间的屏蔽罩11，其中所述屏蔽罩11设置于所述电路板6的芯片封装侧。进一步，所述电池12与所述屏蔽罩11之间设有散热隔离层，所述散热隔离层可以将所述表盘1内部的热量平均分布并通过所述第二电极42和所述第三电极43向所述表盘1外侧导出。优选的，所述电池12与所述显示屏之间还设有胶粘层。

请参照图3至图5，作为第二种实施例的电子手表200，与上述第一种实施例的电子手表100的主要区别在于：所述第三电极43’的设置位置，以及与所述电路板6的连接方式不同。具体的，所述第三电极43’设置于所述表带2内侧；所述表盘1和所述表带2之间通过金属顶针21连接固定，所述金属顶针21分别连接所述表带2内的第三电极43’和所述绝缘件5内的导线L2，使所述第三电极43’与所述电路板6连接。

本实施例中，所述第一电极41围设于所述光电管3周围，并占据所述表盘1背面的大部分面积；所述第二电极42’设置于所述表盘1的正面的整个边缘；所述第三电极43’包括镶嵌于所述表带2内且露出于其内表面的多块金属片，和串接各所述金属片的导线L1，其中，所述导线L1可以为封装在所述表带2边缘的多根铜轴细线431。所述表盘1包括外框体13，所述绝缘件5设置于所述外框体13内，包括位于所述第二电极42’和所述电路板6之间用于将两者电性隔离的隔离部51。所述第三电极43’通过所述金属顶针21连接穿设于所述隔离部51的导线L2，最终与所述电路板6连接。本实施例中所述表带2包括表扣孔201、表扣202、表扣套203及封装所述表带2的缝线204(如图3中所述表带2上的虚线部分)，所述金属片至少设置于所述表扣202一端的表带2上，以使其可以与佩戴者的皮肤接触，且未设置于所述扣孔201端的端部，以防止佩戴过程中由于扣孔201端的端部与表扣202端重叠，导致不能与佩戴者的皮肤接触。

其他实施例中，未图示，第三电极还可以是包括镶嵌于所述表带内且露出于其内表面的金属条，本实施例的金属条在表带延伸方向上无需导线连接。优选的，所述金属条在所述表带长度方向上延伸，可以是为单条设置于表带延伸方向的中心线位置，也可以是两条设置于表带延伸方向的中心线的两侧，还可以是多条平行设置于表带延伸方向；当为多条时，每条之间可通过导线连接。同样的，所述金属顶针两端分别连接穿设于绝缘件的导线和设置于表带的金属条，使所述第三电极和电路板连接。

需要说明的，所述导线L1和所述导线L2可以为同种导线的分别位于所述表带2和所述绝缘件5中的两部分，故名称不做区分。

同样的，本实施例中，所述表盘1的显示屏和所述电路板6之间还设有用于供电的电池12，以及设置于所述电路板6和所述电池12之间的屏蔽罩11，其中所述屏蔽罩11设置于所述电路板6的芯片封装侧。进一步，所述电池12与所述屏蔽罩11之间设有散热隔离层，所述散热隔离层可以将所述表盘1内部的热量平均分布并通过所述第二电极42’向所述表盘1外侧导出。所述电池12与所述显示屏之间还设有胶粘层。

另外，所述电子手表100、200除可以用于测量血压，同时也会集成电子手表的一些常用功能，如显示时间，电量等，并在表盘1正面的显示屏显示。

相应地，本发明还提供了一种基于上述任一技术方案所述的电子手表的血压测量方法，包括以下步骤：

三个电极分别与左右手臂接触，形成两条回路以采集两组心电数据；

通过光电管3测量佩戴者的脉搏数据；

所述电路板6将两组心电数据和一组脉搏数据经过算法处理计算出血压值。

其中，所述算法包括对所述脉搏数据和所述心电数据的信号滤波处理、特征点提取、脉搏波传导时间PTT的计算以及基于脉搏波传导时间进行连续血压测量的数学模型的构建。

从日常生活当中，人在桌前坐姿两手虎口交叉叠放是比较舒适的方式之一，这为测试的方法提供了延伸的依据。同时我们在使用一般的手表时，有时抬手腕看表手表的表盘没有正对着我们需要用手扶正，一般扶正的位置在手表四周的边缘。其于上述两点手表的使用习惯及坐姿的舒适程度，请参照图6，所示的测试方法，即使用者一只手的手心叠放在另一只手的手背上，其母指和食指分别搭放在另一只手上手表的上下侧边缘的处，即接触区域a、b，这样就算长时候测量也不会感觉不适，同时也有助于放松心态稳定测试数据。

具体的：

基于第一种实施例的电子手表100，是通过一只手上的拇指和食指扶按在表盘1正面周边的两个参考电极(第二电极42、第三电极43)，与另外一只手的手腕贴合在表盘1背面的第一电极41形成两条测量回路测出人体的两组心电数据，再通过光电管3测出手腕上的脉搏数据，三组数据经过电路板6系统算法处理后输出人体血压值在显示屏上显示。

基于第二种实施例的电子手表200，是通过一只手上的拇指和食指扶按在表盘1正面周边的第二电机42’上，而另外一只手上的两个电极，一个是与手腕贴合的表盘1背面的第一电极41，另一个是与手腕另一侧贴合的表带2上串连的第三电极43’；三个电极形成两条测量回路测出人体的两组心电数据，再通过光电管3测出手腕上的脉搏数据，三组数据经过电路板6系统算法处理后输出人体血压值在显示屏上显示。

与现有技术相比，本发明所述电子手表具有以下优点：

(1)相比现有技术将另个电极共同设置于表盘背面，本发明将第一电极单独设置于表盘背面，第二电极和第三电极设置于表盘正面边缘，增大了电极的可接触面积，且测量者测量过程中手指放置位置舒适，有利于提高信号接触的稳定性，进而有利于提高血压测量的准确性。

(2)本发明将光电管设于表盘背面中心，第一电极单独设置于表盘背面且围绕光电管设置，保证脉搏测量准确，同时使第一电极具有最大范围的可接触面积。

(3)将第二电极设置于表盘正面边缘；第三电极设置于表带，可以为与表带同向延伸的金属条；保证了两个电极具有足够的可接触面积，以及第三电极与手臂稳定的接触，有利于提高血压测量的准确性。

(4)将第二电极设置于表盘正面边缘；第三电极设置于表带，可以为多块金属片，并将各金属片通过导线连接；一方面保证了两个电极的可接触面积，另一方面在佩戴过程中表带弯折而电极不易折断，且与手臂接触良好，同样有利于提高血压测量的准确性。

(5)在电路板的芯片封装侧设有屏蔽罩，可防止电池对电路板上芯片的磁场干扰，保证电路工作稳定，也有利于提高血压测量的准确性。

(6)电池与屏蔽罩之间设有散热隔离层，可以将表盘内部的热量平均分布并通过表盘边缘导的电极导出到表盘外侧，解决电子手表内部电路工作发热问题，使其工作稳定且用户佩戴舒适。

以上对本发明所提供的一些实施例进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，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 (10)

1.一种电子手表，包括表盘和与所述表盘连接的表带，其特征在于，还包括：

光电管，设置于表盘背面，用于采集佩戴者的脉搏数据；

三个电极，用于采集佩戴者的心电数据；其中，第一电极设置于表盘背面；第二电极设置于表盘正面的边缘；第三电极设置于表盘正面边缘不同于所述第二电极的位置，或设置于表带的内侧且可与佩戴者皮肤接触的区域；

绝缘件，设置于所述第二电极与所述第三电极之间，用于防止两者直接电性连接；

电路板，电性连接所述光电管和所述三个电极，所述电路板可根据采集的脉搏数据和心电数据计算出血压值。

2.根据权利要求1所述的电子手表，其特征在于，所述第二电极和所述第三电极设置于所述表盘正面的边缘，且分别靠近所述表盘和所述表带的两个连接部。

3.根据权利要求1所述的电子手表，其特征在于，当第三电极设置于表带内侧，所述第三电极包括镶嵌于所述表带内且露出于其内表面的多块金属片，以及串接于各所述金属片之间的导线。

4.根据权利要求1所述的电子手表，其特征在于，当第三电极设置于表带内侧，所述第三电极包括镶嵌于所述表带内且露出于其内表面的金属条。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的电子手表，其特征在于，所述光电管设置于表盘背面的中心，所述第一电极围设于所述光电管周围。

6.根据权利要求3或4所述的电子手表，其特征在于，所述绝缘件包括位于所述第二电极和所述电路板之间用于将两者电性隔离的隔离部，所述第三电极通过穿设于所述隔离部的导线与所述电路板连接。

7.根据权利要求6所述的电子手表，其特征在于，所述表盘和所述表带之间通过金属顶针连接固定，所述金属顶针分别连接所述表带内的第三电极和所述绝缘件内的导线，使所述第三电极与所述电路板连接。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的电子手表，其特征在于，还包括：设置于所述表盘的显示屏和所述电路板之间用于供电的电池，以及设置于所述电路板和所述电池之间的屏蔽罩。

9.根据权利要求8所述的电子手表，其特征在于，还包括：设置于所述电池与所述屏蔽罩之间的散热隔离层，所述散热隔离层可将表盘内部的热量通过设置于表盘正面边缘的电极导出。

10.一种基于权利要求1～9任一项所述的电子手表的血压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

三个电极分别与左右手臂接触，形成两条回路以采集两组心电数据；

通过光电管测量佩戴者的脉搏数据；

所述电路板将两组心电数据和一组脉搏数据经过算法处理计算出血压值。