CN110432868A - 一种人体生理参数监测组件和穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种人体生理参数监测组件和穿戴设备,该组件包括主板以及设置于主板上的光源模块和光检测模块,其中,光源模块包括间隔设置的用于发射第一光线的第一发光组件和用于发射第二光线的第二发光组件;光检测模块包括用于接收第一光线的反射光线的第一光检测器和用于接收第二光线的反射光线的第二光检测器,第一光检测器和第二光检测器分别位于光源模块的两侧;第二发光组件与第二光检测器之间的距离大于第一发光组件与第二光检测器之间的距离,且第二发光组件与第二光检测器之间的距离大于第一发光组件与第一光检测器之间的距离。通过上述方式,能够提高人体生理参数监测的准确率,并有利于产品的小型化。
Description
技术领域
本申请涉及生物监测技术领域,具体涉及一种人体生理参数监测组件和穿戴设备。
背景技术
人体生理监测(如心率监测,脉搏监测)已经成为智能手环和智能手表的标配功能,用于监测或检测诸如用户心率、血氧等生命体征。目前智能手环或者手表中常用的生理监测常用的方法为光电透射测量法。使用时,手环与皮肤接触区域会发出通过特定波长的光线照射到皮肤,手环的传感器接收测量反射/透射的光。
本申请的发明人在长期研发中发现,现有的采用电透射测量法的生理监测结构通常采用一个光电二级管对应一个或者一个以上发光元件,准确率不高。因光电二级管有效接收光线的感应区域有限,各种不同波长光源相对同一个光电二级管距离亦有远近的特定要求,为提高准确率需加强发光强度,从而提高功耗。
发明内容
本申请提供一种人体生理参数监测组件和穿戴设备,以解决现有技术中一个光检测器对应一个或者一个以上发光元件,光检测器的准确率不高的问题。
为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是:提供一种人体生理参数监测组件,包括主板以及设置于主板上的光源模块和光检测模块,其中,光源模块包括间隔设置的用于发射第一光线的第一发光组件和用于发射第二光线的第二发光组件;光检测模块包括用于接收第一光线的反射光线的第一光检测器和用于接收第二光线的反射光线的第二光检测器,第一光检测器和第二光检测器分别位于光源模块的两侧;第二发光组件与第二光检测器之间的距离大于第一发光组件与第二光检测器之间的距离,且第二发光组件与第二光检测器之间的距离大于第一发光组件与第一光检测器之间的距离。
为解决上述技术问题,本申请采用的另一个技术方案是:提供一种穿戴设备,穿戴设备包括第一壳体、第二壳体以及上述人体生理参数监测组件;第一壳体和第二壳体对位扣合组装后形成一容纳空间,人体生理参数监测组件设置于容纳空间中;第二壳体包括两个端部、位于两个端部之间的长边和显露出光源模块和光检测模块的视窗。
本申请的有益效果是:区别于现有技术的情况,本申请提供一种人体生理参数监测组件和穿戴设备,该组件包括主板以及设置于主板上的光源模块和光检测模块,其中,光源模块包括间隔设置的用于发射第一光线的第一发光组件和用于发射第二光线的第二发光组件;光检测模块包括用于接收第一光线的反射光线的第一光检测器和用于接收第二光线的反射光线的第二光检测器,第一光检测器和第二光检测器分别位于光源模块的两侧;第二发光组件与第二光检测器之间的距离大于第一发光组件与第二光检测器之间的距离,且第二发光组件与第二光检测器之间的距离大于第一发光组件与第一光检测器之间的距离。通过使用第一发光组件和第二发光组件两组发光元件增大发光量,将第一光检测器和第二光检测器设置于两组发光元件的两侧,从而能够增大两个光检测器的光接收面积,从而增加人体生理信号的收集量,并降低功耗,利于人体生理参数的算法分析,解决了现有技术中一个光检测器对应一个或者一个以上发光元件,光检测器的准确率不高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明申请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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的情况下,还可以根据这些附图获得其他的附图,其中:
图1是本申请一种人体生理参数监测组件一实施例的结构示意图;
图2是图1所示人体生理参数监测组件一实施例的局部结构示意图;
图3是图1所示人体生理参数监测组件另一实施例的局部结构示意图;
图4是本申请一种穿戴设备一实施例的结构示意图;
图5是图4所示部分穿戴设备的结构示意图;
图6是图5所示部分穿戴设备的截面结构示意图;
图7是图5所示第二壳体的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动情况下所获得的所有其他实施例,均属于本申请保护的范围。
需要说明,若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
请参阅图1和图2,图1是本申请一种人体生理参数监测组件一实施例的结构示意图,图2是图1所示人体生理参数监测组件的局部结构示意图。本实施例揭示的人体生理参数监测组件100包括主板11以及设置于主板11上的光源模块12和光检测模块13。
具体来说,光源模块12包括间隔设置的第一发光组件121和第二发光组件122,第一发光组件121用于发射第一光线,第二发光组件122用于发射第二光线。光检测模块13包括第一光检测器131和第二光检测器132,第一光检测器131用于接收第一光线的反射光线,第二光检测器132第二光线的反射光线,第一光检测器131和第二光检测器132分别位于光源模块12的两侧。第一光检测器131和第二光检测器132为光电二级管。
光源模块12和光检测模块13安装于主板11靠近皮肤的一侧,用户在使用人体生理参数监测组件100时,光源模块12会发出特定波长的光线照射到皮肤,光检测模块13接收并测量照射到皮肤并经皮肤反射的光,从而可以确定用户的人体生理参数。
血液对光线的反射会反馈血氧心率状况,血液对特定波长的光有吸收作用,每次心脏泵血时,该波长的光都会被大量吸收,导致该波长的光经皮肤反射的光发生变化。因此可以通过光检测器获取反射的光线,以确定人体血液参数,例如皮肤中的用户脉搏、压力等级,血氧值、心率值等等。
皮肤对于接收到的光线形成反射光线,光检测模块13接收反射光线,并由设置于主板11上的计算逻辑单元(图未示)进行相关的算法分析。在本实施例中,第一光检测器131和第二光检测器132用于共同接收第一光线和第二光线的反射光线,并形成第一反射光线和第二反射光线,第一反射光线通过第一光线在皮肤反射后得到,第二反射光线通过第二光线在皮肤反射后得到。
第二发光组件122与第二光检测器132之间的距离大于第一发光组件121与第二光检测器132之间的距离,且第二发光组件122与第二光检测器132之间的距离大于第一发光组件121与第一光检测器131之间的距离。
其中,发光组件与光检测器之间的距离,是发光组件与光检测器的几何中心之间的距离。当发光组件仅有一个发光元件时,发光组件与光检测器之间的距离为发光元件的发光中心与光检测器的几何中心之间的距离;当发光组件包括位于一条直线的多个发光元件时,发光组件与光检测器之间的距离为发光元件之间连线与光检测器的几何中心之间的距离。
在本实施例中,第一光检测器131间隔第二发光组件122设置于远离第一发光组件121的一侧,第二光检测器132间隔第一发光组件121远离设置于第二发光组件122的一侧。
在一具体实施例中,第一发光组件121包括至少一绿光光源,第一光线为绿光;第二发光组件122包括至少一红光光源和至少一红外光光源,第二光线为红光与红外光的组合光。
在一具体实施例中,第一发光组件121包括第一发光元件1211和第二发光元件1212,第一发光元件1211和第二发光元件1212均为绿光光源,即第一发光元件1211为第一绿光光源,第二发光元件1212为第二绿光光源,第一光线为两个绿光光源发射的绿光光线,相应地,第一反射光线包括绿光反射光线。人的血液为红色,能够对绿色光源发出的绿光有效的吸收,使得从皮肤反射回来的光的波动能够在绿色光谱中更加明显,因此第一发光元件1211和第二发光元件1212用于发射检测血氧的光信号。
在一具体实施例中,第二发光组件122包括沿直线排列的至少2个红光光源和至少2个红外光源,红光光源数量与红外光源数量相等,且红光光源和红外光源交错布置。在本实施例中,第二发光组件122包括沿直线排列的第三发光元件1221、第四发光元件1222、第五发光元件1223和第六发光元件1224。
第三发光元件1221和第五发光元件1223均为红光光源,即第三发光元件1221为第一红光光源,第五发光元件1223为第二红光光源。第四发光元件1222和第六发光元件1224均为红外光源,即第四发光元件1222为第一红外光源,第六发光元件1224为第二红外光源。相应地,第二光线为两个红光光源发射的红光光线和两个红外光源发射的红外光线,第二反射光线包括红光反射光线和红外反射光线。
血液的光吸收程度和光散射程度与血氧饱和度(SpO2)、血红蛋白含量有关,根据氧合血红蛋白和还原血红蛋白在红光和红外光区域的光谱特性,氧合血红蛋白和还原血红蛋白对于红光和红外光的吸收差别很大。人体血液中的氧合血红蛋白和还原血红蛋白的含量不同,吸收光谱也不同,可以使光源模块12发射两个波长的光信号来获取血液中的血氧饱和度。因此,在本实施例中,可以采用红光光源和红外光源来检测人体的血氧饱和度,其中,第一红外光源和第二红外光源还可用于检测用户是否佩戴人体生理参数监测组件100。
第一发光组件121和第二发光组件122均包括基座(图未示)以及设置于基座上的发光二极管(图未示)和光源灯罩(图未示),基座设置于主板11上,光源灯罩遮盖发光二极管,发光二极管用于发射绿光光线或者红光光线,抑或红外光线。
在本实施例中,发光二极管可以为窄角度发光二极管,窄角度发光二极管能够将光线更多地入射至人的皮肤内,从而使第一光检测器131和第二光检测器132接收更多的反射光线,有益于降低发光二极管的功耗。
在一具体实施例中,第一光检测器131和第二光检测器132均为光电传感器(图未示),每个光电传感器面向用户皮肤一侧的形状均为具有长边和短边的矩形,第一光检测器131一侧的长边朝向第二发光组件122,第二光检测器132一侧的长边朝向第一发光组件121。
第一光检测器131主要用于接收人体皮肤反射回来的绿光反射光线,还用于接收人体皮肤反射回来的红光外反射光线和红外反射光线。第二光检测器132主要接收人体皮肤反射回来的红光外反射光线和红外反射光线,还用于接收人体皮肤反射回来的绿光反射光线。通过复用第一光检测器131和第二光检测器132可以提高人体生理参数检测的准确率和精度。同时,由于复用了第一光检测器131和第二光检测器132,可以适当选用功率较低的第一发光组件121和第二发光组件122,进而降低本实施例的成本。
基于上述第一光检测器131、第二光检测器132、第一发光组件121和第二发光组件122之间的位置关系,在同样面积的光电传感器的情况下,第一光检测器131和第二光检测器132能够尽量多的接收第一反射光线和第二反射光线,有益于降低发光二极管的功耗,同时还可以减小对第一光检测器131和第二光检测器132的面积要求,继而减小第一光检测器131和第二光检测器132的经济成本。
第一发光元件1211、第二发光元件1212、第三发光元件1221、第四发光元件1222、第五发光元件1223、第六发光元件1224安装于主板11上时,作为第一红光光源的第三发光元件1221和作为第一红外光源的第四发光元件1222相邻设置,作为第二红光光源的第五发光元件1223和作为第二红外光源的第六发光元件1224相邻设置。
第四发光元件1222位于第三发光元件1221和第五发光元件1223之间,第五发光元件1223位于第四发光元件1222和第六发光元件1224之间,即红光光源和红外光源交错设置于主板11上。实际上,第二发光组件122可以包括2个以上的红光光源和2个红外光源,红光光源数量与红外光源数量相等,且红光光源和红外光源交错布置。红光光源以及红外光源交错设置能够使红光光线或者红外光线均匀的发射至人体皮肤,并被第一光检测器131和第二光检测器132均匀接收,提升信号质量。
第一发光元件1211临近设置于第三发光元件1221和第四发光元件1222的一侧,第二发光元件1212临近设置于第五发光元件1223和第六发光元件1224的一侧。
在一具体实施例中,如图2所示,第一发光组件121、第二发光组件122、第一光检测器131以及第二光检测器132分别具有相互平行的中轴线,第一发光组件121、第二发光组件122、第一光检测器131以及第二光检测器132之间的距离为元件对应的中轴线之间的距离。
在一具体实施例中,第一光检测器131和第二光检测器132的中轴线为穿过几何中心的线;第一发光组件121的中轴线为穿过第一发光组件121发光中心的线或者多个绿光光源发光中心之间的连线;第二发光组件122的中轴线为红光光源与红外光源发光中心之间的连线。
如图2所示,第一光检测器131具有第一中轴线L1,第一中轴线L1为穿过第一光检测器131的几何中心的线,具体来说,第一中轴线L1为第一光检测器131的短边中点与第一光检测器131中心点的连线。第二光检测器132具有第二中轴线L2,第二中轴线L2为穿过第二光检测器132的几何中心的线,具体来说,第二中轴线L2为第二光检测器132的短边中点与该第二光检测器132中心点的连线。
第一发光组件121具有第三中轴线L3,第三中轴线L3为第一发光元件1211和第二发光元件1212的发光中心的连线。第二发光组件122具有第四中轴线L4,第四中轴线L4为第三发光元件1221、第四发光元件1222、第五发光元件1223和第六发光元件1224的发光中心的连线。第一中轴线L1、第二中轴线L2、第三中轴线L3和第四中轴线L4均相互平行,即任意两条中轴线都互为平行线。
在如图2所示的实施例中,由于第一发光组件121具有2个绿光光源,因此第三中轴线L3为两个绿光光源发光中心的连线。在第一发光组件121仅有1个绿光光源时,如图3所示,第一发光组件121为穿过发光元件1211发光中心的线,同时该线平行于第二发光组件122的中轴线。在同样面积的光电传感器的情况下,第一光检测器131和第二光检测器132能够尽量多的接收第一反射光线和第二反射光线,有益于降低发光二极管的功耗,同时还可以减小对第一光检测器131和第二光检测器132的面积要求,继而减小第一光检测器131和第二光检测器132的经济成本。
在一具体实施例中,第一光检测器131的第一中轴线L1与第一发光组件121的第三中轴线L3之间具有第一距离,第一距离为2.5毫米~7.0毫米,例如,2.5毫米、3.0毫米、3.5毫米、4.0毫米、4.5毫米、5.0毫米、5.5毫米、6.0毫米、6.5毫米,7.0毫米。
第二光检测器132的第二中轴线L2与第一发光组件121的第三中轴线L3之间具有第二距离,第二距离为2.5毫米~7.0毫米,例如,2.5毫米、3.0毫米、3.5毫米、4.0毫米、4.5毫米、5.0毫米、5.5毫米、6.0毫米、6.5毫米,7.0毫米。
第二光检测器132的第二中轴线L2与第二发光组件122的第四中轴线L4之间具有第三距离,第三距离为3.5毫米~7.5毫米,例如,3.5毫米、4.0毫米、4.5毫米、5.0毫米、5.5毫米、6.0毫米、6.5毫米,7.0毫米。
由于红光在血液中的传输路线越长,能够获取的血氧信号更好(灌注指数高),因此在本实施例中,作为第二发光组件122的第三发光元件1221、第四发光元件1222、第五发光元件1223和第六发光元件1224与第二光检测器132之间的距离要大于作为第一发光组件121的第一发光元件1211、第二发光元件1212与第二光检测器132之间的距离,即第三距离大于第二距离。
另外,第一距离与第二距离基本相等,第一发光组件121的第一发光元件1211和第二发光元件1212发出的光能够同时被第一光检测器131和第二光检测器132接收,也即第三距离也大于第一距离。
在本实施例中,第一距离与第二距离基本相等,因此,第一发光组件121发出的绿光光线能够被第一光检测器131和第二光检测器132同时接收到,并且两个光检测器接收到的绿光反射光线有较佳的信号质量。在进行心率计算时,可以单独使用第一光检测器131或第二光检测器132接收的绿光信号进行计算,或者同时参考第一光检测器131或第二光检测器132接收的绿光信号进行心率计算,能够较好的去除环境光以及用户运动的影响。
例如,当用户未能良好佩戴可穿戴设备时,仅有其中一个光检测器能够接收到较佳质量的绿光信号,则取其中一个光检测器的绿光信号进行心率计算。在其他实施例中,也可采用第一光检测器131和第二光检测器132接收的红光信号和红外光信号进行心率计算。
为了获取更多的血氧信息,通常需要获取人体血管更为丰富的信息,因此采用红光光线和红外光线,能够获得更长的波长并且透过更多的皮下组织来获取血液信息。由于第三距离大于第二距离,第二发光组件122发出的红光光线和红外光线能够穿透更深的皮下组织,获取更多的血液信息,使第二光检测器132能够接收到更好的血氧信息。
在本实施例中,单独以第二光检测器132接收的红光和红外光信号作为血氧信号进行血氧计算,同时可将第一光检测器131接收到的红光信号和红外光信号作为辅助血氧信号进行血氧计算。
在一具体实施例中,第二发光组件122与第二光检测器132之间的距离为6.7毫米;第一发光组件121与第二光检测器132之间的距离为5.1毫米;第一发光组件121与第一光检测器131之间的距离为5.5毫米。同时,第三中轴线L3和第四中轴线L4之间具有第四距离,第四距离为1.6毫米。第三发光元件1221、第四发光元件1222、第五发光元件1223和第六发光元件1224中,相邻两个发光元件的物理中心之间的距离可以为1.1毫米,能够使得器件之间互不影响满足封装要求,并且能够使空间最小化。
第一发光元件1211具有第五中轴线L5,第二发光元件1212具有第六中轴线L6,第三发光元件1221具有第七中轴线L7,第五中轴线L5、第六中轴线L6和第七中轴线L7均为互相平行的直线,且均垂直于第四中轴线L4。第五中轴线L5和第七中轴线L7之间的距离为0.6毫米,第五中轴线L5和第六中轴线L6之间的距离为2.26毫米。
本实施例揭示的人体生理参数监测组件100密集布局两个红光光源、两个红外光源以及两个相对大面积的光检测器,使得人体生理参数监测组件100的发光量更大,两个光检测器接收光线的接收面积更大,血氧信号收集得更多,有利于算法分析。
在一具体实施例中,光源模块12、第一光检测器131以及第二检测器132分别通过单独的用于调节相互高度差的垫块安装在主板11上,光源模块12、第一光检测器131以及第二检测器132的顶面平齐。
如图1所示,主板11上设有第一垫块141、第二垫块142和第三垫块143,第一光检测器131通过第一垫块141安装在主板11上,光源模块12通过第二垫块142安装在主板11上,第二光检测器132通过第三垫块143安装在主板11上。
第一垫块141、第二垫块142和第三垫块143用于调节第一光检测器131、光源模块12和第二光检测器132的顶端高度差,以使第一光检测器131、光源模块12和第二光检测器132的顶面处于平齐状态,从而增大第一光检测器131和第二光检测器132的感应效果,并且更贴近用户的皮肤,能够提高人体生理参数监测组件100的准确率。
例如,第一发光组件121和第二发光组件122具有第一顶面,第一光检测器131和第二光检测器132具有第二顶面,第一发光元件1211、第二发光元件1212、第三发光元件1221、第四发光元件1222、第五发光元件1223、第六发光元件1224通过基座安装于主板11上时,第一顶面高于第二顶面0.4毫米,此时可以将第一垫块141和第三垫块143的厚度设为1.2毫米,第二垫块142的厚度设为0.8毫米。
在本实施例中,作为光源的第一发光组件121、第二发光组件122与第一光检测器131、第二光检测器132之间布局紧凑,在较小布局空间下能够获取质量更佳的生理信号,有利于人体生理参数监测组件的小型化。
请一并参与图3,图3是图1所示人体生理参数监测组件另一实施例的局部结构示意图。
在一具体实施例中,人体生理参数监测组件100可以包括一个绿光光源、一个红光光源、一个红外光源以及两个光检测器。
具体来说,第一发光组件121包括第一发光元件1211,第一发光元件1211为绿光光源,绿光光源可以包括发光二极管,例如窄角度发光二极管。第二发光组件122包括第三发光元件1221和第四发光元件1222,其中第三发光元件1221为红光光源,第四发光元件1222为红外光源,红光光源和红外光源均可以包括发光二极管,例如窄角度发光二极管。光检测模块13包括第一光检测器131和第二光检测器132,第一光检测器131和第二光检测器132均包括光电传感器。
第一发光组件121和第二发光组件122间隔设置,第一光检测器131间隔第二发光组件122设置于远离第一发光组件121的一侧,第二光检测器132间隔第一发光组件121设置于远离第二发光组件122的一侧,即红光光源和红外光源设置于绿光光源的一侧,第二光检测器132设置于绿光光源的另一侧,第一光检测器131设置于红光光源和红外光源远离绿光光源的一侧。
第一发光元件1211、第三发光元件1221和第四发光元件1222与第一光检测器131和第二光检测器132之间的距离与上述实施方式类似,此处不做赘述。
在图3所示实施例中,其与图2所示实施例区别主要在于光源数量不同,即在图3中绿光光源、红光光源、红外光源分别为1个,在图2中绿光光源、红光光源、红外光源分别具有2个。
在本申请的其他实施例中,以1个绿光光源、1个红光光源、1个红外光源作为一组,可以形成多组(大于等于2组)光源结构,以获取更高强度的生理信号。
本申请提供一种人体生理参数监测组件100,该组件包括主板11以及设置于主板11上的光源模块12和光检测模块13,其中,光源模块12包括间隔设置的用于发射第一光线的第一发光组件121和用于发射第二光线的第二发光组件122;光检测模块13包括用于接收第一光线的反射光线的第一光检测器131和用于接收第二光线的反射光线的第二光检测器132,第一光检测器131和第二光检测器132分别位于光源模块12的两侧;第二发光组件122与第二光检测器132之间的距离大于第一发光组件121与第二光检测器132之间的距离,且第二发光组件122与第二光检测器132之间的距离大于第一发光组件121与第一光检测器131之间的距离。通过使用第一发光组件121和第二发光组件122两组发光元件发别发出用于检测心率的绿光信号和用于检测血氧的红光、红外光信号,将第一光检测器131和第二光检测器132设置于两组发光元件的两侧,从而能够增大两个光检测器的光接收面积,提高心率检测的准确率;而第二发光组件122与第二光检测器132的距离较大,其发出的红光、红外光信号能够穿透用户皮肤,获取更多的皮下血液信息后再被第二光检测器132接收,从而增加血氧信号的收集量,有利于人体生理参数的算法分析。本发明能在增强心率和血氧信号的信号强度的同时,合理的距离间隔设计,也能够使生理检测组件小型化。
在上述实施方式的基础上,本申请进一步提供一种穿戴设备,具体请参阅图4~图6,图4是本申请一种穿戴设备一实施例的结构示意图,图5是图4所示部分穿戴设备的结构示意图,图6是图5所示部分穿戴设备的截面结构示意图。本实施例揭示的穿戴设备200包括第一壳体21、第二壳体22以及人体生理参数监测组件23,第一壳体21和第二壳体22对位扣合组装形成主体,人体生理参数监测组件23与上述实施方式中的人体生理参数监测组件100类似,本实施例中与上述实施例相似的部分此处不做赘述。
本实施例揭示的穿戴设备200为手环,可以直接穿戴于人体手腕,相应地,穿戴设备200还包括连接于主体两侧的带部24,带部24用于将穿戴设备200固定于人体手腕,该带部24与主体可拆卸连接。
显而易见,人体生理参数检测组件23可以集成到任意的便携式设备,例如眼镜、头盔、手环、项链、手表、胸针、鞋等等。作为手环的穿戴设备200的主体与带部24为可拆卸连接,该具有人体生理参数检测23的主体可以安装于其他便携式设备上实现生理检测。
穿戴设备200用于穿戴在用户的皮肤上,第一壳体21和第二壳体22对位扣合组装后形成一容纳空间,人体生理参数监测组件23设置于容纳空间中,第二壳体22设置于靠近皮肤的一侧,且具有与人体手腕适配的弯曲的弧度。
第二壳体22包括两个端部(图未示)、位于两个端部之间的长边(图未示)和视窗221,视窗221与光源模块231和光检测模块232的形状和大小相匹配,显露出光源模块231和光检测模块232的光发射和光接收面,用于穿透第一光线、第二光线、第一反射光线及第二反射光线。
在本实施例中,第一壳体21上安装有显示信息的显示屏(图未示),第二壳体22大致呈长条形,两端部分别与穿戴设备200的带部24可拆卸连接。
第一壳体21和第二壳体22的材料可以为塑料、金属、合金等,此处不做限定。第一壳体21和第二壳体22的边缘可以分别设置有相互匹配的凹槽和凸起部,或者相互匹配的卡扣件和卡扣,使得第一壳体21和第二壳体22对位组装。
请一并参阅图7,图7是图5所示第二壳体的结构示意图。
在一具体实施例中,视窗221的数量为三个,三个视窗221与人体生理参数监测组件23的光源模块231和两个光检测器一一对应。
具体来说,视窗221包括第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213,第二视窗2212设置于第一视窗2211和第三视窗2213之间,且第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213的形状为具有长边和短边的矩形,第二视窗2212一侧的长边朝向第一视窗2211的长边,第二视窗2212另一侧的长边朝向第三视窗2213的长边。
第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213的短边沿第二壳体22的长边设置,第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213平行设置于第二壳体22上。
第一视窗2211对应第一光检测器2321设置,第二视窗2212对应光源模块231设置,也即第二视窗2212与第一发光组件(图未示)和第二发光组件(图未示)对应设置,第三视窗2213对应第二光检测器2322设置。
在第二壳体22一侧向穿戴设备200的内侧观看,可以在第一视窗2211内观察到第一光检测器2321,在第二视窗2212内可以观看到绿光光源、红光光源和红外光源,在第三视窗2213内观察到第二光检测器2322。其中,第一视窗2211与第一光检测器2321的形状和大小相匹配、第二视窗2212与绿光光源、红光光源、红外光源形成的光源模块231的形状和大小相匹配,第三视窗2213与第二光检测器2322的形状和大小相匹配。
在一具体实施例中,第二视窗2212与第一视窗2211相邻两个长边之间具有第五距离,第二视窗2212与第三视窗2213相邻两个长边之间具有第六距离,第五距离小于第六距离。绿光光源位于第二视窗2212内靠近第三视窗2213的一侧,红光光源以及红外光光源位于第二视窗2212内靠近第一视窗2211的一侧。
在一具体实施例中,第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213的长边均为5.1毫米,第一视窗2211和第三视窗2213的短边为2.8毫米,第二视窗2212的短边为3.3毫米,第五距离为1.65毫米,第六距离为2.85毫米。
实际上,第五距离越小越好,这样第一视窗2211内的第一光检测器2321能够接收到的绿光信号越多,但由于考虑到需要在第一视窗2211以及第二视窗2212之间设置避免内部窜光的挡光部,相应地,模具注塑时存在设置挡光部的要求。第五距离设置为1.65毫米已经设置的足够小,能够使第一发光组件和第一光检测器2321之间为足够小的距离,第一光检测器2321获取到更多的绿光信息。
第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213的短边沿第二壳体22的长边设置,第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213平行设置于第二壳体22,形成一沿第二壳体22长边设置的视窗221区域。从而,人体生理参数监测组件23的第一光检测器2321、光源模块231第二光检测器2322的短边依次对应于手环的长边布置,使得手环的宽度不受光源数量和光检测器数量的限制,以使得手环主体宽度不至于过于宽大,而类似于长条形,在提高生理信号强度的同时使得结构更为紧凑,有利于产品的小型化。
视窗221的材料为高透明材料,例如,聚碳酸酯(PC,Polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,polymethyl methacrylate)、环氧树脂中的至少一种。第二壳体22的材料为遮光材料,视窗221与第二壳体22通过双色注塑工艺注塑成型。
双色注塑工艺是建立在IMD(模内装饰)工艺的基础上,可以理解为IMD的俗称。它是将两种颜色进行混搭组合,镶制在物体上,通常会以黑色和白色为底色。主要特点是光泽度高,手感光滑细腻,不易刮花等。
视窗221为第一色,第二壳体22为第二色(遮光区域),第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213之间相互独立,且有独立进胶口。例如,可以预留0.4毫米封胶位置,封胶位置不足,即采用插穿封胶。
插穿是一种模具术语,指合模后有拔模斜度的前后模钢料相靠而形成紧密接触,能有效阻止熔化的塑胶流入,而完成产品注塑成型的一种模具设计方式。封胶就是指模具合模后,型腔内限制熔化的塑胶流动的模具结构,可以理解为足够精密的前后模。
在一具体实施例中,人体生理参数监测组件23需要确保接收到的光线是由皮肤反射的光线,其余光源信号都属于干扰信号,因此需要在穿戴设备200内部进行抗干扰结构设计,以杜绝接收皮肤反射外的光源。
第一视窗2211、第二视窗2212和第三视窗2213之间若没有设置挡光部,第二视窗2212内的光源发射出的光线会直接到达第二视窗221和第三视窗221,会造成窜光。因此,穿戴设备200还包括弹性隔光板24,用于进一步将第二视窗2212与第一视窗2211和第三视窗2213隔离开来,避免窜光。
弹性隔光板24设置于主板233与第二壳体22之间,弹性隔光板24上设置有露出光源模块231和光检测模块232的通孔。
在一具体实施例中,弹性隔光板24可以包括乙烯-醋酸乙烯共聚物泡棉,弹性隔光板具有弹性不透光的特点,在第一壳体21和第二壳体22对位组装后,弹性隔光板24能够在容纳空间内压缩0.3~0.5毫米,以阻隔人体生理参数监测组件23内部以及光源模块231到达皮肤前光线的干扰。
在一具体实施例中,至少一个通孔的数量为三个,包括第一通孔2411、第二通孔2412和第三通孔2413,第一通孔2411对应第一光检测器2321设置,第二通孔2412对应光源模块231设置,第三通孔2413对应第二光检测器2322设置。
本申请提供一种穿戴设备200,该穿戴设备200包括第一壳体21、第二壳体22以及人体生理参数监测组件23;第一壳体21和第二壳体22对位扣合组装后形成一容纳空间,人体生理参数监测组件23设置于容纳空间中;第二壳体22包括两个端部、位于两个端部之间的长边和显露出光源模块231和光检测模块232的视窗221,能够提高第一光检测器2321及第二光检测器2322的准确率。
以上仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (14)
1.一种人体生理参数监测组件,其特征在于,所述组件包括主板以及设置于所述主板上的光源模块和光检测模块,其中,
所述光源模块包括间隔设置的用于发射第一光线的第一发光组件和用于发射第二光线的第二发光组件;
所述光检测模块包括用于接收所述第一光线的反射光线的第一光检测器和用于接收所述第二光线的反射光线的第二光检测器,所述第一光检测器和所述第二光检测器分别位于所述光源模块的两侧;
所述第二发光组件与所述第二光检测器之间的距离大于所述第一发光组件与所述第二光检测器之间的距离,且所述第二发光组件与所述第二光检测器之间的距离大于所述第一发光组件与所述第一光检测器之间的距离。
2.根据权利要求1所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述第二发光组件与所述第二光检测器之间的距离为3.5毫米~7.5毫米;所述第一发光组件与所述第二光检测器之间的距离为2.5毫米~7.0毫米;所述第一发光组件与所述第一光检测器之间的距离为2.5毫米~7.0毫米。
3.根据权利要求1所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述第二发光组件与所述第二光检测器之间的距离为6.7毫米;所述第一发光组件与所述第二光检测器之间的距离为5.1毫米;所述第一发光组件与所述第一光检测器之间的距离为5.5毫米。
4.根据权利要求3所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述第二发光组件包括沿直线排列的至少2个所述红光光源和至少2个所述红外光源,所述红光光源数量与所述红外光源数量相等,且所述红光光源和所述红外光源交错布置。
5.根据权利要求1所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述第一发光组件包括至少一绿光光源,所述第一光线为绿光;
所述第二发光组件包括至少一红光光源和至少一红外光光源,所述第二光线为红光与红外光的组合光。
6.根据权利要求5所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述第一发光组件、所述第二发光组件、所述第一光检测器以及第二光检测器分别具有相互平行的中轴线,所述第一发光组件、所述第二发光组件、所述第一光检测器以及所述第二光检测器之间的距离为所述中轴线之间的距离。
7.根据权利要求6所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述第一光检测器和所述第二光检测器的所述中轴线为穿过几何中心的线;
所述第一发光组件的所述中轴线为穿过所述第一发光组件发光中心的线或者多个所述绿光光源发光中心之间的连线;
所述第二发光组件的所述中轴线为所述红光光源与所述红外光源发光中心之间的连线。
8.根据权利要求1所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述第一光检测器和所述第二光检测器均为具有长边和短边的矩形,所述第一光检测器一侧的长边朝向所述第二发光组件,所述第二光检测器一侧的长边朝向所述第一发光组件。
9.根据权利要求1所述的人体生理参数监测组件,其特征在于,所述光源模块、所述第一光检测器以及所述第二检测器分别通过单独的用于调节相互高度差的垫块安装在所述主板上,所述光源模块、所述第一光检测器以及所述第二检测器的顶面平齐。
10.一种穿戴设备,其特征在于,所述穿戴设备包括第一壳体、第二壳体以及权利要求1~9中任一项所述的人体生理参数监测组件;
所述第一壳体和所述第二壳体对位扣合组装后形成一容纳空间,所述人体生理参数监测组件设置于所述容纳空间中;所述第二壳体包括两个端部、位于两个所述端部之间的长边和显露出所述光源模块和所述光检测模块的视窗。
11.根据权利要求10所述的穿戴设备,其特征在于,所述视窗包括与所述第一光检测器匹配的第一视窗、与所述光源模块匹配的第二视窗和与所述第二光检测器匹配的第三视窗,所述第一视窗、所述第二视窗和所述第三视窗为具有长边和短边的矩形,且所述第一视窗、所述第二视窗和所述第三视窗的短边沿所述第二壳体的长边设置。
12.根据权利要求11所述的穿戴设备,其特征在于,所述第二视窗与所述第一视窗相邻两个长边之间的距离小于所述第二视窗与所述第三视窗相邻两个长边之间的距离。
13.根据权利要求10所述的穿戴设备,其特征在于,所述视窗的材料为高透明材料,所述第二壳体的材料为遮光材料,所述视窗与所述第二壳体通过双色注塑工艺注塑成型。
14.根据权利要求10所述的穿戴设备,其特征在于,所述设备还包括弹性隔光板,所述弹性隔光板设置于主板与所述第二壳体之间,所述弹性隔光板上设置有露出所述光源模块和所述光检测模块的通孔。
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