CN111358328A - 全隔离光路结构及采用全隔离光路结构的座圈及马桶盖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全隔离光路结构及采用全隔离光路结构的座圈及马桶盖，所述全隔离光路结构中，所述隔光板用于阻挡光线在所述光发射装置和所述光接收装置之间传播，所述光发射装置和所述光接收装置分别独立发光和收光，避免了所述光发射装置所发射的光对所述光接收装置的干扰。所述采用全隔离光路结构的马桶盖中，所述座圈包括人体信号提取单元，所述人体信号提取单元内安装有如上所述的全隔离光路结构，避免了所述光发射装置所发射的光对所述光接收装置的干扰，提高了厚脂肪部位获取PPG信号的质量。安装有所述弱电信号采集电路的马桶盖，可以在人们使用马桶时采集人体腿部的心电信号，即使是干燥的冬季，也能够有效地提取人体的心电信号。

Description

全隔离光路结构及采用全隔离光路结构的座圈及马桶盖
技术领域
本发明涉及马桶盖技术领域，具体涉及一种全隔离光路结构及采用全隔离光路结构的座圈及马桶盖。
背景技术
坐便器又称为马桶，是人们日常生活中必备的器具，智能马桶盖因其具有医疗和保健作用而受到人们的欢迎。目前，智能马桶盖可以采集人体的生物特征，如心电信号，以达到监测人体健康状况的目的。
光体积变化描记图法的英文缩写为PPG(Photo-plethysmography)，是以光学的方式取得的器官体积描记图，一般通过脉搏血氧仪来照射皮肤并测量光吸收的变化量来实现。PPG信号可以用来计算人体血氧饱和度、心率、血压等生理指标。PPG信号的获取，一般采用940nm+650nm两个波长的光学信号来实现采集，PPG信号可以由透射吸收(如在指尖、耳垂)、或反射(如放在额头)的方式取得。
现有的反射方式采集PPG信号所使用的光学技术，无论是分立器件还是集成的传感器，发光和收光两部分共用同一块透光材质来进行导光、防水处理，如图1所示。由于发光光源和收光光电管使用同一块透光介质与人体接触，而所有透光材质都不实现百分之百光能量的传输，必然存在全反射、折射等现象，因此收光部分不可避免地受到光源信号的部分直射，这在PPG信号微弱时表现为寄生在信号波形上的毛刺，使信号质量变差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种避免发光部分对收光部分产生干扰的全隔离光路结构及采用全隔离光路结构的座圈及马桶盖。
一种全隔离光路结构，包括隔光板以及由所述隔光板间隔开的光发射装置和光接收装置，所述隔光板用于阻挡光线在所述光发射装置和所述光接收装置之间传播。
进一步地，所述光发射装置包括光发射器和设于所述光发射器上方的发射器透光片；所述光接收装置包括光接收器和设于所述光接收器上方的接收器透光片；所述隔光板位于所述光发射器和所述光接收器之间并延伸至所述发射器透光片和所述接收器透光片之间。
进一步地，所述发射器透光片的上表面、所述接收器透光片的上表面与所述隔光板的上表面平齐。
以及，一种采用全隔离光路结构的座圈，所述座圈包括人体信号提取单元，所述人体信号提取单元内安装有如上所述的全隔离光路结构，用于提取人体的PPG信号。
进一步地，所述座圈具有座位表面和与所述座位表面相对的底面，所述座位表面穿设有安装孔；
所述光发射装置和所述光接收装置安装于所述安装孔内，所述光发射装置、所述光接收装置与所述安装孔之间空隙填充有隔光材料，所述隔光材料形成所述隔光板。
进一步地，所述隔光材料填充整个所述安装孔，所述隔光材料开设有两个通孔；
所述两个通孔包括光发射器安装孔和光接收器安装孔，所述光发射器安装孔和所述光接收器安装孔分别用于安装所述光发射装置和所述光接收装置。
进一步地，所述光发射器安装孔和所述光接收器安装孔平行设置。
进一步地，所述发射器透光片的上表面、所述接收器透光片的上表面、所述隔光板的上表面与所述座圈的座位表面平齐。
以及，一种马桶盖，包括如上所述的全隔离光路结构，所述马桶盖还包括采集人体心电信号的弱电信号采集电路；
所述弱电信号采集电路包括两个信号采集单元，两个所述信号采集单元包括两个信号接收电极片和两个运算放大器，两个所述运算放大器形成差分电路；
所述差分电路还包括第一反馈电阻R3、第二反馈电阻R3'和设于所述第一反馈电阻R3和所述第二反馈电阻R3'之间的负反馈电路。
进一步地，两个所述信号接收电极片为有源电极片，两个所述信号接收电极片用于接收共模信号和差模信号；
所述负反馈电路采用单个电阻或多个电子元件组成的具有频率特性的网络组件构成；
或者，
所述负反馈电路由具有全通、低通、高通、带通或者带阻频率特性的网络组件构成。
有益技术效果：
1.本专利文件中，所述隔光板设置于所述光发射装置和所述光接收装置之间，所述光发射装置和所述光接收装置分别独立发光和收光，避免了所述光发射装置所发射的光对所述光接收装置的干扰。
2.由于所述光发射装置和所述光接收装置的光路完全隔离，避免了所述光发射装置所发射的光在经过人体反射前对所述光接收装置的干扰，提高了厚脂肪部位获取PPG信号的质量。
3.两个所述信号采集单元作为放大电路的前置输入电极，采用同相差分输入方式，使得送到后级运算放大器的差模信号与共模信号的幅值之比得到提高，达到提高输入信号的信噪比的目的，使所述马桶盖可以更有效地提取人体的心电信号(ECG信号)。
4.安装有所述弱电信号采集电路的马桶盖，可以在人们使用马桶时采集人体腿部的心电信号，即使是干燥的冬季，也能够有效地提取人体的心电信号。
附图说明
图1是现有技术中马桶盖的光路结构示意图。
图2是本发明实施例中全隔离光路结构的光路结构示意图。
图3是本发明实施例中采用全隔离光路结构的座圈的人体信号提取单元的安装孔部分放大结构示意图。
图4是本发明实施例中采用全隔离光路结构的座圈的结构示意图。
图5是本发明实施例中的马桶盖的弱电信号采集电路的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
实施例1
请参阅图2，示出本发明实施例提供的一种全隔离光路结构，包括隔光板123以及由所述隔光板123间隔开的光发射装置121和光接收装置122，所述隔光板123用于阻挡光线在所述光发射装置121和所述光接收装置122之间传播。
进一步地，所述光发射装置121包括光发射器1211和设于所述光发射器1211上方的发射器透光片1212；所述光接收装置122包括光接收器1221和设于所述光接收器1221上方的接收器透光片1222；所述隔光板123位于所述光发射器1211和所述光接收器1221之间并延伸至所述发射器透光片1212和所述接收器透光片1222之间。
进一步地，所述发射器透光片1212的上表面、所述接收器透光片1222的上表面与所述隔光板123的上表面平齐。
具体地，所述隔光板123使所述光发射装置121和所述光接收装置122完全隔离，使所述光发射器1211发出的光不会通过共用的导光板传递至所述光接收器1221，减少了所述光接收器1221接收到的干扰光信号。
优选地，所述隔光材料采用金属材料或者其他不透光材料。
本实施例中，所述隔光板123使所述光发射装置121和所述光接收装置122完全隔离，避免了所述光发射装置121所发射的光对所述光接收装置122的干扰。
实施例2
请参阅图4，本发明还公开了一种采用全隔离光路结构的座圈10，其示出所述座圈10包括人体信号提取单元，所述人体信号提取单元内安装有如上所述的全隔离光路结构，用于提取人体的PPG信号。
进一步地，请参阅图3，所述座圈10具有座位表面和与座位表面相对的底面，所述座位表面穿设有安装孔12，所述光发射装置121和所述光接收装置122安装于所述安装孔12内，所述光发射装置121、所述光接收装置122与所述安装孔12之间空隙填充有隔光材料，所述隔光材料形成所述隔光板123。所述隔光材料填充整个所述安装孔12，所述隔光材料开设有两个通孔，所述两个通孔包括光发射器1211安装孔和光接收器1221安装孔，所述光发射器1211安装孔和所述光接收器1221安装孔分别用于安装所述光发射装置121和所述光接收装置122。所述光发射器1211安装孔和所述光接收器1221安装孔平行设置。
进一步地，所述发射器透光片1212的上表面、所述接收器透光片1222的上表面、所述隔光板123的上表面与所述座圈10的座位表面平齐。
具体地，本实施例中的安装有所述全隔离光路结构的座圈10，既可以安装于不带加热和冲洗功能的普通的马桶盖，也可以安装于具有加热和冲洗功能、人体生理特征参数(如体脂参数、体重参数、心电信号等)检测功能的智能马桶盖。
本实施例中，安装有全隔离光路结构的所述马桶盖中，所述光发射装置121和所述光接收装置122的光路完全隔离，避免了所述光发射装置121所发射的光在经过人体反射前对所述光接收装置122的干扰，提高了厚脂肪部位获取PPG信号的质量。
实施例3
本发明还公开了一种马桶盖，包括如上所述的采用全隔离光路结构，所述马桶盖还包括采集人体心电信号的弱电信号采集电路，请参阅图5，所述弱电信号采集电路包括两个信号采集单元，两个所述信号采集单元包括两个信号接收电极片111和两个运算放大器，两个所述运算放大器形成差分电路，所述差分电路还包括第一反馈电阻R3、第二反馈电阻R3'和设于所述第一反馈电阻R3和所述第二反馈电阻R3'之间的负反馈电路。
进一步地，两个所述信号接收电极片111为有源电极片，两个所述信号接收电极片111用于接收共模信号和差模信号；所述负反馈电路采用单个电阻或多个电子元件组成的具有频率特性的网络组件构成；或者，所述负反馈电路由具有全通、低通、高通、带通或者带阻频率特性的网络组件构成。
具体地，本实施例中的的马桶盖，既包括不带加热和冲洗功能的普通的马桶盖，也包括具有加热和冲洗功能的智能马桶盖。
具体地，安装有所述弱电信号采集电路的马桶盖，可以在人们使用马桶时采集人体腿部的心电信号，即使是干燥的冬季，也能够有效地提取人体的心电信号。
在本实施例中，所述弱电信号采集电路降低了外界电信号对所述信号采集单元的干扰，提高系统对人体心电信号采集的准确度。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全隔离光路结构，其特征在于，包括隔光板以及由所述隔光板间隔开的光发射装置和光接收装置，所述隔光板用于阻挡光线在所述光发射装置和所述光接收装置之间传播。
2.如权利要求1所述的全隔离光路结构，其特征在于，所述光发射装置包括光发射器和设于所述光发射器上方的发射器透光片；所述光接收装置包括光接收器和设于所述光接收器上方的接收器透光片；所述隔光板位于所述光发射器和所述光接收器之间并延伸至所述发射器透光片和所述接收器透光片之间。
3.如权利要求2所述的全隔离光路结构，其特征在于，所述发射器透光片的上表面、所述接收器透光片的上表面与所述隔光板的上表面平齐。
4.一种采用全隔离光路结构的座圈，其特征在于，所述座圈包括人体信号提取单元，所述人体信号提取单元内安装有如权利要求1-3所述的全隔离光路结构，用于提取人体的PPG信号。
5.如权利要求4所述的座圈，其特征在于，所述座圈具有座位表面和与所述座位表面相对的底面，所述座位表面穿设有安装孔；
所述光发射装置和所述光接收装置安装于所述安装孔内，所述光发射装置、所述光接收装置与所述安装孔之间空隙填充有隔光材料，所述隔光材料形成所述隔光板。
6.如权利要求5所述的座圈，其特征在于，所述隔光材料填充整个所述安装孔，所述隔光材料开设有两个通孔；
所述两个通孔包括光发射器安装孔和光接收器安装孔，所述光发射器安装孔和所述光接收器安装孔分别用于安装所述光发射装置和所述光接收装置。
7.如权利要求6所述的采用全隔离光路结构的马桶盖，其特征在于，所述光发射器安装孔和所述光接收器安装孔平行设置。
8.如权利要求5所述的座圈，其特征在于，所述发射器透光片的上表面、所述接收器透光片的上表面、所述隔光板的上表面与所述座圈的座位表面平齐。
9.一种马桶盖，包括如权利要求1-3中任一项所述的全隔离光路结构，其特征在于，所述马桶盖还包括采集人体心电信号的弱电信号采集电路；
所述弱电信号采集电路包括两个信号采集单元，两个所述信号采集单元包括两个信号接收电极片和两个运算放大器，两个所述运算放大器形成差分电路；
所述差分电路还包括第一反馈电阻R3、第二反馈电阻R3'和设于所述第一反馈电阻R3和所述第二反馈电阻R3'之间的负反馈电路。
10.如权利要求9所述的马桶盖，其特征在于，两个所述信号接收电极片为有源电极片，两个所述信号接收电极片用于接收共模信号和差模信号；
所述负反馈电路采用单个电阻或多个电子元件组成的具有频率特性的网络组件构成；
或者，
所述负反馈电路由具有全通、低通、高通、带通或者带阻频率特性的网络组件构成。
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