CN113080920A - 一种具有活体检测功能的穿戴设备及其活体检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有活体检测功能的穿戴设备及其活体检测方法，结合心率检测及人体电阻检测的两种技术手段，实现穿戴设备的活体检测，并且能够提高活体检测的准确性，同时可以利用活体检测对穿戴设备的穿戴状态进行改变，在未穿戴的情况下，关闭某些功能的使用，降低电池的损耗，提高该穿戴设备的续航能力。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种具有活体检测功能的穿戴设备及其活体检测方法。
背景技术
市场中，穿戴设备通常运用心率片的光电学检测设备是否处于戴腕状态。一般地，在穿戴设备的背面，有能发射光束的光源，照射手腕皮肤的血管。心脏每一次泵血，会将携带氧气的血液传送到全身，含氧高的血液颜色更深，肉眼难以分辨，但穿戴设备的传感器可以分辨。穿戴设备背面的光线照射手腕血管，“颜色深”的血每次通过都会被识别到，也就是被记录一次心跳。然而在一些特殊的物体表面，比如植物纤维表面、双层玻璃表面等，心率片也能接收到物体表面反射回来的光线，从而得到设备处于戴腕状态。同时，按照光电心率检测的原理，需要穿戴设备贴紧皮肤，贴不紧会造成检测不准确，但贴紧又会影响用户穿戴的舒适度。另外，如果皮肤上有纹身或其他改变皮肤颜色的情况，也会出现检测不准确的情况出现。
此类情况下，穿戴设备并不具备活体检测的功能。现如今的穿戴设备，智能化的需求越来越受厂家和消费者的重视，智能化会带来许多功能的出现，如运动监测、睡眠监测、心率监测等等，而这些功能都与用户息息相关，如何在用户使用过程中精确测量，还原用户使用时的真实数据，是需要面临的问题，在这其中穿戴或脱下状态的检测是十分有必要且重要的。穿戴设备需要可以根据脱戴腕的状态控制心率检测、血样检测、睡眠监测、运动检测等智能功能的开关，实现智能功能精确测量用户数据的同时，减少电池电量的损耗，提高使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，实现活体穿戴检测的目的。
基于上述目的，本发明提供一种穿戴设备，包括穿戴设备主体和用于将所述主体固定在人体上的固定装置，所述主体包括：
心率检测装置，用于获取所述人体的心率信号；
人体电阻检测电路，包括至少两个电极，用于获取所述人体的生物电流，并根据该生物电流计算生物电阻值；
状态判定装置，根据所述人体的心率信号与所述生物电阻值判断该穿戴设备是否处于穿戴状态。
作为优选，所述状态判定装置还包括判断所述心率信号是否处于不低于30次/分钟且不高于220次/分钟的心率范围内。
作为优选，所述状态判定装置还包括判断所述生物电阻值是否处于人体电阻范围。
作为优选，所述人体电阻范围为1700～2000Ω。
作为优选，所述人体电阻检测电路还包括分别设于两个电极对应位置的检测端，每个检测端设置有一个设于所述固定装置上的接触面，所述接触面用于与人体皮肤接触，获取人体的生物电流。
作为优选，该穿戴设备还包括控制该穿戴设备进入待机或穿戴状态的控制装置。
作为优选，所述状态判定装置判定该穿戴设备不处于穿戴状态下，所述控制装置控制该穿戴设备进入所述待机状态，此时，该穿戴设备消耗的电功率小于所述穿戴状态，同时所述心率检测装置、人体电阻检测电路和状态判定装置均保持开启。
作为优选，该穿戴设备还包括智能模块，该智能模块用于获取人体运动数据或睡眠数据。
作为优选，该穿戴设备还包括：电源，用于向所述心率检测装置、人体电阻检测电路、智能模块和状态判定装置供电。
基于上述目的，本发明还提供一种活体检测方法，应用于上述的穿戴设备中，包括步骤如下：
S1、获取人体的心率信号，判断该心率信号是否处于人体心率范围，若是则该穿戴设备进入状态判定；
S2、获取人体的生物电流，根据生物电流计算生物电阻值；
S3、判断所述生物电阻值是否处于人体电阻范围，若是，则该穿戴设备进入穿戴状态；
S4、若不是，则该穿戴设备进入待机状态。
与现有技术相比，本发明的益处有：
增加人体电阻检测电路，通过对获取人体的生物电流计算生物电阻值，结合心率检测装置获取人体的心率信号，通过对两者的二次确认，达到活体检测的目的，也极大地提高了活体检测的准确率；同时根据活体检测结果控制该设备进入不同的状态，在不同的状态下开启不同的功能，降低对电池的损耗，提高该穿戴设备的续航能力。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的装置连接示意图；
图2为本发明的一种实施例示意图；
图3为本发明的一种实施例示意图；
图4为本发明的一种实施例示意图；
图5为本发明的一种实施例的活体检测方法流程图；
其中，110：心率检测装置，120、120B、120C：人体电阻检测电路，121A、121B、121C：第一检测端，122A、122B、122C：第二检测端，130：状态判定装置，140：控制装置，150：智能模块，160：电源。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
实施例1
根据图1和图2所示，该穿戴设备为手表，包括手表主体和用于将所述主体固定在人体上的固定装置，所述固定装置为与主体两端相连的表带，该手表主体还包括：
心率检测装置110，用于获取所述人体的心率信号；该心率检测装置110设于手表主体的背面(图示未标出)，该心率检测装置110以光电检测的方式测量人体的心率信号，当心率检测装置110检测到人体的心率信号时，将该心率信号发送出去；
人体电阻检测电路120，包括两个电极，用于获取所述人体的生物电流，并根据该生物电流计算生物电阻值；
状态判定装置130，根据所述人体的心率信号与所述生物电阻值判断该穿戴设备是否处于穿戴状态，该判断包括人体的心率信号是否处于人体心率范围内和所述生物电阻值是否处于人体电阻范围内；人体心率范围为正常状态下的30～100次/分钟及运动状态下的100～220次/分钟，所以本实施例设定人体心率范围为不低于30次/分钟和不高于220次/分钟；经过对大量实验数据的分析研究确定，人体电阻的平均值一般为2000Ω左右，而在计算和分析时，通常取下限值1700Ω，综上，本实施例对人体电阻范围取值为1700～2000Ω。
人体电阻检测电路120还包括分别设于两个电极对应位置的检测端，对应于图1，分别为设置在表带上的第一检测端121A和第二检测端121B，每个检测端设置有一个设于所述表带上的接触面，所述接触面用于与人体皮肤接触，获取人体的生物电流。
首先通过设于主体背面的心率检测装置110检测到人体的心率信号并发送给状态判定装置130对该心率信号进行判定，然后再利用表带上的两个检测端，通过检测端上的接触面获取人体的生物电流，根据该生物电流计算生物电阻值并发送给状态判定装置130对该生物电阻值进行判定；状态判定装置130通过这两次判定进行二次确认，以此来达到活体检测的目的，检测的结果比单纯靠心率片或心率检测装置110判断是否为活体穿戴更为标准。
本实施例下，该穿戴设备还包括控制该穿戴设备进入待机状态或穿戴状态的控制装置140；若该穿戴设备不处于人体的穿戴状态，则处于待机状态。
状态判定装置130判定该穿戴设备不处于穿戴状态下，控制装置140控制该穿戴设备进入所述待机状态，此时，该穿戴设备消耗的电功率小于所述穿戴状态，同时心率检测装置110、人体电阻检测电路120和状态判定装置130均保持开启。
该穿戴设备还包括智能模块150，该智能模块150用于获取人体运动数据或睡眠数据；电源160，用于向心率检测装置110、人体电阻检测电路120、智能模块150和状态判定装置130供电；控制装置140也控制电源160、心率检测装置110、人体电阻检测电路120、智能模块150和状态判定装置130的启闭，在该穿戴设备进入待机状态时，控制智能模块150关闭，降低对电源160的消耗，可以提高该穿戴设备的续航能力。
实施例2
该穿戴设备为手表，包括手表主体和用于将所述主体固定在人体上的固定装置，所述固定装置为与主体两端相连的表带，该手表主体还包括：
心率检测装置110，用于获取所述人体的心率信号；该心率检测装置设于手表主体的背面，该心率检测装置110以光电检测的方式测量人体的心率信号，当心率检测装置检测到人体的心率信号时，将该心率信号发送出去；
人体电阻检测电路120B，包括两个电极，用于获取所述人体的生物电流，并根据该生物电流计算生物电阻值；
状态判定装置130，根据所述人体的心率信号与所述生物电阻值判断该穿戴设备是否处于穿戴状态，该判断包括人体的心率信号是否处于人体心率范围内和所述生物电阻值是否处于人体电阻范围内；人体心率范围为正常状态下的30～100次/分钟及运动状态下的100～220次/分钟，所以本实施例设定人体心率范围为不低于30次/分钟和不高于220次/分钟；经过对大量实验数据的分析研究确定，人体电阻的平均值一般为2000Ω左右，而在计算和分析时，通常取下限值1700Ω，综上，本实施例对人体电阻范围取值为1700～2000Ω。
如图3所示，人体电阻检测电路120B还包括分别设于两个电极对应位置的检测端，两个检测端分别设于手表主体的背部表面和所述表带上，位于所述手表主体上端为第一检测端121B，位于所述表带上的为第二检测端122B，每个检测端位置设置有一接触面，所述接触面用于与人体皮肤接触，获取人体的生物电流。
实施例3
该穿戴设备为手表，包括手表主体和用于将所述主体固定在人体上的固定装置，所述固定装置为与主体两端相连的表带，该手表主体还包括：
心率检测装置110，用于获取所述人体的心率信号；该心率检测装置110设于手表主体的背面，该心率检测装置110以光电检测的方式测量人体的心率信号，当心率检测装置检测到人体的心率信号时，将该心率信号发送出去；
人体电阻检测电路120C，包括两个电极，用于获取所述人体的生物电流，并根据该生物电流计算生物电阻值；
状态判定装置130，根据所述人体的心率信号与所述生物电阻值判断该穿戴设备是否处于穿戴状态，该判断包括人体的心率信号是否处于人体心率范围内和所述生物电阻值是否处于人体电阻范围内；人体心率范围为正常状态下的30～100次/分钟及运动状态下的100～220次/分钟，所以本实施例设定人体心率范围为不低于30次/分钟和不高于220次/分钟；经过对大量实验数据的分析研究确定，人体电阻的平均值一般为2000Ω左右，而在计算和分析时，通常取下限值1700Ω，综上，本实施例对人体电阻范围取值为1700～2000Ω。
如图4所示，人体电阻检测电路120C还包括分别设于两个电极对应位置的检测端，两个检测端设置于手表主体的背部表面的两端，位于手表主体上端为第一检测端121C，位于手表主体下端为第二检测端122C，每个检测端位置设置有一接触面，所述接触面用于与人体皮肤接触，获取人体的生物电流。
基于上述的实施例，本发明还提供一种活体检测方法，应用于如上所述的穿戴设备中，包括步骤如下：
S1、获取人体的心率信号，判断该心率信号是否处于人体心率范围，若是则该穿戴设备进入状态判定；
S2、获取人体的生物电流，根据生物电流计算生物电阻值；
S3、判断所述生物电阻值是否处于人体电阻范围，若是，则该穿戴设备进入穿戴状态；
S4、若不是，则该穿戴设备进入待机状态。
本方法通过对心率信号以及生物电阻值进行二次确认，达到活体检测的目的同时更具有准确性。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其他单元或步骤；词语“一”或“一个”并不排除多个。尽管在互不相同的从属权利要求中分别记载了某些特定技术特征，但这并不意味着这些特定技术特征不能被组合利用。本发明的各个方面可单独、组合或者以未在前述实施例中具体讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前文所描述或附图中所示的组件的细节和排列。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的多个方面与其他实施例中描述的多个方面组合。多个模块或单元中所记载的步骤、功能或特征，可以由一个模块或一个单元执行或满足。本文所公开的方法的步骤不限于以任何特定的顺序执行，以其他的顺序执行部分或者全部的步骤时可能的。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对权利要求范围的限制。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。
Claims (10)
1.一种穿戴设备，包括穿戴设备主体和用于将所述主体固定在人体上的固定装置，其特征在于，所述主体包括：
心率检测装置，用于获取所述人体的心率信号；
人体电阻检测电路，包括至少两个电极，用于获取所述人体的生物电流，并根据该生物电流计算生物电阻值；
状态判定装置，根据所述人体的心率信号与所述生物电阻值判断该穿戴设备是否处于穿戴状态。
2.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，所述状态判定装置还包括判断所述心率信号是否处于不低于30次/分钟且不高于220次/分钟的心率范围内。
3.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，所述状态判定装置还包括判断所述生物电阻值是否处于人体电阻范围。
4.根据权利要求3所述的穿戴设备，其特征在于，所述人体电阻范围为1700～2000Ω。
5.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，所述人体电阻检测电路还包括分别设于两个电极对应位置的检测端，每个检测端设置有一个设于所述固定装置上的接触面，所述接触面用于与人体皮肤接触，获取人体的生物电流。
6.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，该穿戴设备还包括控制该穿戴设备进入待机或穿戴状态的控制装置。
7.根据权利要求6所述的穿戴设备，其特征在于，所述状态判定装置判定该穿戴设备不处于穿戴状态下，所述控制装置控制该穿戴设备进入所述待机状态，此时，该穿戴设备消耗的电功率小于所述穿戴状态，同时所述心率检测装置、人体电阻检测电路和状态判定装置均保持开启。
8.根据权利要求1所述的穿戴设备，其特征在于，还包括智能模块，该智能模块用于获取人体运动数据或睡眠数据。
9.根据权利要求8所述的穿戴设备，其特征在于，还包括：电源，用于向所述心率检测装置、人体电阻检测电路、智能模块和状态判定装置供电。
10.一种活体检测方法，应用于权利要求1～9的穿戴设备中，其特征在于，包括步骤如下：
S1、获取人体的心率信号，判断该心率信号是否处于人体心率范围，若是则该穿戴设备进入状态判定；
S2、获取人体的生物电流，根据生物电流计算生物电阻值；
S3、判断所述生物电阻值是否处于人体电阻范围，若是，则该穿戴设备进入穿戴状态；
S4、若不是，则该穿戴设备进入待机状态。
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