CN115363539A - Ppg传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法 - Google Patents

Ppg传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115363539A
CN115363539A CN202110543800.8A CN202110543800A CN115363539A CN 115363539 A CN115363539 A CN 115363539A CN 202110543800 A CN202110543800 A CN 202110543800A CN 115363539 A CN115363539 A CN 115363539A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
detection
emitting
signal
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110543800.8A
Other languages
English (en)
Inventor
林建文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Original Assignee
Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd filed Critical Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority to CN202110543800.8A priority Critical patent/CN115363539A/zh
Publication of CN115363539A publication Critical patent/CN115363539A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • A61B5/14552—Details of sensors specially adapted therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/681—Wristwatch-type devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
    • A61B5/7214—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using signal cancellation, e.g. based on input of two identical physiological sensors spaced apart, or based on two signals derived from the same sensor, for different optical wavelengths

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本申请涉及一种PPG传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法。所述PPG传感模组，包括：至少三个发光组件，用于发射光信号；光检测模块，用于根据各发光组件发射的光信号生成多个检测信号；每个光传感器分别与至少两个发光组件构成第一测量通道，且光传感器还与构成第一测量通道以外的至少一个发光组件构成第二测量通道；第一测量通道的长度小于第二测量通道的长度；控制器，用于获取各检测信号，并基于各第一测量通道得到的检测信号确定检测对象的心率信息，控制器还用于基于各第一测量通道得到的检测信号及基于各第二测量通道产生的检测信号确定血氧信息。该PPG模组能够同时提高心率和血氧检测准确性。

Description

PPG传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法
技术领域
本申请涉及智能设备技术领域，特别是涉及一种PPG传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法。
背景技术
随着智能设备的发展，越来越多的智能设备具备生物信息(例如心率、血氧饱和度等)检测的功能，智能设备最为常见的检测方法是通过光电容积脉搏波描记法(PhotoPlethysmograph，PPG)实现。
对于兼具心率和血氧饱和度检测功能的智能设备而言，由于两种检测对光信号的光路要求存在冲突，在提高其中一种信号检测的准确性时，可能会降低另一种信号检测的准确性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够同时提高心率和血氧饱和度检测准确性的PPG传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法。
一种PPG传感模组，包括：
至少三个发光组件，所述发光组件用于发射光信号；
光检测模块，所述光检测模块包括至少两个光传感器，所述光检测模块用于根据各所述发光组件发射的光信号生成多个检测信号；每个所述光传感器分别与至少两个所述发光组件构成第一测量通道，且所述光传感器还与构成所述第一测量通道以外的至少一个所述发光组件构成第二测量通道；所述第一测量通道的长度小于所述第二测量通道的长度；
控制模块，用于获取各所述检测信号，并基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号确定所述检测对象的心率信息，所述控制模块还用于基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号及基于各所述第二测量通道产生的所述检测信号确定所述检测对象的血氧信息。
一种电子设备，包括：
壳体，设有多个透光区；
如上述的PPG传感模组，所述PPG传感模组中的各所述发光组件和各所述光传感器通过所述透光区接收或者发射光线。
一种可穿戴设备，包括：
绑带组件；
如上述的电子设备，所述绑带组件用于将所述电子设备固定至人体。
一种生理信息检测方法，应用于PPG传感模组，所述PPG传感模组包括至少三个发光组件和光检测模块，所述光检测模块包括至少两个光传感器，每个所述光传感器分别与至少两个所述发光组件构成第一测量通道，且所述光传感器还与构成所述第一测量通道以外的至少一个所述发光组件构成第二测量通道；所述第一测量通道的长度小于所述第二测量通道的长度；
所述方法包括：
获取所述光检测模块根据各所述发光组件发射的光信号生成的多个检测信号；
选取基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号确定检测对象的心率信息；和/或
选取基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号及基于各所述第二测量通道产生的所述检测信号确定所述检测对象的血氧信息。
上述PPG传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法，通过布局至少三个光发射组件和包括至少两个光传感器的光检测模块的相对位置关系，使得每个光传感器分别与至少两个发光组件构成第一测量通道，且该光传感器还与构成第一测量通道以外的至少一个发光组件构成第二测量通道，控制模块能够获得至少四个基于第一测量通道产生的检测信号和至少两个基于第一测量通道产生的检测信号，控制模块基于第一测量通道产生的检测信号确定检测对象的心率信息，由于各基于第一测量通道产生的检测信号的光路距离基本相同，使这些检测信号的光功率也基本相同，且光路距离较短，能够降低心率测量中检测信号的总噪声，提高心率信息的检测准确性；在血氧信息检测时，控制模块基于第一测量通道产生的多个检测信号和基于第二测量通道产生的多个检测信号进行计算，除了能够利用相同光路距离的信号进行噪声处理，由于存在基于不同光路距离产生的检测信号，控制模块还能够获得多个不同灌注度的信号进行计算，以提高血氧信息的检测准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中可穿戴设备的立体结构示意图；
图2为一个实施例中可穿戴设备的平面结构视图；
图3a为一个实施例中PPG透射式检测技术的原理图；
图3b为一个实施例中PPG反射式检测技术的原理图；
图4a为一个实施例的PPG传感模组的框架结构示意图之一；
图4b为一个实施例的PPG传感模组的框架结构示意图之二；
图4c为一个实施例的PPG传感模组的框架结构示意图之三；
图5为一个实施例的PPG传感模组的框架结构示意图之四；
图6为一个实施例的生理信息检测方法的流程示意图之一；
图7为一个实施例的生理信息检测方法的流程示意图之二；
图8为一个实施例的生理信息检测方法的流程示意图之三；
图9a为一个实施例的生理信息检测方法的流程示意图之四；
图9b为一个实施例的生理信息检测方法的流程示意图之五；
图10为一个实施例的生理信息检测方法的流程示意图之六。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一发光组件称为第二发光组件，且类似地，可将第二发光组件称为第一发光组件。第一发光组件和第二发光组件两者都是发光组件，但其不是同一发光组件。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
如图1所示，在其中一个实施例中，提供了一种可穿戴设备，可穿戴设备10包括电子设备100和绑带组件200，电子设备100安装于绑带组件200且能够通过绑带组件200佩戴至用户的手腕。如图2所示，电子设备100包括壳体110及设于壳体110内的电路板、电池等电子元器件，壳体110设有安装空腔，电路板、电池等电子元器件设于安装空腔内。壳体110可以由塑胶、橡胶、硅胶、木材、陶瓷或玻璃等非金属材质制成，壳体110也可以由不锈钢、铝合金或镁合金等金属材质制成。壳体110还可以为金属注塑件，即利用金属材质保证壳体110的结构刚性，金属体的内表面则通过注塑形成凸起、凹槽、螺纹孔等用于装配定位的结构。
壳体110设有多个透光区，该透光区111用于透光，以传输内置在壳体110内的PPG传感模组各电子元器件发射和反射的光信号，以实现对人体心率、血氧饱和度等生命体征信号进行检测。其中，PPG检测技术从PPG传感模组120布局来看主要分为两种：一种是透射式检测技术，如图3a所示，可根据透射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化，并从得到心率、血氧饱和度等；一种是反射式检测技术，如图3b所示，可根据反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化，并从得到心率、血氧饱和度等生命体征信号。将本申请中提供的PPG传感模组120结合到可穿戴设备10上，用户可以随时随地方便地检测心率和血氧饱和度等，从而不仅丰富了可穿戴电子设备的功能，而且极大地满足了用户的健康需求。
在其中一个实施例中，该壳体110内还设置有不透光的光学隔离件112和透明开窗113，其中，光学隔离件112与透光区111的大小相匹配，可以用于防止PPG传感模组120的发光组件与光传感器之间发生串光。透明开窗113覆盖在透光区111上，以防水、防尘并增加PPG传感模组120的透光率。
在其中一个实施例中，可穿戴设备10为智能手表或手环。安装空腔设有电池、电路板、显示屏模组、PPG传感模组120等电子元器件，电路板可以集成可穿戴设备10的处理器、存储单元、通信模块等电子元器件，电池可以为电路板、显示屏模组及其他电子元器件供电。
壳体110大致呈矩形框状，矩形的四个角可以经过倒角工艺处理成圆弧过渡，以使可穿戴设备10具有较好的外观特性。在其中一个实施例中，壳体110也可以呈圆形框状。壳体110的侧面可以设有用于安装绑带组件200的配合结构，绑带组件200能够通过壳体110的配合结构与壳体110形成可靠的连接，以将电子设备100可靠地佩戴至用户的手部。在其中一个实施例中，绑带组件200还能够比较便捷地从壳体110拆离，以使用户能够方便地更换绑带组件200。例如，用户可以购买多种款式的绑带组件200，并根据使用场景更换绑带组件200，以提升使用的便利性。例如，在正式场合时用户可以使用较为正式的绑带组件200，在休闲娱乐的场合则使用休闲款式的绑带组件200。
如图4a所示，在其中一个实施例中，PPG传感模组包括至少三个发光组件121、光检测模块122和控制模块123。其中，光检测模块122包括至少两个光传感器PD，发光组件121用于发射光信号，光检测模块122中的各光传感器PD能够根据各发光组件121发射的光信号生成检测信号，每个光传感器PD分别与至少两个发光组件121构成第一测量通道d1，且同一光传感器PD还与构成第一测量通道以外的至少一个发光组件121构成第二测量通道d2，且第一测量通道d1的长度小于第二测量通道d2的长度，使得经第一测量通道d1被光传感器PD感测到的光信号所行进的光路小于经第二测量通道d2被光传感器PD感测到的光信号所行进的光路。控制模块123用于获取光检测模块122生成的各检测信号，并在进行心率信息检测时选取基于第一测量通道d1得到的检测信号确定检测对象的心率信息；在进行血氧信息检测时，控制模块123选取基于各第一测量通道d1得到的检测信号和基于各第二测量通道d2产生的检测信号确定检测对象的血氧信息。
示例性的，参考图4a～图4c，三个发光组件121分别为第一发光组件LED1、第二发光组件LED2、第三发光组件LED3，光检测模块122中的第一光传感器PD1与第一发光组件LED1构成第一测量通道d1(图4～图4c中所示的第一测量通道为正投影图示)，该光传感器PD还与第二发光组件LED2构成第一测量通道d1，同时，第一光传感器PD1与第三发光组件LED3构成第二测量通道d2(图4～图4c中所示的第二测量通道为正投影图示)，在光检测模块122包括两个光传感器(PD1与PD2)时，光检测模块122与三个发光组件121共构成四个第一测量通道d1及两个第二测量通道d2。在心率信息检测模式下，由于各第一测量通道d1的光路距离基本相同，因此各光传感器PD基于第一测量通道d1生成的检测信号的光功率PPPG基本一致，在不考虑光路之间相互造成的噪声影响时，经由每个第一测量通道d1行进的光信号的噪声功率Pnoise也基本一致，使得控制模块123根据四个基于第一测量通道d1产生的检测信号计算出的心率PPG信号的信噪比提高为单一光路下信噪比的2倍，由于多个相同光路距离的信号总信噪比即为总光功率与总噪声功率之比，其中，总光功率为各光功率的累加，N个信号进行累加，各信号的总信噪比即为
Figure BDA0003072757780000081
倍，本实施例中心率信号的总信噪比SNR的计算公式如下：
Figure BDA0003072757780000082
从而使得即使要实现动态心率的测量，也能有效降低由于运动、抖动等原因引起的噪声过大对测量准确度的干扰(在信号波形中噪声过大形成的波动会被误认为心脏搏动，因此噪声对心率测量存在较大干扰)，无需分别设计动态心率测量光路和静态心率测量光路，并且由于各第一测量通道d1的光路距离基本相同，对心率PPG信号的计算逻辑也更为简单，能够降低控制模块123的数据处理复杂度，避免引入数据量过多增大误差。
在血氧信息检测时，各第一测量通道d1分别对应的多个血氧PPG信号在计算中能够降低噪声影响，各第二测量通道d2分别对应的多个血氧PPG信号同理，另外，由于第一测量通道d1和第二测量通道d2对应光路长度不同，光路越长得到的血氧PPG信号灌注度越高，因此控制模块123能够得到不同灌注度的血氧PPG信号，根据研究表明，在灌注度较低的情况下，容易出现血氧值计算错误(例如计算结果为零、计算结果丢失或计算结果出现较大偏差)，故设置多个第二测量通道d2产生检测信号，以提供高灌注度的血氧PPG信号进行计算，对根据第一测量通道d1产生的检测信号计算出多个低灌注度血氧PPG信号进行修正，从而能够在兼顾噪声和灌注度对血氧PPG信号的影响下，提高血氧信息检测的准确性。
基于PPG检测原理可知，当光信号透过皮肤组织然后再反射到光传感器时光信号有一定的衰减，在测量部位没有大幅度的运动时，人体的肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收是基本不变的，但是由于动脉里有血液的流动，那么对光的吸收自然也有所变化。在将光信号转换成电信号时，正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变，得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。而实际情况下，直流DC信号和交流AC信号都会混杂噪声，而交流AC信号真是血液流动波动引起的光信号强度变化，因此需要提高PPG信号中交流AC信号的信噪比来提高检测准确性，根据交流AC信号信噪比的计算原理可知其与直流DC信号的信噪比以及灌注度(灌注度为交流AC信号与直流DC信号的比值，反映了脉动血流情况，即反映了血流灌注能力)均成正相关关系，因此可以通过提高灌注度和/或提高直流DC信号信噪比的方式来提高检测准确性。但是在心率检测场景下，由于检测对象可能由于运动或其他原因产生的抖动引起噪声过大，而且运动场景繁杂，通过提高灌注度的方式来提高交流AC信号的信噪比效果较差，因此本申请实施例中基于多个第一测量通道d1产生多个光路距离基本相同的检测信号，从而降低PPG信号的总噪声，进而实现提高交流AC信号的信噪比的目的。而在血氧检测场景下，则可以通过提高灌注度和提高总信噪比的方式来实现检测准确性的提升，因此本申请实施例中基于多个第一测量通道产生的检测信号和多个第二测量通道产生的检测信号，同时提高灌注度和总信噪比，以提高交流AC信号的信噪比，提高检测准确性。
在其中一个实施例中，第一发光组件LED1、第二发光组件LED2及第三发光组件LED3依次等间距排列于同一直线，其中，第二发光组件LED2分别与光检测模块122中的各光传感器PD均构成第一测量通道d1。第二发光组件LED2位于三个发光组件121的中心位置，以此为基准设置光传感器PD的位置，使得各第一测量通道d1形成对称光路，各第二测量通道d2也形成对称光路，在使得在利用对称光路形成的检测信号进行计算时，能够降低由于光路差异产生的误差，提高降噪效果。
如图5所示，在其中一个实施例中，光检测模块122包括至少四个光传感器PD，各光传感器(PD1、PD2、PD3、PD4)、第一发光组件LED1及第三发光组件LED3以第二发光组件LED2为中心环形排列。四个光传感器PD与三个发光组件能够构成8个第一测量通道和4个第二测量通道，获得更多的检测信号，提升检心率信息检测和血氧信息检测的准确性，同时以第二发光组件LED2为中心环形排列能够使得各光传感器PD所形成的第一测量通道d1和第二测量通道d2为最短的情况，光检测模块122与各发光组件121占用空间最小，在提高心率信息和血氧信息检测准确性的前提下，缩小PPG传感模组在电子设备上的占用空间。
在其中一个实施例中，控制模块123还用于在预设的休眠时段控制仅由第二发光组件LED2发射光信号，并获取基于各光传感器PD与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1得到的检测信号，根据前述检测信号确定检测对象的心率信息和/或血氧信息。
由于位于靠近电子设备边缘的发光组件121所发射的光信号可能会发生漏光，在休眠时段内若全部发光组件121均发射光信号，可能会影响检测对象的休息或睡眠，此时控制模块123控制仅由位于中心位置的第二发光组件LED2发射光信号，以获得各光传感器PD基于与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号。其中，休眠时段是指检测对象的休息睡眠时段，休眠时段可以是根据检测对象所在时区设置的通用时段，例如22点至次日7点；休眠时段也可以是检测对象根据个人情况自行设置，具体的，PPG传感模组的控制模块123可以是电子设备的主控模块，检测对象可以在初次使用或是恢复初始设置时通过主控模块设定其所在时区的时间(例如北京时间)，在完成设定后，若休眠时段为通用设置，则检测对象无需自行设置；若休眠时间为检测对象自行设置，可以根据需要设置一个或多个时间段。当控制模块123读取时间与预设的休眠时段重合，则控制仅由第二发光组件LED2发射光信号，避免影响检测对象的休息或睡眠。
在其中一个实施例中，光检测模块122还用于检测环境光，并根据环境光生成环境信号，环境信号用于反馈环境光的强度；控制模块123还用于接收环境信号，并在环境光强度低于预设的光强阈值时控制仅由第二发光组件LED2发射光信号，进而获取基于各光传感器PD与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1得到的检测信号，根据前述检测信号确定检测对象的心率信息和/或血氧信息。光检测模块122中的一个或多个光传感器PD可以用于检测环境光并生成环境信号反馈至控制模块123，控制模块123判断环境信号是否低于预设的光强阈值，若低于则判断当前处于弱光环境，即检测对象可能处于休息状态，或是在电影院等弱光环境，由于位于靠近电子设备边缘的发光组件121所发射的光信号可能会发生漏光，控制模块123此时仅控制第二发光组件LED2发射光信号实现心率信息和/或血氧信息的检测，改善漏光问题。
在其中一个实施例中，发光组件121用于发射绿光、红光、红外光中的至少一种作为光信号；控制模块123用于在心率信息检测时下，基于绿光确定心率信息；控制模块123还用于在血氧信息检测时，基于红光和红外光确定血氧信息。
在心率信息检测时，采用绿光作为光信号进行测量，相比采用红光或红外光而言，人体对绿光的吸收较好，使得由于心脏搏动导致的反射光变化较大，即基于绿光生成的检测信号变化幅度较大，并且绿光对抗环境光影响的能力更好，更有利于心率信息的测量。在血氧信息检测时，采用红光和红外光进行测量，由于红光和红外光相比绿光而言穿透性更强，并且基于血氧测量原理，由于血液中氧合血红蛋白对红外光的吸收能力更高，血红蛋白对红光的吸收能力更高，分别采用红光和红外光检测出氧合血红蛋白和血红蛋白的吸收值，即可计算出血氧值。因此，根据当前所要执行的检测模式，控制模块123控制发光组件121发射不同的光信号实现检测。具体的，发光组件121包括绿光发射器、红光发射器和红外光发射器。在其中一个实施例中，发光组件121也可以是绿光、红光和红外光三合一发射器。
在其中一个实施例中，控制模块123还用于根据预设的发光顺序控制各发光组件121依次发射光信号，获取光检测模块122生成的多个检测信号，并根据发光顺序识别基于第一测量通道d1产生的检测信号和基于第二测量通道d2产生的检测信号。由于控制模块123需要根据检测模式选取不同的检测信号，因此通过使各发光组件121按照预设的发光顺序进行发光，控制模块123根据每个发光组件121对应与不同光传感器PD所构成的测量通道为第一测量通道d1或第二测量通道d2，对每个检测信号进行区分，以便于进行后续信号的选取。
以图4b为例进行说明：第一发光组件LED1发光时，第一光传感器PD1基于第一测量通道d1生成检测信号，第二光传感器PD2基于第二测量通道d2生成检测信号，控制模块123记录将第一光传感器PD1反馈的检测信号归类于对应于第一测量通道d1的检测信号，将第二光传感器PD2反馈的检测信号归类于第二测量通道d2的检测信号；第二发光组件LED2发光时，第一光传感器PD1基于第一测量通道d1生成检测信号，第二光传感器PD2基于第一测量通道d1生成检测信号，控制模块123记录将第一光传感器PD1反馈的检测信号归类于对应于第一测量通道d1的检测信号，将第二光传感器PD2反馈的检测信号归类于第一测量通道d1的检测信号；第三发光组件LED3发光时，第一光传感器PD1基于第二测量通道d2生成检测信号，第二光传感器PD2基于第一测量通道d1生成检测信号，控制模块123记录将第一光传感器PD1反馈的检测信号归类于对应于第二测量通道d2的检测信号，将第二光传感器PD2反馈的检测信号归类于第一测量通道d1的检测信号。
在其中一个实施例中，控制模块123还可以通过控制各发光组件121发射不同光强的光信号以实现基于不同测量通道产生检测信号的区分。
本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备可包括上述任一实施例中的PPG传感模组，可以对人体的心率和血氧饱和度进行检测，提高了其测量准确度。
如图6所示，本申请实施例还提供了一种生理信息检测方法，可以应用于上述PPG传感模组，所述方法包括步骤602至步骤606：
步骤602，获取光检测模块根据各发光组件发射的光信号生成的多个检测信号；
步骤604，选取基于各第一测量通道得到的检测信号确定检测对象的心率信息；和/或
步骤606，选取基于各第一测量通道得到的检测信号及基于各第二测量通道产生的检测信号确定检测对象的血氧信息。
以应用于图4a所示的PPG传感模组中的控制模块为例进行说明，控制模块获取光检测模块中的光传感器PD1和光传感器PD2分别根据各发光组件(LED1、LED2、LED3)发射的光信号生成的多个检测信号，包括光传感器PD1基于与LED1构成的第一测量通道d1生成的检测信号A1，光传感器PD1基于与LED2构成的第一测量通道d1生成的检测信号A2，光传感器PD1基于与LED3构成的第二测量通道d2生成的检测信号B1，光传感器PD2基于与LED1构成的第一测量通道d1生成的检测信号A3，光传感器PD2基于与LED2构成的第一测量通道d1生成的检测信号A4，光传感器PD2基于与LED3构成的第二测量通道d2生成的检测信号B2。在心率信息检测时，控制模块选取基于各第一测量通道的检测信号A1、A2、A3和A4，用以确定检测对象的心率信息，由于各基于第一测量通道产生的检测信号的光路距离基本相同，使这些检测信号的光功率也基本相同，且光路记录较短，能够降低心率测量中检测信号的总噪声，提高心率信息的检测准确性；在血氧信息检测时，控制模块选取基于各第一测量通道d1得到的检测信号A1、A2、A3和A4，以及基于各第二测量通道d2得到的检测信号B1和B2确定检测对象的血氧信息，除了能够利用相同光路距离的信号进行噪声处理，由于存在基于不同光路距离产生的检测信号，控制模块还能够获得多个不同灌注度的信号进行计算，以提高血氧信息的检测准确性。
在其中一个实施例中，PPG传感模组至少包括第一发光组件、第二发光组件及第三发光组件；第一发光组件、第二发光组件及第三发光组件依次等间距排列于同一直线，第二发光组件分别与各光传感器均构成第一测量通道。如图7所示，所述生理信息检测方法包括步骤702至步骤706：
步骤702，在预设的休眠时段控制仅由第二发光组件发射光信号；
步骤704，获取基于各光传感器与第二发光组件构成的第一测量通道得到的检测信号；
步骤706，根据检测信号确定检测对象的心率信息和/或血氧信息。
由于位于靠近电子设备边缘的发光组件所发射的光信号可能会发生漏光，在休眠时段内若全部发光组件均发射光信号，可能会影响检测对象的休息或睡眠，此时控制模块控制仅由位于中心位置的第二发光组件LED2发射光信号，以获得各光传感器PD基于与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号，以图5所示的PPG传感模组为例，包括光传感器PD1与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A1，光传感器PD2与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A2，光传感器PD3与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A3，光传感器PD4余第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A4，控制模块根据检测信号A1、A2、A3和A4确定检测对象的心率信息和/或血氧信息。
在其中一个实施例中，如图8所示，所述生理信息检测方法还包括步骤802至步骤808：
步骤802，获取光检测模块根据环境光生成的环境信号；
步骤803，根据环境信号判断环境光强度是否低于预设的光强阈值；
步骤804，若环境光强度低于预设的光强阈值，则控制仅由第二发光组件发射光信号；
步骤805，若环境光的强度不低于预设的光强阈值，则控制各发光组件发射光信号；
步骤806获取基于各光传感器与第二发光组件构成的第一测量通道得到的检测信号；
步骤808，根据检测信号确定检测对象的心率信息和/或血氧信息。
光检测模块还用于根据环境光生成环境信号，环境信号用于反映环境光强度，控制模块获取光检测模块反馈的环境信号，并判断环境光强度是否低于预设的光强阈值，若低于则判断当前处于弱光环境，即检测对象可能处于休息状态，或是在电影院等弱光环境，由于位于靠近电子设备边缘的发光组件所发射的光信号可能会发生漏光，控制模块此时控制仅由第二发光组件LED2发射光信号实现心率信息和/或血氧信息的检测，以图5所示的PPG传感模组为例，控制模块获取光检测模块根据第二发光组件LED2发射的光信号产生的检测信号包括：光传感器PD1与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A1，光传感器PD2与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A2，光传感器PD3与第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A3，光传感器PD4余第二发光组件LED2构成的第一测量通道d1产生的检测信号A4，控制模块根据检测信号A1、A2、A3和A4确定检测对象的心率信息和/或血氧信息。
在其中一个实施例中，如图9a和图9b所示，生理信息检测方法还包括步骤902或步骤904：
步骤902，在接收到心率信息检测指示时，控制发光组件发射绿光；
步骤904，在接收到血氧信息检测指示时，控制发光组件发射红光和红外光。
由于绿光有利于心率信息检测的准确度，因此在接收到心率信息检测指示时，控制模块控制发光组件发射绿光；在接收到血氧信息检测指示时，利用红光和红外光能够更准确地检测出血红细胞和氧合血红细胞各自的吸收值，进而计算出血氧饱和度，因此控制模块此时需控制发光组件发射红光和红外光。心率信息检测指示和血氧信息检测指示可以是控制模块根据预设的检测周期执行的任务指示，也可以是由使用者输入的指示。
在其中一个实施例中，如图10所示，所述获取所述光检测模块根据各所述发光组件发射的光信号生成的多个检测信号的步骤包括步骤1002至步骤1006：
步骤1002，根据预设的发光顺序控制各发光组件依次发射光信号；
步骤1004，获取光检测模块根据各发光组件发射的光信号生成的多个检测信号；
步骤1006，根据发光顺序识别光检测模块基于第一测量通道产生的检测信号和基于第二测量通道产生的检测信号。
由于控制模块需要根据检测模式选取不同的检测信号，因此通过使各发光组件按照预设的发光顺序进行发光，控制模块根据每个发光组件对应与不同光传感器PD所构成的测量通道为第一测量通道d1或第二测量通道d2，对每个检测信号进行区分，以便于进行后续信号的选取。
应该理解的是，虽然图6-图10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6-图10中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在其中一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在其中一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“其中一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种PPG传感模组，其特征在于，包括：
至少三个发光组件，所述发光组件用于发射光信号；
光检测模块，所述光检测模块包括至少两个光传感器，所述光检测模块用于根据各所述发光组件发射的光信号生成多个检测信号；每个所述光传感器分别与至少两个所述发光组件构成第一测量通道，且所述光传感器还与构成所述第一测量通道以外的至少一个所述发光组件构成第二测量通道；所述第一测量通道的长度小于所述第二测量通道的长度；
控制模块，用于获取各所述检测信号，并基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号确定检测对象的心率信息，所述控制器还用于基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号及基于各所述第二测量通道产生的所述检测信号确定所述检测对象的血氧信息。
2.根据权利要求1所述的PPG传感模组，其特征在于，所述PPG传感模组至少包括第一发光组件、第二发光组件及第三发光组件；所述第一发光组件、所述第二发光组件及所述第三发光组件依次等间距排列于同一直线，所述第二发光组件分别与所述光检测模块中的各所述光传感器均构成第一测量通道。
3.根据权利要求2所述的PPG传感模组，其特征在于，所述光检测模块包括至少四个所述光传感器；
各所述光传感器、所述第一发光组件及所述第三发光组件以所述第二发光组件为中心环形排列。
4.根据权利要求2或3所述的PPG传感模组，其特征在于，所述控制模块还用于在预设的休眠时段控制仅由所述第二发光组件发射光信号，并获取基于各所述光传感器与所述第二发光组件构成的第一测量通道得到的所述检测信号；根据所述检测信号确定所述检测对象的心率信息和/或血氧信息。
5.根据权利要求2或3所述的PPG传感模组，其特征在于，所述光检测模块还用于检测环境光，并根据所述环境光生成环境信号；
所述控制模块还用于接收所述环境信号，并在所述环境光强度低于预设的光强阈值时控制仅由所述第二发光组件发射所述光信号；所述控制模块还用于获取基于各所述光传感器与所述第二发光组件构成的第一测量通道得到的所述检测信号；根据所述检测信号确定所述检测对象的心率信息和/或血氧信息。
6.根据权利要求1所述的PPG传感模组，其特征在于，所述发光组件用于发射绿光、红光、红外光中的至少一种作为所述光信号；
所述控制模块用于基于绿光确定所述心率信息；所述控制模块还用于基于红光和红外光确定所述血氧信息。
7.根据权利要求1所述的PPG传感模组，其特征在于，所述控制模块还用于根据预设的发光顺序控制各所述发光组件依次发射光信号，获取所述光检测模块生成的多个所述检测信号，并根据所述发光顺序识别基于所述第一测量通道产生的所述检测信号和基于所述第二测量通道产生的所述检测信号。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体，设有多个透光区；
如权利要求1至7任一项所述的PPG传感模组，所述PPG传感模组中的各发光组件和各光传感器通过所述透光区接收或者发射光线。
9.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：
绑带组件；
如权利要求8所述的电子设备，所述绑带组件用于将所述电子设备固定至人体。
10.一种生理信息检测方法，其特征在于，应用于PPG传感模组，所述PPG传感模组包括至少三个发光组件和光检测模块，所述光检测模块包括至少两个光传感器，每个所述光传感器分别与至少两个所述发光组件构成第一测量通道，且所述光传感器还与构成所述第一测量通道以外的至少一个所述发光组件构成第二测量通道；所述第一测量通道的长度小于所述第二测量通道的长度；
所述方法包括：
获取所述光检测模块根据各所述发光组件发射的光信号生成的多个检测信号；
选取基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号确定检测对象的心率信息；和/或
选取基于各所述第一测量通道得到的所述检测信号及基于各所述第二测量通道产生的所述检测信号确定所述检测对象的血氧信息。
11.根据权利要求10所述的生理信息检测方法，其特征在于，所述PPG传感模组至少包括第一发光组件、第二发光组件及第三发光组件；所述第一发光组件、所述第二发光组件及所述第三发光组件依次等间距排列于同一直线，所述第二发光组件分别与各所述光传感器均构成第一测量通道；
所述方法还包括：
在预设的休眠时段控制仅由所述第二发光组件发射光信号；
获取基于各所述光传感器与所述第二发光组件构成的第一测量通道得到的所述检测信号；
根据所述检测信号确定所述检测对象的心率信息和/或血氧信息。
12.根据权利要求10所述的生理信息检测方法，其特征在于，所述PPG传感模组至少包括第一发光组件、第二发光组件及第三发光组件；所述第一发光组件、所述第二发光组件及所述第三发光组件依次等间距排列于同一直线，所述第二发光组件分别与各所述光传感器均构成第一测量通道；
所述方法还包括：
获取光检测模块根据环境光生成的环境信号；
若所述环境光的强度低于预设的光强阈值，则控制仅由所述第二发光组件发射光信号；
获取基于各所述光传感器与所述第二发光组件构成的第一测量通道得到的所述检测信号；
根据所述检测信号确定所述检测对象的心率信息和/或血氧信息。
13.根据权利要求10所述的生理信息检测方法，其特征在于，所述发光组件用于发射绿光、红光、红外光中的至少一种作为所述光信号；
所述方法还包括：
在接收到心率信息检测指示时，控制所述发光组件发射绿光；
在接收到血氧信息检测指示时，控制所述发光组件发射红光和红外光。
14.根据权利要求10所述的生理信息检测方法，其特征在于，所述获取所述光检测模块根据各所述发光组件发射的光信号生成的多个检测信号的步骤包括：
根据预设的发光顺序控制各所述发光组件依次发射光信号；
获取所述光检测模块根据各所述发光组件发射的光信号生成的多个检测信号；
根据所述发光顺序识别所述光检测模块基于所述第一测量通道产生的所述检测信号和基于所述第二测量通道产生的所述检测信号。
CN202110543800.8A 2021-05-19 2021-05-19 Ppg传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法 Pending CN115363539A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110543800.8A CN115363539A (zh) 2021-05-19 2021-05-19 Ppg传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110543800.8A CN115363539A (zh) 2021-05-19 2021-05-19 Ppg传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115363539A true CN115363539A (zh) 2022-11-22

Family

ID=84058658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110543800.8A Pending CN115363539A (zh) 2021-05-19 2021-05-19 Ppg传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115363539A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116269365A (zh) * 2023-01-04 2023-06-23 中科搏锐（北京）科技有限公司 脑血氧监测探头、头戴设备以及脑氧监测系统
CN116584912A (zh) * 2022-12-30 2023-08-15 北京津发科技股份有限公司 一种多光源心率检测装置、方法和可穿戴设备
CN117084644A (zh) * 2023-10-10 2023-11-21 荣耀终端有限公司 一种检测用户生理特征指标的方法、装置及可穿戴设备

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116584912A (zh) * 2022-12-30 2023-08-15 北京津发科技股份有限公司 一种多光源心率检测装置、方法和可穿戴设备
CN116269365A (zh) * 2023-01-04 2023-06-23 中科搏锐（北京）科技有限公司 脑血氧监测探头、头戴设备以及脑氧监测系统
CN116269365B (zh) * 2023-01-04 2024-03-12 中科搏锐（北京）科技有限公司 脑血氧监测探头、头戴设备以及脑氧监测系统
CN117084644A (zh) * 2023-10-10 2023-11-21 荣耀终端有限公司 一种检测用户生理特征指标的方法、装置及可穿戴设备
CN117084644B (zh) * 2023-10-10 2024-03-29 荣耀终端有限公司 一种检测用户生理特征指标的方法、装置及可穿戴设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115363539A (zh) Ppg传感模组、电子设备、可穿戴设备及生理信息检测方法
JP6501760B2 (ja) 携帯脈拍測定装置
CN215457944U (zh) Ppg传感器、电子设备和可穿戴设备
US10646145B2 (en) Reflective SpO2 measurement system and method
CN110913757B (zh) 一种ppg传感器、智能手表或手环
WO2022052674A1 (zh) 一种多光电探测器并联的血氧检测方法及装置
US11872011B2 (en) Pulse oximeter with cellular communication capability
EP3915476A1 (en) Blood oxygen detection method and device
CN110141197A (zh) 带有显示屏的电子设备
US20230248252A1 (en) Ppg sensor, ppg detection method, and electronic device
CN110301903A (zh) 生物信息测量设备和生物信息测量方法
WO2019095093A1 (zh) 光电检测装置、传感器及智能设备
CN110267587A (zh) 光学感测装置和相应的光学感测方法
CN210961952U (zh) 一种穿戴式设备、生理参数监测装置及生理参数监测模组
CN106539578A (zh) 一种生理参数检测方法及装置
CN220442651U (zh) 一种智能穿戴设备
CN218943330U (zh) 一种智能穿戴设备
CN216957000U (zh) 一种生物特征测量装置以及电子设备
CN115990004A (zh) 一种智能穿戴设备
CN109998506A (zh) 一种检测组件及智能穿戴设备
US20220192529A1 (en) Pulse recognition and blood oxygen saturation systems and methods
CN210784322U (zh) 一种穿戴式设备及其生理参数监测模组
US20230233117A1 (en) Combination of reflective and transmissive sensors with characteristic wavelengths for physiological monitoring
CN116019430A (zh) 一种智能穿戴设备
CN218724745U (zh) 一种具备测血氧功能的红外体温计

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination