CN204392514U - 心律侦测耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种心律侦测耳机，包含一耳机本体，一光导引组件，该光导引组件自耳机本体延伸并具有一感应面，所述感应面与耳甲腔的表面贴合、以及一光发射器与一光接收器，所述光发射器投射的光线经光导引组件的引导而照向耳甲腔，经过耳甲腔反射之后再透过光导引组件回到光接收器。

Description

心律侦测耳机

技术领域

本实用新型涉及一种心律侦测耳机，特别是涉及一种用来侦测耳甲腔内光体积变化信号的耳机。

背景技术

在行动运算装置的普及下，目前市场上对于个人生理机能监控以及周遭环境状态进行量测的需求亦逐渐提高。例如在运动、体能训练、饮食控制、日常作息监控或者是物理治疗等各种领域中，若能持续监控生理各项参数将能够协助人们更有效的评估成效。然而大多数的监控仪器体积大、量测时容易干扰使用者、亦不利于长时间穿戴量测，利用这些仪器搜集数据常常是费时且昂贵的。为了补足现有仪器的不足，一种小型化，方便使用者随时携带并能够持续进行量测的装置是必要的。

为了达到持续量测的效果，除了将量测器小型化之外，选择量测器所量测的位置以及使用的传感器类型也相当重要。量测的身体部位以及量测的物理参数不同将会显着的影响量测结果的精确度。

以量测器的设置位置来说，耳朵是一个良好的量测位置。首先，耳朵接近大脑与心脏，因此血液的更新迅速，可以良好的反应出身体的各种状况。此外耳朵是一个相对稳定的位置，且将量测器安置于耳朵，不容易干扰受量测者的视力或者运动，因而适宜长时间进行量测。因此目前已经出现将生理讯息量测器结合在耳机上的产品。

而目前常见的心律侦测耳机大多包括一配合耳廓造型并可卡合在耳廓中的耳机本体、一设置在耳机本体中的光发射器及一光接收器，当使用者佩挂耳机之后光发射器朝着耳道内壁皮肤或者是对耳屏内侧的皮肤投射光线，投射光线穿透皮肤后被皮下的血液反射，该反射光的强度又随着血管中血流的脉动而改变。因此借着量测反射光强度(又称光体积变化信号Photopl ethysmography，PPG)的时变量可用来解读心率的变异、血液流量等等讯息。

由于利用PPG信号量测心律变化是利用光线被血液反射时的反射光强度，因此选择血管密集处进行量测可以增进信号的精确度。目前常见的心律侦测耳机中大多仅针对耳道内壁皮肤或是对耳屏内侧皮肤进行量测，然而对耳屏厚度较薄，易受到环境光源干扰，导致PPG信号量测不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷和不足而提供一种针对耳廓中的耳甲腔处进行量测，并方便佩挂的心律侦测耳机。

为达成所述目的，本实用新型提供一种心律侦测耳机，包含一配合耳廓造型并可卡合在耳廓中的耳机本体、一设置于耳机本体中的光导引组件，该光导引组件具有外露于耳机本体的感应面，使感应面与耳廓的耳甲腔表面贴合、以及一光发射器与一光接收器，所述光发射器与光接收器与光导引组件耦合，使光发射器投射的光线经光导引组件的引导而照向耳甲腔，经过耳甲腔反射之后再透过光导引组件回到光接收器。

在一较佳实施例中，所述光发射器与光接收器设置于耳机本体之中。

在一较佳实施例中，所述光导引组件设置于耳机本体内侧面，使光导引组件贴合于耳甲腔时，耳机本体的外侧面抵靠对耳屏。

在一较佳实施例中，所述耳机本体进一步与一固定结构结合。

在一较佳实施例中，所述固定结构设为一耳挂结构，该耳挂结构的一端设为与耳机本体连接的固定端，而另一端则为配合耳轮设置并具有弹性的悬吊臂。

在一较佳实施例中，所述固定结构设为一耳翼结构，该耳翼结构的一端设为与耳机本体连接的固定端，而另一端则为配合对耳轮设置并具有弹性的卡合部。

在一较佳实施例中，所述光导引组件进一步包含一不透光的导引座、以及至少一个装设于导引座中并可透光的导光件，其中导光件与导引座在感应面上的表面设为齐平，以减少环境光的入射干扰。

在一较佳实施例中，所述导引座在对应感应面上的一端设为一向耳甲腔凸出的球型曲面，而所述的导光件在对应感应面上的一端设为曲率半径与导引座相同的球形曲面。

在一较佳实施例中，所述光导引组件进一步包含一不透光的导引座、以及至少一个装设于导引座中并可透光的导光件，其中导引座在感应面上的表面高于导光件在感应面上的表面。

如上所述，本实用新型心律侦测耳机借着由耳机本体表面延伸而出的光导引组件的辅助，使光学传感器能够正确地将光线投射至耳甲腔，并接收由耳甲腔反射的信号。进而达成从耳甲腔量测心律的目的。

附图说明

图1是耳廓各部位名称的示意图。

图2A是本实用新型心律侦测耳机的分解图。

图2B是本实用新型另一可行实施例的示意图。

图3是现有的耳机配戴于耳廓中的示意图。

图4A是本实用新型一较佳实施例的固定结构示意图。

图4B是图4A的固定结构佩挂于耳廓的示意图。

图5A是本实用新型另一较佳实施例的固定结构示意图。

图5B是图5A的固定结构佩挂于耳廓的示意图。

图6A是光导引组件的剖视图。

图6B是光导引组件的表面放大示意图。

图7是进行心律侦测时的光路图。

图8是另一可行实施例中的光导引组件剖视图。

附图标记说明如下：

耳廓          10  耳道口      11

耳轮          12  对耳轮      13

耳屏          14  对耳屏      15

耳垂          16  耳尖点      17

耳甲腔        18  间隙        19

心律侦测耳机  20  耳机本体    21

扬声器单元    22  光导引组件  30

感应面        31  光发射器    32

光接收器      33  导引座      34

导光件        35  固定结构    40

耳挂结构      41  固定端      42

悬吊臂        43  耳翼结构    44

卡合部        45。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容，构造特征，所达成目的及功效，以下兹举例并配合附图详予说明。

目前常见的心律侦测耳机是使用光传感器量测血管中的血液流量，利用红血球与其他细胞及组织所反射出的光线强度不同来判断血液流量、心跳率以及交感神经反应等等讯息。也正因为主要的量测信号是红血球的反射光，因此量测位置的选择将显着的影响量测结果的准确度。一般来说，当量测位置的血管密度越高，则反射光的信号会越显着。

现请参阅图1，图中所示为耳廓10的结构，虽然耳廓10结构的细节会因人而异，但大致上仍保持类似。由耳道口11作为原点，在耳道口11的外围具有两凸起的结构，分别为耳屏14以及对耳屏15。由耳道口11的上方开始向上向后延伸出另一凸起结构，称为耳轮12，耳轮12向上延伸到耳尖点17后转而向下并形成整个耳廓10的大致轮廓，在耳轮12向下延伸至末端处则形成有一耳垂16。

在耳廓10中除了形成外部轮廓的耳轮12之外，另有一位在耳廓10中的隆起皱褶称为对耳轮13，在对耳轮13以及对耳屏15中间相对平坦的区域则称为耳甲腔18。本案的发明人发现在耳甲腔18的位置处非常适宜作为心律侦测的量测位置。

原因之一是在耳甲腔18处与耳廓10的其他部位相较之下具有相对平坦的表面，因此光学传感器较易贴平皮肤表面以增进量测的准确度。原因之二是在耳甲腔18处的血管密集，因此反射光的信号也相当显着。而原因之三是在耳甲腔18处的组织结构厚，因此量测信号时不易受到穿透耳廓的环境光源影响。然而，在耳甲腔18的位置虽然具有以上各种有利于量测心律的条件，但在耳甲腔18处的平坦造型却使得光学传感器十分不容易被固定。

为了使光学传感器稳固的佩戴在耳甲腔18位置，本发明利用一耳机结构将光学传感器固定，为消除歧异，在本说明书中所称的心律侦测耳机(图未示)是指能够发挥播音、心律侦测等功能的完整装置。而耳机本体(图未示)是指配合耳廓10造型设置并被佩带于耳廓10内的部分。在以下说明书中若未另行说明，则均依此定义。

再请参阅图2A与图7，在本实用新型的一较佳实施例中，心律侦测耳机20包含一配合耳廓10造型并可卡合在耳廓10中的耳机本体21、一光导引组件30，设置于耳机本体21内并具有外露于耳机本体21的感应面31，所述感应面31与耳廓10的耳甲腔18贴合，以及一光发射器32与一光接收器33。

所述光发射器32与光接收器33是分别与光导引组件30相耦合，使光发射器32投射的光线经光导引组件30的引导而照向耳甲腔18表皮，经过耳甲腔18反射之后再透过光导引组件30回到光接收器33。在本实施例中，所述光发射器32与光接收器33设置于耳机本体21之中。但在图2B所示的另一可行实施例中，所述光发射器32与光接收器33亦可以设置于耳机本体21之外，并经由光导引组件30的引导将光线聚集至耳甲腔18中特定位置，以及搜集由耳甲腔18反射出的光信号。

且其中，在图2A中所示的实施例中，所述光发射器32及光接收器33未直接与光导引组件30接触，而是将光导引组件30设置于光发射器32与光接收器33的光轴上，藉此将光发射器32所投射的光线引导至耳甲腔18，以及将耳甲腔18中反射出来的光线引导至光接收器33。相对的，在图2B中所示的另一实施例中，所述光发射器32与光接收器33直接与光导引组件30中的导光件35(详后述)接触，并同样将光发射器32所投射的光线引导至耳甲腔18，以及将耳甲腔18中反射出来的光线引导至光接收器33。由此可知，本说明书中所称的耦合并非限于将光发射器32、光接收器33直接与光导引组件30作机械上的接合，而是将光导引组件30射至于光发射器32与光接收器33的光学路径上，以求引导由光发射器32所投射、或由耳甲腔18所反射出的光线。

再请参阅图2A，图2B及图3，如图3所示由于使用者个体间的差异以及耳机造型的设计不同，将耳机本体21佩戴在耳廓10时无法确保耳机本体21的表面会贴合在耳甲腔18上。耳机本体21与耳甲腔18之间的间隙19允许环境光源通过并造成光噪声，因此在图2A与图2B所示的较佳实施例中，所述光导引组件30的感应面31由耳机本体21的表面凸出，进而使感应面31与耳甲腔18表面贴合。且光导引组件30设置于耳机本体21内侧面，使光导引组件30贴合于耳甲腔18时，耳机本体21的外侧面抵靠对耳屏15。

而为了使心律侦测耳机20能够被稳固的被佩戴在耳廓10上，在本实用新型中，所述耳机本体21进一步与一固定结构40结合，该固定结构40贴合耳廓10造型以增进耳机本体21在配戴时的稳定度。请参阅图4A与图4B，在图示之一较佳实施例中，所述固定结构40设为一耳挂结构41，该耳挂结构41的一端设为与耳机本体21连接的固定端42，而另一端则为配合耳轮12轮廓设置并具有弹性的悬吊臂43。当耳挂结构41与耳机本体21结合后，通过悬吊臂43与耳轮12配合进而使本实用新型的心律侦测耳机20稳固的佩戴在耳廓10中。

再请参阅图5A与图5B，在本图所示的另一较佳实施例中，所述固定结构40设为一耳翼结构44，该耳翼结构44的一端设为与耳机本体21连接的固定端42，而另一端则为配合对耳轮13设置并具有弹性的卡合部45。当耳翼结构44与耳机本体21结合后，通过卡合部45与对耳轮13配合进而使本实用新型的心律侦测耳机20稳固的佩戴在耳廓10中。然而需注意的是，虽然在本实用新型的实施例中是以耳挂结构41与耳翼结构44两种耳机用的固定结构40为例，但固定结构40并不以此为限。

再请参阅图6A与图6B，在本图所示的实施例中为减少环境光源的影响，所述光导引组件30进一步包含一不透光的导引座34、以及至少一个装设于导引座34中并可透光的导光件35。其中导光件35与导引座34在感应面31上的表面设为齐平，以减少环境光的入射干扰。

需注意的是在此所指的齐平并非单纯指几何上的共平面，而是指导光件35的表面以及导引座34的表面在感应面31上的任何一处均为连续且没有明显的表面曲率改变。举例而言，在本图所示的实施例中，光导引组件30包含一导引座34以及两个导光件35，所述导引座34在对应感应面31上的一端设为一向耳甲腔18凸出的球型曲面，而所述的导光件35在对应感应面31上的一端设为曲率半径与导引座34相同的球形曲面。借着将感应面31设为向耳甲腔凸出的球型曲面以促进贴合，将导光件35与导引座34设有同样曲绿半径则能够使导光件35装设于导引座34上实现无缝连接并避免感应面31的表面曲率产生改变。

再请参阅图8，在本图所示的另一可行实施例中为减少环境光源的影响，所述光导引组件30进一步包含一不透光的导引座34、以及至少一个装设于导引座34中并可透光的导光件35。其中导引座34在感应面31上的表面高于导光件35在感应面31上的表面，以减少环境光的入射干扰。

此外，在本实用新型中的光发射器32与光接收器33能够设置为对应多种不同波长光线以配合欲量测的生理信息。举例而言，波长较短的蓝、紫光不易穿透皮肤，因此适用于量测耳机本体21与耳廓10之间的相对运动，进而用以判断并滤除因相对运动产生的噪声。

波长较长的红、绿光则较容易深入皮下血管，因此适宜用于量测血液流量。而若是红外光则可以判断体温等参数。因此，所述不透光的导引座34以及可透光的导光件35所指的透光以及不透光亦非单纯指可见光是否能够穿透。而是以所欲加以量测的特定波长光线能否穿透来决定。例如所述导光件35能够选择仅允许指定波长的光线穿透，并屏蔽非指定波长的环境光，进而提升量测的准确度。

综上所述，本实用新型由耳机本体21表面延伸凸出的光导引组件30的辅助，使光学传感器能够正确地将光线投射至耳甲腔18，并接收由耳甲腔18反射的信号。进而达成从耳甲腔量测心律的目的。

本实用新型符合新型专利要件，爰依法提出专利申请。唯，以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此即局限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包含于本实用新型的范围内，合予陈明。

Claims (9)

1.一种心律侦测耳机，包含：

一配合耳廓造型并可卡合在耳廓中的耳机本体；

一光导引组件，设置于耳机本体内，并具有一外露于耳机本体的感应面，所述感应面与耳廓的耳甲腔表面贴合；以及

一光发射器与一光接收器，其是分别与光导引组件相耦合，使所述光发射器投射的光线经光导引组件的引导而照向耳甲腔，经过耳甲腔反射之后再透过光导引组件回到光接收器。

2.如权利要求1所述的心律侦测耳机，其中，所述光发射器与光接收器设置于耳机本体之中。

3.如权利要求1所述的心律侦测耳机，其中，所述光导引组件设置于耳机本体内侧面，使光导引组件贴合于耳甲腔时，耳机本体的外侧面抵靠耳廓的对耳屏。

4.如权利要求1所述的心律侦测耳机，其中，所述耳机本体进一步与一固定结构结合。

5.如权利要求4所述的心律侦测耳机，其中，所述固定结构设为一耳挂结构，该耳挂结构的一端设为与耳机本体连接的固定端，而另一端则为配合耳廓的耳轮设置并具有弹性的悬吊臂。

6.如权利要求4所述的心律侦测耳机，其中，所述固定结构设为一耳翼结构，该耳翼结构的一端设为与耳机本体连接的固定端，而另一端则为配合耳廓的对耳轮设置并具有弹性的卡合部。

7.如权利要求1所述的心律侦测耳机，其中，所述光导引组件进一步包含一不透光的导引座、以及至少一个装设于导引座中并可透光的导光件，其中导光件与导引座在感应面上的表面设为齐平。

8.如权利要求7所述的心律侦测耳机，其中，所述导引座在对应感应面上的一端设为一向耳甲腔凸出的球型曲面，而所述的导光件在对应感应面上的一端设为曲率半径与导引座相同的球形曲面。

9.如权利要求4所述的心律侦测耳机，其中，所述光导引组件进一步包含一不透光的导引座、以及至少一个装设于导引座中并可透光的导光件，其中导引座在感应面上的表面高于导光件在感应面上的表面。