CN205054183U - 一种具有光电感应的复合传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种具有光电感应的复合传感器，所述具有光电感应的复合传感器包括：一导电基材；至少一光电传感器，设置于所述导电基材的中心；至少一振动传感器，设置于所述导电基材上，而所述振动传感器的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极，所述电感传感器的另一个电极设置于所述复合传感器所在的可穿戴设备上。上述技术方案具有如下有益效果：提供了：以超低功耗在可穿戴设备上实现对脉搏(心率)的长时间、不间断、持续性监测，实时发现相关变化及反馈数据，增加光电传感器后，可以同时测量至少三种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性、实用性。

Description

一种具有光电感应的复合传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种具有光电感应的复合传感器。

背景技术

可穿戴(腕表式)设备测量心率和心电：使用光电传感器配合相关处理芯片及程序，由血管和血液流动反射的光的差异，从而计算心率。心电测量使用独立两个部分的金属电极和电感传感器配合相关处理芯片及程序，测量单导心电波形。

在可穿戴(腕表)领域现有产品测量心率使用的均为光电传感器，检测心率用不同波长的光(红、绿光)照射皮肤，可穿戴(腕表式)设备上应用存在问题如下：

光电测量方法是利用血管内血液血红蛋白的吸光度的变化来测量脉搏。手表装有红外发射光束回路和接收反射回路。这种方法测量心率优点是非常简便无需胸带，但是由于信号极为微弱而非常容易受到外界干扰而造成测量数据不准确而且一般需要安静的状态下测量，不适合运动中持续测量心率。

光电(绿光)测量法是由两个绿色波长的发光LED和一个光敏传感器组成，位于手表的背部，其原理是基于手臂血管中的血液在脉动的时候会发生密度改变而引起透光率的变化。发光LED发出绿色波长的光波，光敏传感器根据皮肤的反射光场强度的变化并换算成心率，同样绿光传感器，使用时受外界环境影响较大，如遮光不好、光反射接收不好，会极大影响测量的准确性，数值变化差异较大，参考性较低。

因为使用的是光反射的原理，所以在任何介质上光都会产生反射，导致该传感器对任何介质上测量都会有心率数据显示，不能正确的判断其使用的场景，是否是具有生命体征的人类还是其他物体。测量结果不科学，在人体表皮，不具备生命体征的人体表皮，空气，地面等任何地方都会有心率读数，不能智能的判断其适用对象。从而导致其测量数据，不能用作其生命体征方面数据的推导和计算。只能计算心率，而且可靠性不佳。

在可穿戴设备中，这种传感器功耗较高，如长时间不间断的工作，在腕表设备上，电能有限的情况下，耗电会非常快，不能长时间工作，所以为了妥协工作时间一般采取，间歇式工作，从而导致不能做到有效及时发现心率异常。

另外，单独使用电感振动传感器，在用户测量时，输出心电和脉搏波形，指标不够丰富，会降低用户的使用体验。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种具有光电感应的复合传感器，以提供一种可以测量至少三种以上测量参数的传感器，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性、实用性。

为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种具有光电感应的复合传感器，所述具有光电感应的复合传感器包括：

一导电基材；

至少一光电传感器，设置于所述导电基材的中心；

至少一振动传感器，设置于所述导电基材上，而所述振动传感器的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极，所述电感传感器的另一个电极设置于所述复合传感器所在的可穿戴设备上。

上述技术方案具有如下有益效果：以超低功耗在可穿戴设备上实现对脉搏(心率)的长时间、不间断、持续性监测，实时发现相关变化及反馈数据，增加光电传感器后，可以同时测量至少三种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性、实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一种具有光电感应的复合传感器结构示意图；

图2为本实用新型实施例图1中的光电传感器结构示意图；

图3为本实用新型实施例一种具有光电感应的复合传感器与信号接收与处理电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本实用新型实施例一种具有光电感应的复合传感器结构示意图，所述具有光电感应的复合传感器包括：

一导电基材1；

至少一光电传感器14，设置于所述导电基材1的中心；

至少一振动传感器11，设置于所述导电基材1上，而所述振动传感器11的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极10，所述电感传感器的另一个电极设置于所述复合传感器所在的可穿戴设备上。

优选地，如图2所示，为本实用新型实施例图1中的光电传感器结构示意图，其中，S为所述复合传感器所在的可穿戴设备用户手臂。光电传感器14包括：发光模块141和光接收模块142；所述发光模块141至少包括如下一种：LED绿光发光模块、LED红光发光模块等，还可以是其他发光模块，本实用新型实施例并不以此为限。发光模块141，发射比如LED绿光，经过S吸收及发射后由光接收模块142接收，将光的变化转换为电信号的变化，通过光的变化形成不同的脉冲，利用光容积法，经处理后即时输出对应的脉冲信号由此转换成心率。

优选地，所述导电基材1包括：导电硅胶基材、导电橡胶基材、导电金属基材、导电高分子复合基材等，还可以是其他导电基材，本实用新型实施例并不以此为限。

优选地，所述导电基材1的形状为圆形，或椭圆形，或多边形，或方形，或环形。

优选地，所述振动传感器11以半圆形突起的形式设置于所述导电基材1的皮肤接触面上，以所述半圆形突起作为所述皮肤接触面上的皮肤接触点。

优选地，所述振动传感器11至少为1个，所述光电传感器14至少为1个，所述电感传感器至少为1个。

优选地，所述振动传感器为6个，所述光电传感器为1个，所述电感传感器为6个；其中，每个所述电感传感器的一个电极10设置为对应的一个振动传感器11的皮肤接触面，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的中心，而6个所述振动传感器11以所述导电基材1的中心呈对称排列分布。传感器表示至少要多于2个点，也可以是多于2个的任何数字都有可能，而6个点基于手臂的弯曲，使得传感器在手表佩戴时能更好的贴合手臂皮肤，或者传感器也有可能是一个完整的面。

优选地，当所述导电基材1的形状为圆形时，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的圆心，6个所述振动传感器11以所述导电基材1的圆心呈圆环状对称排列分布。

优选地，所述具有光电感应的复合传感器还包括：至少一温度传感器12，以半圆形突起的形式设置于所述导电基材1的皮肤接触面上。

优选地，所述温度传感器12为2个，以所述导电基材1的中心呈对称排列分布。

优选地，如图3所示，为本实用新型实施例一种具有光电感应的复合传感器与信号接收与处理电路的结构示意图，所述具有光电感应的复合传感器还包括：信号接收与处理电路13，分别与所述振动传感器11、所述光电传感器14、所述电感传感器、所述温度传感器12电性耦接。

上述技术方案具有如下有益效果：以超低功耗在可穿戴设备上实现对脉搏(心率)的长时间、不间断、持续性监测，实时发现相关变化及反馈数据，增加光电传感器后，可以同时测量至少三种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性、实用性。

工作原理：通过导电材料(硅胶、橡胶等)制作前端设备与人体皮肤接触，在测量时当做一个导电的电极传导生物电信号，由导电材料制成该传感器，形成新型电感脉搏振动复合传感器。振动传感器在检测脉搏特征后，加以处理，实现对用户的不间断脉搏(心率)监测。由传感器感知用户脉搏的振动及生物电信号后，对相关信号进行处理，得到有用的脉搏信息，监测实时脉搏信息(心率)的变化。

本实用新型实施例复合传感器在用户初次佩戴设备时，光电传感器在短时间内(5-8秒内)输出相关生理指标，系统实时将光电传感器的实时数值(心率、血氧等)和相关信号传递给主复合传感器处理电路，将主复合传感器所采集的信息，在中央处理器内进行及时的计算、修正，让其他传感器以更快的速度锁定用户的脉搏信号，以改善用户的使用体验。

如果使用单独使用电感振动传感器，在用户第一次使用时，根据每个使用者的情况不一样，会有一个较长(约30-60秒)的时间去锁定用户的脉搏信号特征的过程，这样会降低用户的使用体验，在增加光电传感器后，第一次使用时，协同工作，可以把锁定时间控制在20-30秒内，进而改善用户的体验。

当主复合传感器锁定用户脉搏信息后，光电传感器即刻停止工作，日常不间断监测工作由主复合传感器进行生命信号的采集。监测用户的动态或者静态的脉搏(心率)。

每当用户采取全面测量动作时，该设备的所有传感器(主复合传感器、光电传感器、电极传感器)全部同时工作，将采集到的各类信息，经综合处理后，由蓝牙连接移动通信设备，将所有信息传输至云平台，由云平台统一对多种数据进行处理，再反馈用户。

在第一次锁定脉搏期间，光电传感器及主复合传感器同时工作，利用光电传感器的特性，能快速输出脉搏值及相关脉冲信号，及时将信息传输给电感振动传感器MCU不断修正主复合传感器的信号特征，让主复合传感器更快锁定用户脉搏，减少用户在第一次佩戴时的等待时间，改善用户体验。在锁定用户脉搏特征后，光电传感器停止工作，节能。

在测量心电、脉搏系统全部工作时，所有传感器进入工作状态，获得的相关数值和信号，进入CPU后统一进行处理，相互校准，使得输出的结果更加准确。

本实用新型实施例具有光电感应的复合传感器在测量心电及脉搏时：得到脉搏及心电信号和对应波形，以便分析处理，其具有如下技术效果：在电感震动传感器的基础上，增加光电传感器，形成复合传感器模组，可以测量至少三种以上生理参数，从而提高可穿戴设备用户的使用体验，并提高所用传感器的可靠性。在原有指标项的基础上增加血氧饱和度，血脂浓度等指标。让用户使用更加便捷，更多、更方便了解自己的心脑血管的健康情况，以及由此类相关指标进而进行推导的各类应用。

本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogicalblock)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本实用新型实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本实用新型实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk、Usb-disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有光电感应的复合传感器，其特征在于，所述具有光电感应的复合传感器包括：

一导电基材；

至少一光电传感器，设置于所述导电基材的中心；

至少一振动传感器，设置于所述导电基材上，而所述振动传感器的皮肤接触面同时设置为至少一电感传感器的一个电极，所述电感传感器的另一个电极设置于所述复合传感器所在的可穿戴设备上。

2.如权利要求1所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，

所述光电传感器包括：发光模块和光接收模块；所述发光模块至少包括如下一种：LED绿光发光模块、LED红光发光模块。

3.如权利要求2所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，

所述导电基材包括：导电硅胶基材、导电橡胶基材、导电金属基材、导电高分子复合基材；所述导电基材的形状为圆形，或椭圆形，或多边形，或方形，或环形。

4.如权利要求1或3所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，

所述振动传感器以半圆形突起的形式设置于所述导电基材的皮肤接触面上，以所述半圆形突起作为所述皮肤接触面上的皮肤接触点。

5.如权利要求4所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，所述振动传感器至少为1个，所述光电传感器至少为1个，所述电感传感器至少为1个。

6.如权利要求5所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，

所述振动传感器为6个，所述光电传感器为1个，所述电感传感器为6个；其中，每个所述电感传感器的一个电极设置为对应的一个振动传感器的皮肤接触面，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的中心，而6个所述振动传感器以所述导电基材的中心呈对称排列分布。

7.如权利要求6所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，

当所述导电基材的形状为圆形时，1个所述光电传感器设置于所述导电基材的圆心，而6个所述振动传感器以所述导电基材的圆心呈圆环状对称排列分布。

8.如权利要求1所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，所述具有光电感应的复合传感器还包括：

至少一温度传感器，以半圆形突起的形式设置于所述导电基材的皮肤接触面上。

9.如权利要求8所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，

所述温度传感器为2个，以所述导电基材的中心呈对称排列分布。

10.如权利要求9所述具有光电感应的复合传感器，其特征在于，所述具有光电感应的复合传感器还包括：

信号接收与处理电路，分别与所述振动传感器、所述光电传感器、所述电感传感器、所述温度传感器电性耦接。