CN207370706U - 生物电检测装置和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种生物电检测装置，用于可穿戴设备，包括装置本体、设置在装置本体内部的差分信号检测器以及设置在装置本体表面的第一电极、第二电极以及参考电极，第一电极、第二电极以及参考电极与差分信号检测器连接，第一电极设置在装置本体的底面，第二电极设置在装置本体的侧面或上表面，其中，参考电极设置在装置本体的侧面或上表面，参考电极与第二电极相对于装置本体的中心所成的夹角大于90°。本实用新型还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备在与身体接触的面上包括所述生物电检测装置。本实用新型可广泛用于可穿戴设备中检测电生理信号，为使用者提供可靠的健康数据，例如心率数据。

Description

生物电检测装置和可穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种用于可穿戴设备的生物电检测装置。

背景技术

现有的可穿戴设备(例如手表)检测人体生物电时，例如测量心电信号时，一般在检测装置中配置三个电极：第一电极配置在装置本体的底面，佩戴时底面的检测电极与第一体表位置(例如左手腕)持续接触，第二电极配置在装置本体的上表面或侧面，测量时上表面或侧面的检测电极与第二体表位置(例如右手)接触，参考电极配置在装置本体的底面，佩戴时底面的参考电极与第三体表位置(例如异于第一体表位置的左手腕)持续接触。

由于人体腕臂部生物电的强度极其微弱，如果噪声太强，会淹没有用信号导致信号失真。测量过程中，第二体表位置(例如右手)接触上侧面或上表面的第二电极时，装置相对于手腕容易发生倾斜，导致第一电极与第一体表位置的接触面积减小；同时，右手与第二电极的接触过程中手臂容易抖动，使第一电极与第一体表位置的接触噪声和第二电极与第二体表位置的接触噪声增加。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种生物电检测装置，用于可穿戴设备，所述生物电检测装置包括装置本体、设置在装置本体内部的差分信号检测器以及设置在装置本体表面的第一电极、第二电极以及参考电极，所述第一电极、第二电极以及参考电极与所述差分信号检测器连接，所述第一电极设置在所述装置本体的底面，所述第二电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，其特征在于，所述参考电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，所述参考电极与所述第二电极相对于所述装置本体的中心所成的夹角大于90°。

优选地，在一实施方案中，所述第二电极与所述参考电极相对于所述装置本体的中心对称设置于所述装置本体的侧面或上表面。

优选地，在另一实施方案中，所述装置本体的上表面包括在佩戴时与受戴肢体平行的第一方向和与第一方向垂直的第二方向；所述第二电极与所述参考电极沿所述第一方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者沿所述第二方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面。

另一方面，本实用新型提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备在与身体接触的面上包括所述体表电信号检测装置。优选地，该可穿戴设备为手表、手环、手镯或脚环。

本实用新型提供的生物电检测装置，在检测装置的侧面和/或上表面相距较远的位置分别设置第二电极和参考电极，测量时向装置施加接触力的肢体通过两个相距较远的位置与装置接触，避免装置翘起，提高装置底面的电极与人体的接触面积；同时由于施加接触力的肢体通过相距较远的两个部位与装置接触，接触更平稳，能够降低施加接触力的肢体的颤抖，降低测量过程中的电极-皮肤接触噪声，提高信噪比。

附图说明

图1为本实用新型检测装置与可穿戴设备的连接示意图；

图2为本实用新型的电极设置示意图；

图3a-b为本实用新型的一种实施方案的电极设置示意图；

图4a-d为本实用新型的另一种实施方案的电极设置示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的生物电检测装置与可穿戴设备的连接示意图，可穿戴设备包括本实用新型的生物电检测装置、处理器模块以及显示模块。该检测装置包括信号采集模块和差分信号检测器模块，其中信号采集模块设置在装置本体的外表面，差分信号检测器模块设置在装置本体的内部。更具体地，信号采集模块包括第一电极，用于与使用者的第一体表位置接触；第二电极，用于与使用者的第二体表位置接触；以及可选的参考电极(又称驱动电极)，用于与使用者的第三体表位置接触，提高信号采集的共模抑制比。这三个电极分别与差分信号检测器的相应端口连接。该差分信号检测器可以是用于采集微弱的电生理信号的仪用差分放大器。差分信号检测器模块输出的信号经处理器模块的进一步处理，例如降噪、再放大后，提取得到特征生理数据(例如心率趋势或者心电图)，通过可穿戴设备自带的显示模块显示，或者通过近场(例如蓝牙)通信传输至移动终端，再由移动终端传输至数据服务中心以供更进一步地处理、分析和决策。例如，该可穿戴设备为手表，佩戴在左手腕时，第一体表位置可以是左手腕，第二体表位置可以是右手，第三体表位置可以是左手腕或者右手。

本实用新型的信号采集模块通过在检测装置的侧面和/或上表面相距较远的位置分别设置第二电极和参考电极，测量时向装置施加接触力的肢体通过两个相距较远的位置与装置接触，避免装置翘起，提高装置底面电极与人体的接触面积；同时由于施加接触力的肢体通过相距较远的两个部位与装置接触，接触更平稳，能够降低施加接触力的肢体的颤抖，降低测量过程中的电极-皮肤接触噪声，提高信噪比。

参考图2，检测装置10的装置本体的底面设置有第一电极11，用于与第一体表位置接触；侧面设有第二电极12，用于与第二体表位置接触；侧面还设有参考电极13，用于与第三体表位置接触。其中，第二电极12与参考电极13相对于装置中心所成的夹角α大于90°。例如，该检测装置10佩戴在左手腕时，第一体表位置可以是左手腕，第二体表位置和第三体表位置可以是右手的不同手指。在一种测量方式中，可以让第二电极12和参考电极13分别与右手的大拇指和食指接触，第一电极11与左手腕接触。需要说明的是，前述第二电极12和参考电极13可以设置在装置本体的侧面；第二电极12和参考电极13可以设置在装置本体的上表面；还可以第二电极12设置在装置本体的上表面、参考电极13设置在装置本体的侧面；或者第二电极12设置在装置本体的侧面、参考电极13设置在装置本体的上表面。在装置本体底面设置第一电极11，上表面和/或侧面相距较远的位置设置第二电极12和参考电极13，测量时向装置施加接触力的肢体通过两个相距较远的位置与装置接触，避免装置翘起，提高装置底面电极与人体的接触面积；同时由于施加接触力的肢体通过相距较远的两个部位与装置接触，接触更平稳，能够降低施加接触力的肢体的颤抖，降低测量过程中的电极-皮肤接触噪声，提高信噪比。

在一种较佳的实施方式中，参考图3a及图3b，第二电极12与参考电极13相对于装置的中心对称设置于装置本体的侧面，即第二电极12与参考电极13相对于装置中心所成的夹角α为180°。在一种测量方式中，当装置佩戴在左手腕时，可以让第二电极12和参考电极13分别与右手的大拇指和食指接触，第一电极11与左手腕接触。需要说明的是，第二电极12与参考电极13也可以设置在装置本体的上表面。由于装置本体一般具有对称的外形，将第二电极12和参考电极13相对于装置中心对称设置，测量过程中右手与对称设置的第二电极12和参考电极13同时接触，可以避免装置翘起，最大程度地确保底面的第一电极11与左手腕有效接触，提高信号提取的质量。

在另一种较佳的实施方式中，参考图4a至图4d，检测装置10的装置本体的上表面包括在佩戴时与受戴肢体平行的第一方向和与第一方向垂直的第二方向；例如，当受戴肢体为手腕时，第一方向与小臂平行。如图4a或图4b，沿第一方向，在装置本体的侧面设置有第二电极12和参考电极13；或者，如图4c或图4d，沿第二方向，在装置本体的侧面设置有第二电极12和参考电极13。在一种测量方式中，当装置佩戴在左手腕时，可以让第二电极12和参考电极13分别与右手的大拇指和食指接触，第一电极11与左手腕接触。需要说明的是，第二电极12与参考电极13也可以沿第一方向或沿第二方向设置在装置本体的上表面；或者，沿第一方向，第二电极12设置在装置本体的上表面、参考电极13设置在装置本体的侧面；或者，沿第一方向，第二电极12设置在装置本体的侧面、参考电极13设置在装置本体的上表面；或者，沿第二方向，第二电极12设置在装置本体的上表面、参考电极13设置在装置本体的侧面；或者，沿第二方向，第二电极12设置在装置本体的侧面、参考电极13设置在装置本体的上表面。将第二电极12和参考电极13沿第一方向或第二方向设置，未佩戴装置的肢体与装置接触时的接触方式更符合一般使用者的操作习惯，使接触测量过程更平稳，降低电极-皮肤接触噪声，提高信噪比。

本实用新型检测装置的上表面和底面不限于具体的形状，可以为图中显示的接近方形，也可以为圆形，卵圆形，或者其它形状。当本实用新型的检测装置用在可穿戴设备中时，该底面通常作为可穿戴设备与身体表面接触的底部外壳。第二电极通常设置在由底部向上延伸的侧壁上，或者在可穿戴设备形状允许情况下，设置在可穿戴设备的上表面。

本实用新型的检测装置用在可穿戴设备(例如包括但不限于手表、手环、手镯和脚环)中时，可穿戴设备可以将差分信号检测器输出的生物电信号数据(例如心电数据)发送给移动终端，用户可以在移动终端上查看数据，移动终端还可将获取的心电数据传输至数据服务中心，数据服务中心进一步处理分析心电数据，帮助用户识别潜在的例如心血管疾病或者帮助患者监控例如心血管疾病。

本领域技术人员应当理解，可以对本申请中所公开的实施方案的特征进行组合、重新排列等以产生本实用新型范围内的其它实施方案，还可以进行各种其它的改变、省略和添加，而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (5)

1.一种生物电检测装置，用于可穿戴设备，所述生物电检测装置包括装置本体、设置在装置本体内部的差分信号检测器以及设置在装置本体表面的第一电极、第二电极以及参考电极，所述第一电极、第二电极以及参考电极与所述差分信号检测器连接，所述第一电极设置在所述装置本体的底面，所述第二电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，其特征在于，

所述参考电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，所述参考电极与所述第二电极相对于所述装置本体的中心所成的夹角大于90°。

2.根据权利要求1所述的生物电检测装置，其特征在于，所述第二电极与所述参考电极相对于所述装置本体的中心对称设置于所述装置本体的侧面或上表面。

3.根据权利要求1所述的生物电检测装置，其特征在于，所述装置本体的上表面包括在佩戴时与受戴肢体平行的第一方向和与第一方向垂直的第二方向；所述第二电极与所述参考电极沿所述第一方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者沿所述第二方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面。

4.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备在与身体接触的面上包括权利要求1至3中任一项所述的生物电检测装置。

5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，该可穿戴设备为手表、手环、手镯或脚环。