CN210249824U - 一种心率贴和心率监测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种心率贴和心率监测仪，其中，该心率贴包括：供电模块和心率传感器，供电模块与心率传感器连接，用于向心率传感器供电；供电模块包括线圈绕组和储电单元，线圈绕组与外置的发电线圈通过电磁感应和/或磁共振产生电能并将电能储存至储电单元；心率传感器，用于检测用户的心率，获得心率检测数据。本实用新型实施例通过在心率贴中设置包括线圈绕组和储电单元的供电模块，线圈绕组与外置的发电线圈通过电磁感应和/或磁共振产生电能并将电能储存至储电单元，无需电池额外占用心率贴的体积，本实用新型实施例的心率贴不用约束测试者的活动空间，提高了轻便率。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及心率检测技术领域以及电子产品技术领域，尤其涉及一种心率贴和心率监测仪。
背景技术
随着科技的发展和人们生活水平的提高，越来越多的电子产品被应用在人们的身体健康的监控中，例如心脏健康。准确检测心率对人们监控心脏健康有重要的意义。
现阶段有很多种心率测试的方法，主要包括声、光、电和压，例如血氧法、光电容积法、心电信号法和动脉压力法等。其中，通过声进行心率测试，可以利用超声多普勒原理来检查心脏的搏动，常见的胎心仪就是这一原理。血氧法可以通过夹在食指尖的心率测试仪实现，血氧法的优势是提供心率和血氧饱和度两种信号，劣势是由于需要在另一端接受透射光信号，那么这部分人体组织就必须足够薄才行，合适的位置就只有指尖和耳垂，使用范围比较受限制。光电体积法是通过追踪可见光(例如绿光)在人体组织中的反射实现的。毛细血管和动脉静脉由于随着脉搏容积不停变大变小，所以对光的反射是波动值，这个波动的频率就是脉搏，一般也跟心率是一致的。这种方法只能得到心率信号，但是相对运动带来的噪声抵抗力比较强，很适合目前的运动腕表。
心电信号法可以通过心电仪进行测量。窦房结有节律地控制心脏收缩舒张从而向躯干泵血，这个控制信号是一个电信号，会逐渐扩散到体表，可以在皮肤通过电极测量。但是由于心电信号的波长非常长，为了测得足够精度的信号，信号电极和参考电极就必须在躯干空间上隔得足够远，使用受限。动脉血压法是中医的诊脉，在手腕或者颈部两侧，都可以经皮肤摸到动脉的压力有规律地涨落，通过压力传感器可以将这个信号变成心率。但是压力传感器需要长期对穿戴者的动脉半压迫，有不适感，并且压力传感器难以以合适的方式固定在皮肤表面，固定地太紧会导致血流不畅，固定地太松又无法实现测量，使用不便。
现有心率测试中均需要穿戴各种夹具式仪器，一定程度上约束了测试者的活动空间，并且带来各种的不便利。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种心率贴和心率监测仪，可以提高心率测试的轻便率。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种心率贴，包括供电模块和心率传感器；
所述供电模块与所述心率传感器连接，用于向所述心率传感器供电；
所述供电模块包括线圈绕组和储电单元，所述线圈绕组与外置的发电线圈通过电磁感应和/或磁共振产生电能并将电能储存至所述储电单元；
所述心率传感器，用于检测用户的心率，获得心率检测数据。
进一步的，所述心率贴还包括数据存储模块，所述数据存储模块的一端与所述供电模块连接，所述数据存储模块的另一端与所述心率传感器连接，用于获取所述心率检测数据。
进一步的，所述心率贴还包括射频控制芯片，所述射频控制芯片与所述供电模块、所述数据存储模块连接，用于向外置的射频读取芯片发送射频识别码，以从所述数据存储模块读取心率检测数据发送给所述射频读取芯片。
进一步的，所述供电模块还包括电量检测芯片，所述电量检测芯片与所述储电单元连接，用于检测电量。
进一步的，所述储电单元包括二极管和电容，所述二极管与所述电容连接。
进一步的，所述心率贴还包括线圈匹配电路，所述线圈匹配电路与所述线圈绕组相连，以通过调整所述线圈匹配电路的参数或者所述线圈绕组的线圈匝数，使所述线圈绕组与所述发电线圈的频率相同。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种心率监测仪，包括如上所述的心率贴、发电线圈和射频读取芯片。
进一步的，所述发电线圈用于提供交变电流与所述心率贴中的线圈绕组通过电磁感应和/或磁共振产生电能。
进一步的，所述射频读取芯片用于通过对所述心率贴中射频控制芯片的识别，获取心率检测数据。
进一步的，所述射频读取芯片包括射频天线和射频控制单元，所述射频控制单元与所述射频天线连接，用于控制所述射频天线辐射电磁波。
本实用新型实施例通过在心率贴中设置包括线圈绕组和储电单元的供电模块，线圈绕组与外置的发电线圈通过电磁感应和/或磁共振产生电能并将电能储存至储电单元，无需电池额外占用心率贴的体积，本实用新型实施例的心率贴不用约束测试者的活动空间，提高了轻便率。
附图说明
图1为本实用新型实施例一中的心率贴的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一中的心率贴的另一结构示意图；
图3为本实用新型实施例一中的线圈匹配电路的结构示意图；
图4为本实用新型实施例一中的心率贴的示意图；
图5为本实用新型实施例一中的心率贴的另一示意图；
图6为本实用新型实施例二中的心率监测仪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本实用新型实施例一中的心率贴的结构示意图。如图1所示，该心率贴10包括：供电模块11和心率传感器12，其中，供电模块11与心率传感器12连接，用于向心率传感器12供电；供电模块11包括线圈绕组111和储电单元112，线圈绕组111与外置的发电线圈通过电磁感应产生电能并将电能储存至储电单元112；心率传感器12，用于检测用户的心率，获得心率检测数据。
本实施例中的心率贴10可以采用便利贴的外形形式。外置的发电线圈可以与交流电源感应供电，交流电通过发电线圈时产生一定频率的电磁场。当供电模块11中的线圈绕组111靠近发电线圈时，发电线圈通过电磁感应可以在线圈绕组111中产生电能，和/或，当调整线圈绕组111的频率与发电线圈相同时通过磁共振在线圈绕组111中产生电能。因此，心率贴10中可以设置线圈匹配电路实现线圈绕组111频率的调整，参见图3。
进一步的，线圈绕组111可以为圆形线圈或者方形线圈。当线圈绕组111为圆形线圈时，磁场强度通过公式
来表示，其中μ0为自由空间的介电常数(μ0＝4π×10-7H/m)，Y为磁场强度，R为线圈半径，N为圆形线圈的线圈匝数，I为圆形线圈中的电流，x为作用距离。当线圈绕组111为长为a宽为b的方形线圈时，磁感应强度通过公式
来表示，其中μ0为自由空间的介电常数(μ0＝4π×10-7H/m)，B为磁感应强度，N为方形线圈的线圈匝数，I为方形线圈中的电流，x为作用距离。
本实施例中以方形线圈为例进行说明，当x2>>ab时，磁感应强度可以简化为：
由此可以得到一个结论，即某一点处的磁感应强度B与该点距方形线圈中心的距离x成反比，随着x的增大B会非常迅速的减小。由电磁感应定律可知，线圈绕组111的感应电压可以表示为
其中N为线圈绕组111的线圈匝数，Φ为穿过线圈绕组111的磁通量。
假设线圈绕组111的面积为S，α为发电线圈产生的磁感应强度B与线圈绕组111的夹角。当发电线圈与线圈绕组111平行，即α＝90°时，Φ全部穿过线圈绕组111，由此得到线圈绕组111上产生的最大感应电压可以表示为
其中V为线圈绕组111上的感应电压，N1为发电线圈的线圈匝数，N2为线圈绕组111的线圈匝数，a为发电线圈的边长(方形)，b为线圈绕组111的边长(方形)，x为发电线圈与线圈绕组111间的距离，i为流经发电线圈的瞬时电流。由此，可以得到发电线圈的磁场在线圈绕组111上产生的感应直流电压VDC可以表示为VDC＝2πf NSQB sinα，其中N为发电线圈的线圈匝数，S为线圈绕组111的面积，Q为线圈绕组111的品质因数。
可选地，该心率贴10还包括线圈匹配电路，线圈匹配电路与线圈绕组111相连，以通过调整线圈匹配电路的参数或者线圈绕组11的线圈匝数，使线圈绕组111与发电线圈的频率相同。图3为本实用新型实施例一中的线圈匹配电路的结构示意图，包括电阻、调谐电容和线圈绕组111，线圈匹配电路可以等效为一个R-L-C串联电路，其中R为线圈绕组111的电阻，L为线圈绕组111的电感，C为线圈绕组111的调谐电容，线圈匹配电路的参数为该调谐电容。线圈绕组111的频率可以通过公式
来表示，品质因数Q可以通过公式
来表示，其中频率可以根据实际情况进行设置，本实施例中以频率为13.56MHz为例进行说明。当发电线圈的频率确定为13.56MHz时，通过调整线圈匹配电路的调谐电容或者线圈绕组111的线圈匝数，使得线圈绕组111与发电线圈的频率相同，通过磁共振在线圈绕组111中产生电能。
其中的心率传感器12可以采用光电体积法心率传感器，通过人体皮肤反射光强度检测来测量用户的心率。可选地，该光电体积法心率传感器至少包括一个发光二极管和光敏三极管，发光二极管可以发射光线照射到用户皮肤上，光敏三极管接收从用户皮肤反射的光线。该光电体积法心率传感器通过发光二极管和光敏三极管的配合，可以实时监测因血液周期性流通而导致的用户皮肤反射光强度变化，从而获取用户的心率检测数据。
图2为本实用新型实施例一中的心率贴的另一结构示意图，如图2所示，该心率贴10还包括数据存储模块13，数据存储模块13的一端与供电模块11连接，数据存储模块13的另一端与心率传感器12连接，用于获取心率检测数据。
进一步的，该心率贴10还包括射频控制芯片14，射频控制芯片14与供电模块11、数据存储模块13连接，用于向外置的射频读取芯片发送射频识别码，以从数据存储模块13读取心率检测数据发送给射频读取芯片。射频控制芯片14可以读取数据存储模块13中的心率检测数据并保存在射频识别码中，通过该射频识别码发送给外置的射频读取芯片。
进一步的，供电模块11还包括电量检测芯片113，电量检测芯片113与储电单元112连接，用于检测电量。初次使用该心率贴10并进行充电时，该心率贴10可以在外置的发电线圈附件停留较长的时间，当电量检测芯片113检测到电量满足预设电量下限值时，可以停止充电，以保证心率贴10中的心率传感器12等器件初始化的完成。并且，当电量检测芯片113检测到储电单元112的电量小于预设电量阈值时，可以发送信号至数据存储模块13，实现对心率传感器12采集的稳定的心率检测数据的获取。实现了即使心率贴10中储电单元112掉电时也会存储心率检测数据。
可选地，储电单元112可以包括二极管和电容，二极管与电容连接。具体的，二极管与阻容器件连接搭建形成单向电子阀，该单向电子阀与电容连接。由于二极管反向特性，单向电子阀的结构使电荷集中不分散，不倒流，电容电量释放缓慢。当储电单元112中的电容充电达到预设电压(例如2V)时，该储电单元112可以作为电源为心率贴10中的器件提供工作电压。
图4为本实用新型实施例一中的心率贴的示意图，如图所示，该心率贴10可以设置为外观类似便利贴，使用户使用更加便捷和高效。内部的具体结构可以参见图5，图5为本实用新型实施例一中的心率贴的另一示意图。图5中最外部设置线圈绕组111，内部可以设置储电单元112(图5中未示出)、心率传感器12、数据存储模块13和射频控制芯片14，线圈绕组111和储电单元112组成供电模块11，供电模块11与心率传感器12、数据存储模块13和射频控制芯片14连接以供电，数据存储模块13的另一端与心率传感器12连接，用于获取心率传感器12采集的心率检测数据，射频控制芯片14数据存储模块13连接，用于向外置的射频读取芯片发送射频识别码，以从数据存储模块13读取心率检测数据发送给射频读取芯片。
可以理解的是，图4和图5所展示的心率贴10仅仅是一个示例，其他满足功能和使用要求的外形和结构也可适用，并且不应对本实用新型实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本实施例提供的技术方案，通过在心率贴中设置包括线圈绕组和储电单元的供电模块，线圈绕组与外置的发电线圈通过电磁感应和/或磁共振产生电能并将电能储存至储电单元，无需电池额外占用心率贴的体积，本实施例的心率贴不用约束测试者的活动空间，提高了轻便率。
实施例二
图6为本实用新型实施例二中的心率监测仪的结构示意图。图6示出了示例性心率监测仪20的框图。图6显示的心率监测仪20仅仅是一个示例，不应对本实用新型实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，该心率监测仪20可以包括如上所述的心率贴10、发电线圈21和射频读取芯片22。其中，发电线圈21用于提供交变电流与心率贴10中的线圈绕组111通过电磁感应产生电能。射频读取芯片22用于通过对心率贴10中射频控制芯片14的识别，获取心率检测数据。
进一步的，射频读取芯片22可以包括射频天线和射频控制单元，射频控制单元与射频天线连接，用于控制射频天线辐射电磁波。当心率贴10中射频控制芯片14进入射频读取芯片22的电磁波范围内时，将引起电磁波的变化，射频天线在接收到反馈的电磁波变化时，会发出信号给射频控制单元，以使射频控制单元获取射频控制芯片14的射频识别码，并进行识别得到其中的心率检测数据。图3中心率贴10和发电线圈21之间的虚线箭头表示可以通过心率贴10中的线圈绕组111和发电线圈21之间电磁感应或者磁共振产生电能。图3中心率贴10与射频读取芯片22之间的实线箭头表示心率贴10中的射频控制芯片14与射频读取芯片22之间可以传输心率检测数据。
本实施例中的发电线圈21可以和射频读取芯片22可以设置于同一个设备中，也可以分别设置于不同的设备中。发电线圈21可以设置在各种外部设备中，本实施例中对此不作限定，例如发电线圈21可以设置在轮椅的扶手或者床边围栏栏杆等设备中，以便于对心率贴10进行充电。
本实施例提供的技术方案，将检测心率的心率贴和读取心率检测数据的射频读取芯片的物理接触分离，使得心率贴更加不受空间的限制，并且心率贴中通过供电模块中的线圈绕组与外置的发电线圈通过电磁感应和/或磁共振产生电能并将电能储存至储电单元，无需电池额外占用心率贴的体积，不用约束测试者的活动，进一步提高了轻便率。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种心率贴，其特征在于，包括供电模块和心率传感器；
所述供电模块与所述心率传感器连接，用于向所述心率传感器供电；
所述供电模块包括线圈绕组和储电单元，所述线圈绕组与外置的发电线圈通过电磁感应和/或磁共振产生电能并将电能储存至所述储电单元；
所述心率传感器，用于检测用户的心率，获得心率检测数据。
2.根据权利要求1所述的心率贴，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块的一端与所述供电模块连接，所述数据存储模块的另一端与所述心率传感器连接，用于获取所述心率检测数据。
3.根据权利要求2所述的心率贴，其特征在于，还包括射频控制芯片，所述射频控制芯片与所述供电模块、所述数据存储模块连接，用于向外置的射频读取芯片发送射频识别码，以从所述数据存储模块读取心率检测数据发送给所述射频读取芯片。
4.根据权利要求1所述的心率贴，其特征在于，所述供电模块还包括电量检测芯片，所述电量检测芯片与所述储电单元连接，用于检测电量。
5.根据权利要求1所述的心率贴，其特征在于，所述储电单元包括二极管和电容，所述二极管与所述电容连接。
6.根据权利要求1所述的心率贴，其特征在于，还包括线圈匹配电路，所述线圈匹配电路与所述线圈绕组相连，以通过调整所述线圈匹配电路的参数或者所述线圈绕组的线圈匝数，使所述线圈绕组与所述发电线圈的频率相同。
7.一种心率监测仪，其特征在于，包括权利要求1-6中任一所述的心率贴、发电线圈和射频读取芯片。
8.根据权利要求7所述的心率监测仪，其特征在于，所述发电线圈用于提供交变电流与所述心率贴中的线圈绕组通过电磁感应和/或磁共振产生电能。
9.根据权利要求7所述的心率监测仪，其特征在于，所述射频读取芯片用于通过对所述心率贴中射频控制芯片的识别，获取心率检测数据。
10.根据权利要求7所述的心率监测仪，其特征在于，所述射频读取芯片包括射频天线和射频控制单元，所述射频控制单元与所述射频天线连接，用于控制所述射频天线辐射电磁波。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |