CN211022652U - 可实现不间断心电监测的可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现不间断心电监测的可穿戴设备，包括外壳、第一电极、第二电极、自动收卷机构和心电监测模块；所述外壳具有佩戴时与人体肌肤相贴附的第一表面；第一电极设置在所述第一表面上；自动收卷机构内置于外壳，用于自动收卷电极线；第二电极连接所述电极线；常态下，所述电极线缠绕在自动收卷机构上，第二电极贴附于外壳上；使用时，所述电极线至少部分拉出外壳，第二电极离开外壳以贴附于人体肌肤远离第一电极的部位；心电监测模块内置于外壳，在连续心电监测模式下连通第一电极和第二电极，用于采集心电信号。本实用新型的可穿戴设备无需增加独立配件，在不影响正常佩戴的情况下，可对佩戴者进行24小时不间断的心电监测。

Description

可实现不间断心电监测的可穿戴设备

技术领域

本实用新型属于穿戴类电子产品技术领域，具体地说，是涉及一种具有心电监测功能的可穿戴设备。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们对其生活质量和身体的健康状况也越来越关注，随时或定期地检测身体机能已经逐渐成为许多人生活中的重要组成部分。

为了满足人们的使用需求，目前在许多可穿戴设备上实现了心电监测功能，这类可穿戴设备多以佩戴在手腕部位的智能手表或智能手环为主，例如苹果公司的Applewatch 4就是一款心电记录手表。在使用这款手表进行心电检测时，需要将这款手表佩戴在人体的腕部，并且需要佩戴者使用其另外一只手触摸表冠来完成ECG（electrocardiogram,心电图）监测功能。由于这种监测方式必须双手配合进行，且需要佩戴者在一段时间内保持固定的姿势，因此存在操作不便利、佩戴者维持双手配合的持续时间短、无法实现24小时不间断ECG监测的问题。

又如AliveCor公司的Kardia便携式心电图仪，需要采用双手手持的方式进行心电图记录，因此也只能实现非连续性的心电监测。

为了在智能手表或智能手环上实现24小时不间断ECG监测的功能，现有的解决方案是增加额外的配件，例如增加配置有检测电极的胸带，在用户需要长时间连续检测其心电指标时，可以将表头从表带上拆下并装配到胸带上，然后将胸带缠绕在用户的胸部进行连续的ECG监测。但是，这种结构设计操作繁琐，会给用户的使用带来不便，因此用户体验较差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可实现不间断心电监测的可穿戴设备，无需增加独立配件，在不影响可穿戴设备正常佩戴的情况下，可对佩戴者进行24小时不间断的心电监测。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种可实现不间断心电监测的可穿戴设备，包括外壳、第一电极、第二电极、自动收卷机构和心电监测模块；其中，所述外壳具有佩戴时与人体肌肤相贴附的第一表面以及无贴附的第二表面；所述第一电极设置在所述外壳的所述第一表面；所述自动收卷机构内置于所述外壳中，用于自动收卷电极线；所述第二电极连接所述电极线；常态下，所述电极线缠绕在所述自动收卷机构上，所述第二电极贴附于所述外壳的所述第二表面；使用时，所述电极线至少部分拉出外壳，所述第二电极离开所述外壳，以用于贴附于人体肌肤远离第一电极的部位；所述心电监测模块内置于所述外壳，在连续心电监测模式下连通所述第一电极和第二电极，用于采集心电信号。

进一步的，所述可穿戴设备还包括控制模块和显示屏；所述控制模块内置于所述外壳，接收所述心电监测模块采集到的心电信号，并生成心电图驱动所述显示屏显示，所述显示屏安装在所述外壳上。

为了使本实用新型的可穿戴设备兼具有非连续的心电监测功能，在位于所述外壳的所述第二表面上还设置有第三电极，所述心电监测模块在非连续心电监测模式下连通所述第一电极和第三电极，采集心电信号，实现短时间内的单导联心电监测。

为了使心电监测模块可以根据不同的心电监测模式自动连通不同的电极，本实用新型在所述可穿戴设备中还设置有切换开关，内置于所述外壳，连接所述控制模块，所述控制模块根据选择的心电监测模式控制所述切换开关在所述第三电极与所述电极线之间择一连通至所述心电监测模块；所述心电监测模块与所述第一电极常连。

作为所述自动收卷机构的一种优选结构设计，本实用新型在所述自动收卷机构中设置有轮轴、卷筒和蜗卷弹簧；其中，所述卷筒安装在轮轴上，所述电极线缠绕在所述卷筒上；所述蜗卷弹簧安装在所述轮轴上，在所述电极线拉出外壳带动所述轮轴转动的过程中，所述蜗卷弹簧收紧储能；在所述电极线上的外力撤销时，所述蜗卷弹簧释能，驱动轮轴带动所述卷筒反向旋转，自动收卷所述电极线。

为了实现第二电极拉出状态的自动检测，本实用新型优选在所述可穿戴设备中增设编码器，将所述编码器安装在轮轴上，用于检测轮轴的转动方向和转动角度，并生成相应的脉冲信号发送至所述控制模块；所述控制模块根据接收到的脉冲信号判断所述第二电极相对于所述外壳的位置关系，并在检测到所述第二电极被拉出时，控制所述切换开关将所述电极线连通至所述心电监测模块；而在检测到所述第二电极回归到常态位置时，控制所述切换开关将所述第三电极连通至所述心电监测模块。

优选的，所述可穿戴设备为智能手表或智能手环；所述第三电极设置在所述智能手表或智能手环的表冠上或者与所述表冠复用。

为了保持智能手表或智能手环的整体美观性，所述第二电极在所述外壳上的贴附位置优选位于所述外壳的侧面且靠近表冠的位置处。

为了提供共模抑制比，本实用新型在所述可穿戴设备上还设置有驱动电极，设置在所述外壳的所述第一表面上，并与所述心电监测模块电连接，所述心电监测模块通过所述驱动电极向人体注入电流。

优选的，所述第一电极和驱动电极优选设计成半圆形电极，在所述外壳的所述表面呈圆形排布，且所述第一电极与驱动电极之间完全分离。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过在可穿戴设备的外壳上布设第一电极，在外壳中设置自动收卷机构，并在自动收卷机构上缠绕连接第二电极的电极线，在常态下，通过将电极线缠绕在自动收卷机构上，并使第二电极贴附于外壳上，由此可以保持可穿戴设备整体外观简洁，不影响正常佩戴；而在使用连续心电监测功能时，可以将第二电极从外壳上取下，并拉出电极线，使第二电极能够贴附在人体肌肤上远离可穿戴设备主体的佩戴位置，由此一来，心电监测模块便可根据第一电极与第二电极之间的电位差获取到佩戴者的心电数据，生成单导联心电图，实现24小时不间断的心电监测功能。在结束心电监测任务后，可以释放第二电极，通过自动收卷机构自动收卷电极线，使得第二电极恢复常态，操作方便，无需拆装，无需增设独立配件，极大改善了用户的使用体验。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的可穿戴设备的一种实施例的背面结构示意图；

图2是第二电极在常态时可穿戴设备的内部结构示意图；

图3是第二电极在拉出状态时可穿戴设备的内部结构示意图；

图4是本实用新型所提出的可穿戴设备的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例为了使目前具有心电检测功能的可穿戴设备，在不影响正常佩戴的情况下，能够方便佩戴者实现24小时不间断的心电监测功能，对需要与心电监测模块配合使用的两个检测电极在可穿戴设备的主体上的配置结构进行特殊设计，以达到方便用户操作，提高用户体验的目的。此外，通过在可穿戴设备上布设驱动电极，利用驱动电极向人体注入电流，并使人体与可穿戴设备的系统电路共地，由此可以提高共模抑制比，提高心电图检测结果的准确性。

本实施例的可穿戴设备尤其涉及智能手表、智能手环等腕带类电子产品，当然，也可以将本实施例所提出的结构设计应用在除腕带类电子产品以外的其他可穿戴设备上。

结合图1-图4所示，本实施例的可穿戴设备主要包括第一电极1、第二电极3、驱动电极2、心电监测模块9等电子元件。其中，第一电极1和驱动电极2可以在可穿戴设备正常佩戴的情况下直接与佩戴者的肌肤保持接触，而第二电极3则可以设计成仅在可穿戴设备工作在连续心电监测模式时与佩戴者的肌肤相贴附，且贴附位置应远离所述第一电极1在人体肌肤上的接触位置，以保证心电检测数据的准确性。

作为所述第一电极1和驱动电极2在可穿戴设备上的安装位置，本实施例优选将其布设在可穿戴设备的外壳4上且在佩戴时外壳4与人体肌肤相贴附的第一表面，例如布设在智能手表的外壳的背面，如图1所示，以在智能手表佩戴在用户的腕部时，第一电极1和驱动电极2能够与用户的腕部肌肤紧密贴合。作为一种优选实施例，可以将第一电极1和驱动电极2直接粘贴在智能手表的外壳的背面；也可以在智能手表的外壳的背面开设装配槽，采用嵌装的方式将第一电极1和驱动电极2装配到智能手表的外壳的背面。

对于外壳4为圆形的智能手表而言，优选将所述第一电极1和驱动电极2设计成半圆形电极，如图1所示，并将两个半圆形电极1、2以圆形排布的方式布设在智能手表的外壳4的背面，以增大第一电极1和驱动电极2与肌肤之间的接触面积和接触跨度，提高检测灵敏度。需要注意的是：第一电极1与驱动电极2之间应该完全分离。

所述第二电极3优选采用可自动伸出和收回的方式装配在可穿戴设备的外壳4上，结合图2、图3所示。为了实现第二电极3的自动伸缩，本实施例在可穿戴设备的外壳4的内部优选设置自动收卷机构6，将连接第二电极3的电极线7缠绕在所述自动收卷机构6上。在常态下，所述电极线7可以基本上全部缠绕在所述自动收卷机构6上，此时，第二电极3可以贴附于可穿戴设备的外壳4上。所述第二电极3在外壳4上的贴附位置应选择可穿戴设备在佩戴时不与人体肌肤相贴附的第二表面，例如智能手表的正面或者侧面。作为本实施例的一种优选设计方案，优选在智能手表的外壳4的侧面开设收纳槽，将所述第二电极3贴附并收纳于智能手表的外壳4的侧面，且靠近表冠5的位置处，以保持智能手表整体的美观性。在需要使用连续心电监测功能时，可以将第二电极3从外壳4上取下，并拉出电极线7，然后将第二电极3贴附到佩戴者肌肤的其他位置，例如远离手腕的位置，以满足心电监测模块9对第一电极1与第二电极3之间电位信号的采集要求。

作为一种优选实施例，本实施例在自动收卷机构6中设置有轮轴、卷筒和蜗卷弹簧。其中，卷筒可以安装在轮轴上，与轮轴一同转动，连接第二电极3的电极线7可以缠绕在所述卷筒上。将蜗卷弹簧安装在轮轴上，在电极线7拉出外壳4时，电极线7带动所述轮轴转动，此时蜗卷弹簧收紧储能；在电极线7上的外力撤销时，所述蜗卷弹簧释能，驱动轮轴转动，进而带动所述卷筒反向旋转，实现电极线7的自动收卷，使第二电极3回归常态位置。

为了降低可穿戴设备的系统功耗，使心电监测模块9仅在用户选择了心电监测功能时启动运行，本实施例在所述可穿戴设备内部的电路板上还设置有控制模块，例如单片机等，如图4所示，连接所述心电监测模块9。所述控制模块可以根据用户的功能选择，控制心电监测模块9启动运行或断电停机。用户可以通过操作配置在可穿戴设备的外壳4上的设置旋钮或设置按键，例如智能手表上的表冠5，来控制系统执行用户所选择的功能。

作为一种优选实施例，本实施例在可穿戴设备的外壳4的内部还可以进一步设置编码器，安装在自动收卷机构6的轮轴上，用于检测轮轴的转动方向和转动角度，进而生成相应的脉冲信号发送至控制模块，以协助控制模块识别出第二电极3的拉出和回收状态，进而实现连续心电监测功能的自动开启和关闭。

具体而言，当用户从可穿戴设备的外壳4上取下第二电极3，并拉出电极线7时，如图3所示，轮轴正向转动，编码器输出脉冲信号至控制模块。所述控制模块在检测到轮轴正转且转过一定角度后，识别为第二电极3被拉出，自动控制心电监测模块9启动运行。心电监测模块9通过检测第一电极1与第二电极3之间的电位信号，可以获取佩戴者的心电信号，实现对佩戴者单导联心电数据的采集。心电监测模块9可以将采集到的心电数据发送至控制模块，通过控制模块按照业内公知的计算方法生成心电图，并驱动显示屏进行显示。所述显示屏优选布设在所述外壳4的正面，以便于用户查看。由于第一电极1与第二电极3可以贴附在佩戴者的同一条手臂上，因此在不影响用户正常活动的情况下，可以实现24小时不间断的ECG监测。并且，在进行心电监测的过程中，无需将表头拆下，因此省去了用户对表头的拆装操作，极大方便了用户的日常使用。

在进行心电检测的过程中，心电监测模块可以通过驱动电极2向佩戴者的腕部注入电流，以提供共模抑制比。同时，通过驱动电极2可以实现系统电路与佩戴者的人体共地，以进一步提高心电检测结果的准确性。

当用户结束心电监测时，可以将第二电极3从皮肤上取下并释放。此时，安装在轮轴上的蜗卷弹簧因电极线7上的外力撤销而释能，进而驱动轮轴反向旋转，带动卷筒自动收卷电极线7，使第二电极3回归到常态位置，重新贴附至可穿戴设备的外壳4上。在轮轴反向转动的过程中，编码器输出脉冲信号至控制模块。所述控制模块在检测到轮轴反转且转过一定角度后，识别为第二电极3收回，自动控制心电监测模块9停止运行，降低功耗。

此外，本实施例还可以在可穿戴设备上保留传统的非连续心电监测功能，即，可以在可穿戴设备的外壳4上设置第三电极，所述第三电极应布设在外壳4的第二表面，在可穿戴设备佩戴在人体上时，不会与人体佩戴部位的肌肤相接触。例如，对于智能手表或智能手环而言，可以将第三电极布设在智能手表或智能手环的正面或者侧面，也可以直接将智能手表或智能手环的表冠5作为第三电极使用，或者将第三电极安装在智能手表或智能手环的表冠5上，以便于佩戴者使用其未佩戴可穿戴设备的另外一只手接触所述第三电极。在用户选择可穿戴设备工作在非连续心电监测模式时，心电监测模块9通过采集第一电极1与第三电极之间的电位差获取心电信号，并生成心电数据发送至控制模块，通过控制模块生成心电图，并驱动显示屏进行显示。当用户的手离开第三电极时，心电监测结束。由于用户保持手触第三电极的持续时间不会很长，因此，可以将此情况下的心电监测过程称之为非连续心电监测模式。

为了使心电监测模块9可以根据可穿戴设备的工作模式自动选择合适的电极与其电连通，本实施例优选设计心电监测模块9与第一电极1保持常连通状态，并在可穿戴设备的外壳4的内部增设切换开关8，例如单刀双掷开关等。将切换开关8的公共端连接至心电监测模块9，两个选通端分别与第三电极以及连接第二电极3的电极线7对应连接，利用切换开关8选择将第三电极或者连接第二电极3的电极线7连通至所述心电监测模块9。

图2、图3示出了将表冠5作为第三电极连接切换开关8的情况，以此为例阐述可穿戴设备的具体工作过程：

当可穿戴设备处于常态时，如图2所示，切换开关8将第三电极连接至心电监测模块9。此时，控制模块根据用户在显示屏上的触摸操作或者对表冠5的转动或按压操作识别用户的操作指令。若用户选择了心电监测功能，则控制模块开启心电监测模块9，并通过编码器检测第二电极3的拉伸状态。若第二电极3未拉出，则进入非连续心电监测模式。此时，心电监测模块9通过第一电极1和第三电极采集佩戴者的心电信号，并通过驱动电极2向人体注入电流，以提供共模抑制比。若第二电极3被拉出，则进入连续心电监测模式。此时，控制模块控制切换开关8连接至电极线7，使心电监测模块9通过第一电极1和第二电极3采集佩戴者的心电信号，并通过驱动电极2向人体注入电流，以提高心电检测结果的准确性。当控制模块通过编码器检测到被拉出的第二电极3缩回时，控制切换开关8恢复到与第三电极连通的常态。当用户退出心电监测功能时，控制模块关闭心电监测模块9，以降低功耗。

如图4所示，本实施例在可穿戴设备中还可以进一步设置USB接口、连接USB接口的充电模块、连接充电模块的电池以及连接控制模块的运动传感器和蓝牙模块等，以在可穿戴设备上实现不同的功能。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，包括：

外壳，其具有佩戴时与人体肌肤相贴附的第一表面以及无贴附的第二表面；

第一电极，其设置在所述外壳的所述第一表面；

自动收卷机构，其内置于所述外壳中，用于自动收卷电极线；

第二电极，其连接所述电极线；常态下，所述电极线缠绕在所述自动收卷机构上，所述第二电极贴附于所述外壳的所述第二表面；使用时，所述电极线至少部分拉出外壳，所述第二电极离开所述外壳，以用于贴附于人体肌肤远离所述第一电极的部位；

心电监测模块，其内置于所述外壳中，在连续心电监测模式下连通所述第一电极和第二电极，用于采集心电信号。

2.根据权利要求1所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，还包括：

控制模块，其内置于所述外壳，接收所述心电监测模块采集到的心电信号，并生成心电图；

显示屏，其安装在所述外壳上，显示所述控制模块生成的心电图。

3.根据权利要求2所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，还包括：

第三电极，其位于所述外壳的所述第二表面；所述心电监测模块在非连续心电监测模式下连通所述第一电极和第三电极，采集心电信号。

4.根据权利要求3所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，还包括：

切换开关，其内置于所述外壳，连接所述控制模块，所述控制模块根据选择的心电监测模式控制所述切换开关在所述第三电极与所述电极线之间择一连通至所述心电监测模块；所述心电监测模块与所述第一电极常连。

5.根据权利要求4所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，所述自动收卷机构包括：

轮轴，其上安装有卷筒，所述电极线缠绕在所述卷筒上；

蜗卷弹簧，其安装在所述轮轴上，在所述电极线拉出外壳带动所述轮轴转动的过程中，所述蜗卷弹簧收紧储能；在所述电极线上的外力撤销时，所述蜗卷弹簧释能，驱动轮轴带动所述卷筒反向旋转，自动收卷所述电极线。

6.根据权利要求5所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，还包括：

编码器，其安装在轮轴上，用于检测轮轴的转动方向和转动角度，并生成相应的脉冲信号发送至所述控制模块；所述控制模块根据接收到的脉冲信号判断所述第二电极相对于所述外壳的位置关系，并在检测到所述第二电极被拉出时，控制所述切换开关将所述电极线连通至所述心电监测模块；而在检测到所述第二电极回归到常态位置时，控制所述切换开关将所述第三电极连通至所述心电监测模块。

7.根据权利要求3所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为智能手表或智能手环，所述第三电极设置在所述智能手表或智能手环的表冠上或者与所述表冠复用。

8.根据权利要求7所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，所述第二电极在所述外壳上的贴附位置位于所述外壳的侧面且靠近所述表冠的位置处。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，还包括：

驱动电极，其设置在所述外壳的所述第一表面，并与所述心电监测模块电连接，所述心电监测模块通过所述驱动电极向人体注入电流。

10.根据权利要求9所述的可实现不间断心电监测的可穿戴设备，其特征在于，所述第一电极和驱动电极均为半圆形电极，在所述外壳的所述第一表面呈圆形排布，且所述第一电极与驱动电极之间完全分离。

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