CN211299938U - 一种智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能穿戴设备，包括主体和用以将主体佩戴至身体的连接带，其中，主体包括以下部件：外壳具有底板和顶板以及侧板，这三块板围合形成安装腔，顶板或侧板上开设有第一检测通孔；第一传感检测组件包括内置于安装腔的第一传感主板和设于第一检测通孔处的第一传感器，第一传感主板与第一传感器电连接，第一传感器包括若干第一发光二极管和第一光电二极管，第一发光二极管用于发出从第一检测通孔穿出的检测光线，第一光电二极管用于接收经指尖反射回的检测光线并转换为电信号；主控板内置于安装腔中，第一传感主板与主控板电连接。本实用新型的技术方案通过第一传感器增加了指尖检测模式，能更准确有效的检测人体脉搏波。

Description

一种智能穿戴设备

技术领域

本实用新型属于穿戴检测设备技术领域，尤其涉及一种智能穿戴设备。

背景技术

随着人们生活水平和健康意识的提高，越来越多的人开始使用智能化的穿戴设备来监控自身健康状态。在现有的可穿戴设备，例如智能手表或其他腕带设备中，通常使用光体积变化描记图法(PPG，photoplethysmograph)的技术进行脉波波动诊断。然而，对于智能手表和其他腕带设备来说，由于发光二极管 (LED)和光电二极管(PDSPD)通常放置在骨骼相对较多、毛细血管和静脉分布水平较低的腕部，故这一设备位置设置就会导致用于脉波波动诊断的多种波长的光反射不良，并引起反射光的散射，特别是当使用高频波长光时，这一问题尤其突出，它使得直流和交流信号较弱，导致高底噪率信噪比低，和低质的获取的PPG信号差，进而使得现有的智能穿戴设备检测脉冲波的准确率和有效率较低，某些对PPG信号要求高的功能无法实现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种智能穿戴设备，其在解决现有的智能穿戴设备检测脉冲波的准确率和有效率不高的问题。

本实用新型提出一种智能穿戴设备，包括主体和用以将所述主体佩戴至身体部位的连接带，其中，所述主体包括：

外壳，具有面向身体的底板、与底壳相对的顶板、以及连接所述底板和所述顶板的侧板，所述底板、所述顶板以及所述侧板围合形成安装腔，所述顶板或所述侧板上开设有将所述安装腔连通至外界的第一检测通孔；

第一传感检测组件，包括内置于所述安装腔的第一传感主板和设于所述第一检测通孔处的第一传感器，所述第一传感主板与所述第一传感器电连接，所述第一传感器包括若干第一发光二极管和第一光电二极管，所述第一发光二极管用于发出从所述第一检测通孔穿出的检测光线，所述第一光电二极管用于接收经指尖反射回的检测光线并转换为电信号；以及，

主控板，内置于所述安装腔中，所述第一传感主板与所述主控板电连接。

可选地，所述第一传感检测组件还包括连接架，所述连接架包括架本体和分设于所述架本体沿长度方向两侧的第一连接支脚和第二连接支脚；

所述第一连接支脚位于所述连接架沿长度方向的一侧，所述第一传感器设于所述第一连接支脚上，所述第二连接支脚的一端与所述架本体的长侧边的边缘连接，所述第二连接支脚的另一端与所述第一传感主板连接。

可选地，所述第一连接支脚包括第一连接段和第二连接段，所述第一连接段自所述架本体的边缘向外延伸形成，所述第二连接段自所述第一连接段的自由端朝向所述第二连接支脚延伸形成，且所述第二连接段与所述架本体间隔平行，所述第一传感器设于所述第二连接段上。

可选地，所述智能穿戴设备还包括按键，所述顶板或所述侧板上邻近所述第一检测通孔还开设有供所述按键穿设的按键孔，所述连接架的沿长度方向上远离所述第一传感器的另一侧设有与所述按键位置对应的按键触点。

可选地，所述第一传感主板包括矩形设计的第一板体，所述第一板体的长侧边边缘上连接有用于与所述主控板连接的第一FPC排线。

可选地，所述第一检测通孔处嵌置有第一镜片，所述第一镜片覆盖所述第一传感器。

可选地，所述第一镜片为凸透镜或平板状镜片设置。

可选地，所述底板上开设有第二检测通孔，所述智能穿戴设备还包括第二传感检测组件，所述第二传感检测组件包括内置于所述安装腔的第二传感主板和设于所述第二检测通孔处的第二传感器，所述第二传感主板与所述第二传感器电连接，所述第二传感器包括若干第二发光二极管和第二光电二极管，所述第二发光二极管用于发出从所述第二检测通孔穿出的用于发出检测光线，所述第二光电二极管用于接收经身体反射后的所述检测光线并转化为电信号。

可选地，所述第二传感主板包括第二板体，所述第二板体的外周缘上间隔设有若干定位缺口，所述第二板体的一侧边缘向外延长形成柔性的第二FPC排线，所述第二FPC排线的自由端与所述主控板连接。

可选地，所述智能穿戴设备还包括显示触控组件，所述显示触控组件包括面板和触控显示屏，所述触控显示屏内置于所述安装腔中并与所述主控板电连接，呈透明设置的所述面板嵌置在所述顶板，并覆盖所述触控显示屏。

基于此结构设计，在本实用新型的技术方案中，由于在本智能穿戴设备的主体的顶板或侧板处设有第一检测通孔，且第一传感器设于第一检测通孔处，第一发光二极管和第一光电二极管均可通过第一检测通孔显露，这样，在实际使用时，就可以将身体的某些骨头较少并富含毛细血管的部位，例如指尖等，放置在第一传感器前方的检测区域，第一发光二极管发出的检测光线就可以照射在指尖上，然后从指尖反射回来的检测光线被第一光电二极管接收并转换为 PPG的电信号，然后这些PPG信号再传输到与第一传感器电连接的主控板，以采集和处理PPG信号形成脉冲波形的图像。可以理解，由于指尖是身体上的几乎没有骨头且毛细血管广泛存在的区域，故检测光线可以直接从第一发光二极管发出，再穿过指尖的皮肤后反射进入第一光电二极管，这样，就能产生更均匀的光散射效果，从而有利于更准确和有效地检测脉冲波。此外，由于第二传感器的设置，本智能穿戴设备还可实现腕部连续测量使用，且不会限制佩戴者的运动，使用十分方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例提供的智能穿戴设备的主体的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的智能穿戴设备的一角度的爆炸图；

图3是本实用新型实施例提供的智能穿戴设备的另一角度的爆炸图；

图4是本实用新型实施例提供的智能穿戴设备的又一角度的爆炸图；

图5是图4中A处的放大示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	主体	200	连接带
110	外壳	120	第一传感检测组件
				130	主控板	111	第一检测通孔
121	第一传感主板	122	第一传感器
				123	连接架	123a	架本体
123b	第一连接支脚	123c	第二连接支脚
				140	按键	112	按键孔
121a	第一板体	153	第二镜片
				121c	第一FPC排线	124	第一镜片
150	第二传感检测组件	113	第二检测通孔
				151	第二传感主板	152	第二传感器
151a	第二板体	151b	定位缺口
				151c	第二FPC排线	160	显示触控组件
161	面板	162	触控显示屏
				141	按键触点

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种智能穿戴设备。

请参阅图1、图2以及图5，在一实施例中，该智能穿戴设备，包括主体 100和用以将主体100佩戴至身体部位的连接带200，其中，主体100包括外壳 110、第一传感检测组件120以及主控板130；外壳110具有面向身体的底板、与底壳相对的顶板、以及连接底板和顶板的侧板，底板、顶板以及侧板围合形成安装腔，在侧板上开设有将安装腔连通至外界的第一检测通孔111，当然，于其他实施例中，第一检测通孔111也可设在顶板上；第一传感检测组件120 包括内置于安装腔的第一传感主板121和设于第一检测通孔111处的第一传感器122，第一传感主板121与第一传感器122电连接，第一传感器122包括若干第一发光二极管(未图示)和第一光电二极管(未图示)，第一发光二极管用于发出从第一检测通孔111穿出的检测光线，第一光电二极管用于接收经指尖反射回的检测光线并转换为电信号；主控板130内置于安装腔中，第一传感主板121与主控板130电连接。

在此需说明的是，在本实施例中，本智能穿戴设备具体为一个智能手表，当然，于其他实施例中，还可以是其他智能腕带或可穿戴在人体上的智能穿戴设备。在此，本智能穿戴设备采用的是一种红外无损检测技术PPG(photo plethysmograph)，即利用光电容积描记技术对使用者进行人体运动心率等方面的检测，其主要原理是利用红外线来感测血液容积，进而得知脉搏跳动与波形的信号，然后这些信号经电路放大处理后显示为动脉波形；具体来说，第一传感器122为光电传感器，第一传感器122的第一发光二极管为信号发出元器件，第一光电二极管为信号接收元器件，可以看做是一个映像识别器(Photo Detector)；在检测时，可利用第一传感器122检测经过指尖的血液和组织吸收后的反射光强度的不同，描记出血管容积在心动周期内的变化，从而得到的脉搏波形，并从中计算出心率；通常，第一发光二极管为红光或绿光的LED灯珠，例如但不限于可将两个第一发光二极管分设于第一光电二极管的两侧，第一发光二极管的光色和数量可根据实际设计需求确定，在此不做限制；第一发光二极管可发射波长介于640nm和940nm之间的红外(IR)和近红外(NIR)光作为检测光线，检测光线经过人体反射后形成反射光，该反射光被第一光电二极管接收并将光信号转化为PPG电信号后，再经主控板上的相关元器件采集和处理，就可用于精确检测脉搏波动和RR间隔(两次连续心跳之间的间隔)，这些PPG电信号还可用于进一步推断重要的生物特征，例如血氧饱和度(SpO2)、心率(HR)、心率变异性(HRV)和血压(BP)，当使用其他高频近红外波长时，也可以用于估计血红蛋白和葡萄糖的水平。

基于此结构设计，在本实用新型的技术方案中，由于在本智能穿戴设备的主体的顶板或侧板处设有第一检测通孔111，且第一传感器122设于第一检测通孔111处，第一发光二极管和第一光电二极管均可通过第一检测通孔111显露，这样，在实际使用时，就可以将身体的某些骨头较少并富含毛细血管的部位，例如指尖等，放置在第一传感器122前方的检测区域，然后第一发光二极管发出的检测光线就可以照射在指尖上，然后从指尖反射回来的检测光线被第一光电二极管接收并转换为PPG的电信号，然后这些PPG信号再传输到与第一传感器122电连接的主控板130，以采集和处理PPG信号形成动脉波形的图像。可以理解，由于指尖是身体上的几乎没有骨头且毛细血管广泛存在的区域，故检测光线可以直接从第一发光二极管发出，再穿过皮肤并反射后进入第一光电二极管，这样，就能产生更均匀的光散射效果，从而有利于更准确和有效地检测脉冲波。此外，本智能穿戴设备还可实现连续测量使用，且不会限制佩戴者的运动，使用十分方便。

请参阅图2和图5，在本实施例中，第一传感检测组件120还包括连接架123，连接架123包括架本体123a和分设于架本体123a沿长度方向两侧的第一连接支脚123b和第二连接支脚123c；第一连接支脚123b位于连接架123沿长度方向的一侧，第一传感器122设于第一连接支脚123b上，第二连接支脚123c 的一端与架本体123a的长侧边的边缘连接，第二连接支脚123c的另一端与第一传感主板121连接。在此，连接架123可优选一体成型制成，上面可刻蚀有相关导电线路或贴附FPC等，而且通过连接架123的设计，可实现将第一传感器122设于本体的侧板处，不但有利于整体结构紧凑，还能更方便的实现更多检测功能。

进一步地，如图5所示，在本实施例中，第一连接支脚123b包括第一连接段和第二连接段，第一连接段自架本体123a的边缘向外延伸形成，第二连接段自第一连接段的自由端朝向第二连接支脚123c延伸形成，且第二连接段与架本体123a间隔平行，第一传感器122设于第二连接段上。这样，架本体123a和第一连接支脚123b之间就成了一个一侧敞口的U型槽，从而有利于第一传感器122的散热，避免因第一发光二极管过热而损坏邻近部件。

请参阅图2、图4和图5，在本实施例中，智能穿戴设备还包括按键140，顶板或侧板上邻近第一检测通孔111还开设有供按键140穿设的按键孔112，连接架123的沿长度方向上远离第一传感器122的另一侧设有与按键140位置对应的按键触点141。在此，按键140主要用于开关机或开启指尖检测等控制操作，而将按键触点141也设于连接架123的设计可使本智能穿戴设备的结构更加集成，并更方便了对设备的控制操作。

请参阅图2和图4，在本实施例中，第一传感主板121包括矩形设计的第一板体121a，第一板体121a的长侧边边缘上连接有用于与主控板130连接的第一FPC排线121c。可以理解，这样的电子元器件布局设计可以在有限的空间内尽可能的避免电子元器件之间的干扰，有利于进一步提高设备的检测准确率和使用寿命，并且拆装维修也很便利。

进一步地，请参阅图1、图2、图4和图5，在本实施例中，第一检测通孔111处嵌置有第一镜片124，第一镜片124覆盖第一传感器122以起到保护和对检测光线的导向作用，换言之，第一镜片124可通过特殊的光路设计，以将检测光线正确引导至指尖，并让第一光电二极管尽可能的多接收反射的检测光线，即血液反射光的信号。具体地，在外壳110的侧板上于第一检测通孔111的孔缘向外凸出形成一限位嵌槽，该限位嵌槽与第一镜片124形状适配，如此，第一镜片124就可以牢固的嵌置在第一检测通孔111中，当然，于其他实施例中，限位嵌槽还可以是内凹形成。在本实施例中，第一镜片124为平板状镜片设置，但在其他实施例中，第一镜片124还可以是经特殊设计的凸透镜，以起到一定的光线聚拢作用。

请参阅图1至图4，在本实施例中，外壳110的底板上开设有第二检测通孔113，智能穿戴设备还包括第二传感检测组件150，第二传感检测组件150 包括均安置于安装腔的第二传感主板151和第二传感器152，第二传感主板151 与第二传感器152电连接，第二传感器152包括均通过第二检测通孔113显露的第二发光二极管和第二光电二极管，第二发光二极管用于发出从第二检测通孔113穿出的用于发出检测光线，第二光电二极管用于接收从第二检测通孔113 反射回的经反射后的检测光线，且在第二检测通孔113处嵌置有第二镜片153。在此，第二传感器152可测量另一身体部位，例如手腕处，这样，与第一检测组件有机配合后，可使本智能穿戴设备的功能更多、适用范围更广、使用更方便。

具体地，在本实施例中，如图2和图3所示，第二传感主板151包括第二板体151a，第二板体151a的外周缘上间隔设有若干定位缺口151b，第二板体 151a的一侧边缘向外延长形成柔性的第二FPC排线151c，第二FPC排线151c 的与主控板130连接。这样，第二传感器152接收的信号就依次经过第二传感主板151传输至主控板130上，以完成信号的收集与处理。此外，第二板体151a 上的定位缺口151b可使第二传感主板151更稳定的定位连接在外壳110的底壳上，而柔性的第二FPC排线151c则有利于方便与主控板130拆装。

进一步地，请参阅图1和图2，在本实施例中，智能穿戴设备还包括显示触控组件160，显示触控组件160包括面板161和触控显示屏162，触控显示屏 162内置于安装腔中并与主控板130电连接，呈透明设置的面板161嵌置在顶板，并覆盖触控显示屏162。在实际使用时，首先，佩戴者或其护理者可通过触控显示屏162或连接设备的菜单直接在本智能穿戴设备的菜单上启动测量，然后，佩戴者将指尖放在第一传感器122的检测区域几秒钟，通常为30到60 秒来启动脉搏波动检测。在此，佩戴者可以执行任意多的测量，不需要携带或应用任何外部设备链接到指尖，同时，本智能穿戴设备还可以继续执行其所有其他功能并运行其应用程序，从而在使用方便的同时，其使用功能不受限制或者削弱，且测量质量也有保障。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括主体和用以将所述主体佩戴至身体的连接带，其中，所述主体包括：

外壳，具有面向身体的底板、与底壳相对的顶板、以及连接所述底板和所述顶板的侧板，所述底板、所述顶板以及所述侧板围合形成安装腔，所述顶板或所述侧板上开设有将所述安装腔连通至外界的第一检测通孔；

第一传感检测组件，包括内置于所述安装腔的第一传感主板和设于所述第一检测通孔处的第一传感器，所述第一传感主板与所述第一传感器电连接，所述第一传感器包括若干第一发光二极管和第一光电二极管，所述第一发光二极管用于发出从所述第一检测通孔穿出的检测光线，所述第一光电二极管用于接收经指尖反射回的检测光线并转换为电信号；以及，

主控板，内置于所述安装腔中，所述第一传感主板与所述主控板电连接。

2.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一传感检测组件还包括连接架，所述连接架包括架本体和分设于所述架本体沿长度方向两侧的第一连接支脚和第二连接支脚；

所述第一连接支脚位于所述连接架沿长度方向的一侧，所述第一传感器设于所述第一连接支脚上，所述第二连接支脚的一端与所述架本体的长侧边的边缘连接，所述第二连接支脚的另一端与所述第一传感主板连接。

3.如权利要求2所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一连接支脚包括第一连接段和第二连接段，所述第一连接段自所述架本体的边缘向外延伸形成，所述第二连接段自所述第一连接段的自由端朝向所述第二连接支脚延伸形成，且所述第二连接段与所述架本体间隔平行，所述第一传感器设于所述第二连接段上。

4.如权利要求2所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括按键，所述顶板或所述侧板上邻近所述第一检测通孔还开设有供所述按键穿设的按键孔，所述连接架的沿长度方向上远离所述第一传感器的另一侧设有与所述按键位置对应的按键触点。

5.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一传感主板包括矩形设计的第一板体，所述第一板体的长侧边边缘上连接有用于与所述主控板连接的第一FPC排线。

6.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一检测通孔处嵌置有第一镜片，所述第一镜片覆盖所述第一传感器。

7.如权利要求6所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一镜片为凸透镜或平板状镜片设置。

8.如权利要求1至7任一项所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述底板上开设有第二检测通孔，所述智能穿戴设备还包括第二传感检测组件，所述第二传感检测组件包括内置于所述安装腔的第二传感主板和设于所述第二检测通孔处的第二传感器，所述第二传感主板与所述第二传感器电连接，所述第二传感器包括若干第二发光二极管和第二光电二极管，所述第二发光二极管用于发出从所述第二检测通孔穿出的用于发出检测光线，所述第二光电二极管用于接收经身体反射后的所述检测光线并转化为电信号。

9.如权利要求8所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第二传感主板包括第二板体，所述第二板体的外周缘上间隔设有若干定位缺口，所述第二板体的一侧边缘向外延长形成柔性的第二FPC排线，所述第二FPC排线的自由端与所述主控板连接。

10.如权利要求1至7任一项所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括显示触控组件，所述显示触控组件包括面板和触控显示屏，所述触控显示屏内置于所述安装腔中并与所述主控板电连接，呈透明设置的所述面板嵌置在所述顶板，并覆盖所述触控显示屏。

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