CN211882562U - 一种智能戒指 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能戒指，包括中央处理器MCU，用于控制整个戒指生理信号处理以及功能的实现；传感器模块，用于测量用户的生理体征；前端AFE芯片，用于连接传感器模块和中央处理器MCU，将传感器模块测量的模拟生理信号放大处理并转化为供中央处理器MCU处理的数字信号；存储模块用于存储用户信息，用户信息包括测量的生理特征信息和与之对应的用户信息；电池，设于戒指主体内，与中央处理器MCU电性连接，用以对中央处理器MCU供电。整体结构设计巧妙简单，模块的结构布局实现智能戒指的对生理参数较准确的检测，同时采用多个传感器模块的配合，集成分布设计在戒指上，实现多参数同步测量分析。

Description

一种智能戒指

技术领域

本发明涉及智能配件技术领域，尤其涉及一种智能戒指。

背景技术

目前可以实现多生理参数测量的可穿戴设备，多为较大体积产品，如手环、手表等，而传统的戒指，取材为黄金、白金、玉器等名贵材料，制成小环状结构，直接穿戴在手指上，仅作为装饰效果。伴随智能手机、智能手表市场的不断发展，市场上出现了一种智能戒指产品，但仅限于跑步计数、来电提醒、刷卡等功能。其中跑步计数是通过重力加速传感器来实现，来电提醒有铃声、震动、LED灯光三种方式，刷卡是通过MCU芯片、环形铜丝线圈和铁氧体等构成，以上功能均局限于信息传递，产品本身并无其它作用。

随着我国老龄化社会加剧，年轻人亚健康、肥胖等一系列问题的存在，人们越来越关注自身的健康状况；但是去医院检查和治疗浪费时间又花费金钱，因此设计一款带有保健功能的一种智能戒指，可为人们生活提供相当大的生活便利，而要实现在一种智能戒指上，需要合理的外观设计、较小体积和较低功耗的检测电路。

发明内容

本发明针对上述现有的问题的一个或多个，提出一种智能戒指。

根据本发明的一个方面，提供一种智能戒指，包括戒指本体，所述戒指本体限定出用以供用户佩戴的佩戴空间，所述戒指本体上设有中央处理器MCU、前端AFE芯片、存储模块、传感器模块、电池；

中央处理器MCU，用于控制整个戒指生理信号处理以及功能的实现；

传感器模块，用于测量用户的生理体征；

前端AFE芯片，用于连接所述传感器模块和中央处理器MCU，将传感器模块测量的模拟生理信号放大处理并转化为供中央处理器MCU处理的数字信号；

存储模块用于存储用户信息，所述用户信息包括测量的生理特征信息和与之对应的用户信息；

电池，设于所述戒指本体内，与所述中央处理器MCU电性连接，用以对中央处理器MCU供电。

在一些实施方式中，所述传感器模块包括心电传感器，所述心电传感器采用三个心电电极片组成，包括心电电极片A、心电电极片B、心电电极片C。

通过采用上述技术方案，设置3个电极片，在左手佩戴时，左手戴着戒指，心电电极片B、C与左手接触，右手手指搭在心电电极片A上，右手手指搭在心电电极片A上，就可以测量电极A和电极B之间的心电信号，相当于临床上的肢体导联I导联的信号，此时电极C作为驱动电极，用于减少共模信号的干扰。同样，左右手交换也可测出信号，只不过信号极性相反。

在一些实施方式中，所述戒指本体包括用于套入手指的环状部以及设于所述环状部上的冠状部，所述冠状部的上表面设置有可与人体手指接触的心电电极片A，所述环状部的内侧设置有可与人体手指接触的心电电极片B和心电电极片C。

通过采用上述技术方案，心电电极片B和心电电极片C设置在环状部的内侧，在佩戴时可与手指充分接触，心电电极片A设置在冠状部上，便于另一个手指的充分接触。

在一些实施方式中，所述戒指本体包括内环壳、外环壳以及设置于内环壳与外环壳之间的FPC软硬结合电路板，所述FPC软硬结合电路板的形状与所述外环壳相适配，所述中央处理器MCU、前端AFE芯片、存储模块、传感器模块均设置在所述FPC软硬结合电路板上，所述心电电极片A位于戒指外环壳顶端，心电电极片B、心电电极片C位于所述内环壳的内侧面上。

通过采用上述技术方案，将戒指本体的壳体分为两部分，也便于装配，适用于本申请的整体构造。所述FPC软硬结合电路板采用FPC软硬结合电路板工艺设计，根据元器件封装特点及焊接的稳定性采用硬电路板，其他无元器件部分，则采用软板走线，节省空间。

在一些实施方式中，所述传感器模块还包括光电脉搏波传感器，所述光电脉搏波传感器位于所述内环壳的内侧面底端。

通过采用上述技术方案，光电脉搏波传感器位于戒指下端的内环壳上，光电脉搏波传感器放在戒指的底部，此处脉搏波信号较好，也较稳定，且适当厚一点，不影响佩戴舒适感，测量手指内测位置的脉搏波信号。光电脉搏波传感器包含了红光、红外光、绿光三种光传感器，其中红光、红外光同步采集，用于计算脉率及血氧饱和度，绿光因其相比红光、红外光穿透能力更强，可以获得更为稳定的脉搏波信号，因此可以在当检测到脉搏波信号偏弱时，用绿光信号进一步确认，是否有稳定的脉搏波信号。

在一些实施方式中，所述前端AFE芯片位于所述光电脉搏波传感器的电路板背面。

通过采用上述技术方案，因为前端AFE芯片连接心电电极片、光电脉搏波传感器与中央处理器MCU的元器件，用于将心电、脉搏波等模拟生理信号放大处理，并转化为供MCU处理的数字信号。而为了减小信号传输衰减，因此，本申请将前端AFE芯片放置在距离心电电极片及光电脉搏波传感器都比较近的位置，即贴有光电脉搏波传感器的电路板背面。

在一些实施方式中，还包括充电电极，用于给电池充电，充电电极是采用两个电极柱分别焊接在所述光电脉搏波传感器的两侧。

通过采用上述技术方案，两个电极柱焊接在光电脉搏波传感器两侧，并在内环壳的内侧面上露出触点，通过充电电极给电池充电。因为光电脉搏波传感器这里正好是一段硬电路板，方便充电电极柱焊接固定在电路板上；同时放在光电脉搏波传感器两侧，降低电极短路的概率，比如出汗以后，如果电极片太近，容易被汗液短路。

在本实施例中，还包括温度传感器，所述温度传感器内置在所述心电电极片B或心电电极片C的内侧，用于测量皮肤的温度。

通过采用上述技术方案，将温度传感器放置在心电电极片B内侧，用于测量手指皮肤温度，当佩戴时，指温正好可以通过心电电极片B传导，由内置温度传感器检测，即可测量手指温度。此温度传感器芯片还可以放置在心电电极片C的内测，实现同样功能。

在一些实施方式中，所述传感器模块还包括加速度传感器，所述加速度传感器用于采集手指的活动信息，为中央处理器MCU提供实时的运动数据信号。

通过采用上述技术方案，加速度传感器焊接在电路板上，可以采集到手指活动的信号，检测手指活动情况用作心电、血氧检测时运动参考信号。

在一些实施方式中，所述中央处理器MCU选用了集成了蓝牙功能的 MCU芯片，通过外置蓝牙天线，进行数据通信。

通过采用上述技术方案，中央处理器MCU还选用了集成了蓝牙功能的 MCU芯片，由此，通过外置蓝牙天线，可以与外界App/小程序等应用软件进行数据通信。

本发明的有益效果是：

本技术方案提供的一种智能戒指，根据戒指的结构特点进行设计，整体结构设计巧妙简单，模块的结构布局实现智能戒指的心率较准备检测，同时采用多个传感器模块的配合，集成分布设计在戒指上，实现多参数同步测量分析；

同时设置3个电极片，在左手佩戴时，左手戴着戒指，心电电极片B、 C与左手接触，右手手指搭在心电电极片A上，右手手指搭在心电电极片A 上，就可以测量心电电极片A和心电电极片B之间的心电信号，相当于临床上的肢体导联I导联的信号，此时心电电极片C作为驱动电极，用于减少共模信号的干扰。

附图说明

图1为一种智能戒指的结构模块示意图；

图2为一种智能戒指的另一实施例结构模块示意图。

图3为一种智能戒指的整体结构示意图；

图4为一种智能戒指的结构剖面的示意图；

图5为一种智能戒指的爆炸图。

具体实施方式

下面结合附图对申请技术方案作进一步详细说明。

图1-5示意性地给出了一种智能戒指的示意图，下面结合附图对本技术方案进行详细的阐述。

如图1-5所示，一种智能戒指，包括戒指本体，戒指本体包括内环壳6、外环壳7以及设置于内环壳6与外环壳7之间的FPC软硬结合电路板8，通过将戒指本体的壳体分为两部分，也便于装配，适用于本申请的整体构造。

FPC软硬结合电路板8采用FPC软硬结合电路板工艺设计，根据元器件封装特点及焊接的稳定性采用硬电路板，其他无元器件部分，则采用软板走线，节省空间。FPC软硬结合电路板8包括中央处理器MCU1、存储模3 块、传感器模块4、心电传感器41、光电脉搏波传感器42、前端AFE芯片 2、温度传感器43、电池5等其他元器件。FPC软硬结合电路板还可以设置蓝牙天线，用于蓝牙发送和接受信号的组件。所有的元器件均通过电路板布线通信电连接。

在本实施例中，提供一种智能戒指，包括戒指本体，戒指本体限定出用以供用户佩戴的佩戴空间，戒指本体上设有中央处理器MCU1、前端AFE 芯片2、存储模块3、传感器模块4、电池5；

中央处理器MCU1，用于控制整个戒指生理信号处理以及功能的实现；

传感器模块，用于测量用户的生理体征；

前端AFE芯片2，用于连接传感器模块4和中央处理器MCU1，将传感器模块4测量的模拟生理信号放大处理并转化为供中央处理器MCU1处理的数字信号；

存储模块3用于存储用户信息，用户信息包括测量的生理特征信息和与之对应的用户信息；

电池5，设于戒指本体内，与中央处理器MCU1电性连接，用以对中央处理器MCU1供电。

在本实施例中，传感器模块4包括心电传感器41，心电传感器41采用三个心电电极片组成，包括心电电极片A411、心电电极片B412、心电电极片C413。由此，设置3个电极片，三个电极均有可导电的金属电极组成，材料可选用银镀氯化银、锌白铜镀金/银等金属材料，通过前端AEF芯片2 放大处理，可以采集人体的心电图信号。在左手佩戴时，左手戴着戒指，心电电极片B412、C413与左手接触，右手手指搭在心电电极片A411上，就可以测量心电电极片A411和心电电极片B412之间的心电信号，相当于临床上的肢体导联I导联的信号，此时心电电极片C413作为驱动电极，用于减少共模信号的干扰。同样，左右手交换也可测出信号，只不过信号极性相反。

在本实施例中，戒指本体包括用于套入手指的环状部以及设于环状部上的冠状部，冠状部的上表面设置有可与人体手指接触的心电电极片A411，环状部的内侧设置有可与人体手指接触的心电电极片B412和心电电极片 C413。由此，心电电极片B412和心电电极片C413设置在环状部的内侧，在佩戴时可与手指充分接触，心电电极片A411设置在冠状部上，便于另一个手指的充分接触。

在本实施例中，戒指本体包括内环壳6、外环壳7以及设置于内环壳6 与外环壳7之间的FPC软硬结合电路板8，FPC软硬结合电路板8的形状与外环壳7相适配，中央处理器MCU1、前端AFE芯片2、存储模块3、传感器模块4均设置在FPC软硬结合电路板8上，心电电极片A411位于戒指外环壳7顶端，心电电极片B412、心电电极片C413位于内环壳6的内侧面上。心电电极片B412设置有心电电极片B连接触点4121、心电电极片C413 设置有心电电极片C连接触点4131，由此，将戒指本体的壳体分为两部分，也便于装配，适用于本申请的整体构造。FPC软硬结合电路板8采用FPC 软硬结合电路板工艺设计，根据元器件封装特点及焊接的稳定性采用硬电路板，其他无元器件部分，则采用软板走线，节省空间。

在本实施例中，传感器模块4还包括光电脉搏波传感器42，光电脉搏波传感器42位于内环壳6的内侧面底端。由此，光电脉搏波传感器42位于戒指下端的内环壳6上，光电脉搏波传感器42放在戒指的底部，此处脉搏波信号较好，也较稳定，且适当厚一点，不影响佩戴舒适感，测量手指内测位置的脉搏波信号。光电脉搏波传感器42包含了红光、红外光、绿光三种光传感器，其中红光、红外光同步采集，用于计算脉率及血氧饱和度，绿光因其相比红光、红外光穿透能力更强，可以获得更为稳定的脉搏波信号，因此可以在当检测到脉搏波信号偏弱时，用绿光信号进一步确认，是否有稳定的脉搏波信号。

在本实施例中，前端AFE芯片2位于光电脉搏波传感器42的电路板背面。由此，因为前端AFE芯片2连接心电电极片、光电脉搏波传感器42与中央处理器MCU1的元器件，用于将心电、脉搏波等模拟生理信号放大处理，并转化为供中央处理器MCU处理的数字信号。而为了减小信号传输衰减，因此，本申请将前端AFE芯片2放置在距离心电电极片及光电脉搏波传感器42都比较近的位置，即贴有光电脉搏波传感器42的电路板背面。

在本实施例中，还包括充电电极9，用于给电池充电，充电电极9是采用两个电极柱分别焊接在光电脉搏波传感器42的两侧。由此，两个电极柱焊接在光电脉搏波传感器两侧，并在内环壳6的内侧面上露出触点，通过充电电极9给电池充电。因为光电脉搏波传感器这里正好是一段硬电路板，方便充电电极柱焊接固定在电路板上；同时放在光电脉搏波传感器两侧，降低电极短路的概率，比如出汗以后，如果电极片太近，容易被汗液短路。

在本实施例中，还包括温度传感器43，温度传感器43内置在心电电极片B412或心电电极片C413的内侧，用于测量皮肤的温度。由此，将温度传感器43放置在心电电极片B412内侧，用于测量手指皮肤温度，当佩戴时，指温正好可以通过心电电极片B412传导，由内置温度传感器43检测，即可测量手指温度。此温度传感器芯片43还可以放置在心电电极片C413 的内测，实现同样功能。

在本实施例中，传感器模块4还包括加速度传感器44，加速度传感器 44用于采集手指的活动信息，为中央处理器CPU提供实时的运动数据信号。由此，加速度传感器44焊接在FPC软硬结合电路板8上，可以采集到手指活动的信号，用途包括：记步以及检测手指姿态，包括工作时带着检测手指敲击键盘动作，评估工作量，检测手指活动情况用作心电、血氧检测时运动参考信号。

在本实施例中，中央处理器MCU1选用了集成了蓝牙功能的MCU芯片，通过外置蓝牙天线，进行数据通信。由此，中央处理器MCU1还选用了集成了蓝牙功能的MCU芯片，由此，通过外置蓝牙天线，可以与外界App/ 小程序等应用软件进行数据通信。

在本实施例中，智能戒指还可以包括状态指示灯10：状态指示灯10 采用多种颜色组合光源，对设备工作状态进行指示。灯管焊接在电路板上，可以通过导光柱，外漏在戒指冠状部顶端，能看到灯亮的状态。如选用红绿组合指示灯，状态可以设置为：

设备激活开机后，绿灯通过闪烁2秒一次提醒设备已经开机；蓝牙已经打开，可以通过App与设备连接；

测量过程中绿灯常量提醒正在测量；

测量过程中无法检测到信号，则绿灯闪烁提醒1秒一次；

测量结果超过正常最大值：绿灯亮，红灯以1秒/次的速度闪烁；

测量结果低于正常最小值：绿灯亮，红灯以2秒/次的速度闪烁；

当电量不足15％时，红灯闪烁提醒1秒一次；

充电时，红灯常量；充满电，绿灯常量。

在本实施例中，戒指的冠状部还设置电极片托11，与心电电极片A411 的尺寸相适配，用于放置心电电极片A411，也可用作装饰作用；此外，若戒指环状部如果采用金属材料，要保证蓝牙天线信号传输，此结构件设计为其他非金属材料即可。

在本实施例中，光电脉搏波传感器42的上还设置有透明罩12，可以采用透明的玻璃或亚克力玻璃材料，保护光电脉搏波传感器。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能戒指，其特征在于，包括戒指本体，所述戒指本体限定出用以供用户佩戴的佩戴空间，所述戒指本体上设有中央处理器MCU(1)、前端AFE芯片(2)、存储模块(3)、传感器模块(4)、电池(5)；

中央处理器MCU(1)，用于控制整个戒指生理信号处理以及功能的实现；

传感器模块(4)，用于测量用户的生理体征；

前端AFE芯片(2)，用于连接所述传感器模块(4)和中央处理器MCU(1)，将传感器模块(4)测量的模拟生理信号放大处理并转化为供中央处理器MCU(1)处理的数字信号；

存储模块(3)用于存储用户信息，所述用户信息包括测量的生理特征信息和与之对应的用户信息；

电池(5)，设于所述戒指本体内，与所述中央处理器MCU(1)电性连接，用以对中央处理器MCU(1)供电。

2.根据权利要求1所述的一种智能戒指，其特征在于，所述传感器模块(4)包括心电传感器(41)，所述心电传感器(41)采用三个心电电极片组成，包括心电电极片A(411)、心电电极片B(412)、心电电极片C(413)。

3.根据权利要求2所述的一种智能戒指，其特征在于，所述戒指本体包括用于套入手指的环状部以及设于所述环状部上的冠状部，所述冠状部的上表面设置有可与人体手指接触的心电电极片A(411)，所述环状部的内侧设置有可与人体手指接触的心电电极片B(412)和心电电极片C(413)。

4.根据权利要求2所述的一种智能戒指，其特征在于，所述戒指本体包括内环壳(6)、外环壳(7)以及设置于内环壳与外环壳之间的FPC软硬结合电路板(8)，所述FPC软硬结合电路板(8)的形状与所述外环壳(7)相适配，所述中央处理器MCU(1)、前端AFE芯片(2)、存储模块(3)、传感器模块(4)均设置在所述FPC软硬结合电路板(8)上，所述心电电极片A(411)位于戒指外环壳(7)的顶端，所述心电电极片B(412)、心电电极片C(413)位于所述内环壳(6)的内侧面上。

5.根据权利要求4所述的一种智能戒指，其特征在于，所述传感器模块(4)还包括光电脉搏波传感器(42)，所述光电脉搏波传感器(42)位于所述内环壳(6)的内侧面底端。

6.根据权利要求5所述的一种智能戒指，其特征在于，所述前端AFE芯片(2)位于所述光电脉搏波传感器(42)的电路板背面。

7.根据权利要求6所述的一种智能戒指，其特征在于，还包括充电电极(9)，用于给电池充电，充电电极(9)是采用两个电极柱分别焊接在所述光电脉搏波传感器(42)的两侧。

8.根据权利要求2所述的一种智能戒指，其特征在于，还包括温度传感器(43)，所述温度传感器(43)内置在所述心电电极片B(412)或心电电极片C(413)的内侧，用于测量皮肤的温度。

9.根据权利要求1所述的一种智能戒指，其特征在于，所述传感器模块(4)还包括加速度传感器(44)，所述加速度传感器(44)用于采集手指的活动信息，为中央处理器MCU(1)提供实时的运动数据信号。

10.根据权利要求1所述的一种智能戒指，其特征在于，所述中央处理器MCU(1)选用了集成了蓝牙功能的MCU芯片，通过外置蓝牙天线，进行数据通信。

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