CN214128521U - 一种可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于脉搏检测技术领域，提供了可穿戴设备，包括数据处理模块以及与数据处理模块连接的数据采集模块和电源模块，数据采集模块包括三轴加速度传感器，数据采集模块用于通过三轴加速度传感器采集人体的脉搏数据，数据处理模块用于对脉搏数据所包括的三轴加速度传感器的Z轴数据进行滤波处理，获得人体的脉搏信号，检测方法简单且准确度高，可以适用于任意带有三轴加速度传感器的可穿戴设备，无需在可穿戴设备中额外设置光电式传感器或压力式传感器就可实现脉搏检测功能，可以有效简化具备脉搏检测功能的可穿戴设备的结构并降低成本。

Description

一种可穿戴设备

技术领域

本实用新型属于脉搏检测技术领域，尤其涉及一种可穿戴设备。

背景技术

脉搏为人体浅表可触摸到的动脉搏动，现有的脉搏检测技术基于检测位置可分为耳动脉脉搏检测、肱动脉脉搏检测、桡动脉脉搏检测和指端动脉脉搏检测等；基于脉搏检测传感器可分为光电式传感器脉搏检测和压力式传感器脉搏检测等。光电式脉搏传感器将血管在脉搏跳动过程中透光率的变化转换为电信号输出，压力式脉搏传感器则将动脉搏动时产生的压力变化转换为电信号输出。

手环、耳机等作为日常生活中常用的可穿戴设备，无论运动或休闲时，都可方便使用。通过可穿戴设备来检测脉搏成为监控人们健康状况的一种有效方法，基于可穿戴设备的脉搏检测技术对于丰富可穿戴设备的应用场景、提升脉搏检测的舒适性及便利性具有重要意义。目前，可穿戴设备通常是通过光电式传感器或压力式传感器来检测脉搏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种可穿戴设备，能够通过三轴加速度传感器采集人体的脉搏数据，并对三轴加速度传感器的Z轴数据进行滤波处理，获得人体的脉搏信号，检测方法简单且准确度高。

本实用新型实施例的提供的可穿戴设备，包括数据处理模块以及与所述数据处理模块连接的数据采集模块和电源模块，所述数据采集模块包括三轴加速度传感器；

所述数据采集模块用于通过所述三轴加速度传感器采集人体的脉搏数据，所述脉搏数据包括所述三轴加速度传感器的Z轴数据；

所述数据处理模块用于对所述Z轴数据进行滤波处理，获得人体的脉搏信号；

所述电源模块用于为所述数据处理模块和所述数据采集模块供电。

在一个实施例中，所述数据处理模块包括：

带通滤波器，用于对所述Z轴数据进行带通滤波，获得人体的脉搏信号；

或者，低通滤波器，用于对所述Z轴数据进行低通滤波，获得人体的脉搏信号。

在一个实施例中，所述带通滤波器为凯撒窗带通滤波器，所述低通滤波器为巴特沃兹低通滤波器。

在一个实施例中，所述凯撒窗带通滤波器的截止频率为0.5Hz-12Hz，所述巴特沃兹低通滤波器的截止频率为12Hz。

在一个实施例中，所述凯撒窗带通滤波器的过渡带宽和阻带衰减可调。

在一个实施例中，所述可穿戴设备还包括与所述数据处理模块连接的通信模块，所述通信模块用于与用户终端进行通信，以将所述脉搏信号发送给所述用户终端。

在一个实施例中，所述可穿戴设备还包括与所述数据处理模块连接的存储模块和人机交互模块；

所述存储模块用于存储所述脉搏信号；

所述人机交互模块用于将脉搏信号告知用户。

在一个实施例中，所述可穿戴设备为耳挂式耳机，所述三轴加速度传感器设置于所述耳挂式耳机与耳动脉相接触的位置，用于采集所述耳动脉的脉搏数据。

在一个实施例中，所述可穿戴设备包括两个所述三轴加速度传感器；

其中，一个三轴加速度传感器设置于所述耳挂式耳机与用户的一个耳朵的耳动脉相接触的位置，用于采集所述用户的一个耳朵的耳动脉的脉搏数据；

另一个三轴加速度传感器设置于所述耳挂式耳机与用户的另一个耳朵的耳动脉相接触的位置，用于采集所述用户的另一个耳朵的耳动脉的脉搏数据。

在一个实施例中，所述可穿戴设备为智能颈环、智能手环、智能指环或智能脚环。

本实用新型实施例提供的可穿戴设备，包括数据处理模块以及与数据处理模块连接的数据采集模块和电源模块，数据采集模块包括三轴加速度传感器，数据采集模块用于通过三轴加速度传感器采集人体的脉搏数据，数据处理模块用于对脉搏数据所包括的三轴加速度传感器的Z轴数据进行滤波处理，获得人体的脉搏信号，检测方法简单且准确度高，可以适用于任意带有三轴加速度传感器的可穿戴设备，无需在可穿戴设备中额外设置光电式传感器或压力式传感器就可实现脉搏检测功能，可以有效简化具备脉搏检测功能的可穿戴设备的结构并降低成本。

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，下面将对实施例或现有技术描述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可穿戴设备的第一种结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的可穿戴设备的第二种结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的可穿戴设备的第三种结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

应当理解，当在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本实用新型说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本实用新型的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本实用新型实施例提供的可穿戴设备可以是耳挂式耳机、智能环(例如，智能颈环、智能手环、智能指环、智能脚环等)、带有耳挂式耳机的智能眼镜、带有耳挂式耳机的智能头盔等，其中，带有耳挂式耳机的智能眼镜和带有耳挂式耳机的智能头盔可为增强现实(Augmented Reality，AR)或虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备，本实用新型实施例对可穿戴设备的具体类型不作任何限制，只要该可穿戴设备包括可与人体的动脉接触的三轴加速度传感器即可。

如图1所示，本实用新型实施例提供的可穿戴设备100，包括数据处理模块1以及与数据处理模块1连接的数据采集模块2和电源模块3，数据采集模块2包括三轴加速度传感器21；

数据采集模块2用于通过三轴加速度传感器21采集人体的脉搏数据，脉搏数据包括三轴加速度传感器21的Z轴数据；

数据处理模块1用于对Z轴数据进行滤波处理，获得人体的脉搏信号；

电源模块3用于为数据处理模块1和数据采集模块2供电。

在应用中，三轴加速度传感器可以是可穿戴设备中本身已经存在的既有器件，对于本身不存在三轴加速度传感器的可穿戴设备，则可以在可穿戴设备中额外增设三轴加速度传感器。三轴加速度传感器除了可以用于采集人体的脉搏数据之外，还可以用于采集人体运动时的运动数据。三轴加速度传感器的采样频率可以根据实际需要设置，例如，500Hz。

应理解，无论是脉搏数据还是运动数据，实际上都是三轴加速度传感器所采集的加速度数据，加速度数据具体包括加速度值和加速度方向两个指标，加速度方向包括加速度传感器的X轴、Y轴和Z轴方向，加速度值包括这三个方向上的加速度分量，也即X轴分量、Y轴分量和Z轴分量。三轴加速度传感器的X轴、Y轴和Z轴方向可以根据实际需要定义，例如，定义X轴方向为水平面方向、Y轴方向为重力方向、Z轴方向为垂直于X轴和Y轴的方向。

在应用中，由于人体的动脉搏动幅度远小于人体运动时的运动幅度，三轴加速度传感器器用于采集脉搏数据时加速度值远小于用于采集运动数据时的加速度值，因此，可以在数据处理模块中设置一个比较器，用于比较三轴加速度传感器采集的加速度数据的加速度值与加速度阈值的大小，在三轴加速度传感器采集的加速度数据的加速度值小于加速度阈值时，将三轴加速度传感器采集的加速度数据作为脉搏数据；在三轴加速度传感器采集的加速度数据的加速度值大于加速度阈值时，将三轴加速度传感器采集的加速度数据作为运动数据。

在应用中，Z轴数据特指三轴加速度传感器用于采集的脉搏数据时，三轴加速度传感器所采集的加速度数据中的加速度值的Z轴分量，脉搏数据还可以包括加速度值的X轴分量和Y轴分量。Z轴方向为人体动脉的搏动方向。

在应用中，数据处理模块可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在一个实施例中，数据处理模块包括：

带通滤波器，用于对Z轴数据进行带通滤波，获得人体的脉搏信号；

或者，低通滤波器，用于对Z轴数据进行低通滤波，获得人体的脉搏信号。

在应用中，可以采用滤波器对Z轴数据进行滤波处理，去除原始数据中的噪声，以获得准确的脉搏信号。滤波器可以根据实际需要选择带通滤波器或低通滤波器，例如，截止频率为0.5Hz-12Hz的凯撒(Kaiser)窗带通滤波器、截止频率为12Hz的巴特沃兹(Butterworth)低通滤波器等，凯撒窗带通滤波器的过渡带宽为0.4(2π/500)、阻带衰减为60dB。

图2中示例性的示出了数据处理模块1包括凯撒窗带通滤波器11。

在应用中，通过凯撒窗带通滤波器对Z轴数据的时间序列数据进行带通滤波，可以滤除高频脉冲噪声、窄带噪声等信号，从而得到去除基线漂移和工频干扰的脉搏信号。通过巴特沃兹低通滤波器对时间序列数据进行低通滤波的滤波效果与凯撒窗带通滤波器相近。Z轴数据的时间序列数据为将三轴加速度传感器所采集的脉搏数据中的Z轴分量按照时间先后顺序排列后得到的数据。

如图3所示，在一个实施例中，可穿戴设备100还包括与数据处理模块1连接的通信模块4，通信模块4用于与用户终端200进行通信，以将脉搏信号发送给用户终端200。

在应用中，可穿戴设备可以通过其通信模块与用户终端进行通信，以将脉搏信号和脉搏波信号发送给用户终端。可穿戴设备和用户终端都可具备可通过其所支持任意的人机交互方式，将脉搏信号和脉搏波信号告知用户的功能，还可以通过存储模块对脉搏信号和脉搏波信号进行存储。人机交互方式可以是通过显示屏显示或通语音器件播报脉搏信号和脉搏波信号。

在应用中，通信模块可以包括无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)(如Wi-Fi网络)模块，蓝牙模块，Zigbee模块，移动通信网络模块，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)模块，调频(frequency modulation，FM)模块，近距离无线通信(Near Field Communication，NFC)模块，红外(Infrared，IR)模块等。通信模块可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。该通信模块可以包括天线，该天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。该通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到可穿戴设备的数据处理模块。通信模块还可以从数据处理模块接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。

在应用中，用户终端可以是手机、平板电脑、车载设备、增强现实或虚拟现实设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(Ultra-Mobile Personal Computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等，本实用新型实施例对用户终端的具体类型不作任何限制。

如图3所示，在一个实施例中，可穿戴设备100还包括与数据处理模块1连接的存储模块5和人机交互模块6；

存储模块5用于存储脉搏信号；

人机交互模块6用于将脉搏信号告知用户。

在应用中，可穿戴设备的存储模块可以是可穿戴设备的内部存储单元，例如可穿戴设备内存。存储模块也可以是可穿戴设备的外部存储设备，例如可穿戴设备上配备的智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储模块还可以既包括内部存储单元也包括外部存储设备。存储模块用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。存储模块还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。人机交互模块可以包括显示屏、按键、语音器件(例如，麦克风、扬声器)等。

在一个实施例中，可穿戴设备为耳挂式耳机，三轴加速度传感器设置于耳挂式耳机与耳动脉相接触的位置，用于采集耳动脉的脉搏数据。

在应用中，可穿戴设备是耳挂式耳机或者包括耳挂式耳机，人体佩戴可穿戴设备时，三轴加速度传感器与人体的耳动脉接触以采集耳动脉处的脉搏数据。在可穿戴设备为耳挂式耳机或包括耳挂式耳机时，其必然包括麦克风、扬声器等语音器件。

在应用中，电源模块可以为电池或可接收电池、充电器等的电源输入，为数据处理模块、数据采集模块、存储模块、通信模块、人机交互模块等供电。

在一个实施例中，可穿戴设备包括两个三轴加速度传感器；

其中，一个三轴加速度传感器设置于耳挂式耳机与用户的一个耳朵的耳动脉相接触的位置，用于采集用户的一个耳朵的耳动脉的脉搏数据；

另一个三轴加速度传感器设置于耳挂式耳机与用户的另一个耳朵的耳动脉相接触的位置，用于采集用户的另一个耳朵的耳动脉的脉搏数据。

在应用中，通过采集两个耳动脉的脉搏数据，可以分别进行处理获得两个脉搏信号和两个脉搏波形信号，然后选取两个脉搏信号和两个脉搏波形信号中质量较优的脉搏信号和脉搏波形信号告知用户。

本实用新型实施例提供的可穿戴设备检测脉搏信号的方法简单且准确度高，可以适用于任意带有三轴加速度传感器的可穿戴设备，无需在可穿戴设备中额外设置光电式传感器或压力式传感器就可实现脉搏检测功能，可以有效简化具备脉搏检测功能的可穿戴设备的结构并降低成本。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括数据处理模块以及与所述数据处理模块连接的数据采集模块和电源模块，所述数据采集模块包括三轴加速度传感器；

所述数据采集模块用于通过所述三轴加速度传感器采集人体的脉搏数据，所述脉搏数据包括所述三轴加速度传感器的Z轴数据；

所述数据处理模块用于对所述Z轴数据进行滤波处理，获得人体的脉搏信号；

所述电源模块用于为所述数据处理模块和所述数据采集模块供电。

2.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述数据处理模块包括：

带通滤波器，用于对所述Z轴数据进行带通滤波，获得人体的脉搏信号；

或者，低通滤波器，用于对所述Z轴数据进行低通滤波，获得人体的脉搏信号。

3.如权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述带通滤波器为凯撒窗带通滤波器，所述低通滤波器为巴特沃兹低通滤波器。

4.如权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述凯撒窗带通滤波器的截止频率为0.5Hz-12Hz，所述巴特沃兹低通滤波器的截止频率为12Hz。

5.如权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述凯撒窗带通滤波器的过渡带宽为0.4(2π/500)、阻带衰减为60dB。

6.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括与所述数据处理模块连接的通信模块，所述通信模块用于与用户终端进行通信，以将所述脉搏信号发送给所述用户终端。

7.如权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备还包括与所述数据处理模块连接的存储模块和人机交互模块；

所述存储模块用于存储所述脉搏信号；

所述人机交互模块用于将脉搏信号告知用户。

8.如权利要求1至7任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为耳挂式耳机，所述三轴加速度传感器设置于所述耳挂式耳机与耳动脉相接触的位置，用于采集所述耳动脉的脉搏数据。

9.如权利要求8所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括两个所述三轴加速度传感器；

其中，一个三轴加速度传感器设置于所述耳挂式耳机与用户的一个耳朵的耳动脉相接触的位置，用于采集所述用户的一个耳朵的耳动脉的脉搏数据；

另一个三轴加速度传感器设置于所述耳挂式耳机与用户的另一个耳朵的耳动脉相接触的位置，用于采集所述用户的另一个耳朵的耳动脉的脉搏数据。

10.如权利要求1至7任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备为智能颈环、智能手环、智能指环或智能脚环。

Images