CN215458027U - 一种ppg传感器十字对称信号检测结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物信号传感器技术领域，且公开了一种PPG传感器十字对称信号检测结构，包括电路板、传感器光源、光电传感器与硅胶防滑条，所述传感器光源、光电传感器与硅胶防滑条均位于电路板上，所述传感器光源与光电传感器均为相邻两个硅胶防滑条的内侧，所述电路板等均分为四个部分，分别设置有A区、B区、C区与D区，本实用新型通过A区、B区、C区与D区就形成的十字对称设置，降低了运动伪迹的影响，确保传感器接触肢体发光角度不偏移，提高穿戴设备PPG检测到的信号准确性，可以增加接收的PPG信号的强度，可以高效接收皮肤反射光信号，并提供高质量的PPG信号，方便后端PPG信号处理装置对于信号的处理，获得更精确的人体参数。

Description

一种PPG传感器十字对称信号检测结构

技术领域

本实用新型涉及生物信号传感器技术领域，具体为一种PPG传感器十字对称信号检测结构。

背景技术

利用光电容积描记(PPG)技术是现今在人体生理参数检测中应用较为广泛的一种方法，它是一种无创检测血液容积的方法，进行人体运动心率的检测是红外无损检测技术在生物医学中的一个应用。它利用光电传感器，检测经过人体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，从得到的脉搏波形中计算出心率。其原理是：先用自然光照射某一区域的皮肤，此时血液容积脉动变化会引起该区域内组织吸收的光强度发生改变，当血管中的血液容积变大时，被血液吸收的光强度变大，当血液容积变小时，被吸收的光强度变小。

因此，PPG信号检测单元的物理结构就相当重要，为了减少噪声信号的引入，提高PPG信号检测的准确性，降低信号处理难度，需要对光源(LED) 与传感器的物理结构进行合理的布置，其结构越是优良，那么检测到的信号质量就越高。

目前市场上的绝大多数PPG穿戴设备传感器的光源(LED)和传感器的组合结构，目前市面上传感器的组合结构都采单一光源(LED)与传感器的所发射波长，经过本发明实际测量发现，必需考虑反射式PPG的特性:传感器的光源(LED)与传感器之间的距离以及两者比例，并设置新结构以排除来自环境光和暗电流(无照电流)的干扰，此结构的提出将有助于提升穿戴设备 PPG检测信号质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种PPG传感器十字对称信号检测结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术方案

本实用新型提供如下技术方案：一种PPG传感器十字对称信号检测结构，包括电路板、传感器光源、光电传感器与硅胶防滑条，所述传感器光源、光电传感器与硅胶防滑条均位于电路板上，所述传感器光源与光电传感器均为相邻两个硅胶防滑条的内侧，所述电路板等均分为四个部分，分别设置有A区、B区、C区与D区，所述A区、B区、C区与D区中均设置有传感器光源与光电传感器，所述A区与C区中传感器光源与光电传感器排列顺序相同，所述B区与C区中传感器光源与光电传感器排列顺序相同，所述A 区、B区、C区与C区之间关于电路板中心上下、左右呈现对折形对称分布，所述传感器光源与光电传感器之间3mm差距，所述的光电传感器直径为传感器光源直径5倍；

所述电路板通过导线分别与传感器光源和光电传感器之间电性连接，所述传感器光源与光电传感器之间双向信号连接，所述传感器光源通过导线与光源发射器信号连接，所述光源发射器通过皮肤及血液组织与光电传感器光信号连接。

优选的，所述传感器光源中分别包含有发射强度选择控制器与发射频率选择控制器，所述发射强度选择控制器与发射频率选择控制器会控制传感器光源会控制信号强度与信号频率，所述发射强度选择控制器与发射频率选择控制器控制的信号会通过光源发射器发射。

优选的，所述光电传感器中分别包含有光吸收模块、光源接收转换器、光反射模块与信号处理模块，所述光吸收模块、光源接收转换器、光反射模块与信号处理模块之间从前至后依次通过导线连接，所述信号处理模块通过导线与中央处理模块之间导线连接。

优选的，所述信号处理模块中包含有信号收集器、滤波器与低频信号放大器，所述信号收集器、滤波器与低频信号放大器之间均采用导线连接，所述滤波器位于信号收集器与低频信号放大器之间。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种PPG传感器十字对称信号检测结构，具备以下有益效果：

1、该PPG传感器十字对称信号检测结构，通过A区、B区、C区与D区就形成的十字对称设置，降低了运动伪迹的影响，确保传感器接触肢体发光角度不偏移，提高穿戴设备PPG检测到的信号准确性。

2、该PPG传感器十字对称信号检测结构，可以增加接收的PPG信号的强度，可以高效接收皮肤反射光信号，并提供高质量的PPG信号，方便后端 PPG信号处理装置对于信号的处理，获得更精确的人体参数。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型十字对称结构局部示意图；

图2为本实用新型PPG传感器十字对称信号检测结构图；

图3为本实用新型信号处理模块示意图。

图中：1-电路板、2-传感器光源、3-光电传感器、4-硅胶防滑条。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1-图3，一种PPG传感器十字对称信号检测结构，包括电路板 1、传感器光源2、光电传感器3与硅胶防滑条4，传感器光源2、光电传感器3与硅胶防滑条4均位于电路板1上，传感器光源2与光电传感器3均为相邻两个硅胶防滑条4的内侧，电路板1等均分为四个部分，分别设置有A 区、B区、C区与D区，A区与D区发射的波长相同(850mm的红外光作为固定光源)，B区与C区所发射的波长相同(650nm的红外光作为固定光源)，并在在所属区块中对应不同过滤板，形成对称性，这样A区、B区、C区与D 区就能形成十字对称设置，通过十字对称设置，较少发光件光源的浪费，提高利用率；同时还能够提高感光件接收的光照强度，避免感光件受光不均，并且有效增加接收的PPG信号的强度，增加PPG信号的信噪比，这样可以方便后端PPG信号处理装置对于信号的处理，获得更精确的人体参数，A区、 B区、C区与D区中均设置有传感器光源2与光电传感器3，A区与C区中传感器光源2与光电传感器3排列顺序相同，B区与C区中传感器光源2与光电传感器3排列顺序相同，A区、B区、C区与C区之间关于电路板1中心上下、左右呈现对折形对称分布，在传感器中心设为十字线，以A区为例与B 区物理结构呈一致性但所发射光源波长不同，对应在C区与D区物理结构呈一致性但所发射光源波长不同，并且十字对称信号检测结构，分别在每一个区块中设有光电传感器与光光电检测传感器的光源(LED)，分别依照两者对应的区域进行不同组合的物理组合排列，利用2种波长(850nm、650nm的红外光)光电集成结构实现多种生理特征同步监测，监测结果经综合后给出更有医用价值的人体生理特征值，传感器光源2与光电传感器3之间3mm差距，的光电传感器3直径为传感器光源2直径5倍，以及硅胶防滑条4的配合使用，确保传感器接触肢体发光角度偏移；

电路板1通过导线分别与传感器光源2和光电传感器3之间电性连接，传感器光源2与光电传感器3之间双向信号连接，传感器光源2通过导线与光源发射器信号连接，光源发射器通过皮肤及血液组织与光电传感器3光信号连接。

本实施例中，传感器光源2中分别包含有发射强度选择控制器与发射频率选择控制器，发射强度选择控制器与发射频率选择控制器会控制传感器光源2会控制信号强度与信号频率，发射强度选择控制器与发射频率选择控制器控制的信号会通过光源发射器发射。

本实施例中，光电传感器3中分别包含有光吸收模块、光源接收转换器、光反射模块与信号处理模块，光吸收模块、光源接收转换器、光反射模块与信号处理模块之间从前至后依次通过导线连接，信号处理模块通过导线与中央处理模块之间导线连接。

本实施例中，信号处理模块中包含有信号收集器、滤波器与低频信号放大器，信号收集器、滤波器与低频信号放大器之间均采用导线连接，滤波器位于信号收集器与低频信号放大器之间。

本实施例工作原理：使用十字对称型结构，并在传感器上设置4区域, 分别为A区、B区、C区与D区，A区与D区所发射的波长相同(850nm的红外光作为固定光源)，B区与C区所发射的波长相同(650nm的红外光作为固定光源)，并在在所属区块中对应不同过滤板，形成对称性，此设计能够折中解决光能量利用率及感光件接收的光照强度问题，通过十字对称设置，较少发光件光源的浪费，提高利用率；同时还能够提高感光件接收的光照强度，避免感光件受光不均。并且有效增加接收的PPG信号的强度，增加PPG 信号的信噪比，这样可以方便后端PPG信号处理装置对于信号的处理，获得更精确的人体参数。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“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。

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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种PPG传感器十字对称信号检测结构，包括电路板(1)、传感器光源(2)、光电传感器(3)与硅胶防滑条(4)，其特征在于：所述传感器光源(2)、光电传感器(3)与硅胶防滑条(4)均位于电路板(1)上，所述传感器光源(2)与光电传感器(3)均为相邻两个硅胶防滑条(4)的内侧，所述电路板(1)等均分为四个部分，分别设置有A区、B区、C区与D区，所述A区、B区、C区与D区中均设置有传感器光源(2)与光电传感器(3)，所述A区与C区中传感器光源(2)与光电传感器(3)排列顺序相同，所述B区与C区中传感器光源(2)与光电传感器(3)排列顺序相同，所述A区、B区、C区与C区之间关于电路板(1)中心上下、左右呈现对折形对称分布，所述传感器光源(2)与光电传感器(3)之间3mm差距，所述的光电传感器(3)直径为传感器光源(2)直径5倍；

所述电路板(1)通过导线分别与传感器光源(2)和光电传感器(3)之间电性连接，所述传感器光源(2)与光电传感器(3)之间双向信号连接，所述传感器光源(2)通过导线与光源发射器信号连接，所述光源发射器通过皮肤及血液组织与光电传感器(3)光信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种PPG传感器十字对称信号检测结构，其特征在于：所述传感器光源(2)中分别包含有发射强度选择控制器与发射频率选择控制器，所述发射强度选择控制器与发射频率选择控制器会控制传感器光源(2)会控制信号强度与信号频率，所述发射强度选择控制器与发射频率选择控制器控制的信号会通过光源发射器发射。

3.根据权利要求1所述的一种PPG传感器十字对称信号检测结构，其特征在于：所述光电传感器(3)中分别包含有光吸收模块、光源接收转换器、光反射模块与信号处理模块，所述光吸收模块、光源接收转换器、光反射模块与信号处理模块之间从前至后依次通过导线连接，所述信号处理模块通过导线与中央处理模块之间导线连接。

4.根据权利要求3所述的一种PPG传感器十字对称信号检测结构，其特征在于：所述信号处理模块中包含有信号收集器、滤波器与低频信号放大器，所述信号收集器、滤波器与低频信号放大器之间均采用导线连接，所述滤波器位于信号收集器与低频信号放大器之间。

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