CN215503016U - 生物信息电检测装置和可穿戴健康设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了生物信息电检测装置及可穿戴健康设备。其中的生物信息电检测装置，用于可穿戴健康设备，所述生物信息电检测装置包括装置本体、设置在装置本体内部的差分信号检测器和光电信号检测器，以及设置在装置本体表面的第一电极、第二电极和参考电极，所述第一电极、第二电极以及参考电极与所述差分信号检测器连接，所述第一电极以及所述参考电极设置在所述装置本体的底面，所述第二电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，还包括两个PPG传感器，两个PPG传感器均连接光电信号检测器。本实用新型通过上述结构，生物信息电检测装置实现了同时对实时脉搏信号检测、心电图、血氧、血压和心率等多种生物信息的测量。

Description

生物信息电检测装置和可穿戴健康设备

技术领域

本实用新型涉及血压检测领域，具体涉及生物信息电检测装置和可穿戴健康设备。

背景技术

目前，可穿戴健康设备由于其使用的便捷性，被越来越多地作为人体健康监测的一种 工具，例如，通过智能手表或智能手环来监测人体的血压、心率等。在可穿戴设备中，一般采 用PWTT(Pulse Wave Translation Time，脉搏波传递时间)的工作原理来测量血压，需要同时采集脉搏信号和心电信号，同时，从脉搏信号或心电信号中还可以获得心率信息。目前还没有一款生物信息电检测装置，能够用于可穿戴装置，同时进行实时脉搏信号检测、血氧、血压和心电图检测及显示。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是能够用于可穿戴装置，根据采集的脉搏信号进行血压和血氧检测，根据电极进行心电图及心率测量，目的在于提供生物信息电检测装置和可穿戴健康设备，生物信息电检测装置能够用于可穿戴装置，生物信息电检测装置实现了同时对实时脉搏信号、心电图、血氧、血压和心率等多种生物信息的测量，然后通过可穿戴健康设备显示。

本实用新型通过下述技术方案实现：

第一方面，生物信息电检测装置，用于可穿戴健康设备，所述生物信息电检测装置包括装置本体、设置在装置本体内部的差分信号检测器和光电信号检测器，以及设置在装置本体表面的第一电极、第二电极和参考电极，所述第一电极、第二电极以及参考电极与所述差分信号检测器连接，所述第一电极以及所述参考电极设置在所述装置本体的底面，所述第二电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，还包括两个PPG传感器，两个PPG传感器均连接光电信号检测器，一个PPG传感器设置在装置本体的侧面或上表面，另一个PPG传感器设置在装置本体底面的第一电极和参考电极之间。

对应于第一方面，本方案中设置在装置本体侧面或上表面的PPG传感器安装在装置本体侧面或上表面的触摸开关按键上。

对应于第一方面，本方案中设置在装置本体侧面或上表面的PPG传感器同时作为环境光检测传感器。

对应于第一方面，本方案的装置本体的上表面包括在佩戴时与受戴肢体平行的第一方向和与第一方向垂直的第二方向；所述第二电极与所述设置在装置本体的侧面或上表面的PPG传感器沿所述第一方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者沿所述第二方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者分别沿所述第一方向和第二方向设置于所述装置本体的侧面和/或上表面。

第二方面，可穿戴健康设备，所述可穿戴设备在与身体接触的面上包括上述的生物信息电检测装置。

对应于第二方面该可穿戴健康设备为手表、手环、手镯、项链或脚环。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型的生物信息电检测装置能够用于可穿戴装置，在生物信息电检测装置的装置本体底面设置的PPG传感器用于测量手腕实时脉搏信号，结合装置本体上表面或侧面设置PPG传感器测得的手指脉搏信号，还可得到血氧值和血压值；另外通过设置的第一电极、第二电极和参考电极还可以实现ECG心电图和心率测量；该装置实现了同时对心电图、心率、血压、血氧以及实时脉搏信号等多种生理信息的测量，并在可穿戴健康设备的显示模块上显示。

2、本实用新型的PPG传感器和触摸开关按键合二为一，使得结构设计更加的简洁，当需要进行血压或血氧测量时，用食指按住PPG传感器的同时已经启动了触摸开关按键，无需再重新按压操作打开触摸开关按键，相当于一次操作即完成了开启和按压PPG传感器的两项操作，与PPG传感器和触摸开关按键分开设置相比，简化了操作流程，用户体验感更好。

3、本实用新型在装置本体侧面或上表面的PPG传感器同时作为环境光检测传感器，该设置无需在可穿戴健康设备的显示屏上额外设置环境光检测传感器，进一步简化了结构设计，为外部面积较小的可穿戴健康设备设计其它更有用的部件留下设计余地。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型与可穿戴健康设备的连接示意图；

图2为本实用新型传感器和电极的设置示意图；

图3为本实用新型的另一传感器和电极的设置示意图；

图4为本实用新型的另一传感器和电极的设置示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1、第一电极；2、参考电极；3、第二电极；4、PPG传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1-4所示，本实用新型的生物信息电检测装置，用于可穿戴健康设备，图1为本实用新型的生物信息电检测装置与可穿戴健康设备的连接示意图，可穿戴健康设备包括生物信息电检测装置、处理器模块以及显示模块，显示模块采用现有常规的显示模块均能够实现，处理器模块同时连接差分信号检测器、光电信号检测器以及显示模块。该生物信息电检测装置包括：装置本体、设置在装置本体内部的差分信号检测器和光电信号检测器，以及设置在装置本体表面的第一电极1、第二电极3和参考电极2，用于采集例如心电信号，所述第一电极1、第二电极3以及参考电极2与所述差分信号检测器连接，所述第一电极以及所述参考电极设置在所述装置本体的底面，所述第二电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，两个PPG传感器4均连接光电信号检测器，一个PPG传感器设置在装置本体的侧面或上表面，用于测量手腕的脉搏信号；另一个PPG传感器设置在装置本体底面的第一电极和参考电极之间，设置在装置本体的侧面或上表面的PPG传感器和第二电极的位置关系无特别的限制，只需要方便拇指和食指同时操作，分别按压在PPG传感器和第二电极上即可。当需要测量血氧或血压时，将带有生物电检测装置的可穿戴健康设备带在左手腕上，然后用右手食指按压位于装置本体的侧面或上表面的PPG传感器，位于生物电检测装置底面的PPG传感器与手腕接触，实时检测手腕的脉搏信号；此时位于装置本体的侧面或上表面的PPG传感器用于检测手指的脉搏信号以及血氧，当检测得到手腕脉搏信号和手指脉搏信号后，得到手腕脉搏信号和手指脉搏信号达到相同峰值时所用时间的差值，结合现有算法，则可得到血压值；当需要测量心电图或心率时，将带有生物电检测装置的可穿戴健康设备带在左手腕上，然后用右手拇指按住第二电极，第一电极、第二电极以及参考电极则可测量ECG心电图，得到心率值；当既要测量血压、血氧，又要测量心电图和心率值时，则将带有生物电检测装置的可穿戴健康设备带在左手腕上，然后用右手拇指和食指分别按住第二电极和位于装置本体的侧面或上表面的PPG传感器。对于两个PPG传感器、第一电极、第二电极以及参考电极测量数据经差分信号检测器和光电信号检测器输出到可穿戴健康设备上的处理器模块的进一步处理，例如降噪、再放大后，提取得到特征生理数据(例如心率、血氧、心电图或者血压信息)，通过可穿戴健康设备自带的显示模块显示，或者通过近场(例如蓝牙)通信传输至移动终端，再由移动终端传输至数据服务中心以供更进一步地处理、分析和决策。

本生物信息电检测装置和现有技术不同，同时设置有两个PPG传感器4，用于单独测量手腕和手指脉搏信号，得到实时脉搏信号、血压和手指血氧；设置第一电极1、第二电极3和参考电极测量ECG心电图以及心率，该装置实现了同时对心电图、心率、血压、血氧以及实时脉搏信号等多种生理信息的测量，并在可穿戴健康设备的显示模块上显示。

其中可穿戴健康设备上的处理器模块均可以采用型号为CORTEX-M4的ARM处理器实现。其中差分信号检测器可以是用于采集微弱的电生理信号的仪用差分放大器。

如图3所示，为方便拇指和食指同时操作，分别按压在PPG传感器和第二电极上的一种设置方式，即装置本体的侧面或上表面的PPG传感器4与所述第二电极相对于所述装置本体的中心所成的夹角ɑ为180°，将第二电极和一个PPG传感器4相对于装置中心对称设置，测量过程中右手与对称设置的第二电极和一个PPG传感器4同时接触，可以避免装置翘起，最大程度地确保底面的第一电极、另一个PPG传感器4与左手腕有效接触，进一步提高心电信号和脉搏信号提取的质量，保证最终测量血压数据的准确性。为方便拇指和食指同时操作，分别按压在PPG传感器和第二电极上，装置本体的侧面或上表面的PPG传感器和第二电极也可以采用如图2或4所述安装方式或其它安装方式。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，设置在装置本体侧面或上表面的PPG传感器安装在装置本体侧面或上表面的触摸开关按键上。PPG传感器和触摸开关按键合二为一，使得结构设计更加的简洁，当需要进行血压或血氧测量时，用食指按住PPG传感器的同时已经启动了触摸开关按键，无需再重新按压操作打开触摸开关按键，相当于一次操作即完成了开启和按压PPG传感器的两项操作，与PPG传感器和触摸开关按键分开设置相比，简化了操作流程，用户体验感更好。

设置在装置本体侧面或上表面的PPG传感器同时作为环境光检测传感器。当无需按住PPG传感器进行血压或血氧检测时，PPG传感器则暴露在外面，充当环境光检测传感器的职责，进行环境光检测；当PPG传感器要进行血压或血氧检测时，需要短时间的按住PPG传感器时，此时则将PPG传感器触发前检测的环境光的值作为PPG传感器在按压期间的环境光值进行使用，当PPG传感器测量血压或血氧完成后，再重新采用PPG传感器所检测到的实时环境光值，该设置无需在可穿戴健康设备的显示屏上额外设置环境光检测传感器，进一步简化了结构设计，为外部面积较小的可穿戴健康设备设计其它更有用的部件留下设计余地。其中，在利用PPG传感器要进行血压或血氧检测时间一般只有几分钟，在这几分钟的时间内采用固定的PPG传感器触发前检测的环境光的值并不会对可穿戴健康设备造成实质性影响。

在另一种较佳的实施方式中，如图2-4所示，生物信息电检测装置的装置本体的上表面包括在佩戴时与受戴肢体平行的第一方向和与第一方向垂直的第二方向；所述第二电极与所述设置在装置本体的侧面或上表面的PPG传感器沿所述第一方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者沿所述第二方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者分别沿所述第一方向和第二方向设置于所述装置本体的侧面和/或上表面。

例如，当受戴肢体为手腕时，第一方向与小臂平行。如图2-4，沿第一方向，在装置本体的侧面设置有 第二电极和一个PPG传感器；或者，沿第二方向，在装置本体的侧面设置有第二电极和一个PPG传感器。在一种测量方式中，当装置佩戴在左手腕时，可以让第二电极和一个PPG传感器分别与右手的食指和大拇指接触，第一电极、另一个PPG传感器及参考电极与左手腕接触。 需要说明的是，第二电极与一个PPG传感器也可以沿第一方向或沿第二方向设置在装置本 体的上表面；或者，沿第一方向，第二电极设置在装置本体的上表面、PPG传感器设置在 装置本体的侧面；或者，沿第一方向，第二电极设置在装置本体的侧面、PPG传感器设置 在装置本体的上表面；或者，沿第二方向，第二电极设置在装置本体的上表面、PPG传感器设置在装置本体的侧面；或者，沿第二方向，第二电极设置在装置本体的侧面、PPG传感 器设置在装置本体的上表面。将第二电极和PPG传感器沿第一方向或第二方向设置， 右手与装置接触时的接触方式更符合一般使用者的操作习惯，使接触测量过程更平稳，进 一步降低电极-皮肤接触噪声，提高信噪比。

本实用新型检测装置的上表面和底面不限于具体的形状，可以为图中显示的接近方形，也可以为圆形，卵圆形，或者其它形状。当本实用新型的检测装置用在可穿戴设备中时，该底面通常作为可穿戴设备与身体表面接触的底部外壳。第二电极和PPG 传感器通常设置在由底部向上延伸的侧壁上，或者在可穿戴设备形状允许情况下，设置在可穿戴设备的上表面。

本实用新型的检测装置用在可穿戴设备(例如包括但不限于手表、手环、手镯、项链和脚 环)中时，可穿戴设备可以将差分信号检测器输出的心电信号和光电信号检测器输出的脉搏信号发送给移动终端，用户可以在移动终端上查看数据，移动终端还可将获取的心电数据、脉搏数据以及从心电数据和脉搏数据提取得到的心率数据以及血压数据传输至数据服务中心，数据服务中心进一步处理分析，帮助用户识别潜在的例如心血管疾病或者帮助患 者监控例如心血管疾病。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.生物信息电检测装置，用于可穿戴健康设备，所述生物信息电检测装置包括装置本体、设置在装置本体内部的差分信号检测器和光电信号检测器，以及设置在装置本体表面的第一电极、第二电极和参考电极，所述第一电极、第二电极以及参考电极与所述差分信号检测器连接，所述第一电极以及所述参考电极设置在所述装置本体的底面，所述第二电极设置在所述装置本体的侧面或上表面，其特征在于，还包括两个PPG传感器，两个PPG传感器均连接光电信号检测器，一个PPG传感器设置在装置本体的侧面或上表面，另一个PPG传感器设置在装置本体底面的第一电极和参考电极之间。

2.根据权利要求1所述的生物信息电检测装置，其特征在于，设置在装置本体侧面或上表面的PPG传感器安装在装置本体侧面或上表面的触摸开关按键上。

3.根据权利要求1所述的生物信息电检测装置，其特征在于，设置在装置本体侧面或上表面的PPG传感器同时作为环境光检测传感器。

4.根据权利要求1所述的生物信息电检测装置，其特征在于，所述装置本体的上表面包括在佩戴时与受戴肢体平行的第一方向和与第一方向垂直的第二方向；所述第二电极与所述设置在装置本体的侧面或上表面的PPG传感器沿所述第一方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者沿所述第二方向分散设置于所述装置本体的侧面和/或上表面，或者分别沿所述第一方向和第二方向设置于所述装置本体的侧面和/或上表面。

5.可穿戴健康设备，其特征在于，所述可穿戴设备在与身体接触的面上包括权利要求1至4中任一项所述的生物信息电检测装置。

6.根据权利要求5所述的可穿戴健康设备，其特征在于，该可穿戴健康设备为手表、手环、手镯、项链或脚环。

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