CN215899650U - 生理信号监测装置及智能手环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生理信号监测装置及智能手环，涉及动态监护设备技术领域，该生理信号监测装置同时集成了绿光和红光(或红外光)来实现光学心率监测方案，在同一次的心率监测中能够同时获取两组光电容积脉搏波数据，即分别与绿光和红光(或红外光)对应的光电容积脉搏波数据。当用户肤色很黑时，红光(或红外光)对应的光电容积脉搏波数据仍能够保持准确，当环境光对红光(或红外光)影响较大时，绿光对应的光电容积脉搏波数据仍能够保持准确，从而实现能够在不同的使用环境和不同肤色的使用人群中，都保持通过光学心率监测方案监测到的心率数据的准确性。

Description

生理信号监测装置及智能手环

技术领域

本实用新型涉及动态监护设备技术领域，特别涉及一种生理信号监测装置及智能手环。

背景技术

可穿戴式装置是可以直接穿或者戴在身上的便携装置。面前市面上出现的产品，有智能手表、智能手环、智能眼镜、智能鞋子、智能衣服，还有智能项链等，这些都可以称作可穿戴式装置。为了实时动态的监测人体生理信号(例如监测心率、心电等)，相关技术中存在将光学心率监测集成在智能手环或者智能手表等可穿戴式装置上的方案，实现对佩戴该智能手环或智能手表的用户心率的实时动态监测。

相关技术中，手环或手表上的光学心率监测采用的是基于光电容积脉搏波技术实现心率监测，其原理可简单表述为打一束光到手腕皮肤，检测反射回来的光线强度。因此，心率监测装置在硬件上由用来发射光线的LED灯和用来监测反射光强的传感器组成。由于心脏搏动，血管中的血液容积会有节奏的变化。LED灯发出的光线有一部分会被血管中血液吸收，血液容量越大，光线吸收就越多，反射回去的就越少。随着心脏搏动的节奏，血管中血液容量周期性变化，我们检测到的反射光强度也随之变化。根据检测到的光强信号变化间隔，就能计算出用户的心率。

现有技术中，智能手环或智能手表等产品的光学心率监测一般采用红光或者绿光作为光源，本发明人发现手环或者手表监测到的数据会随着使用环境或者使用人员不同，存在准确性下降的问题。

实用新型内容

作为一个贡献，本发明人发现了手环或者手表监测到的数据会随着使用环境或者使用人员不同，存在准确性下降的原因：采用绿光的光学心率监测方案容易受到用户肤色影响，由于黑色素对于绿光吸收率高，如果用户肤色很黑，发出去的绿光都吸收的差不多了，反射光很弱，就很难测量到有效的光电容积脉搏波。采用红光的光学心率监测方案容易受到环境光线影响，由于人体对红光(红外光)吸收较少，环境光的红色(红外)成分还是会有部分反射到传感器，从而对于有效信号形成干扰。

因此，本实用新型的目的在于提供一种生理信号监测装置及智能手环，能够在不同的使用环境和不同肤色的使用人群中，都保持通过光学心率监测方案监测到的心率数据的准确性。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种生理信号监测装置，所述装置包括本体、第一光源模块、第二光源模块和光电传感模块；

所述本体用于穿戴于人体，所述本体具有用于贴合人体皮肤的贴合面，所述贴合面包括第一区域、第二区域和第三区域；

所述第一光源模块设置在所述第一区域，用于向人体皮肤发射绿光；

所述第二光源模块设置在所述第二区域，用于向人体皮肤发射红光或红外光；

所述光电传感模块设置在所述第三区域，用于接收从人体皮肤反射的光线。

由于本实用新型提供的生理信号监测装置同时集成了绿光和红光(或红外光)来实现光学心率监测方案，在同一次的心率监测中能够同时获取两组光电容积脉搏波数据，即分别与绿光和红光(或红外光)对应的光电容积脉搏波数据。当用户肤色很黑时，红光(或红外光)对应的光电容积脉搏波数据仍能够保持准确，当环境光对红光(或红外光)影响较大时，绿光对应的光电容积脉搏波数据仍能够保持准确，从而实现能够在不同的使用环境和不同肤色的使用人群中，都保持通过光学心率监测方案监测到的心率数据的准确性。

作为进一步改进，所述第一光源模块包括三颗绿光LED以及设置在所述贴合面第一区域上分别与三颗所述绿光LED位置对应的三个绿光窗口，三颗所述绿光LED发射的绿光透过对应的所述绿光窗口照射向人体皮肤。

作为进一步改进，所述光电传感模块包括光电传感器以及设置在所述贴合面第三区域上的光电传感窗口，三个所述绿光窗口环绕排列在所述光电传感窗口外周。

作为进一步改进，所述第二光源模块包括红光LED以及设置在所述贴合面第二区域上的红光窗口，所述红光LED发射的红光透过对应的所述红光窗口照射向人体皮肤；或者

所述第二光源模块包括红外光LED以及设置在所述贴合面第二区域上的红外光窗口，所述红外光LED发射的红外光透过对应的所述红外光窗口照射向人体皮肤。

作为进一步改进，所述装置还包括心电传感器以及分别与所述心电传感器电连接的第一电极片和第二电极片；

所述本体的贴合面设置有第四区域，所述第一电极片设置在所述第四区域，所述第二电极片设置在所述本体上并位于所述贴合面之外。

第二方面，本实用新型提供一种智能手环，所述手环包括上述任一项所述的生理信号监测装置以及表带，所述生理信号监测装置的本体与所述表带可拆卸连接。

本实用新型第二方面提供的智能手环具有本实用新型第一方面的全部有益效果。

作为进一步改进，所述手环还包括蓄电池以及用于向蓄电池充电的磁吸充电头，所述本体的贴合面包括第五区域，所述磁吸充电头设置在所述第五区域。

第三方面，本实用新型提供一种智能手环，所述手环包括上述的生理信号监测装置以及表带，所述生理信号监测装置的本体与所述表带可拆卸连接，所述本体的侧面设置有一凹槽，所述第二电极片设置在所述凹槽内，所述第二电极片的前端面低于所述凹槽的边缘。

本实用新型第三方面提供的智能手环具有本实用新型第一方面的全部有益效果，同时，由于第二电极片的前端面低于所述凹槽的边缘，即第二电极片的整体隐藏域凹槽内，在用户脱下手环放置于桌子上充电时，能够避免第二电极片受到桌面刮蹭而损伤。在用户使用另一只手指接触第二电极片测量心电时，由于第二电极片的前端面低于所述凹槽的边缘，方便用户通过手指的触感快速定位到第二电极片的位置。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为一个实施例中生理信号监测装置的结构示意图。

图2为一个实施例中智能手环的结构爆炸图。

图3为一个实施例中智能手环通过磁吸充电器进行充电的示意图。

图4为一个实施例中智能手环的局部结构示意图。

附图标记：

10、生理信号监测装置；11、底壳；12、传感电路板；13、蓄电池；14、铝合金中框；15、主板支架；16、主电路板；17、显示触摸屏；18、装饰件；19、表盘；100、本体；101、贴合面；110、绿光窗口；120、红光窗口；130、光电传感窗口；140、第一电极片；141、凹槽；150、导电触头；160、第二电极片；20、表带；30、磁吸充电器；

具体实施方式

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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

以下将结合附图对本实用新型的具体实施方式做出详细的说明。

参照图1，在一个实施例中提供了一种生理信号监测装置10，装置包括本体100、第一光源模块、第二光源模块和光电传感模块；本体100可以是一盒体结构，第一光源模块、第二光源模块和光电传感模块均设置在该盒体结构内，该盒体结构用于穿戴于人体，盒体结构具有用于贴合人体皮肤的贴合面101，贴合面101包括第一区域、第二区域和第三区域；第一光源模块设置在第一区域，用于向人体皮肤发射绿光；第二光源模块设置在第二区域，用于向人体皮肤发射红光或红外光；光电传感模块设置在第三区域，用于接收从人体皮肤反射的光线。

由于本实用新型提供的生理信号监测装置10同时集成了绿光和红光(或红外光)来实现光学心率监测方案，在同一次的心率监测中能够同时获取两组光电容积脉搏波数据，即分别与绿光和红光(或红外光)对应的光电容积脉搏波数据。当用户肤色很黑时，红光(或红外光)对应的光电容积脉搏波数据仍能够保持准确，当环境光对红光(或红外光)影响较大时，绿光对应的光电容积脉搏波数据仍能够保持准确，从而实现能够在不同的使用环境和不同肤色的使用人群中，都保持通过光学心率监测方案监测到的心率数据的准确性。可以理解的是，本实用新型的改进的在于结构，对于绿光或者红光而言，采用光电容积脉搏波数据实现的光学心率监测方案的具体算法属于本领域的现有技术，此处不再赘述。

如图1所示，在一个示例中，第一光源模块包括三颗绿光LED以及设置在贴合面101第一区域上分别与三颗绿光LED位置对应的三个绿光窗口110，三颗绿光LED发射的绿光透过对应的绿光窗口110照射向人体皮肤。考虑到皮肤对绿光具有较高的吸收率，本示例中采用多颗绿光LED来整体上提高绿光的光照量，从而提高反射光总量，进一步克服了绿光应用于黑色皮肤测心率的不足。

如图1所示，具体的，光电传感模块包括光电传感器以及设置在贴合面101第三区域上的光电传感窗口130，三个绿光窗口110环绕排列在光电传感窗口130外周。本示例中，由于三个绿光窗口110环绕排列在光电传感窗口130外周，保证每颗绿光LED都能够与光电传感窗口130具有相同的距离，进而保证每颗绿光LED都能够尽可能靠近光电传感窗口130，获得更多反射光。

如图1所示，在一个实施例中，第二光源模块包括红光LED以及设置在贴合面101第二区域上的红光窗口120，红光LED发射的红光透过对应的红光窗口120照射向人体皮肤；或者第二光源模块包括红外光LED以及设置在贴合面101第二区域上的红外光窗口，红外光LED发射的红外光透过对应的红外光窗口照射向人体皮肤。

需要说明的是，上述各实施例中的光学窗口(红光窗口120、红外光窗口、绿光窗口110以及光电传感窗口130)均可采用无色光学玻璃实现。

如图1所示，在一个实施例中，为了能够实现测量心电功能，装置还包括心电传感器以及分别与心电传感器电连接的第一电极片140和第二电极片160；本体100的贴合面101设置有第四区域，第一电极片140设置在第四区域，第二电极片160设置在本体100上并位于贴合面101之外。例如对于盒体结构的本体100而言，若贴合面101位于盒体结构的底面，则第二电极片160可以设置在盒体结构的侧面或者顶面。心电一般指体表心电，是心肌细胞动作电位在体表的综合，是一种交流电信号，具有周期性。本实施例中，通过连接到身体上的第一电极片140和第二电极片160可测量出心脏组织中心电活动所产生的信号，本实施例中的心电传感器可以采用型号为TI1291的芯片实现。

需要说明的是，上述实施例中的生理信号监测装置10不限于应用在智能手环或者智能手表上，还可以广泛应用于智能眼镜、智能鞋子、智能衣服，还有智能项链等可穿戴式装置上。

以下结合附图2、3和4，以上述生理信号监测装置10应用于智能手环为例，对本实用新型做出详细说明。

如图2和图4所示，在一个实施例中，提供了一种智能手环，该手环包括上述实施例所述的生理信号监测装置10以及表带20，生理信号监测装置10的本体100与表带20可拆卸连接。具体的，手环本体100为盒体结构，盒体结构由表盘19、装饰件18、锌合金中框和底壳11通过卡扣及螺栓组件固定连接而成，且表盘19的内侧安装有显示触摸屏17，显示触摸屏17下方为主电路板16，主电路板16有专门的主板支架15固定，所述表带20包括左侧的第一手表带20和右侧的第二手表带20，第二手表带20的内部固定有限位孔，所述第一手表带20的内部固定有与限位块相配合的连接块，所述手环本体100的内部设置有蓄电池13，且蓄电池13的下方设置有传感电路板12，传感电路板12朝向底壳11的一面设置有绿光LED、红光LED、光电传感器以及第一电极片140。本示例中的第一手表带20和第二手表带20均为柔韧平滑的硅胶表带20，表带20宽度22mm,使手腕佩戴舒适度升级，其材质兼具耐高温/低温、耐腐蚀和强劲的吸附能力，佩戴舒适如丝绸般轻柔贴合。底壳11用于贴合于手腕的一面为贴合面101，红光窗口120、红外光窗口、绿光窗口110以及光电传感窗口130开设在底壳11上。

需要说明的是，佩戴手环时，以尺骨茎根部作为起点，将手环本体100置于手腕的手背侧上，自然延伸，按照表扣数系好表带20；轻轻推移、调整手表位置贴住皮肤。不能用力强行推移手表。

如图3和图4所示，在一个示例中，手环还包括用于向蓄电池13充电的磁吸充电头，本体100的贴合面101包括第五区域，磁吸充电头设置在第五区域。磁吸充电头包括用于吸附磁吸充电器30的第一磁体和与蓄电池13电连接的第一导电触头150，磁吸充电器30上包括与第一磁体对应的第二磁体以及与第一导电触头150对应的第二导电触头150。通过设置磁吸充电头，方便充电时充电器的定位以及固定。

如图2和图3所示，在一个实施例中，第一电极片140设置在手环本体100的底面，手环本体100的侧面设置有一凹槽141，第二电极片160设置在凹槽141内，第二电极片160的前端面低于凹槽141的边缘。由于第二电极片160的前端面低于凹槽141的边缘，即第二电极片160的整体隐藏域凹槽141内，在用户脱下手环放置于桌子上充电时，能够避免第二电极片160受到桌面刮蹭而损伤。在用户使用另一只手指接触第二电极片160测量心电时，由于第二电极片160的前端面低于凹槽141的边缘，方便用户通过手指的触感快速定位到第二电极片160的位置。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三、第四、第五只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (8)

1.一种生理信号监测装置，其特征在于，所述装置包括本体、第一光源模块、第二光源模块和光电传感模块；

所述本体用于穿戴于人体，所述本体具有用于贴合人体皮肤的贴合面，所述贴合面包括第一区域、第二区域和第三区域；

所述第一光源模块设置在所述第一区域，用于向人体皮肤发射绿光；

所述第二光源模块设置在所述第二区域，用于向人体皮肤发射红光或红外光；

所述光电传感模块设置在所述第三区域，用于接收从人体皮肤反射的光线。

2.如权利要求1所述的生理信号监测装置，其特征在于，所述第一光源模块包括三颗绿光LED以及设置在所述贴合面第一区域上分别与三颗所述绿光LED位置对应的三个绿光窗口，三颗所述绿光LED发射的绿光透过对应的所述绿光窗口照射向人体皮肤。

3.如权利要求2所述的生理信号监测装置，其特征在于，所述光电传感模块包括光电传感器以及设置在所述贴合面第三区域上的光电传感窗口，三个所述绿光窗口环绕排列在所述光电传感窗口外周。

4.如权利要求1所述的生理信号监测装置，其特征在于，所述第二光源模块包括红光LED以及设置在所述贴合面第二区域上的红光窗口，所述红光LED发射的红光透过对应的所述红光窗口照射向人体皮肤；或者

所述第二光源模块包括红外光LED以及设置在所述贴合面第二区域上的红外光窗口，所述红外光LED发射的红外光透过对应的所述红外光窗口照射向人体皮肤。

5.如权利要求1所述的生理信号监测装置，其特征在于，所述装置还包括心电传感器以及分别与所述心电传感器电连接的第一电极片和第二电极片；

所述本体的贴合面设置有第四区域，所述第一电极片设置在所述第四区域，所述第二电极片设置在所述本体上并位于所述贴合面之外。

6.一种智能手环，其特征在于，所述手环包括上述权利要求1至5任一项所述的生理信号监测装置以及表带，所述生理信号监测装置的本体与所述表带可拆卸连接。

7.如权利要求6所述的智能手环，其特征在于，所述手环还包括蓄电池以及用于向蓄电池充电的磁吸充电头，所述本体的贴合面包括第五区域，所述磁吸充电头设置在所述第五区域。

8.一种智能手环，其特征在于，所述手环包括上述权利要求5所述的生理信号监测装置以及表带，所述生理信号监测装置的本体与所述表带可拆卸连接，所述本体的侧面设置有一凹槽，所述第二电极片设置在所述凹槽内，所述第二电极片的前端面低于所述凹槽的边缘。

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