CN216257099U

CN216257099U - 智能穿戴耳夹式数据采集装置

Info

Publication number: CN216257099U
Application number: CN202122183751.XU
Authority: CN
Inventors: 赵起超; 杨苒; 李召
Original assignee: Kingfar International Inc
Current assignee: Kingfar International Inc
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2031-09-09

Abstract

本实用新型提供一种智能穿戴耳夹式数据采集装置，包括耳挂部件及耳垂传感器部件，耳垂传感器部件包括相对设置的第一夹片和第二夹片，第一夹片内设有光发射器，第二夹片内设有光接收器；耳挂部件包括耳挂外壳以及设置在耳挂外壳内部的光电转换器、滤波器、ADC转换模块以及数据处理模块；光电转换器分别与所述光接收器及滤波器连接，用于将光接收器接收到的光信号转换为电信号，并将电信号发送至滤波器进行滤波处理；ADC转换模块分别与滤波器及数据处理模块连接，用于对滤波处理后的电信号进行模数转换，并将模数转换后的信号发送至数据处理模块。该智能穿戴耳夹式数据采集装置集成度高、灵敏度高，且佩戴方便，可适用于不同的应用环境的研究。

Description

智能穿戴耳夹式数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及生理信号采集技术领域，尤其涉及一种智能穿戴耳夹式数据采集装置。

背景技术

近年来，随着电子技术、计算机技术、数字信号处理技术和自动化的发展，人体生理信号采集从机械化转为电子化，不断向着自动化、智能化方向发展。人体生理信号多种多样，可以分为电信号和非电信号，电信号诸如心电、肌电、脑电等，非电信号如呼吸、有创血压、无创血压、血氧饱和度、体温、心输出量、脉搏等。

由于以上各种信号受到人体及外部环境的多种影响，会导致生理信号具有不稳定性的特性；而现有的测量设备不仅不便于操作及佩戴，其测量精度以及灵敏度较低，因而现有的测量设备在测量例如心率及脉搏等信号时，难以获得可靠的测量结果，从而影响后续数据分析的准确性和可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种智能穿戴耳夹式数据采集装置，以解决现有的测量设备集成度低、灵敏度低以及难以操作的问题。

根据本实用新型的一方面，公开了一种智能穿戴耳夹式数据采集装置，

所述装置包括耳挂部件及耳垂传感器部件，

所述耳垂传感器部件包括相对设置的第一夹片和第二夹片，所述第一夹片内设有光发射器，所述第二夹片内设有光接收器，所述光接收器用于接收所述光发射器发射的且经耳部皮肤反射的光；

所述耳挂部件包括耳挂外壳以及设置在所述耳挂外壳内部的光电转换器、滤波器、ADC转换模块以及数据处理模块；

所述光电转换器分别与所述光接收器及滤波器连接，用于将所述光接收器接收到的光信号转换为电信号，并将所述电信号发送至所述滤波器进行滤波处理；

所述ADC转换模块分别与所述滤波器及数据处理模块连接，用于对滤波处理后的电信号进行模数转换，并将模数转换后的信号发送至所述数据处理模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述耳挂外壳上设有Type-C接口，所述Type-C接口与所述滤波器电连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述耳挂外壳内部还设有通讯单元，所述通讯单元与所述数据处理模块连接，所述通讯单元用于将经所述数据处理模块处理后的信号发送至上位机。

在本实用新型的一些实施例中，所述通讯单元包括蓝牙模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述数据处理模块为MCU处理器。

在本实用新型的一些实施例中，所述装置还包括EDA皮电采集模块，所述EDA皮电采集模块与所述Type-C接口连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述耳挂部件及耳垂传感器部件之间设有线缆，所述线缆的一端延伸至所述耳挂外壳的内部并与所述光电转换器连接，所述线缆的另一端延伸至所述第二夹片的内部并与所述光接收器连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述装置还包括人体姿态采集模块，所述人体姿态采集模块位于所述耳挂外壳内，且所述人体姿态采集模块与所述数据处理模块连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述人体姿态采集模块包括三轴加速度、三轴陀螺仪及三轴磁力计。

在本实用新型的一些实施例中，所述耳挂外壳上设有控制开关，所述控制开关用于控制所述装置的开启与关闭。

通过利用本实用新型实施例中的智能穿戴耳夹式数据采集装置，可以获得的有益效果至少在与：

本实用新型所公开的智能穿戴式耳夹传感器设有耳挂部件以及耳垂传感器部件，且耳垂传感器部件包括第一夹片和第二夹片，即将耳垂传感器部件夹在被测试者的耳垂上即可进行生理信号的采集；由此可知，该智能穿戴式耳夹传感器便于穿戴。且该传感器基于光电反射原理实现在耳垂部位对血样信号和脉搏信号的采集，增强了产品的复用性，具有高集成度、高灵敏度以及高精度的特点。

本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本实用新型实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本实用新型一实施例的智能穿戴耳夹式数据采集装置的结构示意图。

图2为本实用新型另一实施例的智能穿戴耳夹式数据采集装置的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的智能穿戴耳夹式数据采集装置的结构框图。

图4为本实用新型另一实施例的智能穿戴耳夹式数据采集装置的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两个零部件之间借助其他零部件进行连接。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。

图1为本实用新型一实施例的智能穿戴式耳夹传感器，该传感器包括耳挂部件100及耳垂传感器部件200，耳挂部件100包括耳挂外壳以及设置在耳挂外壳内部的光电转换器110、滤波器120、ADC转换模块130以及数据处理模块140，耳垂传感器部件200包括相对设置的第一夹片210和第二夹片220。从图1可以看出，耳挂外壳的结构与人体耳部结构相适配，因而在采用该耳夹传感器进行信号采集时，将耳挂外壳穿戴在人体耳部即可确保传感器的稳固；另外，耳垂传感器部件200的第一夹片210和第二夹片220组合成耳夹，在具体测量时，耳夹具体的夹在人体耳部的耳垂部位即可。进一步的，耳垂传感器部件200的第一夹片210内设有光发射器211，而第二夹片220内设有光接收器221，该耳垂传感器部件200通过光反射原理，实现在耳垂部位对血样信号和脉搏信号的采集。

其中，光接收器221与光电转换器110连接，滤波器120与光电转换器110、ADC转换模块130均连接，而ADC转换模块130还与数据处理模块140连接。在采集过程中，如图3所示，第一夹片210内的光发射器211发射光至皮肤，而光接收器221接收耳部皮肤返回的部分光，进而基于光电转换器110将光接收器221接收的部分光转换为电信号，光电转换器110的电信号进一步的通过滤波器120进行滤波处理，以获得纯净的脉搏信号。进一步的，经滤波器120滤波后的脉搏信号被发送至ADC转换模块130以进行模数转换，且经模数转换模块转换得到的信号通过数据处理模块140进行处理，则处理后的信号即可作为后续数据分析的数据依据。

示例性的，数据处理模块140可为MCU处理器，MCU处理器将CPU、存储器、I/O接口等各种功能部件集成在一块晶体芯片上，体积小、节省空间、可靠性高、抗干扰性能强，能灵活、方便地应用于该智能穿戴式耳夹传感器中。但应当理解的是，此处的数据处理模块140设为MCU处理器仅是一种示例，其还可以是其他类型的处理器。

进一步的，该智能穿戴耳夹式数据采集装置还可包括通讯模块，通讯模块用于实现该传感器与外部设备的通讯连接。示例性的，通讯模块可包括蓝牙模块，该蓝牙模块具体的也可位于耳挂外壳内部，且蓝牙模块具体的与MCU处理器连接，用于将MCU处理器处理的数据发送至外部上位机。另，上位机示例性的如手机、平板电脑、笔记本电脑等终端设备，终端设备内可存储有分析生理信号的软件，从而当终端设备接收到蓝牙模块发送的智能穿戴式耳夹传感器采集到的生理信号后，进一步的通过生理信号分析软件进行分析及展示。

智能穿戴式耳夹传感器与上位机之间除了采用蓝牙进行通讯之外，还可采用Wi-Fi、ZigBee等无线通讯方式进行通讯。另，在一些应用场景，智能穿戴式耳夹传感器与上位机之间除了采用无线通讯方式通讯之外，也可采用有线通讯方式进行通讯；当采用有线通讯方式进行通讯时，经数据处理模块140处理后的生理信号进一步的通过数据线传输至外部上位机。

图2为本实用新型另一实施例的智能穿戴耳夹式数据采集装置的结构示意图，从图2中可以看出，该实施例中的耳夹式数据采集装置的耳挂外壳上还设有至少一个Type-C接口150，Type-C接口150在耳挂外壳的内部与滤波器120连接。该Type-C接口150可实现数据采集、充电输入、插入检测等功能。示例性的，当传感器与上位机之间通过有线通讯方式进行数据传输时，Type-C接口150则可作为数据线的连接段；当对该传感器进行充电时，该Type-C接口150即可作为充电端口。

另，基于该Type-C接口150可实现对所检测的信号类型进行扩充，例如，该Type-C接口150还支持EDA信号的输入。具体的，参考图2，该传感器还包括EDA皮电采集模块300，EDA皮电采集模块300位于传感器的外部，且EDA皮电采集模块300插接在耳挂外壳的Type-C接口150上。由于Type-C接口150在耳挂外壳的内部与滤波器120连接，因而经EDA皮电采集模块300采集到的信号进一步的也被发送至滤波器120进行滤波处理。

具体的，如图4所示，该智能穿戴式耳夹传感器具有挂耳采集及外接传感器采集等不少于两种的采集方式。在该示例中，耳垂传感器部件200的光接收器221接收到光信号后，进一步的通过光电转换器110将光信号转换为电信号，而通过Type-C接口150外接的EDA皮电采集模块300接收到皮电信号后，与光电转换器110转换到的电信号类似的发送至滤波器120，滤波器120进一步的对接收到的光电转换器110以及EDA皮电采集模块300发送的电信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号发送至MCU处理器进行处理。

通过上述内容可知，该耳夹传感器除了通过耳垂传感器部件200采集耳部信号之外，还可以基于Type-C接口150外接其他类型的信号采集装置实现其他类生理信号的采集。因而该传感器，可通过在传感器的耳挂外壳上加装多个Type-C接口150的方式扩展传感器的采集通道，从而满足了传感器对不同类型的生理信号的采集需求。

进一步的，耳挂外部上还设置有控制开关160，该控制开关160用于控制传感器的开启与关闭。示例性的，控制开关160与Type-C接口150可位于耳挂外壳的同一侧。另外，对于上述实施例中的智能穿戴式耳夹传感器，其耳挂部件100与耳垂传感器部件200之间通过可通过线缆连接。通过线缆连接的耳挂部件100及耳垂传感器部件200，便于对两个部件的相对位置进行调整，此时线缆的一端与耳挂部件100连接，线缆的另一端与耳垂传感器部件200连接；具体的，线缆的用于与耳挂部件100连接的一端延伸至耳挂外壳的内部并与光电转换器110进行连接，而线缆的用于与耳垂传感器部件200连接的一端延伸至第二夹片220的内部并与光接收器221进行连接。另外注意的是，光接收器221与光电转换器110之间的线缆还应保证光信号的传输，即将光接收器221接收到的光信号经过线缆传输至光电转换器110。

另，该智能穿戴式耳夹传感器的系统采样率可为2048HZ，分辨率为16bit，可支持安卓APP或windows跨平台软件作为采集终端，且通过该传感器还可以收集到EDA(皮肤电)、PPG(血容量脉搏)、HR(心率)等信号；该传感器同时监测多种生理参数，提高了研究效率与便携性。采用光电反射原理、皮肤汗腺阻抗检测等测量原理，可高精度检测多元生理信号。另，该传感器与外部上位机的通讯采用无线射频2.4GHz通讯方式，主动屏蔽技术，提高信噪比、降低人工干扰。

在本实用新型一实施例中，该智能穿戴式耳夹传感器还包括人体姿态采集模块，该人体姿态采集模块位于耳挂外壳内，且与数据处理模块140连接。当数据处理模块140具体的为MCU处理器时，则人体姿态采集模块与MCU处理器连接，即将人体姿态采集模块采集到的人体姿态信息发送至MCU处理器进行数据处理。具体的，该人体姿态采集模块包括三轴加速度、三轴陀螺仪及三轴磁力计，从而可获得九轴人体姿态数据。

通过上述实施例可以发现，该智能穿戴式耳夹传感器的耳垂传感器部件采用耳夹结构及光电反射原理进行生理信号的采集，可以灵敏的监测个体的脉搏波与心率的变化，同时该传感器佩戴方便，解放双手，适合于各种应用环境，且确保了所采集的信号的准确性及可靠性，进而提高了后续研究的准确性及可靠性。另外，由于耳挂部件的特殊结构设计，基于耳挂外壳上的Type-C接口可实现采集通道的扩展，因而提高了采集效率。

本实用新型中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

上述所列实施例，显示和描述了本实用新型的基本原理与主要特征，但本实用新型不受上述实施例的限制，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本实用新型做出的修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述装置包括耳挂部件及耳垂传感器部件，

所述ADC转换模块分别与所述滤波器及数据处理模块连接，用于对滤波处理后的电信号进行模数转换，并将模数转换后的信号发送至所述数据处理模块以进行数据处理。

2.根据权利要求1所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述耳挂外壳上设有Type-C接口，所述Type-C接口与所述滤波器电连接。

3.根据权利要求1所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述耳挂外壳内部还设有通讯单元，所述通讯单元与所述数据处理模块连接，所述通讯单元用于将经所述数据处理模块处理后的信号发送至上位机。

4.根据权利要求3所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述通讯单元包括蓝牙模块。

5.根据权利要求3所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述数据处理模块为MCU处理器。

6.根据权利要求2所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述装置还包括EDA皮电采集模块，所述EDA皮电采集模块与所述Type-C接口连接。

7.根据权利要求1所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述耳挂部件及耳垂传感器部件之间设有线缆，所述线缆的一端延伸至所述耳挂外壳的内部并与所述光电转换器连接，所述线缆的另一端延伸至所述第二夹片的内部并与所述光接收器连接。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述装置还包括人体姿态采集模块，所述人体姿态采集模块位于所述耳挂外壳内，且所述人体姿态采集模块与所述数据处理模块连接。

9.根据权利要求8所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述人体姿态采集模块包括三轴加速度、三轴陀螺仪及三轴磁力计。

10.根据权利要求8所述的智能穿戴耳夹式数据采集装置，其特征在于，所述耳挂外壳上设有控制开关，所述控制开关用于控制所述装置的开启与关闭。