CN216933195U

CN216933195U - 一种智能穿戴设备

Info

Publication number: CN216933195U
Application number: CN202122874962.8U
Authority: CN
Inventors: 何岸; 陈海杰
Original assignee: DO Technology Co ltd
Current assignee: DO Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2031-11-23

Abstract

本实用新型提供了一种智能穿戴设备，包括壳体，壳体上开设有四个窗口，四个窗口的中心构成为平行四边形的四个角，四个窗口内分别容置有第一发光单元、第二发光单元、第一光检测器以及第二光检测器；第一发光单元与第二发光单元设置在相邻窗口内，第一光检测器与所述第二光检测器设置在相邻窗口内；第一发光单元包括第一绿光LED、第一红光LED以及第一红外光LED，第二发光单元包括第二绿光LED。从而本实用新型使主要用于血氧检测的第一红光LED和第一红外光LED与两个光检测器中的至少一个距离较远，而用于心率检测的第一绿光LED和第二绿光LED均有对应较近的光检测器。能够满足不同人体生理参数测量的需求。

Description

一种智能穿戴设备

技术领域

本实用新型属于穿戴设备技术领域，更具体地说，是涉及一种智能穿戴设备。

背景技术

现有的智能穿戴设备，常采用PPG(photop lethysmograph，光电容积描记)传感器对人体生理参数进行检测。PPG传感器通常包括PD(photodiode，光敏二极管)和LED(LightEmitting Diode，发光二极管)，由LED发出的光经由人体血液和组织反射后，再由PD接收从人体血液和组织反射的光线，通过检测经过人体血液和组织吸收后的反射光强度的不同来描记人体生理参数。

在现有技术中，常采用两个PD以及两组发光单元进行检测，每组发光单元包括单个或者多个LED。为保证产品的美观性，PD以及发光单元分别放置于四个对称设计的窗口中，并且两个PD分隔放置，两组发光单元也分隔放置。采用此种设计，将会导致发光单元的LED到两个PD的距离基本相同，难以满足PD和不同LED之间的距离需求，例如用于血氧检测的红光LED和红外光LED与PD之间的距离要求较大，而用于心率监测的绿光LED与PD之间的距离要求要小。

因此现有的PPG传感器布局方式难以满足不同人体生理参数测量的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能穿戴设备，能够满足不同人体生理参数测量的需求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种智能穿戴设备，包括壳体，壳体上开设有四个窗口，四个窗口的中心构成为平行四边形的四个角，四个窗口内分别容置有第一发光单元、第二发光单元、第一光检测器以及第二光检测器；第一发光单元与第二发光单元设置在相邻窗口内，第一光检测器与第二光检测器设置在相邻窗口内；第一发光单元包括第一绿光LED、第一红光LED以及第一红外光LED，第二发光单元包括第二绿光LED。

进一步地，第一绿光LED靠近第二光检测器设置，第一红光LED以及第一红外光LED远离第二光检测器设置。

进一步地，第二绿光LED偏离窗口的中心设置，第二绿光LED设置于窗口内靠近第一光检测器或第二光检测器的一侧。

进一步地，第二绿光LED至第一光检测器中心的距离等于第一绿光LED至第二光检测器中心的距离。

进一步地，四个窗口的中心构成为正方形的四个角。

进一步地，第一发光单元还包括第二红光LED和第二红外光LED，第一红光LED、第一红外光LED、第二红光LED以及第二红外光LED呈矩阵交错设置。

进一步地，窗口为跑道型。

进一步地，窗口为圆形或扇形。

进一步地，智能穿戴设备还包括连接至壳体两端的带，第一发光单元与第一光检测器所在窗口的连线垂直于带。

本实用新型提供的智能穿戴设备，包括第一发光单元、第二发光单元和两个光检测器，第一发光单元和第二发光单元设置在相邻窗口内，两个光检测器设置在相邻窗口内，第一发光单元包括第一绿光LED、第一红光LED以及第一红外光LED，第二发光单元包括第二绿光LED。从而使得主要用于血氧检测的第一红光LED和第一红外光LED与两个光检测器中的至少一个距离较远，而用于心率检测的第一绿光LED和第二绿光LED均有对应较近的光检测器。能够满足不同人体生理参数测量的需求。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施例提供的智能穿戴设备的正视图；

图2为本实用新型一种实施例提供的智能穿戴设备的后视图；

图3为本实用新型一种实施例提供的智能穿戴设备的传感器区域的示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的智能穿戴设备的传感器区域的示意图；

图5为本实用新型又一实施例提供的智能穿戴设备的传感器区域的示意图；

图6为本实用新型又一实施例提供的智能穿戴设备的传感器区域的示意图；

图7为本实用新型实施例提供的智能穿戴设备佩戴至用户手腕的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的原理是，智能穿戴设备包括第一发光单元、第二发光单元和两个光检测器，第一发光单元和第二发光单元设置在相邻窗口内，两个光检测器设置在相邻窗口内，第一发光单元包括第一绿光LED、第一红光LED以及第一红外光LED，第二发光单元包括第二绿光LED。从而使得主要用于血氧检测的第一红光LED和第一红外光LED与两个光检测器中的至少一个距离较远，而用于心率检测的第一绿光LED和第二绿光LED均有对应较近的光检测器。能够满足不同人体生理参数测量的需求。

请参阅图1，现对本实用新型提供的智能穿戴设备进行说明。智能穿戴设备100可以是本实施例提供的智能手表，也可以是智能手环、智能戒指、佩戴在头部或者腹部的可穿戴设备。在智能穿戴设备100紧贴人体肌肤处可以设置有用于人体生理参数测量的发光组件和检测组件，本实用新型对穿戴式电子设备不作具体限定。智能穿戴设备100包括壳体10，显示屏20以及连接于壳体10两侧的带30，带30用于将智能穿戴设备佩戴至人体手腕，壳体10内部设置有用于实现智能穿戴设备功能的处理器、存储器、通信模块、传感器模块、音频模块、扬声器、麦克风、电源等模块。

智能穿戴设备100佩戴至用户手腕时，壳体10后侧(与显示屏20相对的一侧)上开设有四个窗口，四个窗口包括第一窗口11、第二窗口12、第三窗口13和第四窗口14，该四个窗口布局在壳体后侧的传感器区域，并位于壳体中心。四个窗口的中心构成为平行四边形的四个角，四个窗口内分别容置有第一发光单元41、第二发光单元42、第一光检测器43以及第二光检测器44。该发光单元优选为LED发光单元，该光检测器优选为PD(photodiode，光敏二极管)。

第一发光单元41包括第一绿光LED 411、第一红光LED 412以及第一红外光LED413，第二发光单元42包括第二绿光LED 421。第一发光单元41与第二发光单元42设置在相邻窗口内，第一光检测器43与第二光检测器44设置在相邻窗口内。如图3所示，第一发光单元41设置于第一窗口11内，第二发光单元42设置在第二窗口12内，第一光检测器43设置于第三窗口13内，第二光检测器44设置在第四窗口14内。如图3所示，四个窗口的中心构成为正方形的四个角，以提升产品的美观度。在其他实施例中，四个窗口的中心也可构成为矩形的四个角或者菱形的四个角。

从而，第一发光单元41的第一红光LED 412和第一红外光LED 413距离第三窗口13内的第一光检测器43相对较远，而第一绿光LED 411与第二光检测器44的距离相对较近，第二绿光LED 421与第一光检测器43的距离相对较近。自第一红光LED 412和第一红外光LED413发出的光经人体反射后由第一光检测器43接收用于血氧检测，第一绿光LED 411发出的光经人体反射后由第二光检测器44接收用于心率检测，第二绿光LED 421发出的光经人体反射后由第一光检测器43接收用于心率检测，从而能够满足不同人体生理参数测量的需求。

在一些实施例中，由于人体血液为红色，对于绿光的吸收率较高，因此在心脏搏动时，血管内的血液含量变化能够非常直接的反映至光检测器检测的绿光反射光，因此常采用绿光进行心率检测，绿光损失随着光源与光检测器之间距离呈指数性增加，出于降功耗考虑，要求PD与LED之间距离尽量近。绿光LED与光检测器的距离一般为3.5mm至4.5mm。

另外，由于含氧血液和脱氧血液对于红光和红外光的吸收率不同，常采用血液对红光的光吸收率和对红外光的光吸收率之差来测量氧饱和度。但由于红光和红外光与血液颜色相近，因此能够检测到的脉动分量(这里也称为“AC”分量)较少，因此需要增大红光、红外光源与光检测器之间的距离，使红光和红外光穿透人体皮肤更深，与人体血液充分结合，以求增大脉动分量与非脉动分量的比值，得到更准确的血氧检测结果。在现有技术中，红光LED、红外光LED与光检测器的距离一般为5mm至8mm。

在本实施例中，若仅采用第一光检测器43接收经人体反射后的红光和红外光进行血氧检测，将会降低第一红光LED 412以及第一红外光LED 413的利用率。因此，如图3所示，本实施例将第一绿光LED 411靠近第二光检测器44设置，第一红光LED 412以及第一红外光LED 413远离第二光检测器44设置。从而增大第一红光LED 412以及第一红外光LED 413与第二光检测器44中心的距离，能够使第二光检测器44也可用于接收红光和红外光信号进行血氧检测。

在本实施例中，第二绿光LED 421发出的光主要用于第一光检测器43和第二光检测器44接收以进行心率的测量，如前所述，为降低功耗以及提升信号质量的要求。本实用新型将第二绿光LED 421偏离其所在窗口的中心设置，将第二绿光LED 421设置于其所在窗口内靠近第一光检测器43或第二光检测器44的一侧。如图3所示，第二绿光LED 421设置在第二窗口12内靠近第一光检测器43的右下侧。

在一些实施例中，第二绿光LED 421至第一光检测器43中心的距离等于第一绿光LED 412至第二光检测器43中心的距离。从而当用户佩戴智能穿戴设备100过松时，始终有一个光学通路(第一绿光LED 412与第二光检测器43之间的光学通路或者第二绿光LED 421至第一光检测器43的光学通路)能够接收到较佳的心率信号。在另外一些实施例中，可以将第二绿光LED 421至第一光检测器43中心的距离设置为不等于第一绿光LED 412至第二光检测器43中心的距离，以用于对两路心率信号进行分析以去除运动噪声用于用户运动过程中的心率分析。

图4是本实用新型另一实施例的传感器布局示意图。第一发光单元41还包括第二红光LED 414和第二红外光LED 415，第一红光LED 412、第一红外光LED 413、第二红光LED414以及第二红外光LED 415呈矩阵交错设置。从而在第一窗口11中设置两组红光和红外光发光装置，以提升红光和红外光的信号强度，提升生理参数检测的准确性。在现有技术中常采用长方形的PD作为光检测器以获取较好的信号质量。

在如图2至图4所示的实施例中，第一窗口11、第二窗口12、第三窗口13和第四窗口14设置为跑道形，与光检测器的的形状适配。从而使得窗口面积较小，避免暴露过多壳体内部的器件，降低产品的美观性。

如图5和图6所示，窗口也可设置为圆形或者扇形，并且与光检测器形状和大小适配，同时在窗口配置菲涅尔透镜以达到提升光效率以及遮蔽壳体内部器件的效果。

如图2及图7所示，智能穿戴设备100还包括连接至壳体10两端的带30，第一发光单元41所在的第一窗口11与第一光检测器43所在第三窗口13的连线垂直于带30。具体的，当智能穿戴设备100佩戴于与人体手腕时，与智能穿戴设备100接触部分的主要静脉血管垂直于带40，因此采用第一发光单元41与第一光检测器43所在窗口的连线垂直于带30，将使得第一红光LED 412以及第一红外光LED 413发出光更多的与人体血液充分结合，增大脉动分量与非脉动分量的比值，得到更准确的血氧检测结果。

在本实用新型的实施例中，第一窗口11、第二窗口12、第三窗口13和第四窗口14为开设于壳体20上的孔，并配置有供光透过的透明隔板或者透镜。第一发光单元41、第二发光单元42、第一光检测器43以及第二光检测器44分别配置与各窗口下方的壳体20内部，并固定至壳体20内部的电路板上。

综上所述，本实用新型提供一种智能穿戴设备，包括第一发光单元、第二发光单元和两个光检测器，第一发光单元和第二发光单元设置在相邻窗口内，两个光检测器设置在相邻窗口内，第一发光单元包括第一绿光LED、第一红光LED以及第一红外光LED，第二发光单元包括第二绿光LED。从而使得主要用于血氧检测的第一红光LED和第一红外光LED与两个光检测器中的至少一个距离较远，而用于心率检测的第一绿光LED和第二绿光LED均有对应较近的光检测器。能够满足不同人体生理参数测量的需求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括壳体，所述壳体上开设有四个窗口，所述四个窗口的中心构成为平行四边形的四个角，所述四个窗口内分别容置有第一发光单元、第二发光单元、第一光检测器以及第二光检测器；

所述第一发光单元与所述第二发光单元设置在相邻窗口内，所述第一光检测器与所述第二光检测器设置在相邻窗口内；

所述第一发光单元包括第一绿光LED、第一红光LED以及第一红外光LED，所述第二发光单元包括第二绿光LED。

2.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一绿光LED靠近所述第二光检测器设置，所述第一红光LED以及所述第一红外光LED远离所述第二光检测器设置。

3.根据权利要求2所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第二绿光LED偏离所述窗口的中心设置，所述第二绿光LED设置于所述窗口内靠近所述第一光检测器或所述第二光检测器的一侧。

4.根据权利要求2所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第二绿光LED至所述第一光检测器中心的距离等于所述第一绿光LED至所述第二光检测器中心的距离。

5.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述四个窗口的中心构成为正方形的四个角。

6.根据权利要求2所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一发光单元还包括第二红光LED和第二红外光LED，所述第一红光LED、第一红外光LED、第二红光LED以及所述第二红外光LED呈矩阵交错设置。

7.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述窗口为跑道型。

8.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述窗口为圆形或扇形。

9.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括连接至所述壳体两端的带，所述第一发光单元与所述第一光检测器所在窗口的连线垂直于所述带。