TW201600064A - 心跳偵測模組與應用心跳偵測模組的電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種心跳偵測模組，包括一光偵測器、一發光元件以及一光導元件。發光元件配置在光偵測器的一側，且適於發出一光線。光導元件配置於光偵測器與發光元件上。心跳偵測模組適於以光導元件接觸一人體，以使發光元件的光線經由光導元件傳遞至人體內的至少一血管。光偵測器適於偵測光線在心跳過程中被血管吸收後的一變化率，以依據變化率計算出人體的一心跳率。另揭露一種應用上述心跳偵測模組的電子裝置。

Description

心跳偵測模組與應用心跳偵測模組的電子裝置

本發明是有關於一種偵測模組，且特別是有關於一種心跳偵測模組與應用此心跳偵測模組的電子裝置。

隨著科技產業日益發達，便於使用者攜帶的可攜式(portable)電子裝置，例如筆記型電腦(notebook，NB)、平板電腦(tablet PC)與智慧型手機(smart phone)等電子產品，或者可直接佩帶在使用者身上的穿戴式(wearable)電子裝置，例如是智慧型手錶(smart watch)等電子產品，已頻繁地出現在日常生活中。電子裝置的型態與使用功能越來越多元，便利性與實用性讓這些電子裝置更為普及，可依據使用者需求而用於不同用途。舉例而言，電子裝置可依據需求配置有通訊、影音播放、網路瀏覽、文書處理等基本功能，且近年來電子裝置還可搭配指紋辨識或者心跳偵測功能，以增加電子產品的附加功能。

舉例而言，電子產品，例如智慧型手錶，可配置心跳偵 測模組來實現心跳偵測功能。常見的心跳偵測模組例如是以光偵測器偵測光線在人體的心跳過程中被血管吸收後的變化率，以得知血管內的血液在心跳過程中的含氧量的變化率，進而藉由軟體或演算法依據前述的變化率計算出人體的心跳率。然而，由於每個使用者的生理條件不盡相同，當使用者使用搭配上述心跳偵測模組的電子產品時，心跳偵測模組的光線不一定可以準確地對準使用者的血管，進而降低心跳偵測結果的準確率。據此，現有作法是在心跳偵測模組中配置多個發光元件來提高光線對準於血管的機率。然而，上述作法不僅增加心跳偵測模組的製作成本，亦會增加心跳偵測模組的耗電量而提高其使用成本。

本發明提供一種心跳偵測模組，其可在接觸人體之後準確地量測人體的心跳率，並具有較低的製作成本與使用成本。

本發明提供一種電子裝置，其應用上述的心跳偵測模組，而具備偵測心跳率的功能。

本發明的心跳偵測模組包括一光偵測器、一發光元件以及一光導元件。發光元件配置在光偵測器的一側，且發光元件適於發出一光線。光導元件配置於光偵測器與發光元件上。心跳偵測模組適於以光導元件接觸一人體，以使發光元件的光線經由光導元件傳遞至人體內的至少一血管，而光偵測器適於偵測光線在心跳過程中被血管吸收後的一變化率，以依據變化率計算出人體 的一心跳率。

本發明的電子裝置包括一機體以及如上所述的一心跳偵測模組。心跳偵測模組電性連接至機體，以在光偵測器偵測光線的變化率後藉由機體依據變化率計算出心跳率。

在本發明的一實施例中，上述的光導元件覆蓋光偵測器與發光元件，且光線在光導元件上的一發光面積大於光線在發光元件上的一發光面積。

在本發明的一實施例中，上述的心跳偵測模組更包括一本體。光偵測器與發光元件嵌合於本體上，而光導元件配置於本體上並覆蓋光偵測器與發光元件。

在本發明的一實施例中，上述的心跳偵測模組更包括一反射件，配置於光導元件的一底面，並位在光偵測器與發光元件的周圍，而光導元件適於以相對於底面的一發光面接觸人體。

在本發明的一實施例中，上述的光導元件具有環繞底面與發光面的一側面，而反射件更配置於光導元件的側面。

在本發明的一實施例中，上述的光導元件具有一中間區域與環繞中間區域的一周圍區域。光偵測器對應於中央區域，而發光元件對應於周圍區域。

在本發明的一實施例中，上述的光導元件具有一入光凹槽。入光凹槽對應於發光元件，並朝向遠離發光元件的方向凹入光導元件。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件包括一發光二 極體(light emitting diode，LED)元件。

在本發明的一實施例中，上述的光導元件的材料包括光學纖維(optical fiber)或者壓克力塑膠(acrylic plastic)。

基於上述，本發明的心跳偵測模組的光導元件配置在光偵測器與發光元件上，以使發光元件的光線可先經由光導元件擴散而增加發光面積，進而提升心跳偵測模組對準於血管的準確率。再者，光線傳遞至人體內的至少一血管，而心跳偵測模組可藉由光偵測器偵測光線在心跳過程中被血管吸收後的變化率，以依據變化率計算出人體的心跳率。據此，本發明的心跳偵測模組可在接觸人體之後準確地量測人體的心跳率，並具有較低的製作成本與使用成本，而本發明的電子裝置應用上述的心跳偵測模組，而具備偵測心跳率的功能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

50‧‧‧電子裝置

52‧‧‧機體

54‧‧‧機殼

56‧‧‧穿戴件

100‧‧‧心跳偵測模組

110‧‧‧光偵測器

120‧‧‧發光元件

130‧‧‧光導元件

132‧‧‧發光面

134‧‧‧底面

136‧‧‧側面

138‧‧‧入光凹槽

140‧‧‧本體

150‧‧‧反射件

A1、A2‧‧‧發光面積

R1‧‧‧中間區域

R2‧‧‧周圍區域

圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖。

圖2是圖1的心跳感測模組的示意圖。

圖3是圖2的心跳感測模組的剖面示意圖。

圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，電子裝置50為穿戴式(wearable)電子裝置，例如是智慧型手錶(smart watch)。電子裝置50包括機體52、機殼54、穿戴件56(例如是錶帶)以及心跳偵測模組100。機體52配置於機殼54內。穿戴件56連接機殼54，以使電子裝置50可藉由穿戴件56穿戴於使用者上，例如是佩帶在手腕上。此外，心跳偵測裝置100配置於機殼54並電性連接至機體52，且心跳偵測裝置100適於藉由接觸人體而偵測人體的心跳率。如此，電子裝置50可藉由配置心跳偵測裝置100而具備心跳偵測功能。然而，在其他未繪示的實施例中，使用心跳偵測裝置的電子裝置可以是可攜式(portable)電子裝置，例如是平板電腦(tablet PC)或智慧型手機(smart phone)。或者，心跳偵測裝置也可以直接配置在任何適用的物件上，例如配置在手環(bracelet)上，而藉由接觸人體而偵測人體的心跳率。由此可知，本發明不限制使用心跳偵測裝置的電子裝置的種類，亦不限制心跳偵測裝置所應用的物件。

圖2是圖1的心跳感測模組的示意圖。圖3是圖2的心跳感測模組的剖面示意圖。請參考圖1至圖3，在本實施例中，心跳偵測模組100包括光偵測器110、發光元件120以及光導元件130。發光元件120配置在光偵測器110的一側，且發光元件120適於發出光線。光導元件130配置於光偵測器110與發光元件120上。其中，發光元件120例如是發光二極體(light emitting diode，LED)元件或其他適用的發光元件，而光導元件130的材料例如 是光學纖維(optical fiber)、壓克力塑膠(acrylic plastic)或其他適用的材料，本發明不限於上述種類與材質。如此，心跳偵測模組100適於以光導元件130接觸人體，以使發光元件120的光線經由光導元件130傳遞至人體內的至少一血管。之後，光偵測器110適於偵測光線在人體的心跳過程中被血管吸收後的一變化率，以在光偵測器110偵測光線的變化率後藉由機體52依據變化率計算出人體的一心跳率。

具體而言，血液在人體的心跳過程中隨著心臟的收縮與舒張而經由血管流入或流出心臟。其中，當血液通過血管時，血管的管壁受到血液的擠壓而擴張，並構成可在人體的體表感受到的脈搏。如此，脈搏的頻率可視為是人體的心跳率。再者，在心跳過程中，血管內的血液的含氧量會隨著心跳而變化。此外，含氧量不同的血液，其對於光線的吸收程度也不同。據此，藉由光線在心跳過程中被血管吸收後的變化率，可得知血管內的血液在心跳過程中的含氧量的變化率，而血液的含氧量的變化趨勢大致上與脈搏的強度趨勢相近。如此，在藉由光線得知血管內的血液的含氧量的變化率之後，即可藉由軟體或演算法計算出人體的心跳率。據此，本實施例的心跳偵測模組100適於以光導元件130接觸人體，並藉由光偵測器110偵測發光元件120的光線在心跳過程中被血管吸收後的變化率，進而計算出人體的心跳率。

更進一步地說，在本實施例中，光導元件130具有中間區域R1與環繞中間區域R1的周圍區域R2。光偵測器110對應於 中央區域R1，而發光元件120對應於周圍區域R2，但本發明不以此為限制，其可依據需求調整。藉此，發光元件120所發出的光線可在進入光導元件130後藉由光導元件130全面性地擴散。換言之，發光元件120所發出的光線在光導元件130上的發光面積A1大於光線在發光元件120上的發光面積A2(在圖3的剖面圖中係以光導元件130與發光元件120在剖面上的寬度表示)。據此，當心跳偵測模組100以光導元件130接觸人體時，即使發光元件120未對準人體的血管，發光元件120的光線仍可藉由光導元件130擴散後至少照射於其中一條血管。由此可知，本實施例的心跳偵測模組100可藉由光導元件130增加發光面積，以增加心跳偵測模組100對準於血管的準確率。據此，心跳偵測模組100可在接觸人體之後準確地量測人體的心跳率。此外，由於本實施例的心跳偵測模組100僅配置一個發光元件120，其具有較低的製作成本，亦可降低心跳偵測模組100的耗電量，而具有較低的使用成本。

此外，在本實施例中，心跳偵測模組100更包括本體140。本實施例的本體140例如是電子裝置50的機殼54，但在其他未繪示的實施例中，本體亦可以是一支撐座或其他適用的物件。光偵測器110與發光元件120嵌合於本體140上，而光導元件130配置於本體140上並覆蓋光偵測器110與發光元件120。舉例而言，光偵測器110、發光元件120與光導元件130可配置於電子裝置50的機殼54面對人體的一表面，例如是配置在智慧型手 錶面對手腕的底面。或者，光偵測器110、發光元件120與光導元件130亦可配置在例如是支撐座的本體上，而在使用時面對人體。如此，當使用者佩帶或持有電子裝置50(例如佩帶智慧型手錶)、或者將心跳偵測模組100配置在人體上時，心跳偵測模組100的光導元件130即可隨之接觸人體。

再者，在本實施例中，光導元件130為一圓形板，並具有發光面132、相對於發光面132的底面134、環繞底面134與發光面132的側面136以及配置在底面134的入光凹槽138。其中，光導元件130以底面134面向光偵測器110與發光元件120，且光導元件130適於以發光面132接觸人體。再者，配置在底面134的入光凹槽138對應於發光元件120，並朝向遠離發光元件120的方向凹入光導元件130。如此，發光元件120所發出的光線可經由入光凹槽138集中後傳入光導元件130。此外，在本實施例中，心跳偵測模組100更包括反射件150。反射件150配置於光導元件130的底面134與本體140之間，並位在光偵測器110與發光元件120的周圍。換言之，反射件150配置在光導元件130的底面134對應於光偵測器110與發光元件120以外的局部，而避免影響發光元件120發出光線至光導元件130或影響光偵測器110偵測光線。更進一步地說，本實施例的反射件150更配置於光導元件130的側面136。如此，光導元件130只有底面132上對應於光偵測器110之處、底面132上對應於發光元件120之處(例如是入光凹槽138)以及發光面134未被反射件150遮蔽，如圖3所示。藉此， 在光線經由光導元件130的入光凹槽138傳入光導元件130後，光線可在光導元件130的底面134與側面136藉由反射件150反射至發光面132，進而從發光面132射出並傳遞至人體。據此，藉由反射件150的設置，可降低光線在經由光導元件130傳遞至人體的過程中所產生的損耗，進而提升心跳偵測模組100量測人體的心跳率的準確度。

綜上所述，本發明的心跳偵測模組的光導元件配置在光偵測器與發光元件上，以使發光元件的光線可先經由光導元件擴散而增加發光面積，進而提升心跳偵測模組對準於血管的準確率。再者，光線傳遞至人體內的至少一血管，而心跳偵測模組可藉由光偵測器偵測光線在心跳過程中被血管吸收後的變化率，以依據變化率計算出人體的心跳率。據此，本發明的心跳偵測模組可在接觸人體之後準確地量測人體的心跳率。此外，由於本發明的心跳偵測模組可僅配置一個發光元件來達成傳遞光線至人體內的血管的目的，故其具有較低的製作成本，亦可降低心跳偵測模組的耗電量，而具有較低的使用成本。此外，本發明的電子裝置應用上述的心跳偵測模組，而具備偵測心跳率的功能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

52‧‧‧機體

54‧‧‧機殼

56‧‧‧穿戴件

100‧‧‧心跳偵測模組

110‧‧‧光偵測器

120‧‧‧發光元件

130‧‧‧光導元件

R1‧‧‧中間區域

R2‧‧‧周圍區域

Claims (10)

1. 一種心跳偵測模組，包括：一光偵測器；一發光元件，配置在該光偵測器的一側，且該發光元件適於發出一光線；以及一光導元件，配置於該光偵測器與該發光元件上，該心跳偵測模組適於以該光導元件接觸一人體，以使該發光元件的該光線經由該光導元件傳遞至該人體內的至少一血管，而該光偵測器適於偵測該光線在心跳過程中被該血管吸收後的一變化率，以依據該變化率計算出該人體的一心跳率。
2. 如申請專利範圍第1項所述的心跳偵測模組，其中該光導元件覆蓋該光偵測器與該發光元件，且該光線在該光導元件上的一發光面積大於該光線在該發光元件上的一發光面積。
3. 如申請專利範圍第1項所述的心跳偵測模組，更包括：一本體，該光偵測器與該發光元件嵌合於該本體上，而該光導元件配置於該本體上並覆蓋該光偵測器與該發光元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述的心跳偵測模組，更包括：一反射件，配置於該光導元件的一底面，並位在該光偵測器與該發光元件的周圍，而該光導元件適於以相對於該底面的一發光面接觸該人體。
5. 如申請專利範圍第4項所述的心跳偵測模組，其中該光導元件具有環繞該底面與該發光面的一側面，而該反射件更配置於 該光導元件的該側面。
6. 如申請專利範圍第1項所述的心跳偵測模組，其中該光導元件具有一中間區域與環繞該中間區域的一周圍區域，該光偵測器對應於該中央區域，而該發光元件對應於該周圍區域。
7. 如申請專利範圍第1項所述的心跳偵測模組，其中該光導元件具有一入光凹槽，該入光凹槽對應於該發光元件，並朝向遠離該發光元件的方向凹入該光導元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述的心跳偵測模組，其中該發光元件包括一發光二極體(light emitting diode，LED)元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述的心跳偵測模組，其中該光導元件的材料包括光學纖維(optical fiber)或者壓克力塑膠(acrylic plastic)。
10. 一種電子裝置，包括：一機體；以及如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的一心跳偵測模組，電性連接至該機體，以在該光偵測器偵測該光線的變化率後藉由該機體依據該變化率計算出該心跳率。