一種穿戴式心率計步裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及電子測量領域，公開了一種穿戴式心率計步裝置，包括：用于發射綠光光源的發光二極管；用于接收綠光的反射信號的光學接收模塊；用于檢測運動狀態的加速度傳感器；用于對反射信號和加速度傳感器信號進行處理，并獲得心率脈沖信號和計步數據的微處理芯片；用于顯示心率脈沖信號和計步數據的顯示模塊；其中，微處理芯片分別與發光二極管、光學接收模塊、加速度傳感器、顯示模塊電連接。本實用新型技術方案通過加速度傳感器輔助純綠光測量心率和計步數據的測量方式，使計步裝置可穿戴在不同部位，如手指、耳垂、手腕和手臂等部位，適用于動態與靜態的心率測量，從而提高產品的應用范圍與自適應性。
【專利說明】一種穿戴式心率計步裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子測量【技術領域】，尤其涉及一種穿戴式心率計步裝置。
【背景技術】
[0002]在現有的人體心率測量中，采用紅外透射或反射技術，利用紅外發光發射到人體皮膚，通過透射和反射人體的血紅細胞和其他液體后，將接收的信號進行放大及轉變成一系列的心率脈沖信號；其次是心電技術，利用人體距離心臟的兩端會出現生物電位差的原理，通過導體接觸位于人體心臟兩端得到一個電位差后通過比較放大電路得到一個心率脈沖電信號，從而獲得人體的心率數據。
[0003]以上兩種測量方法均存在一定的缺陷，前者由于紅外輸出功率固定，所以只能用在皮膚較為薄的地方(如手指、耳垂)，屬于靜態測量，后者由于采用生物電原理，難以實現單手測量心率，或需接觸皮膚并將測量裝置佩戴在胸腔，使用十分不方便。
[0004]而在現有計步裝置中，往往由走路或振動使機械開關閉/合次數而得到走路的步數，由于機械開關不能檢測運動方向跟振動大小，會給測量條件帶來一定的限制，準確度較差。
實用新型內容
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種穿戴式心率計步裝置，本實用新型技術方案通過純綠光與加速度傳感器測量心率和計步數據的測量方式，使計步裝置可穿戴在不同部位，如手指、耳垂、手腕和手臂等部位，適用于動態與靜態的心率測量，從而提高產品的應用范圍與自適應性。
[0006]本實施例提供了一種穿戴式心率計步裝置，包括:用于發射綠光光源的發光二極管；用于接收所述綠光的反射信號的光學接收模塊；用于計步數據檢測與動態心率檢測的加速度傳感器；用于對所述反射信號與數據進行處理，并獲得心率脈沖信號和計步數據的微處理芯片；用于顯示所述心率脈沖信號和計步數據的顯示模塊；其中，所述發光二極管與所述微處理芯片電連接，所述光學接收模塊與所述微處理芯片電連接，所述加速度傳感器與所述微處理芯片電連接，所述微處理芯片與所述顯示模塊電連接。
[0007]進一步的，該穿戴式心率計步裝置還包括:用于分析所述反射信號獲得以單位變化的數字電壓，并根據所述數字電壓調節所述發光二極管發射的綠光強度的光源調節模塊，所述光源調節模塊分別與所述發光二極管、光學接收模塊電連接。
[0008]進一步的，所述發光二極管由頻寬調制脈沖信號驅動發射綠光光源。
[0009]進一步的，該穿戴式心率計步裝置還包括:用于根據所述加速度傳感器獲得的數據，調節計步模式，并調節所述計步數據和心率數據的算法的模式切換模塊，所述模式切換模塊分別與所述加速度傳感器、所述微處理芯片電連接。進一步的，該穿戴式心率計步裝置還包括:藍牙模塊，與所述微處理芯片電連接。
[0010]由上可見，采用本實用新技術方案，通過發光二極管向人體發射純綠光光源，利用綠光對人體血液內氧血紅細胞和去氧血紅細胞的流動產生的反射效果，以及對血液的其他液體成分產生了透射效果，依靠光學接收模塊接收該反射信號，并傳遞給微處理芯片。微處理芯片將該反射信號進行處理(采樣、比較、濾波、放大)，再結合加速度傳感器的輔助，獲得心率脈沖信號和計步數據，通過顯示模塊向用戶顯示該心率脈沖信號與計步數據。相比于現有技術只能佩戴在胸前的心率裝置或需要雙手才能測量或僅能在皮膚較薄的地方才能測量或僅能靜態才能測量，采用本實用新型技術方案能穿戴在人體的不同部位，如可做到單手臂測量，適合動態與靜態的心率測量，提高產品的應用范圍與自適應性。
[0011]進一步的，該心率計步裝置還包括:光源調節模塊，分別與發光二極管、光學接收模塊電連接。該光源調節模塊能根據人體不同的檢測部位、不同的膚色，通過光學接收模塊接收的反射信號，調節該發光二極管的發光強度，提高心率計步裝置的自適應性。
[0012]進一步的，該心率計步裝置還包括:模式切換模塊，分別與加速度傳感器、微處理芯片電連接，用于根據加速度傳感器的計步數據與動態心率數據，調節計步模式，并調節該計步數據和心率數據的算法。該心率計步裝置可自動識別運動模式:如靜止、行走和跑步等運動模式，每一種模式設置相應的數據算法，進一步提高在不同情況下，心率計步裝置顯示的心率數據與計步數據的準確性，提高產品的應用范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的不當限定，在附圖中:
[0014]圖1為實施例提供的一種穿戴式心率計步裝置的結構示意圖；
[0015]圖2為實施例提供的穿戴式心率計步裝置的另一種可選結構示意圖；
[0016]圖3為實施例提供的穿戴式心率計步裝置的另一種可選結構示意圖；
[0017]圖4為實施例提供的穿戴式心率計步裝置的另一種可選結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本實用新型，在此本實用新型的示意性實施例以及說明用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0019]參見圖1，本實施例提供了 一種穿戴式心率計步裝置，適用于人們的日常的運動數據記錄或檢測，該計步裝置包括:發光二極管101、光學接收模塊102、微處理芯片103、顯示模塊104、加速度傳感器105。
[0020]本裝置各部件的工作原理及連接結構如下:
[0021]發光二極管101與微處理芯片103電連接，用于向人體發射綠光光源。
[0022]在本實施例中，發光二極管101可以但不限于為一個或多個二極管組成的發光裝置。發光二極管101向人體發射純綠光光源，光線穿透皮膚來脂肪、肌肉、微細血管。由于血液流動帶動了攜氧血紅細胞和去氧血紅細胞的流動；綠色光源對這兩種細胞產生了反射效果，對血液的其他液體成分產生了透射效果。
[0023]作為本實施例的一種舉例，可以采用一個頻寬調制脈沖信號(PWM)來驅動發光二極管101發射純綠的光源，這樣對比持續點亮的光源來說可以大大的節省了本技術系統的耗電，而且更能提高綠光的穿透性。[0024]光學接收模塊102，與微處理芯片103電連接，用于接收該綠光的反射信號，并將該信號發送給微處理芯片103進行處理。在本實施例中，該光學接收模塊102可以但不限于為LED傳感器。
[0025]在本實施例中，純綠光源對攜氧血紅細胞和去氧血紅細胞的流動有反射作用，反射回來的光線會被光學接收模塊102接收變成微弱的電信號，微弱的電信號經過微處理器103的數據處理，譬如重采樣、比較、濾波、放大最終提取到連續的心率脈沖信號。
[0026]微處理芯片103用于反射信號與數據進行處理，并獲得心率脈沖信號和計步數據。微處理芯片103根據預設的算法，對該反射信號進行處理，獲得心率脈沖信號，對加速度傳感器105傳遞的檢測數據進行處理，獲得計步數據。
[0027]顯示模塊104與微處理芯片103電連接，用于顯示心率脈沖信號和計步數據。顯示模塊104將該心率脈沖信號轉換為心率數據向用戶顯示，將計步數據按照預設的方式向用戶顯示。
[0028]加速度傳感器105與微處理芯片103，用于計步數據檢測與動態心率檢測。在本實施例中加速度傳感器105能根據本裝置的加速度變化，獲得相應的數據，將該數據傳遞給微處理芯片103，再獲得相應的計步數據。
[0029]作為本實施例的一種舉例，參見圖2，圖2為本實用新型的另一種可選結構示意圖，該心率計步裝置與圖1的區別在于，還包括:用于分析反射信號獲得以單位變化的數字電壓，并根據該數字電壓調節發光二極管101發射的綠光強度的光源調節模塊206，光源調節模塊206分別與發光二極管101、光學接收模塊102電連接。為了針對人體的不同部位、不同的膚色，光源調節模塊206根據該反射信號，分析獲得以單位變化的數字電壓，并根據數字電壓的大小調節發光二極管的綠光強度，從而找出該部位、該膚色的最佳測量光源，提高計步裝置的自適應性。
[0030]作為本實施例的一種舉例，參見圖3，圖3為本實用新型的另一種可選結構示意圖，該心率計步裝置與圖1的區別在于，還包括:模式切換模塊307，分別與加速度傳感器105、微處理芯片103電連接，用于根據加速度傳感器105獲得的數據，調節計步模式，并調節所述計步數據和心率數據的算法。在本舉例中，為了提升心率波形的穩定性，通過模式切換模塊307與加速度傳感器105的配合，來判斷穿戴者的運動模式:如靜止、行走、跑步等模式。微處理器103可以根據這些模式來調整計步數據與心率數據的算法。另外通過運動方向跟運動幅度來計算運動步數跟運動時間，再結合人體在各種運動強度下的代謝當量動態，可算出運動消耗卡路里等數據信息，為穿戴者提供更直觀、更便捷的數據。
[0031]作為本實施例的一種舉例，參見圖4，圖4為本實用新型的另一種可選結構示意圖，該計步裝置與圖1的區別在于，還包括:藍牙模塊408，與微處理芯片103電連接，在本舉例中，藍牙模塊408先與微處理器103通信，再以無線藍牙技術將數據的上傳至手機等上位終端。由于藍牙4.0是個低功耗，傳輸速度快，傳輸效率高，傳輸距離遠等優勢，而且可以在手機等上位機終端做各種各樣的AP應用，如記錄每天的運動狀態做圖表分析，提醒用戶是否是加強或保持運動強度等，可以很直觀容易懂的做出各種分析與運動指導，進一步提高產品的應用性與實用性。
[0032]另外，本實用新型還可以小型的IXD或LED的顯示，可以實時顯示出時間，心率，步數，卡路里，路程，運動時間等數據，還可以帶有秒表、倒計時，鬧鐘、世界時、溫度測量等功倉泛。
[0033]由上可見，采用本實用新型實施例，通過發光二極管101向人體發射純綠光光源，利用綠光對人體血液內氧血紅細胞和去氧血紅細胞的流動產生的反射效果，以及對血液的其他液體成分產生了透射效果，依靠光學接收模塊102接收該反射信號，并傳遞給微處理芯片103。微處理芯片將該反射信號進行處理(采樣、比較、濾波、放大)，再結合加速度傳感器105的輔助，獲得心率脈沖信號和計步數據，通過顯示模塊104向用戶顯示該心率脈沖信號與計步數據。相比于現有技術只能佩戴在胸前的心率裝置或需要雙手才能測量或僅能在皮膚較薄的地方才能測量或僅能靜態才能測量，采用本實用新型技術方案能穿戴在人體的不同部位，如可做到單手臂測量，適合動態與靜態的心率測量，提高產品的應用范圍與自適應性。
[0034]進一步的，該心率計步裝置還包括:光源調節模塊206，分別與發光二極管101、光學接收模塊102電連接。該光源調節模塊206能根據人體不同的檢測部位、不同的膚色，通過光學接收模塊接收的反射信號，調節該發光二極管的發光強度，提高心率計步裝置的自適應性。
[0035]進一步的，該心率計步裝置還包括:模式切換模塊307，分別與加速度傳感器105、微處理芯片103電連接，用于根據加速度傳感器105的計步數據與動態心率數據，調節計步模式，并調節該計步數據和心率數據的算法。該心率計步裝置可自動識別運動模式:如靜止、行走和跑步等運動模式，每一種模式設置相應的數據算法，進一步提高在不同情況下，心率計步裝置顯示的心率數據與計步數據的準確性，提高產品的應用范圍。
[0036]以上對本實用新型實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本實用新型實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
【權利要求】
1.一種穿戴式心率計步裝置，其特征在于，包括: 用于發射綠光光源的發光二極管； 用于接收所述綠光的反射信號的光學接收模塊； 用于計步數據檢測與動態心率檢測的加速度傳感器； 用于對所述反射信號與數據進行處理，并獲得心率脈沖信號和計步數據的微處理芯片; 用于顯示所述心率脈沖信號和計步數據的顯示模塊； 其中，所述發光二極管與所述微處理芯片電連接，所述光學接收模塊與所述微處理芯片電連接，所述加速度傳感器與所述微處理芯片電連接，所述微處理芯片與所述顯示模塊電連接。
2.根據權利要求1所述的一種穿戴式心率計步裝置，其特征在于，還包括:用于分析所述反射信號獲得以單位變化的數字電壓，并根據所述數字電壓調節所述發光二極管發射的綠光強度的光源調節模塊，所述光源調節模塊分別與所述發光二極管、光學接收模塊電連接。
3.根據權利要求1所述的一種穿戴式心率計步裝置，其特征在于， 所述發光二極管由頻寬調制脈沖信號驅動發射綠光光源。
4.根據權利要求1所述的一種穿戴式心率計步裝置，其特征在于，還包括:用于根據所述加速度傳感器獲得的數據，調節計步模式，并調節所述計步數據和心率數據的算法的模式切換模塊，所述模式切換模塊分別與所述加速度傳感器、所述微處理芯片電連接。
5.根據權利要求1所述的一種穿戴式心率計步裝置，其特征在于，還包括:藍牙模塊，與所述微處理芯片電連接。
【文檔編號】G01C22/00GK203564224SQ201320678379
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】丁楊, 蘇振柳, 錢國重 申請人:廣州先越寶侖電子科技有限公司