身体表面电势检测装置和可穿戴设备的制作方法

本实用新型涉及一种检测装置，尤其是一种用于可穿戴设备的身体表面电势检测装置。

背景技术：

目前可提供身体健康数据(例如：心率数据)的可穿戴设备(例如，智能手表、智能手环)主要为消费娱乐类电子品，作为人体生物信号监测的装置都是非医疗级别的，其目标用户主要为青年人，测量的生理数据准确度不高。这些设备的测量原理大多是主要是基于PPG的光电式测量方法，在运动环境中测量的数据很不准确；另外，测量检测过程持续时间长，一般是多次采集取平均值，输出数据的速度较慢，导致用户不能及时有效地获取得到想要的数据。

另一些测量方法是基于身体表面电势差的测量来提供身体健康状态数据。采用这种方法的可穿戴设备所用的检测装置大多在贴近皮肤表面的底壳上设置有两个信号采集电极。考虑到穿戴的舒适性，可穿戴设备不会紧紧地贴在身体表面，一般会有空隙和间隔，经常出现采集电极与身体表面接触不佳的情况，给准确测量带来困难。例如，针对有潜在心血管疾病的目标用户尚没有可适用的医疗级别的穿戴式心率检测装置。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种身体表面电势检测装置，用于可穿戴设备，其特征在于，所述身体表面电势检测装置包括装置本体、固定在装置本体上的电势差检测器、设置在装置本体底面的第一信号采集端以及设置在装置本体侧面或上表面的第二信号采集端，所述第一信号采集端和第二信号采集端与所述电势差检测器的检测输入端连接，所述第一信号采集端由多个分散设置在所述装置本体底面并串联连接的检测电极构成。

优选地，检测电极设置在装置本体的底面的边缘，以便尽可能地增加检测电极之间的距离。优选地，检测电极的数量为两个、三个或四个。

优选地，在该装置本体的底面还设置有参考信号采集端，与电势差检测器的参考输入端连接。优选地，该参考信号采集端由多个分散设置在装置本体底面并串联连接的参考电极构成。优选地，参考电极的数量为两个、三个或四个。优选地，参考电极设置在装置本体的底面的边缘，以便尽可能地增加参考电极之间的距离。

更优选地，检测电极的数量为两个，参考电极的数量为两个，两个检测电极和两个参考电极在装置本体的底面交叉设置。

另一方面，本实用新型提供了一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备在与身体接触的面上包括所述身体表面电势检测装置。优选地，该穿戴设备为手表、手环或手镯。

本实用新型提供的身体表面电势检测装置，采用多个检测电极串联来作为第一信号采集端，能够在检测装置底面未能与身体表面充分贴合的情况下，只要某个或某些检测电极与皮肤接触，就能有效提供输入信号；第二信号采集端设置在检测装置的侧面或上表面，用于与身体的另一部位接触，由此有效地延长了测量点之间的距离。另外，通过多个电极串联可以提高电极与皮肤的接触面积，降低接触阻抗，提供共模抑制比，从而获得高信噪比。本实用新型的检测装置提高了检测数据的准确性，可广泛用可穿戴设备中检测身体电信号，为使用者提供可靠的健康数据，例如心率数据。

附图说明

图1为本实用新型检测装置与可穿戴设备的连接示意图。

图2为本实用新型的一种实施方案的电极设置示意图。

图3为本实用新型的另一种实施方案的电极设置示意图。

图4为本实用新型的另一种实施方案的电极设置示意图。

图5为本实用新型的另一种实施方案的电极设置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。

图1为本实用新型的身体表面电势检测装置与可穿戴设备的连接示意图。该检测装置包括信号采集模块和电势差检测器模块，而可穿戴设备可以提供电源模块、处理器模块、显示模块和移动终端。信号采集模块包括第一信号采集端，其用于与使用者的第一肢体部位接触；第二信号采集端，其用于与使用者的第二肢体部位接触；以及可选的参考信号采集端，这三个信号采集端分别与电势差检测器的相应输入端连接。该电势差检测器可以为ECG传感器，例如AD8232心率监测传感器或者BMD101芯片，以提供使用者的心电图数据。处理器模块对电势差检测器的输出检测数据进行处理，然后通过显示模块显示，或者通过移动终端进行数据的远距离传输。

本实用新型的信号采集模块部分通过在检测装置的底面设置多个串联连接的检测电极作为第一信号采集端和在检测装置的侧面或上表面设置第二信号采集端，有效地实现了数据采集功能。

见图2，在一个实施方案中，在检测装置100的底面设置有两个检测电极101，这两个检测电极101电连接后作为第一信号采集端。该第一信号端用于与肢体的一个部位接触，例如手腕。同时，在检测装置的侧面设置有第二信号采集端105，用于与肢体的另一部位接触。在一种测量方式中，可以让第一信号采集端与使用者的左手手腕接触，而第二信号采集端与使用者的右手接触，例如右手按压第二信号采集端。由此增加了两信号采集端在身体表面上的接触点之间的距离，以便得到更佳的电势差信号。两个检测电极101之间的距离，也尽量增大，一般设置在检测装置100的底面的边缘。例如，在图1中，在大致为正方形的检测装置100的底面上，两个检测电极101被设置在相对的两个角部区域。这样设置的另外好处还在于，当检测装置100的底面未与手腕表面紧密贴合情况下，只要有一个侧边接触手腕表面，就会有一个检测电极能正常工作，明显提高了电信号采集能力。另外，与仅采用一个检测电极作为第一输入端的检测装置相比，多个检测电极串联后作为第一信号采集端，通过电极组合可以提高电极与皮肤的接触面积，降低接触阻抗，在驱动能力固定的情况下提高回路电流，从而获得更高质量的采集信号。

可选地，在检测装置100的底面可以设置有参考电极102，作为参考信号采集端，与电势差检测器的参考输入端连接，以便进一步提高共模抑制能力，获得高信噪比。

类似地，参考信号采集端也可以由多个串联连接的参考电极102构成，如图3、图4或图5中所显示的。

在图3中，两个检测电极101和两个参考电极102，相互交叉设置。这种设置方式可以保证检测装置100的底面仅有一侧与体表接触时，第一信号采集端和参考信号采集端都可以正常工作。

尽管不是优选的实施方案，两个检测电极101和两个参考电极102如图3中所示设置也是可行的。但这种设置方式要求检测装置100的至少左侧和右侧之一与体表接触，第一信号采集端和参考信号采集端才可以正常工作。

为了进一步增加第一信号采集端和参考信号采集端正常工作的概率，可以在检测装置100的底面设置更多的检测电极101和参考电极102。图4显示了一种这样的实施方案，其中第一采集端由三个检测电极101构成，参考信号采集端由三个参考电102极构成。三个检测电极101和三个参考电极102在检测装置的底面上交叉设置。多个电极的设置一方面提高了与体表接触的概率，同时还减小了接触阻抗，从而提供更强的体表电势差信号。

可以理解的是，设置更多的检测电极101和参考电极102可以更好地完成体表电信号采集工作(例如在运动状态下，或者在使用者手腕表面不平的情况下)，但是，鉴于检测装置100本身的大小以及生产成本，可以考虑设置两个、三个或四个检测电极101和一个、两个、三个或四个参考电极102。

本实用新型检测装置的底面不限于具体的形状，可以为图中显示的接近正方形，也可以为圆形，卵圆形，或者其它形状。当本实用新型的检测装置用在可穿戴设备中时，该底面通常作为可穿戴设备与身体表面接触的底部外壳。第二采集输入端通常设置在由底部向上延伸的侧壁上，或者在可穿戴设备形状允许情况下，设置在可穿戴设备的上表面。还可以在本实用新型检测装置的第二信号采集端附近设置一个接触传感器，用于感知第二信号采集端是否与肢体部位接触，以便触发信号检测。

本实用新型的检测装置用在可穿戴设备(例如包括但不限于手表、手环、手镯)中时，可穿戴设备可以将电势差检测器输出的体表电信号数据发送给移动终端，用户可以在移动终端上查看数据，移动终端还可将获取的传感器数据传送至服务器工作站，服务器工作站又可将用户数据传送至医院或医生的PC机或移动终端，最终实现医务人员对佩戴者健康数据(如心率)的采集，帮助用于用户识别潜在的例如心血管疾病或者帮助患者监控例如心血管疾病。

本领域技术人员应当理解，可以对本申请中所公开的实施方案的特征进行组合、重新排列等以产生本实用新型范围内的其它实施方案，还可以进行各种其它的改变、省略和添加，而不脱离本实用新型的精神和范围。