可穿戴式生理信号检测装置及检测方法与流程

本发明涉及智能可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种可穿戴式生理信号检测装置及检测方法。

背景技术：

随着智能化浪潮的来袭，智能穿戴设备迎来了飞速发展期，智能手环、智能手表、智能戒指等可穿戴品类层出不穷的同时，产品自身功能也在不断完善，比如越来越多的产品都标配了生理信号监测、血氧检测或血压检测功能。每个人的生理信号、血氧和血压这些生理信号都会因年龄、性别及其他生理情况的不同而不同。具体来说，影响生理信号变化的因素主要是三大调节系统，即自身调节、体液调节、神经调节。生理信号的变化能直接或间接地反映人体多方面的健康状态，这就是测量生理信号的意义。放在智能穿戴领域，在运动方面，测量生理信号的意义则主要表现为：生理信号可以体现用户运动时身体的真实信息，如果生理信号太高运动太剧烈，用户的身体水分蒸发太快，那么这种运动对身体无益，如果只是轻度运动生理信号不够高，用户也就不可能燃烧足够卡路里。生理信号监测有透射式光电法和反射式光电法(又叫生理信号检测法)，现在应用在智能可穿戴设备上的生理信号检测设备一般都是基于反射式光电法，现有的生理信号检测设备一般都是配置一个光发射器和一个光接收器，不过，反射式光电法虽然在稳定状态下表现良好，但是当设备戴在手腕末端，会随着使用者走路或无规则运动而像钟摆一般上下振荡，容易造成光接收器接收到的软组织反射的光波信号差或者丢失信号的情况，从而使得形成的生理信号质量差，不能满足运动状态下对生理信号的稳定而准确的监测。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种无论是静态还是运动过程中都能提供良好的生理信号的可穿戴式生理信号检测装置。

本发明的另一目的是提供一种无论是静态还是运动过程中都能提供良好的生理信号的可穿戴式生理信号检测方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种可穿戴式生理信号检测装置，其包括基体、光发射器和光接收器，所述基体用于将所述光发射器和所述光接收器固定在身体某一部位，所述光接收器至少为四个，所述光发射器用于向所在位置的皮肤提供照射光，以照射皮肤中的软组织，所述光接收器用于接收软组织反射的特征光波信号，所述特征光波信号为生理信号生成提供基础数据，四个所述光接收器布置在四个不同方位上，以从不同角度接收软组织反射的所述特征光波信号，所述光发射器和与其相邻的每一所述光接收器之间均设置有挡墙，所述挡墙用于阻挡所述光发射器发出的光线直接被所述光接收器接收

与现有技术相比，本发明可穿戴式生理信号检测装置，在基体上配置至少四个光接收器，以用于全方位接收来自所检测部位来的软组织反射的特征光波信号，所以，无论基体如何振荡，均能保证至少一个光接收器接收到质量较优的特征光波信号，根据该较优的特征光波信号即可得到良好的生理信号；由此可知，采样上述可穿戴式生理信号检测装置，无论是在静态亦或者是在运动过程中，均能得到信号稳定而且质量良好的生理信号，有效满足运动爱好者对生理信号监测的需求；另外，通过在光发射器和与其相邻的每一光接收器之间设置挡墙，可有效避免光发射器对光接收器的信号干扰，提高生理信号的准确度。

较佳地，所述可穿戴式生理信号检测装置还包括与所述光接收器电性连接的处理装置，所述处理装置用于根据所述特征光波信号生成生理信号。

较佳地，所述光发射器为一个，四个所述光接收器位于所述光发射器的周围。

较佳地，所述光发射器为四个，四个所述光发射器中的每一个分别位于两光接收器所形成的夹角空间所在位置处，以使得四个所述光发射器从不同角度照射皮肤。

较佳地，所述挡墙的高度为0.4～0.8mm。

较佳地，所述光发射器与所述挡墙之间的有效间距为1～1.5mm。

较佳地，所述基体上还设置有盖覆在所述光发射器和所述光接收器上的透明盖板。

较佳地，所述透明盖板的厚度为0.55mm左右，所述透明盖板与所述光发生器之间的间距为0.25mm左右，所述透明盖板与所述光接收器之间的间距为0.4mm左右。

较佳地，所述基体为智能手环或智能手表。

较佳地，所述所述处理装置与所述光接收器通过有线或无线连接。

较佳地，所述生理信号包括ppg信号、血氧信号、血压信号中的一个或多个。

本发明还公开一种可穿戴式生理信号检测方法，其包括：

将一信号采集装置以可穿戴方式佩戴在身体某一部位，所述信号采集装置包括光发射器和光接收器，所述光接收器至少为四个，通过所述光发射器照射所检测部位的皮肤，通过四个所述光接收器分别接收检测区域不同方向皮肤中的软组织反射的特征光波信号，采用四个所述光接收器反馈的多个所述特征光波信号中的最优者为基础数据生成生理信号；所述光发射器和与其相邻的每一所述光接收器之间均设置有挡墙，所述挡墙用于阻挡所述光发射器发出的光线直接被所述光接收器接收。

较佳地，光发射器为一个，四个所述光接收器位于所述光发射器的周围。

较佳地，光发射器为四个，四个所述光发射器中的每一个分别位于两所述光接收器所形成的夹角空间所在位置处，以使得四个所述光发射器从不同角度照射皮肤。

较佳地，所述生理信号包括ppg信号、血氧信号、血压信号中的一个或多个。

附图说明

图1为本发明其中一实施例中可穿戴式生理信号检测装置的平面结构示意图。

图2为本发明另一实施例中可穿戴式生理信号检测装置的平面结构示意图。

图3为沿图2中a-a方向的截面图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明公开了一种可穿戴式生理信号检测装置，以对人体心率、血氧(spo2)或血压进行实时检测，本实施例中的生理信号检测装置基于反射式光电法，该方法通过对检测软组织反射回的进行处理得到想要的生理信号，通过这种方法测量非常简便，对测量部位的要求也很低，只要组织比较平滑且皮下脂肪少的的地方几乎都可以测量，比如额头、手腕等。具体地，如图1和图2所示，生理信号检测装置包括信号采集装置和处理装置(图未示)，其中，信号采集装置包括基体1、光发射器10和光接收器11。基体1用于将光发射器10和光接收器11固定在身体某一部位(如手腕)，光接收器11至少为四个，光发射器10用于向所在位置的皮肤提供照射光，以照射皮肤中的软组织，光接收器11用于接收软组织反射的特征光波信号。该特征光波信号反映软组织的脉动变化，为处理装置生成生理信号提供基础数据，处理装置基于所述特征光波信号的至少一部分生成生理信号，处理装置利用该生理信号可以计算出用户心率、血氧饱和度及血压等生理参数。四个光接收器11布置在四个不同方位上，以从不同角度接收软组织反射的特征光波信号。光发射器10和与其相邻的每一光接收器11之间均设置有挡墙12，挡墙12用于阻挡光发射器10发出的光线直接被光接收器11接收。本实施例中的基体1为智能手表，但并不以此为限，例如还可为手环、戴在额头上的头环等智能可穿戴设备。本实施例中的光发射器10为led光源，该led光源可为绿灯、红灯或红外灯，光接收器11为光敏二极管。

上述生理信号检测装置的信号采集过程为：将安装有上述结构的信号采集装置的智能手表戴在手腕上，光发射器10照射到所其所在处的腕部的皮肤上，通过四个光接收器11分别接收检测区域不同方向皮肤中的软组织反射的特征光波信号，处理装置采用四个光接收器11反馈的多个特征光波信号中的最优者为基础数据生成生理信号。所以，无论基体1如何振荡，均能保证至少一个光接收器11接收到质量较优的特征光波信号，处理装置根据该较优的特征光波信号即可得到良好的生理信号。通过上述信号采集装置，无论是在静态亦或者是在运动过程中，均能得到信号稳定而且质量良好的生理信号，有效满足运动爱好者对生理信号监测的需求。另外，光发射器10和与其相邻的每一光接收器11之间均设置有挡墙12，挡墙12用于阻挡光发射器10发出的光线直接被光接收器11接收，可有效避免光发射器10对光接收器11的信号干扰，提高生理信号的准确度。

进一步地，如图1所示，光发射器10为一个，四个光接收器11位于光发射器10的周围。在本实施例中，在低功耗的情况下，可以做到很好的光学检测效果，四个光接收器11可以让用户在运动中无论是基体1上下左右的偏振，都可以有效的检测到光学信号。

更进一步地，如图2所示，光发射器10为四个，四个光发射器10中的每一个分别位于两光接收器11所形成的夹角空间所在位置处，以使得四个光发射器10从不同角度照射皮肤。在本实施例中，每一光发射器10和与其相邻的两光接收器11之间均设置有一道挡墙12，每一光发射器10同时为与其相邻的两路光接收器11提供发射光源，使得每一路光接收器11同时至少可接收到两路光发射器10的反射信号，从而为处理装置反馈更好的检测信号，进而得到良好的生理信号。

较佳地，如图3，为使得挡墙12具有较好的遮光效果，上述实施例中的挡墙12的高度h1为0.4～0.8mm，最好为0.6mm，如图1和图2，光发射器10与挡墙12之间的有效间距d1为1～1.5mm。

更进一步地，如图3，基体1上还设置有盖覆在光发射器10和光接收器11上的透明盖板13，以对信号采集装置进行防护。较佳地，透明盖板13的厚度d2为0.55mm左右，透明盖板13与光发射器10之间的间距d3为0.25mm左右，透明盖板13与光接收器11之间的间距d4为0.4mm左右。

另外，处理装置包括模数转换模块和处理器，可与信号采集装置一起集成在基体1上。处理装置也可独立于信号采集装置之外，此时，处理装置可通过无线信号与光接收器11电性连接，处理装置可为一个单独的单子设备，也可以是其他手持智能设备。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。