一种穿戴式心率计步装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及电子测量领域，公开了一种穿戴式心率计步装置，包括：用于发射绿光光源的发光二极管；用于接收绿光的反射信号的光学接收模块；用于检测运动状态的加速度传感器；用于对反射信号和加速度传感器信号进行处理，并获得心率脉冲信号和计步数据的微处理芯片；用于显示心率脉冲信号和计步数据的显示模块；其中，微处理芯片分别与发光二极管、光学接收模块、加速度传感器、显示模块电连接。本实用新型技术方案通过加速度传感器辅助纯绿光测量心率和计步数据的测量方式，使计步装置可穿戴在不同部位，如手指、耳垂、手腕和手臂等部位，适用于动态与静态的心率测量，从而提高产品的应用范围与自适应性。
【专利说明】一种穿戴式心率计步装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子测量【技术领域】，尤其涉及一种穿戴式心率计步装置。
【背景技术】
[0002]在现有的人体心率测量中，采用红外透射或反射技术，利用红外发光发射到人体皮肤，通过透射和反射人体的血红细胞和其他液体后，将接收的信号进行放大及转变成一系列的心率脉冲信号；其次是心电技术，利用人体距离心脏的两端会出现生物电位差的原理，通过导体接触位于人体心脏两端得到一个电位差后通过比较放大电路得到一个心率脉冲电信号，从而获得人体的心率数据。
[0003]以上两种测量方法均存在一定的缺陷，前者由于红外输出功率固定，所以只能用在皮肤较为薄的地方(如手指、耳垂)，属于静态测量，后者由于采用生物电原理，难以实现单手测量心率，或需接触皮肤并将测量装置佩戴在胸腔，使用十分不方便。
[0004]而在现有计步装置中，往往由走路或振动使机械开关闭/合次数而得到走路的步数，由于机械开关不能检测运动方向跟振动大小，会给测量条件带来一定的限制，准确度较差。
实用新型内容
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种穿戴式心率计步装置，本实用新型技术方案通过纯绿光与加速度传感器测量心率和计步数据的测量方式，使计步装置可穿戴在不同部位，如手指、耳垂、手腕和手臂等部位，适用于动态与静态的心率测量，从而提高产品的应用范围与自适应性。
[0006]本实施例提供了一种穿戴式心率计步装置，包括:用于发射绿光光源的发光二极管；用于接收所述绿光的反射信号的光学接收模块；用于计步数据检测与动态心率检测的加速度传感器；用于对所述反射信号与数据进行处理，并获得心率脉冲信号和计步数据的微处理芯片；用于显示所述心率脉冲信号和计步数据的显示模块；其中，所述发光二极管与所述微处理芯片电连接，所述光学接收模块与所述微处理芯片电连接，所述加速度传感器与所述微处理芯片电连接，所述微处理芯片与所述显示模块电连接。
[0007]进一步的，该穿戴式心率计步装置还包括:用于分析所述反射信号获得以单位变化的数字电压，并根据所述数字电压调节所述发光二极管发射的绿光强度的光源调节模块，所述光源调节模块分别与所述发光二极管、光学接收模块电连接。
[0008]进一步的，所述发光二极管由频宽调制脉冲信号驱动发射绿光光源。
[0009]进一步的，该穿戴式心率计步装置还包括:用于根据所述加速度传感器获得的数据，调节计步模式，并调节所述计步数据和心率数据的算法的模式切换模块，所述模式切换模块分别与所述加速度传感器、所述微处理芯片电连接。进一步的，该穿戴式心率计步装置还包括:蓝牙模块，与所述微处理芯片电连接。
[0010]由上可见，采用本实用新技术方案，通过发光二极管向人体发射纯绿光光源，利用绿光对人体血液内氧血红细胞和去氧血红细胞的流动产生的反射效果，以及对血液的其他液体成分产生了透射效果，依靠光学接收模块接收该反射信号，并传递给微处理芯片。微处理芯片将该反射信号进行处理(采样、比较、滤波、放大)，再结合加速度传感器的辅助，获得心率脉冲信号和计步数据，通过显示模块向用户显示该心率脉冲信号与计步数据。相比于现有技术只能佩戴在胸前的心率装置或需要双手才能测量或仅能在皮肤较薄的地方才能测量或仅能静态才能测量，采用本实用新型技术方案能穿戴在人体的不同部位，如可做到单手臂测量，适合动态与静态的心率测量，提高产品的应用范围与自适应性。
[0011]进一步的，该心率计步装置还包括:光源调节模块，分别与发光二极管、光学接收模块电连接。该光源调节模块能根据人体不同的检测部位、不同的肤色，通过光学接收模块接收的反射信号，调节该发光二极管的发光强度，提高心率计步装置的自适应性。
[0012]进一步的，该心率计步装置还包括:模式切换模块，分别与加速度传感器、微处理芯片电连接，用于根据加速度传感器的计步数据与动态心率数据，调节计步模式，并调节该计步数据和心率数据的算法。该心率计步装置可自动识别运动模式:如静止、行走和跑步等运动模式，每一种模式设置相应的数据算法，进一步提高在不同情况下，心率计步装置显示的心率数据与计步数据的准确性，提高产品的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中:
[0014]图1为实施例提供的一种穿戴式心率计步装置的结构示意图；
[0015]图2为实施例提供的穿戴式心率计步装置的另一种可选结构示意图；
[0016]图3为实施例提供的穿戴式心率计步装置的另一种可选结构示意图；
[0017]图4为实施例提供的穿戴式心率计步装置的另一种可选结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0019]参见图1，本实施例提供了 一种穿戴式心率计步装置，适用于人们的日常的运动数据记录或检测，该计步装置包括:发光二极管101、光学接收模块102、微处理芯片103、显示模块104、加速度传感器105。
[0020]本装置各部件的工作原理及连接结构如下:
[0021]发光二极管101与微处理芯片103电连接，用于向人体发射绿光光源。
[0022]在本实施例中，发光二极管101可以但不限于为一个或多个二极管组成的发光装置。发光二极管101向人体发射纯绿光光源，光线穿透皮肤来脂肪、肌肉、微细血管。由于血液流动带动了携氧血红细胞和去氧血红细胞的流动；绿色光源对这两种细胞产生了反射效果，对血液的其他液体成分产生了透射效果。
[0023]作为本实施例的一种举例，可以采用一个频宽调制脉冲信号(PWM)来驱动发光二极管101发射纯绿的光源，这样对比持续点亮的光源来说可以大大的节省了本技术系统的耗电，而且更能提高绿光的穿透性。[0024]光学接收模块102，与微处理芯片103电连接，用于接收该绿光的反射信号，并将该信号发送给微处理芯片103进行处理。在本实施例中，该光学接收模块102可以但不限于为LED传感器。
[0025]在本实施例中，纯绿光源对携氧血红细胞和去氧血红细胞的流动有反射作用，反射回来的光线会被光学接收模块102接收变成微弱的电信号，微弱的电信号经过微处理器103的数据处理，譬如重采样、比较、滤波、放大最终提取到连续的心率脉冲信号。
[0026]微处理芯片103用于反射信号与数据进行处理，并获得心率脉冲信号和计步数据。微处理芯片103根据预设的算法，对该反射信号进行处理，获得心率脉冲信号，对加速度传感器105传递的检测数据进行处理，获得计步数据。
[0027]显示模块104与微处理芯片103电连接，用于显示心率脉冲信号和计步数据。显示模块104将该心率脉冲信号转换为心率数据向用户显示，将计步数据按照预设的方式向用户显示。
[0028]加速度传感器105与微处理芯片103，用于计步数据检测与动态心率检测。在本实施例中加速度传感器105能根据本装置的加速度变化，获得相应的数据，将该数据传递给微处理芯片103，再获得相应的计步数据。
[0029]作为本实施例的一种举例，参见图2，图2为本实用新型的另一种可选结构示意图，该心率计步装置与图1的区别在于，还包括:用于分析反射信号获得以单位变化的数字电压，并根据该数字电压调节发光二极管101发射的绿光强度的光源调节模块206，光源调节模块206分别与发光二极管101、光学接收模块102电连接。为了针对人体的不同部位、不同的肤色，光源调节模块206根据该反射信号，分析获得以单位变化的数字电压，并根据数字电压的大小调节发光二极管的绿光强度，从而找出该部位、该肤色的最佳测量光源，提高计步装置的自适应性。
[0030]作为本实施例的一种举例，参见图3，图3为本实用新型的另一种可选结构示意图，该心率计步装置与图1的区别在于，还包括:模式切换模块307，分别与加速度传感器105、微处理芯片103电连接，用于根据加速度传感器105获得的数据，调节计步模式，并调节所述计步数据和心率数据的算法。在本举例中，为了提升心率波形的稳定性，通过模式切换模块307与加速度传感器105的配合，来判断穿戴者的运动模式:如静止、行走、跑步等模式。微处理器103可以根据这些模式来调整计步数据与心率数据的算法。另外通过运动方向跟运动幅度来计算运动步数跟运动时间，再结合人体在各种运动强度下的代谢当量动态，可算出运动消耗卡路里等数据信息，为穿戴者提供更直观、更便捷的数据。
[0031]作为本实施例的一种举例，参见图4，图4为本实用新型的另一种可选结构示意图，该计步装置与图1的区别在于，还包括:蓝牙模块408，与微处理芯片103电连接，在本举例中，蓝牙模块408先与微处理器103通信，再以无线蓝牙技术将数据的上传至手机等上位终端。由于蓝牙4.0是个低功耗，传输速度快，传输效率高，传输距离远等优势，而且可以在手机等上位机终端做各种各样的AP应用，如记录每天的运动状态做图表分析，提醒用户是否是加强或保持运动强度等，可以很直观容易懂的做出各种分析与运动指导，进一步提高产品的应用性与实用性。
[0032]另外，本实用新型还可以小型的IXD或LED的显示，可以实时显示出时间，心率，步数，卡路里，路程，运动时间等数据，还可以带有秒表、倒计时，闹钟、世界时、温度测量等功倉泛。
[0033]由上可见，采用本实用新型实施例，通过发光二极管101向人体发射纯绿光光源，利用绿光对人体血液内氧血红细胞和去氧血红细胞的流动产生的反射效果，以及对血液的其他液体成分产生了透射效果，依靠光学接收模块102接收该反射信号，并传递给微处理芯片103。微处理芯片将该反射信号进行处理(采样、比较、滤波、放大)，再结合加速度传感器105的辅助，获得心率脉冲信号和计步数据，通过显示模块104向用户显示该心率脉冲信号与计步数据。相比于现有技术只能佩戴在胸前的心率装置或需要双手才能测量或仅能在皮肤较薄的地方才能测量或仅能静态才能测量，采用本实用新型技术方案能穿戴在人体的不同部位，如可做到单手臂测量，适合动态与静态的心率测量，提高产品的应用范围与自适应性。
[0034]进一步的，该心率计步装置还包括:光源调节模块206，分别与发光二极管101、光学接收模块102电连接。该光源调节模块206能根据人体不同的检测部位、不同的肤色，通过光学接收模块接收的反射信号，调节该发光二极管的发光强度，提高心率计步装置的自适应性。
[0035]进一步的，该心率计步装置还包括:模式切换模块307，分别与加速度传感器105、微处理芯片103电连接，用于根据加速度传感器105的计步数据与动态心率数据，调节计步模式，并调节该计步数据和心率数据的算法。该心率计步装置可自动识别运动模式:如静止、行走和跑步等运动模式，每一种模式设置相应的数据算法，进一步提高在不同情况下，心率计步装置显示的心率数据与计步数据的准确性，提高产品的应用范围。
[0036]以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在【具体实施方式】以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种穿戴式心率计步装置，其特征在于，包括: 用于发射绿光光源的发光二极管； 用于接收所述绿光的反射信号的光学接收模块； 用于计步数据检测与动态心率检测的加速度传感器； 用于对所述反射信号与数据进行处理，并获得心率脉冲信号和计步数据的微处理芯片; 用于显示所述心率脉冲信号和计步数据的显示模块； 其中，所述发光二极管与所述微处理芯片电连接，所述光学接收模块与所述微处理芯片电连接，所述加速度传感器与所述微处理芯片电连接，所述微处理芯片与所述显示模块电连接。
2.根据权利要求1所述的一种穿戴式心率计步装置，其特征在于，还包括:用于分析所述反射信号获得以单位变化的数字电压，并根据所述数字电压调节所述发光二极管发射的绿光强度的光源调节模块，所述光源调节模块分别与所述发光二极管、光学接收模块电连接。
3.根据权利要求1所述的一种穿戴式心率计步装置，其特征在于， 所述发光二极管由频宽调制脉冲信号驱动发射绿光光源。
4.根据权利要求1所述的一种穿戴式心率计步装置，其特征在于，还包括:用于根据所述加速度传感器获得的数据，调节计步模式，并调节所述计步数据和心率数据的算法的模式切换模块，所述模式切换模块分别与所述加速度传感器、所述微处理芯片电连接。
5.根据权利要求1所述的一种穿戴式心率计步装置，其特征在于，还包括:蓝牙模块，与所述微处理芯片电连接。
【文档编号】G01C22/00GK203564224SQ201320678379
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】丁杨, 苏振柳, 钱国重 申请人:广州先越宝仑电子科技有限公司