CN108888250A - 一种可穿戴生理体征信号采集设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可穿戴生理体征信号采集设备，包括上壳体、下壳体、电池舱盖，所述上壳体与所述下壳体卡合与电池舱盖共同卡接为一封闭壳体，在所述的封闭壳体内部设有电路板和电池托，所述电池舱盖将电池托封闭在封闭壳体内部，所述封闭壳体的一侧活动连接有电池舱盖，所述封闭壳体内部的电路板上设有心率传感器，所述弹簧片与心率传感器电连接，所述下壳体上还设有温度传感器，所述温度传感器延伸至下壳体外部，所述封闭壳体内部的电路板上还设有体态传感器，所述织物电极上设有心率传感器，所述上壳体的下表面中间设有控制芯片。本发明的有益效果是续航时间长、使用寿命长、即插即用、外形美观、功能多样、安全便捷。

Description

一种可穿戴生理体征信号采集设备

技术领域

本发明属于生理体征信号采集设备领域，尤其是涉及一种可穿戴生理体征信号采集设备。

背景技术

现有蓝牙生理信号采集设备的产品主要采用三种模式进行电力供应，分别是外部电池供电方式、内部可充电电池供电方式、可更换电池方式。

其中外部供电方式主要采用由外部的电池盒或稳压电源方式为设备提供电源的方式。该方式的最大问题是使用时产品部件太多，有导线连接会导致牵连感强烈，且部分附带供电方式电池存在一定的安全隐患。

内部可充电方式是设置内部可充电电池，采用触点接触式或非接触式无线充电实现电池的补充，该方式最大的问题是产品充电时必须提供产品充电设备(一般为专用设备)或充电接口(一般为电源适配器及电源插头座接口)，会导致用户使用的不方便，而且长时间不使用状态下，会导致内部的电池寿命快速下降，直接导致再次使用时的使用时间与寿命的大幅缩减。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题提供一种续航时间长、使用寿命长、即插即用、安全便捷的可穿戴生理体征信号采集设备，尤其适合智能服装使用。

本发明的技术方案是：一种可穿戴生理体征信号采集设备，包括上壳体、下壳体、电池舱盖，所述上壳体与所述下壳体卡合与电池舱盖共同卡接为一封闭壳体，在所述的封闭壳体内部设有电池托，所述电路板中间设有电池托缺口，所述电池舱盖将电池托封闭在封闭壳体内部，所述封闭壳体的一侧活动连接有电池舱盖，所述下壳体上设有两个电极母扣卡槽，所述电极母扣卡槽延伸至下壳体外部，两个所述电极母扣卡槽内侧均连接有弹簧片，所述电极母扣与弹簧片电连接，所述电极母扣还与下壳体粘合，所述电极母扣与连接织物电极的电极子扣卡接，所述封闭壳体内部的电路板上设有心率传感器，所述弹簧片与心率传感器电连接，所述下壳体上还设有温度传感器，所述下壳体在温度传感器对应的位置上设有采集孔，所述温度传感器通过采集孔延伸至下壳体外部，所述温度传感器的端部露出下壳体外部，用于检测温度，所述温度传感器在封闭壳体内部的部分的***设有防水圈，所述温度传感器与下壳体固定连接，所述封闭壳体内部的电路板上还设有体态传感器，所述织物电极与弹簧片连接，所述封闭壳体内部的电路板中间设有控制芯片，所述心率传感器、温度传感器、体态传感器均与控制芯片电连接；

进一步的，所述封闭壳体的截面有三个顶点，三条边均为弧边，三个角均为倒圆角，三条弧边与三个倒圆角构成圆滑的流线型壳体结构，；

进一步的，所述电池托前端为半圆形，所述电池托的中间设有盛放电池的电池槽，所述电池与电路板电连接，所述电池托的正面设有正极标志，反面设有负极标志，从所述电池托的正极面看，电池托的左边为长边，电池托的右边为短边，所述下壳体上设有可以挡住电池托的挡条，所述档条与电池托的长边和短边配合，防止电池托正反面插反，所述长边的外侧设有第一凸起，所述短边的外侧设有第二凸起，所述封闭壳体内部设有与第一凸起配合的第一限位挡块，还有与第二凸起配合的第二限位挡块，所述第一凸起与第二凸起的位置非对称设置，所述电池托的外边缘设有第一凹槽和第二凹槽；

进一步的，所述上壳体和下壳体连接的边缘均填充有防水材料；

进一步的，所述电池舱盖的一端内侧设有带有倒刺的密封柱，所述封闭壳体的内部设有与带有倒刺的密封柱配合的防拔出水口；

进一步的，所述电池舱盖为TPU柔性橡胶材质；

进一步的，所述体态传感器为三轴加速度传感器。

本发明具有的优点和积极效果是：采用可更换电池的方式及电池托、电池舱盖的结构设计配合，解决了外部供电和内部可充电供电的弊端，实现了续航时间长、使用寿命长、即插即用、安全便捷；

电池舱盖与封闭壳体的配合结构设计使设备整体结构一体化，且具备一定的防水功能，防止汗液进入壳体内部，导致设备损坏；

电池托的结构设计实现了电池的唯一方向***与弹出，可防止用户方反与插反电池。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的下壳体上表面结构示意图；

图3是本发明的下壳体下表面结构示意图；

图4是本发明的电池托的正极面结构示意图；

图5是本发明的电池托的负极面结构示意图；

图6是本发明的封闭壳体内部的电路板结构示意图；

图7是本发明的电池舱盖的局部结构示意图；

图8是本发明的织物电极的结构示意图；

图9是本发明的心率传感器电路图；

图10是本发明的温度传感器电路图；

图11是本发明体态传感器电路图；

图12是本发明控制芯片电路图。

图中：

上壳体1、下壳体2、电极母扣卡槽21、电极母扣211、织物电极211a、电极子扣211b、弹簧片212、采集孔22、电池舱盖3、带有倒刺的密封柱31、封闭壳体4、挡条41、第一限位挡块42、第二限位挡块43、防拔出水口44、电路板45、电池托缺口451、电池托5、电池槽51、正极标志52、负极标志53、长边54、第一凸起541、短边55、第二凸起551、第一凹槽56、第二凹槽57、心率传感器6、温度传感器7、防水圈71、体态传感器8、控制芯片9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

如图1-7所示，本发明一种可穿戴生理体征信号采集设备，包括上壳体1、下壳体2、电池舱盖3，所述上壳体1与所述下壳体2卡合与电池舱盖3共同卡接为一封闭壳体4，在所述的封闭壳体4内部设有电池托5和电路板45，所述电池舱盖3将电池托5封闭在封闭壳体4内部，所述电路板45中间设有电池托缺口451，所述封闭壳体4的一侧活动连接有电池舱盖3，所述下壳体2上设有两个电极母扣卡槽21，所述电极母扣卡槽21延伸至下壳体2外部，所述电极母扣卡槽21内固定连接有电极母扣211，两个所述电极母扣卡槽21内侧均连接有弹簧片212，所述电极母扣211与弹簧片212电连接，所述电极母扣211还与下壳体2粘合，所述电极母扣211与连接织物电极211a的电极子扣211b卡接，(织物电极的具体结构参考本公司已申请的专利，专利号为201721305203.7，)所述封闭壳体4内的电路板41上还设有心率传感器6，所述弹簧片212与心率传感器6电连接，所述下壳体2上还设有温度传感器7，所述下壳体2在温度传感器 7对应的位置上设有采集孔22，所述温度传感器7通过采集孔22延伸至下壳体 2外部，所述温度传感器7的端部露出下壳体2外部，用于检测温度，所述温度传感器7在封闭壳体4内部的部分的***设有防水圈71，所述温度传感器7与下壳体2固定连接，所述封闭壳体4内的电路板上还设有体态传感器8，所述织物电极2上设有心率传感器(未画出)，所述封闭壳体4内的电路板45上中间设有控制芯片9，所述心率传感器6、温度传感器7、体态传感器8均与控制芯片9 电连接；

进一步的，所述封闭壳体4的截面有三个顶点，三条边均为弧边，三个角均为倒圆角，三条弧边与三个倒圆角构成圆滑的流线型壳体结构，外形美观，同时穿着时不会因为棱角刺伤穿着者；

进一步的，所述电池托5前端为半圆形，所述电池托5的中间设有盛放电池 (未画出)的电池槽51，所述电池与控制芯片9电连接，所述电池托5的正面设有正极标志52，反面设有负极标志53，从所述电池托5的正极面看，电池托5的左边为长边54，电池托5的右边为短边55，所述下壳体2上设有可以挡住电池托5的挡条41，所述档条41与电池托5的长边54和短边55配合，防止电池托5正反面插反，如果插反，由于档条41两端高度不一致，会导致电池托 5无法***到位，所述长边54的外侧设有第一凸起541，所述短边55的外侧设有第二凸起551，所述封闭壳体4内部设有与第一凸起541配合的第一限位挡块 42，还有与第二凸起551配合的第二限位挡块43，所述第一凸起541与第二凸起551的位置非对称设置，所述电池托5的外边缘设有第一凹槽56和第二凹槽 57，这样设置后，电池托5***到封闭壳体4内部到位后，第一凸起541和第二凸起551分别被第一挡块42和第二挡块43挡住，需要拔出电池托5时用手捏住电池托5的外部的两端，由于有第一凹槽56和第二凹槽57的存在，可以使电池托5的外部的两端向内产生形变，最后第一凸起541和第二凸起551从第一凹槽 56和第二凹槽57内脱出，从而拔出电池托5；

进一步的，所述上壳体1和下壳体2连接的边缘均填充有防水材料；

进一步的，所述电池舱盖3的一端内侧设有带有倒刺的密封柱31，所述封闭壳体4的内部设有与带有倒刺的密封柱配合的防拔出水口44；

进一步的，所述电池舱盖3为TPU柔性橡胶材质；

进一步的，所述体态传感器8为三轴加速度传感器。

本实例的工作过程：本设备主要应用于智能服装上，辅助完成测试穿着者的体温、心率、体态，在服装上在指定的位置上安装好织物电极，穿着者将相应的服装穿着好后，只需将本设备扣在织物电极的电极子扣上，即可进行相应的信号采集工作。

具体的采集原理分别为：

1)心率：在人体内，窦房结发出一次兴奋，按一定途径和时程，依次传向心房和心室，引起整个心脏兴奋。因此，每个心动周期中，心脏各个部分兴奋过程中出现的生物电变化的方向、途径、次序和时间都有一定规律。这种生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液反映到身体表面上，使身体各部位在每一心动周期中也都发生有规律的生物电变化，织物电极211a上的心率传感器把采集到的生物电变化传给心率传感器6，心率传感器6进行算法分析可以计算出此时的心率值。衣服上两侧织物电极211a将身体表面的生物电信号通过两对电极子扣 211b传给心率传感器6，然后进行算法分析计算出心率值，将心率值通过控制芯片蓝牙传给手机软件上显示，用户即可看到此时心率值。心率测量范围 30bpm-200bpm，误差±5％。

2)体温：人体主要辐射波长在9～10μm的红外线，人体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强，通过对人体自身辐射红外能量的测量，便能准确地测定人体表面温度。此温度传感器7贴近皮肤即可进行测量，而且测量精度较高，正常体温范围内(30-40℃)误差在±0.5℃。

3)体态：体态传感器8采用三轴加速度传感器，此传感器通过测量由于重力引起的加速度，可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度；通过分析动态加速度，可以分析出设备移动的方式。

图8至图11为心率传感器、温度传感器、传感器芯片、控制芯片的电路图。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种可穿戴生理体征信号采集设备，其特征在于：包括上壳体、下壳体、电池舱盖，所述上壳体与所述下壳体卡合并与电池舱盖共同卡接为一封闭壳体，在所述的封闭壳体内部设有电路板、电池托，所述电路板中间设有电池托缺口，所述电池舱盖将电池托封闭在封闭壳体内部，所述封闭壳体的一侧活动连接有电池舱盖，所述下壳体上设有两个电极母扣卡槽，所述电极母扣卡槽延伸至下壳体外部，两个所述电极母扣卡槽内侧均连接有弹簧片，所述电极母扣与弹簧片电连接，所述电极母扣还与下壳体粘合，所述电极母扣与连接织物电极的电极子扣卡接，所述封闭壳体内部的电路板上设有心率传感器，所述弹簧片与心率传感器电连接，所述下壳体上还设有温度传感器，所述下壳体在温度传感器对应的位置上设有采集孔，所述温度传感器通过采集孔延伸至下壳体外部，所述温度传感器的端部露出下壳体外部，用于检测温度，所述温度传感器在封闭壳体内部的部分的***设有防水圈，所述温度传感器与下壳体固定连接，所述封闭壳体内部的电路板上还设有体态传感器，所述织物电极与弹簧片连接，所述上壳体的下表面中间设有控制芯片，所述心率传感器、温度传感器、体态传感器均与控制芯片电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可穿戴生理体征信号采集设备，其特征在于：所述封闭壳体的截面有三个顶点，三条边均为弧边，三个角均为倒圆角，三条弧边与三个倒圆角构成圆滑的流线型壳体结构。

3.根据权利要求1所述的一种可穿戴生理体征信号采集设备，其特征在于：所述电池托前端为半圆形，所述电池托的中间设有盛放电池的电池槽，所述电池与电路板电连接，所述电池托的正面设有正极标志，反面设有负极标志，从所述电池托的正极面看，电池托的左边为长边，电池托的右边为短边，所述下壳体上设有可以挡住电池托的挡条，所述档条与电池托的长边和短边配合，防止电池托正反面插反，所述长边的外侧设有第一凸起，所述短边的外侧设有第二凸起，所述封闭壳体内部设有与第一凸起配合的第一限位挡块，还有与第二凸起配合的第二限位挡块，所述第一凸起与第二凸起的位置非对称设置，所述电池托的外边缘设有第一凹槽和第二凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种可穿戴生理体征信号采集设备，其特征在于：所述上壳体和下壳体连接的边缘均填充有防水材料。

5.根据权利要求1所述的一种可穿戴生理体征信号采集设备，其特征在于：所述电池舱盖的一端内侧设有带有倒刺的密封柱，所述封闭壳体的内部设有与带有倒刺的密封柱配合的防拔出水口。

6.根据权利要求1所述的一种可穿戴生理体征信号采集设备，其特征在于：所述电池舱盖为TPU柔性橡胶材质。

7.根据权利要求1所述的一种可穿戴生理体征信号采集设备，其特征在于：所述体态传感器为三轴加速度传感器。