CN218247208U - 一种智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能穿戴设备，包括壳体以及形成于壳体上的四个传感器窗口，该四个传感器窗口包括：第一窗口，设有第一绿光发射单元；第二窗口，设有第二绿光发射单元、第一红光发射单元以及第一红外光发射单元；第三窗口，设有第一光传感器；第四窗口，设有第二光传感器，其中，第一窗口与第二窗口相邻设置，第三窗口与第四窗口相邻设置，第一窗口和第三窗口之间的连线与第二窗口与第四窗口之间的连线相交并呈十字形。本实用新型采用2个光电传感器以用于在不同位置对用户的生理信号进行检测，可以从两组检测信号中选择信号质量较佳的信号作为输出信号，从而提高检测精度。

Description

一种智能穿戴设备

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，更具体地说，是涉及一种智能穿戴设备。

背景技术

随着技术的发展和生活需求的提高，目前，智能手表、手环等智能穿戴电子产品越来越多的出现在日常生活中，智能手表、智能手环等智能穿戴设备具有传统手表不具有的功能，例如显示、通讯、播放音乐、上网、生理监测等功能。目前智能穿戴设备中常用的生理监测常用的方法为光电容积脉搏波描记法(PhotoPlethysmoGraphy，PPG)。

光电容积脉搏波描记法的远离如下：由于血液是红色的，它吸收绿光和蓝光。可以采用绿光来照射用户的皮肤，并采用作为光电二极管检测用户皮肤反射的绿光量。光电二极管所接收的绿光量与流过用户血管中的血液量相关。当使用者的心脏跳动时，血液在用户血管中流动并且绿光吸收更大(即，光电二极管接收较少的绿光)，而在心跳之间，用户血管由于血液较少而对绿光吸收较少。因此，可以通过绿色发光二极管照射用户皮肤，并配置光电二极管来接收从用户皮肤反射的绿光量以检测用户的心率。基于该原理，还可以向用户皮肤发射红光、红外管、蓝光等用于检测用户的血氧、血压等生物信号。

向用户发射的光中，一部分光会透过用户皮肤，并经过用户血液吸收后反射回光电传感器，这部分光信号会与用户心跳相关，呈现波动性，为反射信号中的脉动分量(AC分量)；另一部分会直接由用户皮肤反射回光电传感器，这部分光信号将不会呈现波动性，为反射信号的非脉动分量(DC分量)。由于用户的运动、用户组织肌肉运动、设备的不正确佩戴以及环境光的影响将会导致PPG检测信号中具有较多的噪声。

现有的智能穿戴设备一般采用单个光检测器对应多个发光元件，单个检测器难以有效去除PPG信号中的噪声，因此对于用户生物信号的检测精度不高。

发明内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种壳体，以解决现有技术中智能穿戴设备在生物信号检测时，检测精度低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种智能穿戴设备，包括壳体以及形成于所述壳体上的四个传感器窗口，且所述四个传感器窗口包括：

第一窗口，设有第一绿光发射单元；

第二窗口，设有第二绿光发射单元、第一红光发射单元以及第一红外光发射单元；

第三窗口，设有第一光传感器；

第四窗口，设有第二光传感器；

其中，所述第一窗口与第二窗口相邻设置，第三窗口与第四窗口相邻设置，所述第一窗口和所述第三窗口之间的连线与所述第二窗口与所述第四窗口之间的连线相交并呈十字形。

进一步地，所述第二窗口还设有第二红光发射单元及第二红外光发射单元，所述第一红光发射单元、所述第一红外光发射单元、所述第二红光发射单元以及所述第二红外光发射单元呈矩形分布。

进一步地，所述第一红光发射单元和所述第二红光发射单元之间的连线与所述第二红光发射单元和所述第二红外光发射单元之间的连线交叉设置。

进一步地，所述第二绿光发射单元设相对于所述第一红外光发射单元和所述第二红光发射单元之间的连线靠近于所述第二光传感器设置。

进一步地，所述第一光传感器具有与所述第一窗口与所述第三窗口的排布方向垂直的第一中心轴线，所述第一红光发射单元、所述第一红外光发射单元、所述第二红光发射单元以及所述第二红外光发射单元所形成的矩形的几何中心至所述第一中心轴线的距离大于所述第二绿光发射单元至所述第一中心轴线的距离。

进一步地，所述第二绿光发射单元至所述中心轴线的距离为2.5毫米至2.6毫米。

进一步地，所述智能穿戴设备还包括连接于所述壳体的带体。

进一步地，所述第一窗口与所述第三窗口的排布方向平行于所述带体的延伸方向。

进一步地，所述第一窗口的延伸方向、所述第二窗口的延伸方向、所述第三窗口的延伸方向以及所述第四窗口的延伸方向均垂直于所述带体的延伸方向。

进一步地，所述壳体还设有第一充电接口和第二充电接口，所述第一充电接口和所述第二充电接口分布于所述第二窗口和所述第四窗口的连线上且所述第二窗口和所述第四窗口设于所述第一充电接口和所述第二充电接口之间。

本实用新型提供的智能穿戴设备的有益效果在于，本实用新型智能穿戴设备包括壳体以及形成于壳体上的四个传感器窗口，该四个传感器窗口包括：第一窗口，设有第一绿光发射单元；第二窗口，设有第二绿光发射单元、第一红光发射单元以及第一红外光发射单元；第三窗口，设有第一光传感器；第四窗口，设有第二光传感器，其中，第一窗口与第二窗口相邻设置，第三窗口与第四窗口相邻设置，第一窗口和第三窗口之间的连线与第二窗口与第四窗口之间的连线相交并呈十字形。本实用新型采用2个光电传感器以用于在不同位置对用户的生理信号进行检测，可以从两组检测信号中选择信号质量较佳的信号作为输出信号，从而提高检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施例提供的智能手表的立体结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例提供的智能手表的局部后视图；

图3为本实用新型另一种实施例提供的传感器布局示意图。

其中，图中各附图标记：

智能手表10、壳体100、第一窗口110、第一绿光发射单元111、第二窗口120、第二绿光发射单元121、第一红光发射单元122、第一红外光发射单元123、第二红光发射单元124、第二红外光发射单元125、第三窗口130、第一光传感器131、第四窗口140、第二光传感器141、第一充电接口150、第二充电接口160、第一表带210、第二表带220、显示屏300、物理按键400。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型实施例提供的智能穿戴设备进行说明。首先需要说明的是，本实用新型实施例提供的一种智能穿戴设备是一种直接穿在身上或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备，智能穿戴设备可以包括但不限于为智能手表10、智能手环、智能腕带等等。在如下实施例中，以智能手表10为例进行说明。

图1是本实用新型一种实施例提供的智能手表10的一种视角的立体图。图2是本实用新型一种实施例提供的智能手表10的另一视角的立体图。

如图1所示，智能手表10包括壳体100以及安装于壳体100上的显示屏300。智能手表10还包括连接于壳体100的带体，以将智能手表10绑缚至用户的腕部。

该壳体100可以呈截面为圆形或者方形等的规则形状，当然壳体100还可以呈其他的不规则形状。壳体100的材质可以有多种，例如壳体100可由塑料、陶瓷、金属(例如，不锈钢、铝、钛合金等)、其他合适的材料，或者这些材料中任意两者或更多者的组合形成。壳体100可以利用一体式配置形成，在一体式配置中，壳体100的一部分或全部被机加工或模制成单个结构，或者可以利用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等)形成。

显示屏300可以用于显示时间、健康指标、信息等多种信息，显示屏300安装在壳体100上，可以为液晶显示屏300(Liquid Crystal Display，LCD)或有机发光显示屏300(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，或基于其他显示技术的显示屏300(例如，电泳显示屏300、在柔性基板上具有晶体半导体发光二极管阵列的显示屏300等)。显示屏300可以为包括电容性触摸传感器、电阻性触摸传感器或其他触摸传感器部件的触摸屏显示屏300或者可为非触敏的显示屏300。进一步地，触控面板可覆盖显示屏300，当触控面板检测到在其上或附近的触摸操作后，在显示屏300上提供相应的视觉输出。该智能手表10能够实现各种功能，如显示时间、生理参数检测、通信、播放音乐和互联网交互等。

需要说明的是，该带体包括连接于壳体100一侧的第一表带210和连接于壳体100另一侧的第二表带220，在佩戴时，第一表带210和第二表带220共同缠绕用户的腕部，并且第一表带210和第二表带220连接，以将表体固定在用户的腕部，实现佩戴。第一表带210和第二表带220可以为一体结构，或者，第一表带210和第二表带220可以分别铰接在壳体100上。而本实用新型实施例提供的第一表带210和第二表带220可以根据智能手表10佩戴的位置不同而做出适应性调整。第一表带210和第二表带220可由金属、织物、诸如皮革的天然材料、聚合物或其他材料形成。

第一表带210和第二表带220之间的连接方式也可以有多种，例如，第一表带210上可以设置有多个表带孔，第二表带220上可以设置有表扣，表扣包括铰接在第二表带220上的框体以及插针，第一表带210可以穿过框体，插针能够穿过任意一个表带孔并抵靠在框体上。

或者，第一表带210上可以设置有卡孔，第二表带220上可以设置有能够卡合在卡孔中的卡扣，从而使得第一表带210可以与第二表带220卡合固定连接。

可以理解，佩戴者佩戴智能手环时，可以通过调节第一表带210和第二表带220的连接位置，从而将表盘贴合固定在手腕上，此时，表盘中的传感器可以与皮肤接触，从而准确检测出佩戴者的健康指标，并将其发送到终端，或者显示在显示屏300上。

请参阅图2，壳体100形成四个传感器窗口，该四个传感器窗口包括：第一窗口110，设有第一绿光发射单元111；第二窗口120，设有第二绿光发射单元121、第一红光发射单元122以及第一红外光发射单元123；第三窗口130，设有第一光传感器131；第四窗口140，设有第二光传感器141，其中，第一窗口110与第二窗口120相邻设置，第三窗口130与第四窗口140相邻设置，第一窗口110和第三窗口130之间的连线与第二窗口120与第四窗口140之间的连线相交并呈十字形。在一些实施例中，光发射单元可以采用LED(Light EmittingDiode，发光二极管)，光传感器可以采用光电二极管。

需要说明的是，第一窗口110和第三窗口130之间的连线指的是第一窗口110的几何中心和第三窗口130的几何中心之间的连线，第二窗口120与第四窗口140之间的连线指的是第二窗口120的几何中心与第四窗口140的几何中心之间的连线。

第一绿光发射单元111和第二绿光发射单元121发射绿光，第一光传感器131和/或第二光传感器141接收经用户皮肤反射回的绿色光线，以用于用户生物信号的检测，其中检测绿光的变化幅度主要用于心率检测。

第一红光发射单元122用于发出红色光线，第一红外光发射单元123用于发出红外光，第一光传感器131和/或第二光传感器141接收经用户皮肤反射回的红色光线和红外光，第一红光发射单元122和第一红外光发射单元123主要用于血氧检测，具体原理为根据氧合血红蛋白和还原血红蛋白在红光和红外光区域的光谱特性，氧合血红蛋白和还原血红蛋白对于红光和红外光的吸收差别非常大，血液的光吸收程度和光散射程度与血氧饱和度、血红蛋白含量相关，因此血液中的氧合血红蛋白和还原血红蛋白的含量不同，其血液的吸收光谱也不同，从而可以采取红光和红外光进行血氧检测。

本实用新型提供的智能穿戴设备，与现有技术相比，本实用新型智能穿戴设备包括壳体100以及形成于壳体100上的四个传感器窗口，该四个传感器窗口包括：第一窗口110，设有第一绿光发射单元111；第二窗口120，设有第二绿光发射单元121、第一红光发射单元122以及第一红外光发射单元123；第三窗口130，设有第一光传感器131；第四窗口140，设有第二光传感器141，其中，第一窗口110与第二窗口120相邻设置，第三窗口130与第四窗口140相邻设置，第一窗口110和第三窗口130之间的连线与第二窗口120与第四窗口140之间的连线相交并呈十字形。本实用新型采用2个光电传感器以用于在不同位置对用户的生理信号进行检测，可以从两组检测信号中选择信号质量较佳的信号作为输出信号，从而提高检测精度。

请参阅图3，图3是本实用新型另一实施例提供的传感器布局示意图。如图3所示，所述第二窗口120还设有第二红光发射单元124及第二红外光发射单元125，所述第一红光发射单元122、所述第一红外光发射单元123、所述第二红光发射单元124以及所述第二红外光发射单元125呈矩形分布。可以理解地是，通过在第二窗口120设置第二红光发射单元124和第二红外光发射单元125，提高了第一光传感器131和/或第二光传感器141接收经用户皮肤反射回的红色光线和红外光的光信号强度，有利于提高血氧检测的检测精度。具体地，矩形分布的第一红光发射单元122、第一红外光发射单元123、第二红光发射单元124和第二红外光发射单元125，整体布局更加整洁、美观。

请参阅图3，在一些实施例中，所述第一红光发射单元122和所述第二红光发射单元124之间的连线与所述第二红光发射单元124和所述第二红外光发射单元125之间的连线交叉设置。可以理解地是，第一红光发射单元122和第二红外光发射单元125呈对角线分布，第二红光发射单元124和第二红外光发射单元125呈对角线分布，如此设置，使得第二窗口120中的红光反射光线和红外光反射光线能够从不同方向反射入第一光传感器131和/或第二光传感器141，有利于提高第一光传感器131和第二光传感器141的检测准确度。

请参阅图3，在一些实施例中，所述第二绿光发射单元121设相对于所述第一红外光发射单元123和所述第二红光发射单元124之间的连线靠近于所述第二光传感器141设置。具体地，第一红光发射单元122、第一红外光发射单元123、第二红光发射单元124和第二红外光发射单元125呈矩形方阵，第二绿光发射单元121设于该矩形方阵与第二光传感器141之间，使得第二绿光发射单元121至第二光传感器141的距离小于矩形方阵至第二光传感器141的距离，由于第二光传感器141发射的绿光在人体吸收率较高，但穿透能力较弱，穿透能力不及红光和红外光，因此将第二绿光发射单元121靠近于第二光传感器141设置，使绿光PPG信号的质量更好。

请参阅图3，在一些实施例中，所述第一光传感器131具有与所述第一窗口110与所述第三窗口130的排布方向垂直的中心轴线，所述第一红光发射单元122、所述第一红外光发射单元123、所述第二红光发射单元124以及所述第二红外光发射单元125所形成的矩形的几何中心至所述中心轴线的距离大于所述第二绿光发射单元121至所述中心轴线的距离。同理。可以理解地是，将第二绿光发射单元121更靠近第一光传感器131设置，使绿光PPG信号的质量更好。

在一些实施例中，所述第二绿光发射单元121至所述中心轴线的距离为2.5毫米至2.6毫米。具体地，该距离使得第一光传感器131接收第二绿光发射单元121所发出的绿光PPG信号的质量更好。

请参阅图1及图3，在一些实施例中，所述第一窗口110与所述第三窗口130的排布方向平行于所述带体的延伸方向。可以理解地是，如此设置，使得用户佩戴智能手表10时，第二窗口120能够贴合于用户腕部的中部，从而使得第二窗口120中的红光、红外光以及绿光能够稳定地被第一光传感器131和/或第二光传感器141所接收，保证了心率和血氧的检测稳定性。

请参阅图1及图3，在一些实施例中，所述第一窗口110的延伸方向、所述第二窗口120的延伸方向、所述第三窗口130的延伸方向以及所述第四窗口140的延伸方向均垂直于所述带体的延伸方向，有利于窗口的美观性。

请参阅图2，在一些实施例中，所述壳体100还设有第一充电接口150和第二充电接口160，所述第一充电接口150和所述第二充电接口160分布于所述第二窗口120和所述第四窗口140的连线上且所述第二窗口120和所述第四窗口140设于所述第一充电接口150和所述第二充电接口160之间。具体地，该第一充电接口150和第二充电接口160用于与充电座配合以进行无线充电，通过将第一充电接口150和第二充电接口160分别设于第二窗口120和第四窗口140的两侧，有利于提高智能手表10与充电座配合时的稳固性。

请参阅图1，在一些实施例中，智能手表10可以设置有麦克风和物理按键400等，显示屏300与壳体100围成的腔体内部可以设置有芯片、内部传感器、电池等部件。

麦克风设置在壳体100侧部，麦克风可以将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路接收后转换为音频数据；音频电路也可以将音频数据转换为电信号，传输到扬声器，由扬声器转换为声音信号输出。

物理按键400设置在壳体100侧部，物理按键400可以为按压式的按键，也可以是旋转式的按键，该物理按键400可以为用于控制音量的音量控制按键、用于点亮或熄灭显示屏300以及控制智能穿戴设备开关机的开关按键，智能穿戴设备可以接收物理按键400输入，产生与智能穿戴设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。

内部传感器包括陀螺仪传感器、加速度传感器、温度传感器、触摸传感器等。陀螺仪传感器用于确定智能穿戴设备的运动姿态；加速度传感器用于检测智能穿戴设备在各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，当智能穿戴设备静止时可检测出重力的大小及方向；温湿度传感器用于检测温度和湿度；触摸传感器也称“触控器件”，触摸传感器可以设置于显示屏300，由触摸传感器与显示屏300组成触摸屏，也称“触控屏”，触摸传感器用于检测作用于其上或附近的触摸操作。

芯片可以与各种传感器连接，可以将心率传感器检测到的信号转化得到相应得健康指标。芯片可以包括一个或多个处理单元，例如：其可以包括应用处理器(Applicationprocessor，AP)，调制解调处理器，存储器，数字信号处理器(Digital signalprocessor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(Neural-network processing unit，NPU)等。

电池能够为显示屏300、芯片中的控制器和处理器等部件提供电能，电池的种类包括但不限于锂电池、干电池、蓄电池等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括壳体以及形成于所述壳体上的四个传感器窗口，且所述四个传感器窗口包括：

第一窗口，设有第一绿光发射单元；

第二窗口，设有第二绿光发射单元、第一红光发射单元以及第一红外光发射单元；

第三窗口，设有第一光传感器；

第四窗口，设有第二光传感器；

其中，所述第一窗口与第二窗口相邻设置，第三窗口与第四窗口相邻设置，所述第一窗口和所述第三窗口之间的连线与所述第二窗口与所述第四窗口之间的连线相交并呈十字形。

2.如权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第二窗口还设有第二红光发射单元及第二红外光发射单元，所述第一红光发射单元、所述第一红外光发射单元、所述第二红光发射单元以及所述第二红外光发射单元呈矩形分布。

3.如权利要求2所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一红光发射单元和所述第二红光发射单元之间的连线与所述第二红光发射单元和所述第二红外光发射单元之间的连线交叉设置。

4.如权利要求3所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第二绿光发射单元设相对于所述第一红外光发射单元和所述第二红光发射单元之间的连线靠近于所述第二光传感器设置。

5.如权利要求3所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一光传感器具有与所述第一窗口与所述第三窗口的排布方向垂直的中心轴线，所述第一红光发射单元、所述第一红外光发射单元、所述第二红光发射单元以及所述第二红外光发射单元所形成的矩形的几何中心至所述中心轴线的距离大于所述第二绿光发射单元至所述中心轴线的距离。

6.如权利要求5所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第二绿光发射单元至所述中心轴线的距离为2.5毫米至2.6毫米。

7.如权利要求1至6中任一项所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括连接于所述壳体的带体。

8.如权利要求7所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一窗口与所述第三窗口的排布方向平行于所述带体的延伸方向。

9.如权利要求7所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述第一窗口的延伸方向、所述第二窗口的延伸方向、所述第三窗口的延伸方向以及所述第四窗口的延伸方向均垂直于所述带体的延伸方向。

10.如权利要求7所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述壳体还设有第一充电接口和第二充电接口，所述第一充电接口和所述第二充电接口分布于所述第二窗口和所述第四窗口的连线上且所述第二窗口和所述第四窗口设于所述第一充电接口和所述第二充电接口之间。

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