一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，包括设备本体；所述设备本体包括电极、模拟开关矩阵、信号采集单元和处理器控制单元；若干所述电极分别与模拟开关矩阵的信号输入端连接；所述模拟开关矩阵的信号输出端与信号采集单元的信号输入端连接；所述信号采集单元的信号输出端与处理器控制单元的信号输入端连接；通过模拟开关矩阵实现了四个电极之间的多种组合，实现了多种传感器间的电极共享，从而减小了设备的所用电极数量，降低了穿戴式设备的外观尺寸设计难度，提升了用户使用舒适度。

A Multi-parameter Wearable Health Detection Equipment Based on Shared Electrode

The invention discloses a multi-parameter wearable health detection device based on shared electrodes, including the device body, which comprises electrodes, analog switching matrix, signal acquisition unit and processor control unit, several electrodes are respectively connected with the signal input end of analog switching matrix, and the analog switching moment. The signal output end of the array is connected with the signal input end of the signal acquisition unit; the signal output end of the signal acquisition unit is connected with the signal input end of the control unit of the processor; various combinations of the four electrodes are realized through the analog switch matrix, and the sharing of electrodes among various sensors is realized, thus reducing the equipment. The number of electrodes used reduces the design difficulty of the appearance size of wearable equipment and improves the user's comfort.

【技术实现步骤摘要】
一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备
本专利技术涉及健康检测领域，尤其涉及一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备。
技术介绍
穿戴式类产品如手环、手表等产品已经成为日常生活中不可缺少的电子产品之一，然而用户已经不再满足于简单的计步、活动量的需求，需要检测更多的功能，智能多参数生理指标检测自然成为首选。基本的生理指标按检测方法可以分为三大类：一是基于光电吸收、反射法的检测，常见的基于血液容积描计波(PPG)的脉率检测(HRM)和血氧饱和度(SPO2)；二是基于生物电势的检测，常见的有心电(ECG)、脑电(EEG)和肌电(EMG)；三是基于阻抗的检测，常见的是身体成分分析(BIA)和皮电反应(EDA或GSR)。第一种光学检测法的优点是不需要人的主动参与，能够实现无感检测，而后面的两大类生理指标检测均需要使用电极，而且需要良好接触的电极，一般来说，ECG/EEG/EMG至少需要2～3个电极，BIA需要4个电极，EDA最少需要2个电极，如果简单地将这些功能集成起来，不但所需元件数量增多，而且产品的外观尺寸的控制难度也显著增加，难以做到小巧轻便，这一定程度上限制了其在穿戴式产品上的应用。目前的主流手环上已经配置了基于光学PPG检测的心率(HRM)或血氧饱和度(SPO2)检测，少数设备还在此基础上还集成了心电(ECG)功能；这些设备一般还需要2个充电端子/电极和1个触摸按键，如果不复用电极的话至少需要5个端子/电极，更不要说进一步集成EDA、BIA等功能。所以有必要专利技术一种实现多个传感器共用电极、安全轻便的基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备。专利技术内容专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种实现多个传感器共用电极、安全轻便的基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，包括设备本体；所述设备本体包括电极、模拟开关矩阵、信号采集单元和处理器控制单元；若干所述电极分别将被测人体的不同部位与模拟开关矩阵的信号输入端连接；所述模拟开关矩阵的信号输出端与信号采集单元的信号输入端连接；所述信号采集单元的信号输出端与处理器控制单元的信号输入端连接。进一步地，所述电极和模拟开关矩阵之间连接设置有模拟输入保护单元；所述模拟输入保护单元包括若干器件组；若干所述器件组分别对应设置在各电极的通道上；所述器件组包括隔离电容、第一电阻和第二电阻；所述隔离电容和第一电阻串联设置；所述第二电阻与隔离电容、第一电阻并联设置。进一步地，所述信号采集单元包括皮电活动采集装置；所述电极包括第一电极和第二电极；所述第一电极和第二电极与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第一电极和第二电极分别与皮电活动采集装置的信号输入端连接；所述皮电活动采集装置的信号输出端与处理器控制单元的信号输入端连接。进一步地，所述信号采集单元包括第一生物电势采集装置；所述电极包括第二电极和第三电极；所述第二电极与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第三电极与被测人员穿戴部分以外的皮肤接触；所述第二电极和第三电极分别与第一生物电势采集装置的信号输入端连接；所述第一生物电势采集装置的信号输出端与处理器控制单元的信号输入端连接。进一步地，所述信号采集单元包括第二生物电势采集装置；所述电极包括第一电极、第二电极和第三电极；所述第一电极和第二电极与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第三电极与被测人员穿戴部分以外的皮肤接触；所述第一电极、第二电极和第三电极分别与第二生物电势采集装置的信号输入端连接；所述第二生物电势采集装置的信号输出端与处理器控制单元的信号输入端连接。进一步地，所述信号采集单元包括身体成分分析装置；所述电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述第一电极和第二电极与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第三电极和第四电极与被测人员穿戴部分以外的皮肤接触；所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极分别与身体成分分析装置的信号输入端连接；所述身体成分分析装置的信号输出端与处理器控制单元的信号输入端连接。进一步地，所述设备本体通过系带固定设置在手腕上；所述电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述第一电极和第二电极设置在设备本体面向手腕的一侧，与手腕接触；所述第三电极和第四电极与被测人员除手腕以外的身体其它部位接触。进一步地，所述电极包括第一电极、第二电极和第三电极；所述第一电极和第二电极与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第三电极与被测人员穿戴部分以外的部位接触；所述第三电极与生物电势采集装置之间的连接线路上设置有触摸控制单元；所述触摸控制单元的信号输出端与处理器控制单元的信号输入端连接；所述第三电极与触摸控制单元之间设置有二选一模拟开关。进一步地，所述电极包括第一电极和第二电极；所述第一电极和第二电极与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第一电极、第二电极与信号采集单元之间连接设置有电源输入保护单元；所述电源输入保护单元的电力输出端通过电池充电单元与电池连接。进一步地，所述电源输入保护单元包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管和第二NMOS管；所述第一电极与电池充电单元之间依次连接设置有第一PMOS管和第一NMOS管；所述第一NMOS管上连接设置有第一控制器；所述第一控制器通过控制信号调整第一NMOS管的开关；所述第二电极与电池充电单元之间依次连接设置有第二PMOS管和第二NMOS管；所述第二NMOS管上连接设置有第二控制器；所述第二控制器通过控制信号调整第二NMOS管的开关。有益效果：本专利技术的一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，包括设备本体；所述设备本体包括电极、模拟开关矩阵、信号采集单元和处理器控制单元；通过模拟开关矩阵实现了四个电极之间的多种组合，实现了多种传感器间的电极共享，从而减小了设备的所用电极数量，降低了穿戴式设备的外观尺寸设计难度，提升了用户使用舒适度。附图说明附图1为检测设备设计架构图；附图2为穿戴时各电极位置示意图；附图3为电源输入保护单元具体结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，如附图1所示，包括设备本体5；所述设备本体5包括电极、模拟输入保护单元9、模拟开关矩阵11、信号采集单元13和处理器控制单元16；其中电极为设备上外露的导电性材料，用于模拟信号采集；电极包括第一电极1、第二电极2、第三电极3和第四电极4；四个电极通过模拟输入保护单元9经内部模拟开关矩阵11与信号采集单元13连接；第一电极1和第二电极2除了模拟输入功能外还会复用做设备充电端子，使用电源输入保护单元8将电源与模拟输入隔离开，电源输入保护单元8与电池充电单元10、电池12依次连接，给设备电池充电，电池充电单元10是电池12的充电电路；第四电极4可同时复用做触摸电极，各电极应用情况见表1。其中电源输入保护单元8将电源与模拟信号隔离，如附图3所示，针对每个电极的通道采用了双MOS管设计，具体包括第一PMOS管Q1、第二PMOS管Q3、第一NMOS管Q2和第二NMOS管Q4；设置第一PMOS管Q1和第二PMOS管Q3可以实现单向导通，满足设备充电需求，但不能防止电流从充电电路反流到输入端；所以在PMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，其特征在于：包括设备本体(5)；所述设备本体(5)包括电极、模拟开关矩阵(11)、信号采集单元(13)和处理器控制单元(16)；若干所述电极分别将被测人体的不同部位与模拟开关矩阵(11)的信号输入端连接；所述模拟开关矩阵(11)的信号输出端与信号采集单元(13)的信号输入端连接；所述信号采集单元(13)的信号输出端与处理器控制单元(16)的信号输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，其特征在于：包括设备本体(5)；所述设备本体(5)包括电极、模拟开关矩阵(11)、信号采集单元(13)和处理器控制单元(16)；若干所述电极分别将被测人体的不同部位与模拟开关矩阵(11)的信号输入端连接；所述模拟开关矩阵(11)的信号输出端与信号采集单元(13)的信号输入端连接；所述信号采集单元(13)的信号输出端与处理器控制单元(16)的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，其特征在于：所述电极和模拟开关矩阵(11)之间连接设置有模拟输入保护单元(9)；所述模拟输入保护单元(9)包括若干器件组；若干所述器件组分别对应设置在各电极的通道上；所述器件组包括隔离电容、第一电阻和第二电阻；所述隔离电容和第一电阻串联设置；所述第二电阻与隔离电容、第一电阻并联设置。3.根据权利要求1所述的一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，其特征在于：所述信号采集单元(13)包括皮电活动采集装置；所述电极包括第一电极(1)和第二电极(2)；所述第一电极(1)和第二电极(2)与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第一电极(1)和第二电极(2)分别与皮电活动采集装置的信号输入端连接；所述皮电活动采集装置的信号输出端与处理器控制单元(16)的信号输入端连接。4.根据权利要求1所述的一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，其特征在于：所述信号采集单元(13)包括第一生物电势采集装置；所述电极包括第二电极(2)和第三电极(3)；所述第二电极(2)与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第三电极(3)与被测人员穿戴部分以外的皮肤接触；所述第二电极(2)和第三电极(3)分别与第一生物电势采集装置的信号输入端连接；所述第一生物电势采集装置的信号输出端与处理器控制单元(16)的信号输入端连接。5.根据权利要求1所述的一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，其特征在于：所述信号采集单元(13)包括第二生物电势采集装置；所述电极包括第一电极(1)、第二电极(2)和第三电极(3)；所述第一电极(1)和第二电极(2)与被测人员穿戴部分的皮肤接触；所述第三电极(3)与被测人员穿戴部分以外的皮肤接触；所述第一电极(1)、第二电极(2)和第三电极(3)分别与第二生物电势采集装置的信号输入端连接；所述第二生物电势采集装置的信号输出端与处理器控制单元(16)的信号输入端连接。6.根据权利要求1所述的一种基于共享电极的多参数穿戴式健康检测设备，其特征在于：所述信号采集单元(13)包括身体成分分析装置；所述电极包括第一电极(1)、第二电极(2)、第三电极(3)和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗倩倩，杨国华，
申请(专利权)人：无锡商业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32