可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备、测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备、测量系统及方法，所述可穿戴设备包括：壳体、表带以及用于检测生物阻抗和心电信息的四个电极片，所述表带与壳体连接，四个电极片的两个电极片设于所述壳体正面，另外两个电极片设于所述壳体的背面。本发明专利技术可以同时实现生物阻抗和心电信号的测量功能，采用四电极法测量生物阻抗，再在这四个电极上共用其中的三个电极完成心电测量，优化设备结构，减小设备体积，降低成本，同时保证测量精度。

Wearable devices, measuring systems and methods for detecting bioimpedance and electrocardiogram

The present invention discloses a wearable device, a measuring system and a method for detecting bioimpedance and electrocardiogram. The wearable device includes a shell, a watch band and four electrodes for detecting bioimpedance and electrocardiogram information. The watch band is connected with the shell, two electrodes of four electrodes are arranged on the front of the shell, and two electrodes are arranged on the back of the shell. The invention can simultaneously realize the measurement function of bio-impedance and ECG signal. The bio-impedance is measured by four-electrode method, and three of the four electrodes are shared to complete the ECG measurement, optimize the equipment structure, reduce the volume of the equipment, reduce the cost, and ensure the measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备、测量系统及方法
本专利技术涉及智能穿戴设备
，尤其涉及一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备、测量系统及方法。
技术介绍
世界卫生组织将肥胖定为十大慢性病之一。肥胖与高血压、高血脂、高血糖并称为“死亡四重奏”，可能成为21世纪的头号杀手。因超重和肥胖引发的糖尿病、高血压、心血管病等疾病逐年增加且呈年轻化趋势。长期持续肥胖者，糖尿病发病率明显提高。我国心血管病防治工作已取得初步成效，但仍面临严峻挑战。总体上看，中国心血管病患病率及死亡率仍处于上升阶段。鉴于以上提到的肥胖及心血管疾病的严重性，尽早发现并进行防治工作变得尤为重要。目前，获得人体成分的主流方法就是通过检测人体的生物阻抗，再通过生物阻抗的相关计算式计算得出。人体成分主要包括脂肪、肌肉、水分、蛋白质等信息。其中，脂肪率是判断人体肥胖的一个重要指标。而心电信号绘制的心电图在心血管疾病的检测过程中具有不可替代的作用，简单、快速、价格低廉，有着较高的临床应用价值。目前市面上采用四电极法测量生物阻抗或人体成分的智能穿戴产品少之又少，大多是采用八电极法测量生物阻抗或人体成分的，如韩国的Inbody体脂秤或人体成分分析仪，采用的是八电极法，不属于可穿戴领域产品，成本高，不易于携带；小米、华为体脂称采用的是四电极法，不属于可穿戴领域产品，体积大，同样不易于携带。市面上应用于可穿戴领域的心电产品较多，差异性大。医院用的24小时动态心电图设备携带不方便，并且多电极与身体连接，容易造成身体瘙痒等不适；苹果手表可检测心电信号，但价格昂贵；其他心电手环产品标准不一，准确性无法保证。另一个值得注意的是，想要在一个设备上能够检测人体脂肪和心电信号，目前市面上还尚未有这样的可穿戴产品。针对以上问题，本专利技术提出了一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备，既可检测人体成分，又可检测心电信号，进而检测人体肥胖程度和预测心血管疾病，成本低、精度高、便于携带，具有较高的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备、测量系统及方法。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备，包括：壳体、表带以及用于检测生物阻抗和心电信息的四个电极片，所述表带与壳体连接，四个电极片的两个电极片设于所述壳体正面，另外两个电极片设于所述壳体的背面；所述壳体内设有处理器模块、信号发生模块、生物阻抗测量模块、心电测量模块、充电模块、显示模块及通信模块，所述处理器模块分别与所述信号发生模块、生物阻抗测量模块、心电测量模块、充电模块、显示模块及通信模块连接，所述信号发生器模块还与所述生物阻抗测量模块连接；所述生物阻抗测量模块检测生物阻抗时需要用到所述四个电极片，所述生物阻抗测量模块分别与所述四个电极片连接，所述心电测量模块测量心电信号时需要用到其中三个电极片，所述三个电极片包括：壳体的背面的两个电极片和正面的一个电极片。所述生物阻抗测量模块与所述处理器模块之间设有模数转换器，所述心电测量模块与所述处理器模块之间设有模数转换器。所述处理器模块包括有信号发生模块；所述生物阻抗测量模块包括：电压跟随器、第一至第四电阻、第一至第四电容、第一选通开关、第二选通开关及仪表放大模块，所述电压跟随器的输入负极与其第一输出端连接，其输入正极与所述信号发生模块连接，所述仪表放大模块具有第一输入端、第二输入端及第二输出端，所述第二输出端与所述处理器模块连接，所述仪表放大模块的第一输入端与所述第一选通开关的公共端连接，所述仪表放大模块的第二输入端与所述第二选通开关的公共端连接，所述第一至第四电阻串联后一端与所述电压跟随器的第一输出端连接，另一端连接至地线，所述第一选通开关的第一选通端与所述电压跟随器的第一输出端连接，所述第一选通开关的第二选通端连接至第二电阻与第三电阻之间，所述第二选通开关的第一选通端连接至第一电阻与第二电阻之间，所述第二选通开关的第二选通端连接至第三电阻与第四电阻之间，所述第一电容一端连接至第一电阻与第二电阻之间，另一端连接至壳体正面的一个电极片，所述第二电容一端连接至第二电阻与第三电阻之间，另一端连接至壳体正面的另一个电极片，所述第三电容一端连接至第三电阻与第四电阻之间，另一端连接至壳体背面的一个电极片，所述第四电容一端连接至地线，另一端连接至壳体背面的另一个电极片。所述心电测量模块包括：与所述三个电极片连接的前置放大电路、与所述前置放大电路连接的高通滤波电路、与所述高通滤波电路连接的50Hz陷波电路、与所述50Hz陷波电路连接的主放大电路以及与所述主放大电路连接的低通滤波电路。所述前置放大电路分别与所述壳体正面的另一电极片及壳体背面的两个电极片连接。所述可穿戴设备还包括第五电容与单点触摸按键，所述第五电容一端与壳体正面的另一电极片连接，另一端与所述单点触摸按键连接。所述处理器模块控制所述信号发生模块输出50kHz的正弦波激励信号给所述生物阻抗测量模块。所述可穿戴设备为佩戴于手腕上的智能可穿戴设备。本专利技术还提供一种可检测生物阻抗和心电的测量系统，包括：上述的可穿戴设备、与所述通信模块连接的智能终端、以及与所述智能终端连接的云端服务器。本专利技术还提供一种可检测生物阻抗和心电的测量方法，测量生物阻抗的方法包括：将可穿戴设备佩戴在手腕上，并使所述可穿戴设备壳体背面的两个电极片与手腕完全接触；将另外一只手的两只手指与所述可穿戴设备壳体的正面的两个电极片完全接触；在信号发生器产生的正弦波激励信号的作用下，电信号通过四个电极片使可穿戴设备与人体形成回路；在生物阻抗测量模块内，对电信号通过通道切换的方式，分别测出两个通道相应电阻的电压，再通过串联电路电流相等原理，对两通道测量的结果构建方程式，并完成生物阻抗的测量；测量心电的方法包括：将可穿戴设备佩戴在手腕上，并使所述可穿戴设备壳体背面的两个电极片与手腕完全接触；将另外一只手的一只手指与所述可穿戴设备壳体的正面的一个电极片完全接触；依靠心脏的有节律性的搏动，使得血液在体内循环流动，产生的电信号流经所述可穿戴设备壳体的三个电极片上形成回路；心电测量模块通过对电信号的放大和滤波处理，再经模数转换器转换成数字信号，并输入到处理器模块进行分析处理，完成心电信号的测量，并绘制相应的心电图。采用上述方案，本专利技术提供一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备、测量系统及方法，可以同时实现生物阻抗和心电信号的测量功能，采用四电极法测量生物阻抗，再在这四个电极上共用其中的三个电极完成心电测量，优化设备结构，减小设备体积，降低成本，同时保证测量精度。附图说明图1为本专利技术可检测生物阻抗和心电的测量系统的示意图。图2为本专利技术中生物阻抗测量模块与心电测量模块的连接示意图。图3为本专利技术可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备的正面结构图。图4为本专利技术可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备的背面结构图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进行详细说明。请参阅图1至图4，本专利技术提供一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备，包括：壳体、表带以及用于检测生物阻抗和心电信息的四个电极片P1、P2、P3、P4，所述表带与壳体连接，四个电极片P1、P2、P3、P4中的两个电极片P1、P2设于所述壳体正面，另外两个电极片P3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备，其特征在于，包括：壳体、表带以及用于检测生物阻抗和心电信息的四个电极片，所述表带与壳体连接，四个电极片的两个电极片设于所述壳体正面，另外两个电极片设于所述壳体的背面；所述壳体内设有处理器模块、信号发生模块、生物阻抗测量模块、心电测量模块、充电模块、显示模块及通信模块，所述处理器模块分别与所述信号发生模块、生物阻抗测量模块、心电测量模块、充电模块、显示模块及通信模块连接，所述信号发生器模块还与所述生物阻抗测量模块连接；所述生物阻抗测量模块检测生物阻抗时需要用到所述四个电极片，所述生物阻抗测量模块分别与所述四个电极片连接，所述心电测量模块测量心电信号时需要用到其中三个电极片，所述三个电极片包括：壳体的背面的两个电极片和正面的一个电极片。

【技术特征摘要】
1.一种可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备，其特征在于，包括：壳体、表带以及用于检测生物阻抗和心电信息的四个电极片，所述表带与壳体连接，四个电极片的两个电极片设于所述壳体正面，另外两个电极片设于所述壳体的背面；所述壳体内设有处理器模块、信号发生模块、生物阻抗测量模块、心电测量模块、充电模块、显示模块及通信模块，所述处理器模块分别与所述信号发生模块、生物阻抗测量模块、心电测量模块、充电模块、显示模块及通信模块连接，所述信号发生器模块还与所述生物阻抗测量模块连接；所述生物阻抗测量模块检测生物阻抗时需要用到所述四个电极片，所述生物阻抗测量模块分别与所述四个电极片连接，所述心电测量模块测量心电信号时需要用到其中三个电极片，所述三个电极片包括：壳体的背面的两个电极片和正面的一个电极片。2.根据权利要求1所述的可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备，其特征在于，所述生物阻抗测量模块与所述处理器模块之间设有模数转换器，所述心电测量模块与所述处理器模块之间设有模数转换器。3.根据权利要求1所述的可检测生物阻抗和心电的可穿戴设备，其特征在于，所述处理器模块包括有信号发生模块；所述生物阻抗测量模块包括：电压跟随器、第一至第四电阻、第一至第四电容、第一选通开关、第二选通开关及仪表放大模块，所述电压跟随器的输入负极与其第一输出端连接，其输入正极与所述信号发生模块连接，所述仪表放大模块具有第一输入端、第二输入端及第二输出端，所述第二输出端与所述处理器模块连接，所述仪表放大模块的第一输入端与所述第一选通开关的公共端连接，所述仪表放大模块的第二输入端与所述第二选通开关的公共端连接，所述第一至第四电阻串联后一端与所述电压跟随器的第一输出端连接，另一端连接至地线，所述第一选通开关的第一选通端与所述电压跟随器的第一输出端连接，所述第一选通开关的第二选通端连接至第二电阻与第三电阻之间，所述第二选通开关的第一选通端连接至第一电阻与第二电阻之间，所述第二选通开关的第二选通端连接至第三电阻与第四电阻之间，所述第一电容一端连接至第一电阻与第二电阻之间，另一端连接至壳体正面的一个电极片，所述第二电容一端连接至第二电阻与第三电阻之间，另一端连接至壳体正面的另一个电极片，所述第三电容一端连接至第三电阻与第四电阻之间，另一端连接至壳体背面的一个电极片，所述第四电容一端连接至地线，另一端连接至壳体背...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡露，钟远琅，曾昭能，
申请(专利权)人：深圳市优创亿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44