一種心電檢測電路及電子設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種心電檢測電路及電子設備，所述心電檢測電路包括藍牙主芯片、心電檢測模塊、輸出模塊、以及用于為所述藍牙主芯片和心電檢測模塊供電的電源模塊，所述心電檢測模塊將檢測的心電信號發(fā)送至藍牙主芯片進行處理，所述輸出模塊與所述藍牙主芯片連接。本實用新型的心電檢測電路，采用一顆低功耗藍牙主芯片作為主處理芯片，檢測電路整體功耗低，待機時間長，適合用戶隨身攜帶，使用方便。此外，采用高精度的心率檢測芯片，通過檢測高精度的脈搏信號，獲得的心率值精確度高。
【專利說明】 —種心電檢測電路及電子設備

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于心電檢測裝置【技術領域】，具體地說，涉及一種用于監(jiān)護用戶心臟的心電檢測電路及設置有該電路的電子設備。

【背景技術】
[0002]心電檢測電路的原理是通過貼在人體表面不同位置上的兩個電極，將心電信號傳輸到處理電路進行處理以及由顯示單元進行顯示，為了使心率檢測裝置做的更加便攜，目前普遍采用的是通過設置兩個電位傳感器和檢測電路設計于一體，所采用的電路元件能耗高，需要經常更換電池，給使用帶來不方面。此外，為了滿足便于攜帶的需要而對電路結構進行簡化，因此，處理電路采用一些簡單的電子元器件搭建，所測得的心率精度較低，對用戶的實際參考意義不大。
[0003]此外，目前的心電檢測電路不具有報警功能，對未合適佩戴時，不能報警提示，給使用帶來不方便。


【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型為了解決現有心電檢測電路能耗高的問題，提供了一種心電檢測電路及電子設備，該心電檢測電路通過采用一顆低功耗藍牙主芯片，可以有效降低電路功耗。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現:
[0006]一種心電檢測電路，其特征在于:包括藍牙主芯片、心電檢測模塊、輸出模塊、以及用于為所述藍牙主芯片和心電檢測模塊供電的電源模塊，所述心電檢測模塊將檢測的心電信號發(fā)送至藍牙主芯片，由藍牙主芯片將所述心電信號處理后通過天線發(fā)送至信號接收終端，所述輸出模塊與所述藍牙主芯片連接。
[0007]進一步的，還包括與所述藍牙主芯片連接的顯示屏。
[0008]進一步的，還包括與所述藍牙主芯片連接的光電容積脈搏波傳感器模組。
[0009]還包括與所述藍牙主芯片連接的加速度傳感器。
[0010]進一步的，所述的輸出模塊包括LED燈和/或馬達。
[0011]進一步的，所述的電源模塊包括電池、以及低壓差線性穩(wěn)壓器，所述的電池通過低壓差線性穩(wěn)壓器輸出恒定的直流電。
[0012]又進一步的，所述心電檢測模塊包括一顆心率檢測芯片，所述心率檢測芯片包括第一信號輸入端、第二信號輸入端兩個信號輸入端和一個驅動放大器輸出端，第一信號輸入端、第二信號輸入端分別連接一電阻后與第一電極(ECGl)、第三電極(ECG3) 對應連接，驅動放大器輸出端(RLD)連接一電阻后與第二電極(ECG2)連接，所述的第一信號輸入端、第二信號輸入端分別連接一上拉電阻后與直流電源(VDD)連接。
[0013]或者，所述心電檢測模塊包括一顆心率檢測芯片，所述心率檢測芯片包括第一信號輸入端和第二信號輸入端兩個信號輸入端，該第一信號輸入端和第二信號輸入端分別連接一電阻后與第一電極(ECG1)、第三電極(ECG3)——對應連接。
[0014]基于上述的具有兩個信號輸入端和一個驅動放大器輸出端的心電檢測電路，本發(fā)明同時提供了一種電子設備，包括帶體，所述心電檢測電路固定在所述帶體上，第一電極化〇61)、第二電極化062)固定在帶體的內表面，第三電極(ECG3)固定在帶體側面。
[0015]基于上述的具有兩個信號輸入端的心電檢測電路，本發(fā)明同時提供了一種電子設備，包括帶體，所述心電檢測電路固定在所述帶體上，第一電極(ECGl)固定在帶體的內表面，第三電極(ECG3)固定在帶體側面。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型的心電檢測電路，通過采用一顆低功耗藍牙主芯片作為主處理芯片，將心率檢測芯片測得的脈搏信號進行運算和處理，得到佩戴者的心率，檢測電路整體功耗低，待機時間長，適合用戶隨身攜帶，使用方便。此外，采用高精度的心率檢測芯片，通過檢測高精度的脈搏信號，得到的心率值精確度高。
[0017]結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型所提出的心電檢測電路的原理方框圖；
[0019]圖2是圖1中一種實施例的部分電路原理圖；
[0020]圖3是圖2中另外一種實施例的部分電路原理圖；
[0021]圖4是本實用新型所提出的電子設備的一種實施例結構圖；
[0022]圖5是圖4的側面視圖；
[0023]圖6是本實用新型所提出的電子設備的另外一種實施例結構示意圖；
[0024]圖7是圖6中電子設備的原理圖；
[0025]圖8為圖6中PPG傳感器模組原理圖。

【具體實施方式】
[0026]本實用新型為了解決現有心電檢測電路能耗高的問題，提供了一種心電檢測電路及電子設備，通過采用采用一顆低功耗藍牙主芯片作為主處理芯片，可以有效降低電路功耗，利用藍牙主芯片自帶的藍牙通信功能，通過藍牙低功耗4.0協議與信號接收終端(比如手機)進行通信或者通過自身的顯示屏進行直觀顯示，無需增加其他的硬件電路結構，可以節(jié)省電路成本。
[0027]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細地說明。
[0028]實施例一，本實施例提供了一種心電檢測電路，參見圖1所示，包括藍牙主芯片、心電檢測模塊、輸出模塊、以及用于為所述藍牙主芯片和心電檢測模塊供電的電源模塊，所述心率檢測模塊將檢測的心率信號發(fā)送至藍牙主芯片，由藍牙主芯片進行模數轉換后并通過藍牙通信的方式發(fā)送至信號接收終端，輸出模塊與所述藍牙主芯片連接，接收藍牙主芯片的控制輸出指示信號。
[0029]本心電檢測電路的工作原理是:低功耗的藍牙主芯片將心電檢測模塊檢測到的心電信號進行運算和處理(例如模數轉換、放大等操作后能夠形成心電波形信號)，或者更進一步的通過內置的比較器、計數器等直接得到佩戴者此時的心率值，然后通過藍牙低功耗4.0協議同步到信號接收終端(比如手機)中進行顯示，其顯示內容可以為表示藍牙主芯片輸出的心電波形信號的心電圖和/或由藍牙主芯片直接得出的一系列心率值。
[0030]為了能夠方便檢測用戶運動時的運動步伐次數信息，還包括與所述藍牙主芯片連接的加速度傳感器，藍牙主芯片將加速度傳感器檢測到的振動信號通過內置的運算放大器、計數器等硬件的運算和處理，計算出佩戴者的步伐信息，因此，可以提供用戶運動時與心率直接相關聯的步伐信息，可以向佩戴者提供更全面的人體生理參數信息，適合運動時使用。當然，本心電檢測電路還可以根據實際需要增設其他傳感器，比如帶有GPS、陀螺儀等各種傳感器，可以測出佩戴者的運動量、消耗熱量等數據，并將數據傳輸到信號接收終端或者z?端等。由以上可知，本心電檢測電路具有低功耗、體積小、便攜、檢測精度聞的優(yōu)點，可以應用于各種心率檢測設備中，尤其適合應用于可穿戴產品中。
[0031]為了便于可以在有來自于信號接收終端的來電或短信時進行對佩戴者進行提示，本心電檢測電路中的輸出模塊可以配置成為LED燈，對用戶進行閃爍提示，還可以配置成為馬達，對用戶進行震動提示，當然，也可以配置成兩者的組合，能夠同時進行振動和閃爍提示，或者分別用于提示不同類型的信息。
[0032]為了方便將測得的心電信息直觀的進行本地顯示，還包括與所述藍牙主芯片連接的顯示屏。藍牙主芯片可以將加速度計檢測到的振動信息、心電檢測模塊到的心電信號等信息進行運算和處理，顯示在顯示屏上。所述顯示屏優(yōu)選采用OLED (有機電激發(fā)光二極管)顯示屏。
[0033]還包括與所述藍牙主芯片連接的光電容積脈搏波(PPG)傳感器模組，該模組的紅外線，用戶也可以進行心率的測量，相比ECG的測量方式，光電容積脈搏波傳感器模組具有更大的信號幅值，而且光電容積脈搏波傳感器模組測量方式不受工頻干擾和肌電信號的影響。光電容積脈搏波傳感器模組還具有手勢檢測功能，可以檢測用戶手勢實現對顯示屏的控制。
[0034]所述的電源模塊包括電池以及低壓差線性穩(wěn)壓器，所述的電池通過低壓差線性穩(wěn)壓器輸出恒定的直流電，為了便于環(huán)保，本檢測電路優(yōu)選采用可充電電池，所述的電源模塊還包括充電管理芯片，所述的充電管理芯片通過USB充電端口連接外部電源后為電池充電，充電管理芯片可以通過USB連接電線連接至具有USB接口的智能設備上充電，也可以通過一電源適配器連接至交流電源進行充電。
[0035]實施例二，作為一個優(yōu)選實施例，所述心率檢測模塊包括一顆心率檢測芯片，參見圖2所示，給出了一種心電檢測電路的部分電路原理圖，本實施例中的心率檢測芯片U4采用一顆AD8232芯片實現，心率檢測芯片U4包括第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN兩個信號輸入端、和一個驅動放大器輸出端RLD,第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN分別連接電阻R22、電阻R21后與第一電極ECG1、第三電極ECG3——對應連接，驅動放大器輸出端RLD連接電阻R34后與第二電極ECG2連接，為了便于連接，第一電極ECGl、第三電極ECG3、第二電極ECG2分別通過插座J3、插座J5、插座J4接入檢測電路，第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN分別連接一上拉電阻后與直流電源VDD連接。本心電檢測電路的工作原理是:檢測何時第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN的任意輸入電壓與正供電軌相差不到0.5 V，這種情況下，第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN必須通過一個上拉電阻連接到正電源。正常工作期間，用戶的電位必須處于藍牙主芯片的共模范圍內，這只有在將第二電極ECG2連接到驅動放大器輸出端RLD時才有可能，在本電路的工作模式中，也即直流導聯脫落模式中，心率檢測芯片U4獨立檢查第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN的每個輸入，因此可以檢測出哪個電極斷開，心率檢測芯片U4通過將相應的LOD-或LOD+引腳設為高電平來指示斷開的具體電極，相應的藍牙主芯片可以通過控制輸出端輸出報警提示，以及時提示用戶正確佩戴，確保檢測到有效數據。本實施例的AD8232ECG電極測量方式僅有170uA的電流消耗，這對于可穿戴設備上普遍電池容量較小有非常大的幫助。
[0036]實施例三，本實施例提供了另外一種心電檢測電路的部分電路原理圖，電路系統方框圖可以參見圖1所示，在此不作贅述，所述心率檢測模塊同樣包括一顆心率檢測芯片，本實施例的部分電路原理圖參加圖3所示，心率檢測芯片U4包括第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN兩個信號輸入端，該第一信號輸入端-1N、第二信號輸入端+IN分別連接電阻R22、電阻R21后與第一電極ECG1、第三電極ECG3——對應連接，本電路的工作模式為交流導聯脫落檢測模式，只引出兩個檢測電極，與三個檢測電極的相比較，只能確定有電極失去連接，但無法確定具體電極。僅使用兩個電極時，交流導聯脫落檢測模式非常有用(無需使用驅動電極)。這種情況下，兩個電極之間必須存在傳導路徑，該路徑通常由兩個電阻組成。這兩個電阻還為每個輸入提供偏置反饋路徑。應將每個電阻連接到REFOUT或RLD，以使輸入保持在儀表放大器的共模范圍內。芯片通過強迫為輸入端提供一個100 kHz的小電流來檢測電極何時斷開。此電流通過外部電阻從IN+流入IN-并在輸入端產生一個差分電壓，然后該電壓經同步檢測并與內部閾值進行比較。這兩個外部電阻的建議值為10 M0較低的電阻值會使差分壓降過低而無法檢測，同時會降低放大器的輸入阻抗。當電極連接到對象時，該路徑上的阻抗應低于3 M，以便保持壓降始終低于比較器閾值。
[0037]實施例四,基于實施例二中的具有兩個信號輸入端和一個驅動放大器輸出端的中心電檢測電路，本實施例提供了一種電子設備，參見圖4、圖5所示，該電子設備為一種腕戴設備，包括帶體1，心電檢測電路固定在所述帶體I上，第一電極ECG1、第二電極ECG2固定在帶體I的內表面，第三電極ECG3固定在帶體I側面，本實施例的電子設備佩戴在手腕上時，第一電極ECG1、第二電極ECG2與腕部皮膚表面接觸，佩戴者需要用另外一只手的手指按壓第三電極ECG3，當正確接觸時，LED燈2會在檢測到一次心跳時閃爍一次，如果沒有正常接觸，心電檢測電路會控制輸出報警提示。
[0038]如圖6所示，在本實用新型的另一實施例中，帶體I上還設置有有機電激發(fā)光二極管(OLED)顯示屏5，用于顯示所檢測的心電波形圖或者心率值，方便用戶直觀觀察。
[0039]本實施例的心電檢測電路還包括與藍牙主芯片連接的光電容積脈搏波傳感器模組，包括光電容積脈搏波(PPG)傳感器3以及紅外LED4，有機電激發(fā)光二極管(OLED)顯示屏5設置在帶體I上，PPG傳感器3以及紅外LED4設置在OLED顯示屏5的一側，PPG傳感器3與所述藍牙主芯片連接。
[0040]參見圖7所示，本電子設備使用時，將手指6置于紅外LED4的前方，紅外LED4發(fā)出紅外光線，經過手表面皮膚反射回PPG傳感器3，并根據反射回來的紅外光線強度來判斷手勢的位置及動作類型。由于采用紅外光線，屬于840nm不可見光，避免了對用戶眼睛的刺激。此外紅外線對PPG傳感器視窗區(qū)域透光率有以下要求:
[0041]550nm: 5% ；
[0042]850nm: 70 to 80% ；
[0043]本實施例中可以利用PPG傳感器以及紅外LED的紅外線進行手勢識別控制以及心率的測量，手勢識別控制功能可以支持用戶與OLED屏幕的交互操作，具有更好的用戶體驗。
[0044]而當利用PPG傳感器以及紅外LED的紅外線進行心率檢測時，紅外LED的紅外線照射到指端皮膚表面，光束將通過反射方式送到PPG傳感器。由于光線照射區(qū)域的動脈血管搏動時，動脈血液對光的吸收量將隨之發(fā)生變化，而皮膚、肌肉、骨骼和靜脈血液等其他組織對光的吸收量恒定不變，所以當心臟收縮時，外周血管血容量最多，光吸收量也最大，檢測到的光強度最??；而當心臟舒張時，外周血管血容量最少，檢測到的光強度最大，PPG傳感器可以檢測到的光強度隨之呈脈動性變化，并可以將該光強度變化信號轉換為電信號，進而可以獲得人體的心率信息。
[0045]參見圖8所示，本實施例中的PPG傳感器為一個傳感器芯片Ul，可以將檢測到的光信號轉換成電信號，該電信號通過Ul內置的運算放大電路、低通濾波電路、高通濾波電路、陷波電路等處理后由信號輸出端GESTURE_INT輸出至藍牙主芯片的一個信號輸入端，藍牙主芯片內置的峰值檢測電路可以對PPG傳感器輸出的信號提取峰值以得到心率值。測量心率時，藍牙主芯片可以控制PPG傳感器對紅外LED的驅動功率、脈沖寬度和脈沖數，從而將PPG傳感器的功耗降低至0.45mff,由此極大的降低對電池電量的消耗。
[0046]相比ECG的測量方式，PPG具有更大的信號幅值，而且PPG測量方式不受工頻干擾和肌電信號的影響。用戶只需要將手指貼附于PPG傳感器視窗上，系統就會開始測試心率。
[0047]上述實施例中的電子設備的ECG心率測量方式和PPG心率測量方式可以同時進行。但在本發(fā)明的其他實施例中可以通過增設心電檢測選擇電路(未圖示)來實現ECG方式的心電檢測電路和PPG方式的心電檢測電路的選擇和切換，以減少功耗，提聞用戶體驗，該心電檢測選擇電路可以是藍牙主芯片控制的由MOS管和電阻等器件組成的開關電路。
[0048]此外，當電子設備基于實施例三中的具有兩個信號輸入端的中心電檢測電路時，從表面結構上看，與圖4、圖5中的結構相似，與其不同的是，本電子設備不再具有第二電極ECG2，第一電極ECG1、第三電極ECG3在帶體I上的設置位置與前面所述的設置位置相同，在此不作贅述。
[0049]當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本【技術領域】的普通技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種心電檢測電路，其特征在于:包括藍牙主芯片、心電檢測模塊、輸出模塊、以及用于為所述藍牙主芯片和心電檢測模塊供電的電源模塊，所述心電檢測模塊將檢測的心電信號發(fā)送至藍牙主芯片，由藍牙主芯片將所述心電信號處理后通過天線發(fā)送至信號接收終端，所述輸出模塊與所述藍牙主芯片連接。
2.根據權利要求1所述的心電檢測電路，其特征在于:還包括與所述藍牙主芯片連接的顯示屏。
3.根據權利要求2所述的心電檢測電路，其特征在于:還包括與所述藍牙主芯片連接的光電容積脈搏波傳感器模組。
4.根據權利要求1所述的心電檢測電路，其特征在于:還包括與所述藍牙主芯片連接的加速度傳感器。
5.根據權利要求1所述的心電檢測電路，其特征在于:所述的輸出模塊包括LED燈和/或馬達。
6.根據權利要求1所述的心電檢測電路，其特征在于:所述的電源模塊包括電池、以及低壓差線性穩(wěn)壓器，所述的電池通過低壓差線性穩(wěn)壓器輸出恒定的直流電。
7.根據權利要求1-6任一項權利要求所述的心電檢測電路，其特征在于:所述心電檢測模塊包括一顆心率檢測芯片，所述心率檢測芯片包括第一信號輸入端、第二信號輸入端兩個信號輸入端和一個驅動放大器輸出端，第一信號輸入端、第二信號輸入端分別連接一電阻后與第一電極(ECGl )、第三電極(ECG3 )——對應連接，驅動放大器輸出端(RLD)連接一電阻后與第二電極(ECG2)連接,所述的第一信號輸入端、第二信號輸入端分別連接一上拉電阻后與直流電源(VDD )連接。
8.根據權利要求1-6任一項權利要求所述的心電檢測電路，其特征在于:所述心電檢測模塊包括一顆心率檢測芯片，所述心率檢測芯片包括第一信號輸入端和第二信號輸入端兩個信號輸入端，該第一信號輸入端和第二信號輸入端分別連接一電阻后與第一電極(ECG1)、第三電極(ECG3)——對應連接。
9.一種電子設備，其特征在于:包括權利要求7中所述的心電檢測電路，還包括帶體，所述心電檢測電路固定在所述帶體上，第一電極(ECG1)、第二電極(ECG2)固定在帶體的內表面，第三電極(ECG3)固定在帶體側面。
10.一種電子設備，其特征在于:包括權利要求8中所述的心電檢測電路，還包括帶體，所述心電檢測電路固定在所述帶體上，第一電極(ECGl)固定在帶體的內表面，第三電極(ECG3)固定在帶體側面。
【文檔編號】A61B5/0205GK203914906SQ201420261476
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】梁波, 郄勇, 葉鑫 申請人:青島歌爾聲學科技有限公司