(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スマートウェアラブルデバイスであって、前記スマートウェアラブルデバイスが検出装置およびケースを備え、前記検出装置が、具体的に、1組の測定部および複数組の発光部を備え、前記1組の測定部および前記複数組の発光部が、前記ケース内に配置され、多角形に配列され、前記複数組の発光部の各々および前記1組の測定部が、各々前記多角形の複数の角のうちの1つを占有し、前記多角形の中心位置が、前記多角形の各角に対して指定された距離にあり、
前記多角形が四辺形であり、
前記四辺形が、第1の組の測定部、第1の組の発光部、第2の組の発光部、および第3の組の発光部を備え、
前記第1の組の発光部および前記第2の組の発光部が前記第1の組の測定部に隣接し、前記第3の組の発光部が前記第1の組の測定部と反対側にあり、前記第3の組の発光部が前記第1の組の発光部および前記第2の組の発光部に隣接する、
スマートウェアラブルデバイス。
【請求項２】
前記多角形の前記中心位置に第2のデバイスがさらに配置される、請求項1に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項３】
前記スマートウェアラブルデバイスがワイヤレス充電デバイスをさらに備え、前記ワイヤレス充電デバイスが電磁コイルおよび磁石を備え、前記電磁コイルが前記ケースの縁部に配置され、前記磁石が前記第2のデバイスである、請求項2に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項４】
前記第2のデバイスが心電図測定用の電極である、請求項2に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項５】
各組の発光部が少なくとも1つの発光ダイオードを備え、前記各組の測定部が少なくとも1つのフォトダイオードを備える、請求項1に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項６】
前記第1の組の発光部および前記第2の組の発光部が、各々少なくとも1つの緑色ダイオードであり、前記第3の組の発光部が少なくとも1つの赤色／赤外ダイオードである、請求項1に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項７】
前記第3の組の発光部が少なくとも1つの緑色ダイオードであり、前記第1の組の発光部および前記第2の組の発光部が、各々少なくとも1つの赤色／赤外ダイオードである、請求項1に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項８】
前記第1の組の発光部、前記第2の組の発光部、および前記第3の組の発光部が、同じ色の発光ダイオードであり、
前記スマートウェアラブルデバイスが、第1の制御信号に従って前記第1の組の発光部および前記第2の組の発光部を起動し、第2の制御信号に従って前記第3の組の発光部を起動し、前記第1の制御信号がシステム電力消費を低減するための信号であり、前記第2の制御信号が変調度を増大させるための信号である、請求項1に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項９】
前記第1の組の発光部、前記第2の組の発光部、および前記第3の組の発光部が、赤色、赤外、および緑色の3色発光ダイオードであり、
前記スマートウェアラブルデバイスが、第1の制御信号または第3の制御信号に従って前記第1の組の発光部および前記第2の組の発光部を起動し、第2の制御信号または第4の制御信号に従って前記第3の組の発光部を起動し、前記第1の制御信号がシステム電力消費を低減するための血中酸素検出信号であり、前記第2の制御信号が変調度を増大させるための血中酸素検出信号であり、前記第3の制御信号がシステム電力消費を低減するための心拍数検出信号であり、前記第4の制御信号が変調度を増大させるための心拍数検出信号である、請求項1に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項１０】
前記第1の組の測定部が少なくとも1つのフォトダイオードを備える、請求項1に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【請求項１１】
前記スマートウェアラブルデバイスがスマートウォッチである、請求項1から10のいずれか一項に記載のスマートウェアラブルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェアラブルデバイス技術の分野に関し、詳細には、スマートウェアラブルデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
心拍数の検出は現在のウェアラブルデバイスの重要な機能である。現在、ほとんどの心拍数の検出に、フォトプレチスモグラフ（PPG、PhotoPlethysmoGraph）法および心電図（ECG、Electrocardiogram）法が使用されている。ECG法は正確な測定を特徴とするが、検査が心臓の近くまたは複数のポイントで行われることを必要とする。PPG法は一点測定しか必要としないので、PPG法よりも測定精度が低い。
【０００３】
従来技術において、スマートウェアラブルデバイスは、日常生活でますます使用されている。スマートウェアラブルデバイスの機能もますます豊富になっており、通常、心拍数の検出などの項目が含まれている。現在、腕時計、バンド、およびフィンガークリップの測定器は、PPG法が便利なので、一般にPPG法に基づく測定解決策を使用している。
【０００４】
PPGは透過モードおよび反射モードを含み、反射モードは、通常、ウェアラブルデバイスに使用されている。反射モードの基本原理は以下の通りである：発光ダイオード（LED、Light Emitting Diode）が光を放射し、光は人体組織内部の血管内のヘモグロビンによって反射され、反射光はフォトダイオード（PD、Photo Diode）によって受け取られる。反射光において、大部分は直流（DC）信号であり、一部分はパルス化から生じる交流（AC）信号である。ヘモグロビンの含有量などは人間の脈拍に関連するので、PPGシステムは、検出結果を決定するために、PDによって収集された光を検出し、酸素飽和度を計算する。具体的には、交流信号は血中酸素または心拍数を検出するための重要な信号である。
【発明の概要】
【０００５】
一般的なスマートウォッチは、直列型シングルPDの解決策を含む。具体的には、PDが中心に配置され、LEDが両側に配置される。そのようなレイアウトはコンパクトで光利用効率が非常に高く、現在、ほとんどのPPGによって使用されている。しかしながら、この解決策では、PDがデバイスの中心に配置される必要があり、LEDとPDとの間の距離が過度に小さい。これらの2つの制約により、デバイス用のワイヤレス充電機能などの設計において矛盾が生じ、変調度が不十分になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、検出装置の検出結果の変調度を増大させ、ケースの中心位置を空いたままにして別のデバイスを収容するために、スマートウェアラブルデバイスを提供する。
【０００７】
第1の態様によれば、本発明の具体的な実施形態はスマートウェアラブルデバイスを提供し、スマートウェアラブルデバイスは検出装置およびケースを含み、検出装置は、具体的に、1組の測定部および複数組の発光部を含み、1組の測定部および複数組の発光部は、ケース内に配置され、多角形に配列され、複数組の発光部の各々および1組の測定部は、各々多角形の複数の角のうちの1つを占有し、多角形の中心位置は、多角形の各角に対して指定された距離にある。これにより、デバイスの変調度を増大させるために、1組の測定部と複数組の発光部との間の距離を大きくすることができる。
【０００８】
可能な設計では、ケースの中心位置に第2のデバイスがさらに配置される。ケースの中心位置に第2のデバイスを配置すると、第2のデバイスの使用効果をよくすることが可能になる。
【０００９】
可能な設計では、スマートウェアラブルデバイスはワイヤレス充電デバイスをさらに含み、ワイヤレス充電デバイスは電磁コイルおよび磁石を含み、電磁コイルはケースの縁部に配置され、磁石は第2のデバイスである。スマートウェアラブルデバイスにワイヤレス充電デバイスを配置し、ケースの中心位置にワイヤレス充電デバイスの磁石を配置すると、ワイヤレス充電デバイスの充電効率が向上する。
【００１０】
可能な設計では、第2のデバイスは心電図測定用の電極である。ケースの中心位置に心電図測定用の電極を配置すると、心電図測定結果が実際の値により近くなる。
【００１１】
可能な設計では、1組の発光部は少なくとも1つの発光ダイオードを含み、1組の測定部は少なくとも1つのフォトダイオードを含む。1組の発光部に複数の発光ダイオードを配置すること、および／または1組の測定部に複数のフォトダイオードを配置することは、検出装置の有効性を向上させる。
【００１２】
可能な設計では、多角形は四辺形であり、四辺形は、第1の組の測定部、第1の組の発光部、第2の組の発光部、および第3の組の発光部から構成され、第1の組の発光部および第2の組の発光部は第1の組の測定部に隣接し、第3の組の発光部は第1の組の測定部と反対側にあり、第3の組の発光部は第1の組の発光部および第2の組の発光部に隣接する。
【００１３】
可能な設計では、第1の組の発光部および第2の組の発光部は、各々少なくとも1つの緑色ダイオードであり、第3の組の発光部は少なくとも1つの赤色／赤外ダイオードである。
【００１４】
可能な設計では、第3の組の発光部は少なくとも1つの緑色ダイオードであり、第1の組の発光部および第2の組の発光部は、各々少なくとも1つの赤色／赤外ダイオードである。
【００１５】
可能な設計では、第1の組の発光部、第2の組の発光部、および第3の組の発光部は、同じ色の発光ダイオードであり、スマートウェアラブルデバイスは、第1の制御信号に従って第1の組の発光部および第2の組の発光部を起動し、第2の制御信号に従って第3の組の発光部を起動し、第1の制御信号はシステム電力消費を低減するための信号であり、第2の制御信号は変調度を増大させるための信号である。
【００１６】
可能な設計では、第1の組の発光部、第2の組の発光部、および第3の組の発光部は、赤色、赤外、および緑色の3色発光ダイオードであり、スマートウェアラブルデバイスは、第1の制御信号または第3の制御信号に従って第1の組の発光部および第2の組の発光部を起動し、第2の制御信号または第4の制御信号に従って第3の組の発光部を起動し、第1の制御信号はシステム電力消費を低減するための血中酸素検出信号であり、第2の制御信号は変調度を増大させるための血中酸素検出信号であり、第3の制御信号はシステム電力消費を低減するための心拍数検出信号であり、第4の制御信号は変調度を増大させるための心拍数検出信号である。
【００１７】
可能な設計では、第1の組の測定部は少なくとも1つのフォトダイオードを含む。
【００１８】
可能な設計では、スマートウェアラブルデバイスはスマートウォッチである。
【００１９】
本発明の具体的な実施形態はスマートウェアラブルデバイスを提供する。1組の測定部および複数組の発光部は、ケース内に配置され、多角形に配列される。これにより、測定部の検出結果の変調度を増大させるために、スマートウェアラブルデバイスの1組の測定部と複数組の発光部との間の距離が大きくなる。加えて、ケースの中心位置は別のデバイスを収容するために空いたままである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の具体的な実施形態による、スマートウェアラブルデバイスの適用環境の図である。
【図２】本発明の一実施形態による、スマートウォッチのハードウェア構造の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による、スマートウォッチの概略構造図である。
【図４】本発明の具体的な実施形態による、異なる波長および距離の変調度の曲線図である。
【図５ａ】本発明の具体的な実施形態による、心拍数検出用の第1の好ましい検出装置の概略構造図である。
【図５ｂ】本発明の具体的な実施形態による、心拍数検出に使用される検出装置の概略構造図である。
【図５ｃ】本発明の具体的な実施形態による、血中酸素検出に使用される検出装置の概略構造図である。
【図５ｄ】本発明の具体的な実施形態による、血中酸素と心拍数の両方の検出に使用される検出装置の概略構造図である。
【図５ｅ】本発明の具体的な実施形態による、マルチPD検出装置の概略構造図である。
【図６】本発明の具体的な実施形態による、検出装置の概略構造図である。
【図７】本発明の具体的な実施形態による、AFEの具体的な構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態における技術的解決策は、添付の図面および実施形態を参照して詳細にさらに記載される。
【００２２】
本明細書における技術的特徴、有益な効果、または同様の記述の記載は、すべての技術的特徴および有益な効果がいかなる単一の実施形態においても実装され得ることを意味しないことが理解されよう。反対に、技術的特徴または有益な効果に関する記述は、少なくとも1つの実施形態が特定の技術的特徴または有益な効果を含むことを示すことが理解されよう。したがって、本明細書における技術的特徴、有益な効果、または同様の記述は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。加えて、実施形態に記載される技術的特徴または有益な効果は、任意の適切な方式で組み合わされてもよい。当業者は、特定の実施形態が、その実施形態の1つまたは複数の特定の技術的特徴または有益な効果なしに実装され得ることを理解することができる。
【００２３】
図1は、本発明の具体的な実施形態による、スマートウェアラブルデバイスの適用環境の図である。図1に示されたように、本発明のこの実施形態はスマートウェアラブルデバイス20に関する。スマートウェアラブルデバイス20は、ワイヤレス方式でネットワーク側の基地局10または携帯電話30とのワイヤレス通信を実行することができる。たとえば、スマートウェアラブルデバイスは、スマートウェアラブルデバイスの無線周波数回路およびアンテナを使用することにより、無線通信リンク40を介して基地局10に無線信号を送信して、スマートウェアラブルデバイス20の具体的なサービス要求を処理するために無線ネットワークサービスを実行するように基地局10に要求することができる。別の例では、スマートウェアラブルデバイス20は、スマートウェアラブルデバイス20のブルートゥース（登録商標、以下同じ）を使用して携帯電話30とペアリングすることができる。ペアリングが成功した後、スマートウェアラブルデバイス20は、ブルートゥース通信リンク50を使用して携帯電話とのデータ通信を実行する。確かに、スマートウェアラブルデバイス20は、無線周波数識別技術または短距離ワイヤレス通信技術などの別のワイヤレス通信方式で携帯電話とのデータ通信を実行してもよい。加えて、スマートウェアラブルデバイス20は、スマートウェアラブルデバイス20の様々なセンサを使用して外部環境の変化をさらに検出することができる。
【００２４】
本発明のこの具体的な実施形態では、スマートウェアラブルデバイスは複数のタイプのデバイスであってもよい。一例では、スマートウェアラブルデバイスは、スマートウォッチ、スマートバンド、および別のスマートウェアラブルデバイスのうちのいずれか1つであってもよい。説明を容易にするために、本発明の具体的な実施形態における具体的な説明のための一例として、スマートウォッチのみが使用される。
【００２５】
図2は、本発明の一実施形態による、スマートウォッチのハードウェア構造の概略図である。スマートウォッチは時計筐体300を含んでもよい。
【００２６】
たとえば、図2に示されたように、時計筐体300は、（タッチスクリーンとも呼ばれる）タッチパネル201、表示画面202、ケース（ケースはフロントケース（図2には示されず）およびボトムケース（図2には示されず）を含む）、プロセッサ203、マイクロ制御ユニット（英語：micro control unit、MCU）204、電力管理システム213、メモリ205、マイクロフォン（英語：microphone、MIC）206、ブルートゥース（英語：Blue Tooth（登録商標）、BT）208、空気圧検出装置209、心拍数検出装置210、重力加速度センサ211、電源212、電力管理システム213などを含んでもよい。
【００２７】
図示されていないが、時計筐体300は、アンテナ、ワイヤレスフィデリティ（英語：Wireless−Fidelity、WiFi）モジュール、近距離無線通信（英語：Near Field Communication、NFC）モジュール、全地球測位システム（英語：Global Positioning System、GPS）モジュール、ラウドスピーカ、加速度計、ジャイロスコープなどをさらに含んでもよい。時計バンド構成要素400は、すべての構成要素に電力を供給する（バッテリなどの）電源212をさらに含んでもよい。好ましくは、電源212は、電力管理システム213を使用して充電管理、放電管理、および電力消費管理などの機能を実現するために、電力管理システム213を使用してプロセッサ203に論理的に接続されてもよい。
【００２８】
以下で、スマートウォッチの機能構成要素を個別に紹介する。
【００２９】
タッチスクリーン201はタッチパネルとも呼ばれ、（指、スタイラス、または任意の適切な物体もしくは付属品を用いてタッチパネルの上またはタッチパネルの近くでユーザによって実行された操作などの）タッチスクリーン201上のユーザのタッチ操作を収集し、事前設定されたプログラムに従って対応する接続装置を駆動することが可能である。
【００３０】
表示画面202は、ユーザによって入力された情報またはユーザに提供された情報、および時計の様々なメニューを表示するように構成されてもよい。さらに、タッチパネル201は表示画面202を覆ってもよい。タッチパネル201の上または近くのタッチ操作を検出した後、タッチパネル201は、タッチイベントのタイプを特定するためにプロセッサ203にタッチ操作を送る。次いで、プロセッサ203は、タッチイベントのタイプに従って、表示画面202上に対応する視覚出力を供給する。
【００３１】
プロセッサ203は、システムスケジューリングを実行し、表示画面およびタッチスクリーンを制御し、マイクロフォン206およびブルートゥース208の動作をサポートするように構成される。
【００３２】
マイクロフォン206はマイクとも呼ばれる。マイクロフォン206は、集音された音響信号を電気信号に変換することができる。オーディオ回路は電気信号を受信し、次いで電気信号をオーディオデータに変換する。オーディオ回路は、オーディオデータを電気信号に変換し、電気信号をラウドスピーカに送信することもでき、ラウドスピーカは電気信号を出力用の音響信号に変換する。
【００３３】
ブルートゥース208は、スマートウォッチがブルートゥースを使用して（携帯電話またはタブレットコンピュータなどの）別の電子デバイスと情報を交換することを可能にする。電子デバイスを使用することにより、スマートウォッチは、たとえば、ネットワークに接続し、サーバに接続し、音声認識を処理する。
【００３４】
マイクロ制御ユニット204は、たとえば、センサを制御し、センサデータに対する計算を実行し、プロセッサ203と通信するように構成される。センサは、空気圧検出装置209、心拍数検出装置210、重力加速度センサ211、光センサ、運動センサ、または別のセンサであってよい。
【００３５】
メモリ205は、ソフトウェアプログラムおよびデータを記憶するように構成される。プロセッサ203は、メモリ205に記憶されたソフトウェアプログラムおよびデータを実行することにより、スマートウォッチの様々な機能アプリケーションおよびデータ処理を実行する。
【００３６】
スマートウォッチの上記のハードウェア機能構成要素は、ユーザの要求に応じて修正されてもよいことに留意されたい。上述された具体的な実施形態は本発明の具体的な実装形態にすぎず、本発明の解決策を実施することができる別の方式も本発明の保護範囲内に入ることを理解されたい。さらなる詳細は本明細書に記載されない。
【００３７】
図3は、本発明の一実施形態による、スマートウォッチの概略構造図である。図3に示されたように、検出装置は測定にPPG法を使用する。検出装置は時計ケース301内に配置され、その結果、検出装置を含むスマートウォッチを装着したユーザは、検出装置を使用して情報を検出し、検出された情報を処理して検出結果を取得する。
【００３８】
具体的には、検出装置は、1組の測定部304、ならびに複数組の発光部305、306、および307を含む。1組の測定部および複数組の発光部は、ケース内に配置され、多角形に配列され、多角形の中心はケースの中心と一致する多角形の中心位置は、多角形の各角に対して指定された距離にあり、その結果、ケースの中心は空いたままであり、任意の他の第2のデバイスが中心に配置されてもよい。
【００３９】
複数組の発光部305、306、および307は光を放射するように構成される。光は装着者の皮膚に到達し、人体組織内部の血管内のヘモグロビンによって反射される。1組の測定部304は、人体によって反射された光を受け取るように構成される。測定部304は、検出結果を取得するために反射光をさらに処理する。
【００４０】
具体的には、ヘモグロビンの含有量は人間の脈拍に関係する。測定部304は、フォトプレチスモグラフ（PPG、PhotoPlethysmoGraph）法を使用して収集された光に対して計算を実行し、酸素飽和度（SP02、Peripheral Oxygen Saturation Pulse Oxygen Saturation）および心拍数（HR、Heart Rate）の検出結果を取得する。
【００４１】
測定部304は、反射光に基づいて直流信号および交流信号を生成する。直流信号は構成が複雑であり、通常、環境光、皮膚、組織などの反射光を含む。交流信号はヘモグロビンの反射光である。直流信号に対する交流信号の比は変調度と呼ばれる。変調度が増大すると、交流信号が大きくなり、検出結果がより正確になる。
【００４２】
305、306、および307を含む複数組の発光部は本発明の一例にすぎないことに留意されたい。本発明のこの具体的な実施形態では、複数の発光部は任意の数の組であってもよい。1組の測定部304および複数組の発光部は多角形に配列され、多角形の形状は複数組の発光部の数によって決定される。たとえば、1組の測定部および3組の発光部が含まれる場合、1組の測定部および3組の発光部は時計ケース上で四辺形を形成する。
【００４３】
一例では、検出装置の構造が図3に示されている。測定部304は1組のフォトダイオード（PD、Photo Diode）を含む。発光部は3組の発光ダイオード（LED、Light Emitting Diode）を含む。3組の発光ダイオードは、具体的に、1組の緑色LEDならびに2組の赤色および赤外LEDを含む。測定部304ならびに発光部305、306、および307は、測定部と発光部との間の距離を最大化するために四隅に配置される。これにより、変調度を増大させ、より大きな交流信号を取得し、検出結果をより正確にすることができる。
【００４４】
1つのPDを含む1組の測定部、または1つの発光ダイオードを含む1組の発光部は、本発明の一例にすぎないことに留意されたい。1組の測定部は任意の数のPDを含んでもよく、1組の発光部は任意の数のLEDを含んでもよい。
【００４５】
図4は、本発明の具体的な実施形態による、異なる波長および距離の変調度の曲線図である。図4に示されたように、異なる波長および異なるLEDからPDの距離を有する4つのタイプの光の変調度が含まれる。図4から、異なる波長の光の場合、変調度は波長の増加と共に減少し、同じ波長の光の場合、変調度はLEDからPDの距離の増加と共に増大することが分かる。
【００４６】
本発明のこの具体的な実施形態の図3の例では、検出装置および発光部を四隅に配置することにより、検出装置と発光部との間の最大距離が保証される。これにより、検出結果が実際の値により近くなる。
【００４７】
本発明のこの具体的な実施形態の解決策では、スマートウォッチはワイヤレス充電装置をさらに含み、その結果、時計はワイヤレス充電デバイスを使用して充電されてもよい。ワイヤレス充電装置はコイル302および磁石303を含む。ワイヤレス充電装置の充電効率はコイル303に依存し、コイルの面積が大きいほど充電効率が高いことを示す。したがって、コイル302の面積を広くするために、コイル302は時計ケース301の外側に配置され、発光部または測定部と重ならない。磁石303は位置ロックに使用され、ワイヤレス充電デバイスおよび時計は、磁石303を使用して位置ロックされる。しかしながら、磁石303はワイヤレス充電デバイスの効率に大きな影響を及ぼす。磁石303からコイル302までの距離が大きいほど、ワイヤレス充電効率への影響が小さいことを示す。したがって、磁石303は、充電効率を向上させるために、通常、時計の中心位置に配置される。本発明のこの具体的な実施形態の別の解決策では、検出装置は心電図検出用の電極をさらに含み、心電図検出用の電極はケースの中心位置に配置される。ケースの中心位置が皮膚に最も密着しているので、心電計電極の導電性が高まり、心電計の検出結果がより正確になる。
【００４８】
検出装置および発光部が四隅に配置されているので、時計ケースの中心位置は、ワイヤレス充電デバイスの磁石、心電計（ECG、Electrocardiogram）電極などを配置するために使用されてもよい。磁石を配置するために時計ケースの中心位置が使用されると、デバイスのワイヤレス充電効率を向上させることができる。ECG電極を配置するために時計ケースの中心位置が使用されると、ECG電極はより良い導電性を有することができる。
【００４９】
時計ケースの中心位置に任意の第2の検出デバイスが配置されてもよいことに留意されたい。中心位置は皮膚と最もよく接触する位置なので、PD配置の検出解決策では、中心位置を確保すると、任意の他の第2の検出デバイスにとって最良の取付位置が保証され、それにより、第2の検出デバイスの検出結果の精度が向上する。
【００５０】
図3に示されたPD、R／IR、およびGの配置の具体的な構造は、本発明のこの具体的な実施形態の一実装形態にすぎないことに留意されたい。本発明のこの具体的な実施形態では、異なる検出解決策に応じて異なる配列方式が使用されてもよい。血中酸素検出の場合、赤／赤外（R／IR）LEDが起動され、その結果、PDは反射光に基づいて検出を実行することができる。心拍数検出の場合、緑色（G）LEDが起動され、その結果、PDは反射光に基づいて検出を実行することができる。これにより、図3が血中酸素検出のための好ましい解決策であると判断することができる。
【００５１】
図5aは、本発明の具体的な実施形態による、心拍数検出用の第1の好ましい検出装置の概略構造図である。図5aに示されたように、1組のPD、2組の赤色／赤外LED、および1組の緑色LEDが含まれる。第1の組の発光部および第2の組の発光部は赤色／赤外LEDであり、第3の組の発光部は緑色LEDである。第1の組の発光部および第2の組の発光部は第1の組のPDに隣接し、第3の組の発光部は第1の組のPDと反対側にあり、第3の組の発光部は第1の組の発光部および第2の組の発光部に隣接する。スマートウォッチは第1の制御命令を受信し、第1の制御命令を使用して2組の赤色／赤外LEDを起動する。PDは皮膚反射光を検出して血中酸素検出を実行する。スマートウォッチは第2の制御命令を受信し、第2の制御命令を使用して1組の緑色LEDを起動する。緑色LEDとPDとの間の距離が比較的大きいので、変調度が増大し、心拍数検出結果がより正確になる。
【００５２】
本発明のこの具体的な実施形態では、スマートウォッチの検出装置はさらに、血中酸素検出のための好ましい解決策であってもよい。検出装置は、1組のPD、2組の緑色LED、および1組の赤色／赤外LEDを含む。第1の組の発光部および第2の組の発光部は緑色LEDであり、第3の組の発光部は赤色／赤外LEDである。第1の組の発光部および第2の組の発光部は第1の組のPDに隣接し、第3の組の発光部は第1の組のPDと反対側にあり、第3の組の発光部は第1の組の発光部および第2の組の発光部に隣接する。
【００５３】
上記の解決策では、スマートウォッチは第1の制御命令を受信し、第1の制御命令を使用して2組の緑色LEDを起動する。PDは皮膚反射光を検出して心拍数検出を実行する。スマートウォッチは第2の制御命令を受信し、第2の制御命令を使用して1組の赤色／赤外LEDを起動する。赤色／赤外LEDとPDとの間の距離が比較的大きいので、変調度が増大し、血中酸素検出結果がより正確になる。
【００５４】
図5bは、本発明の具体的な実施形態による、心拍数検出に使用される検出装置の概略構造図である。図5bに示されたように、1組のPDおよび3組の発光部が含まれる。3組の発光部は緑色LEDである。第1の組の発光部および第2の組の発光部は1組のPDに隣接し、第3の組の発光部は第1の組のPDと反対側にあり、第3の組の発光部は第1の組の発光部および第2の組の発光部に隣接する。3組の緑色LEDは異なる時点で起動されてもよい。より大きな変調度が必要な場合、PDから最も遠い距離にある緑色LEDが起動される必要がある。システム電力消費が低減される必要がある場合、PDに近い2つの緑色LEDが起動されてもよい。
【００５５】
一例では、スマートウォッチは、第1の制御信号に従って第1の組の発光部および第2の組の発光部を起動し、第2の制御信号に従って第3の発光部を起動する。第1の制御信号はシステム電力消費を低減するための信号であり、第2の制御信号は変調度を増大させるための信号である。
【００５６】
図5cは、本発明の具体的な実施形態による、血中酸素検出に使用される検出装置の概略構造図である。図5cに示されたように、1組のPDおよび3組の発光部が含まれ、3組の発光部は赤色／赤外LEDである。第1の組の発光部および第2の組の発光部は1組のPDに隣接し、第3の組の発光部は第1の組のPDと反対側にあり、第3の組の発光部は第1の組の発光部および第2の組の発光部に隣接する。3つの赤色／赤外LEDは異なる時点で起動されてもよい。より大きな変調度が必要な場合、PDから最も遠い距離にある赤色／赤外LEDが起動される必要がある。システム電力消費が低減される必要がある場合、PDに近い2つの赤色／赤外LEDが起動されてもよい。
【００５７】
一例では、スマートウォッチは、第1の制御信号に従って第1の組の発光部および第2の組の発光部を起動し、第2の制御信号に従って第3の発光部を起動し、第1の制御信号はシステム電力消費を低減するための信号であり、第2の制御信号は変調度を増大させるための信号である。
【００５８】
図5dは、本発明の具体的な実施形態による、血中酸素と心拍数の両方の検出に使用される検出装置の概略構造図である。図5dに示されたように、1組のPDおよび3組の発光部が含まれる。3組の発光部は、3組の赤色、赤外、および緑色の3色LEDである。この解決策では、図5bまたは図5cの説明に基づいて、3色LEDがオンまたはオフに切り替えられてもよい。
【００５９】
図5eは、本発明の具体的な実施形態による、マルチPD検出装置の概略構造図である。図5eに示されたように、1組のPDおよび3組の発光部が含まれる。1組のPDは2つのPDを含み、2つのPDは互いに近接して配置されている。2つのPDを使用することは具体的なマルチPD解決策にすぎず、あるいは、より多くのPDが使用されてもよいことに留意されたい。3つのLEDは2つの赤色／赤外LEDおよび1つの緑色LEDを含む。確かに、3つのLEDは、図3、図5a、図5b、図5c、および図5dのうちのいずれか1つに記載された通りであってもよい。1組のPDの中の複数のPDを配置してPDの起動時間を短縮することにより、デバイスの検出効率が向上する。
【００６０】
図6は、本発明の具体的な実施形態による、検出装置の概略構造図である。図6に示されたように、LED、PD、アナログフロントエンド（AFE、Analog Front End）、およびマイクロ制御ユニット（MCU、Micro Control Unit）が含まれる。LEDは異なる周波数のスペクトルを放射するように構成され、スペクトルは必要な光信号を生成するために人体によって反射される。PDは、反射された光信号を受信し、光信号を電気信号に変換するように構成される。アナログフロントエンドは、LEDおよびPDの動作を制御し、PDによって返された電気信号を受信し、電気信号に対して予備処理を実行するように構成される。本発明のこの具体的な実施形態では、AFEは単一の構成要素であってもよく、複数の構成要素を含んでもよい。電気信号に対して予備処理を実行した後、AFEは結果をマイクロ制御ユニットに返し、マイクロ制御ユニットを使用して返された結果に基づいて検出結果を出力する。
【００６１】
図7は、本発明の具体的な実施形態による、AFEの具体的な構造の概略図である。図7に示されたように、I／Oモジュール、LED駆動回路、A／D変換器、フィルタ、増幅器、およびDC調整器が含まれる。
【００６２】
I／OモジュールはMCUに接続され、MCUによって配信された信号を受信する。MCUによって配信される信号は、LEDのオンオフ制御のための信号を含み、I／Oモジュールはその信号をLED駆動回路に送る。電流の励起下で、LEDは異なる波長の光を放射する。緑色の光は、通常、心拍数の検出に使用され、赤色／赤外の光は、通常、血中酸素の検出に使用される。LED駆動回路は、信号に従ってLED駆動回路に接続されたLEDを駆動する。
【００６３】
PDはDC調整モジュールに接続され、取得された信号をDC調整モジュールに送る。LEDによって放射された光は、人間の皮膚によって偏向、透過、または反射され、光の一部はPDに入る。PDは受信された光に対して光／電気変換を実行して電気信号を取得する。PDは常に動作状態にあり、LEDが動作していないときは直流信号のみを出力しており、LEDが動作しているときは直流信号および交流信号を出力していてもよい。
【００６４】
AFEは、PDによって送信された交流信号（アナログ信号）を受信し、その信号はDC調整、増幅、フィルタリング、A／D変換などを通過する。AFEは、取得されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をMCU、DSPなどに送信する。MCU内部では、取得されたデジタル信号は、心拍数値、血中酸素値などを取得するために、アルゴリズムを使用して構文解析される。
【００６５】
上記の具体的な実装形態では、本発明の目的、技術的解決策、および利点がさらに詳細に記載されている。上記の説明は、本発明の具体的な実装形態にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではないことを理解されたい。本発明の趣旨および原理から逸脱することなく行われるいかなる修正、均等な置換、または改善も、本発明の保護範囲内に入るべきである。
【符号の説明】
【００６６】
10  基地局
20  スマートウェアラブルデバイス
30  携帯電話
40  無線通信リンク
50  ブルートゥース通信リンク
201  タッチパネル、タッチスクリーン
202  表示画面
203  プロセッサ
204  マイクロ制御ユニット
205  メモリ
206  マイクロフォン
208  ブルートゥース
209  空気圧検出装置
210  心拍数検出装置
211  重力加速度センサ
212  電源
213  電力管理システム
300  時計筐体
301  時計ケース
302  コイル
303  磁石
304  測定部
305  発光部
306  発光部
307  発光部
400  時計バンド構成要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６】
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【図７】
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