CN103932685B - 用于检测人体节律振动的传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测人体节律振动的传感器；属于用于检测人体节律振动的传感器技术领域；其技术要点包括该传感器由集成电路封装模块及由下至上依序贴合设置在集成电路封装模块上端面的压电薄膜和脉搏触头组成；在集成电路封装模块上端面设有与压电薄膜相适应的振动工作腔；集成电路封装模块内封装芯片的信号输入端正负极分别与压电薄膜的正负极连接；本发明旨在提供一种结构合理、体积小、集成度高的用于检测人体节律振动的传感器；用于人体节律振动的监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种人体检测设备，更具体地说，尤其涉及一种用于检测人体节律振动的传感器。
背景技术
脉搏波是人体心血管系统的重要参数之一。当心脏周期性的收缩和舒张时，心室射入主动脉的血流将以波的形式自主主动根部出发沿动脉管系传播，这种波就是脉搏波。脉搏波在动脉管系中传输，并在下游不同位置的各级分支中不断反射，使脉搏波不仅要受到心脏本身的影响，同时还会受到流经各级动脉及分支中各种生理病理因素如血管阻力、血管壁弹性和血液黏性等的影响，因而从下游外周动脉反射回来的反射波强度和波形随不同的生理病理因素变化将会有很大差异。因此从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。
现有技术中，使用压电材料制作的装置，通过机械能向电能的转换将脉搏波转换为电压输出，是最常见的脉搏波测量方法，以压电传感器测定动脉压力变动是公知技术。其实现方式为通过将压电式传感器单元放置人体动脉表面上，通过感受动脉带来张力变化来测定血管内的压力状态。动脉直径通常为1.2mm-3.5mm，为了能够精确的检查到动脉引起的压力变化，需要将传感器尽量覆盖在动脉的上方。
在传统的脉搏波检测中，干扰与舒适度常常是一个主要问题。为满足在生活场合中进行连续监测，功耗也是一个主要问题。
传统上基于机械能检测的脉搏波传感器要求被检测者采取特定姿态，并采取紧压的方式，以克服干扰信号，满足血流压力可以被清晰的传导和识别。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构合理、体积小、集成度高的用于检测人体节律振动的传感器。
本发明的技术方案是这样实现的：一种用于检测人体节律振动的传感器，其中该传感器由集成电路封装模块及由下至上依序贴合设置在集成电路封装模块上端面的压电薄膜和脉搏触头组成；在集成电路封装模块上端面设有与压电薄膜相适应的振动工作腔；集成电路封装模块内封装芯片的信号输入端正负极分别与压电薄膜的正负极连接。
上述的用于检测人体节律振动的传感器中，所述集成电路封装模块由树脂封装外壳和封装在树脂封装外壳内的多级线性放大电路模块组成；多级线性放大电路模块的信号输入端正负极分别与压电薄膜的正负极连接。
上述的用于检测人体节律振动的传感器中，所述脉搏触头外围设有定位环，所述脉搏触头的外轮廓与振动工作腔的轮廓相适应。
上述的用于检测人体节律振动的传感器中，所述定位环和脉搏触头为一体化压注成型的整体结构。
上述的用于检测人体节律振动的传感器中，所述脉搏触头通过定位环与压电薄膜的上端面边缘粘结连接；所述压电薄膜的下端面边缘与集成电路封装模块的边缘粘结连接。
上述的用于检测人体节律振动的传感器中，所述多级线性放大电路模块上设有延伸至树脂封装外壳外侧且可弯折的正极压电信号输入引脚和负极压电信号输入引脚，所述压电薄膜底面为正极面，所述压电薄膜的顶面为负极面，正极压电信号输入引脚弯折贴合在树脂封装外壳端面上且与压电薄膜正极面导通连接，负极压电信号输入引脚弯折贴合在压电薄膜负极面上且与压电薄膜负极面导通连接。
上述的用于检测人体节律振动的传感器中，所述多级线性放大电路模块上设有延伸至树脂封装外壳外侧的电源输入引脚、接地引脚和信号输出引脚。
上述的用于检测人体节律振动的传感器中，所述的脉搏触头由硅胶固定平台和设置在硅胶固定平台上的硅胶触头组成，所述硅胶固定平台的外轮廓与振动工作腔的轮廓相适应；进一步地，所述硅胶触头高度为1～10mm；同时所述硅胶触头与人体相接触的端部为弧形结构或吸盘形结构或U形结构。
本发明采用上述结构后，将集成电路板巧妙地结合在传感器模块中，使得整个传感器模块的各主要部件高度集成封装成一个整体，实现一体化设计，这种结构的传感器一致性高，移植性高，体积小，为新产品的研发节省结构空间，可以留余更多的空间给其它功能。同时，硅胶触头的弧形接触端，能够很好地接收脉搏振动信号，并利用硅胶固定平台底部的硅胶脉搏振动传递面，将脉搏振动信号完全传递到压电薄膜上，从而提高了传感器的灵敏度。本发明非常适用于检测人体生命体征，如心跳、各部位脉搏、呼吸、肌肉震颤等，也可以用于检测孕妇胎心音或其它微振动。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明集成电路板和压电薄膜的装配结构示意图；
图3是本发明的分解结构示意图。
图中：集成电路封装模块1、树脂封装外壳1a、多级线性放大电路模块1b、正极压电信号输入引脚1c、负极压电信号输入引脚1d、电源输入引脚1e、接地引脚1f、信号输出引脚1g、压电薄膜2、脉搏触头3、硅胶固定平台3a、硅胶触头3b、振动工作腔4、定位环5。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明的一种用于检测人体节律振动的传感器，该传感器由集成电路封装模块1及由下至上依序贴合设置在集成电路封装模块1上端面的压电薄膜2和脉搏触头3组成；在集成电路封装模块1上端面设有与压电薄膜2相适应的振动工作腔4；集成电路封装模块1内封装芯片的信号输入端正负极分别与压电薄膜2的正负极连接。
具体地，所述集成电路封装模块1由树脂封装外壳1a和封装在树脂封装外壳1a内的多级线性放大电路模块1b组成；振动工作腔4一体成型在树脂封装外壳1a上，多级线性放大电路模块1b的信号输入端正负极分别与压电薄膜2的正负极连接。多级线性放大电路模块1b主要对压电薄膜2检测到的电荷信号进行多级放大，使微弱的脉搏振动信号通过压电薄膜2转换成电信号后，能够放大到足够量级的输出信号。
在本实施例中，为方便连接，并保证测量的准确性，在脉搏触头3外围设有定位环5，所述脉搏触头3的外轮廓与振动工作腔4的轮廓相适应，本实施例中选用PVC作为定位环5的材质。为使结构简洁同时更加方便安装，定位环5和脉搏触头3优选为一体化压注成型的整体结构。在本实施例中，脉搏触头3通过定位环5与压电薄膜2的上端面边缘粘结连接；所述压电薄膜2的下端面边缘与集成电路封装模块1的边缘粘结连接。这样，压电薄膜2夹紧在定位环5和集成电路封装模块1之间保持绷紧状态。
同时，在多级线性放大电路模块1b上设有延伸至树脂封装外壳1a外侧且可弯折的正极压电信号输入引脚1c和负极压电信号输入引脚1d，所述压电薄膜2底面为正极面，所述压电薄膜2的顶面为负极面，正极压电信号输入引脚1c弯折贴合在树脂封装外壳1a端面上且与压电薄膜2正极面导通连接，负极压电信号输入引脚1d弯折贴合在压电薄膜2负极面上且与压电薄膜2负极面导通连接。在多级线性放大电路模块1b上还设有延伸至树脂封装外壳1a外侧的电源输入引脚1e、接地引脚1f和信号输出引脚1g。采用这种结构，具有下述的显著优点：（1）树脂封装外壳1a封装多级线性放大电路模块1b，使多级线性放大电路模块1b具有高度防水防尘、防干扰和微功耗的优点；（2）树脂封装外壳1a的平板强度和面积及端面形成振动工作腔4，为压电薄膜2提供了工作所需的必要条件，一物多用，使得结构进一步精简；（3）树脂封装外壳1a与压电薄膜2的负极配合巧妙实现对压电薄膜2正极的屏蔽，（4）非常重要的，将多级线性放大电路模块1b通过树脂封装外壳1a封装后集成于传感器中，不仅使压电薄膜2的电荷信号通过最短距离传输至多级线性放大电路模块1b，有效地减少了损耗和外界干扰，使得测量更加精准，而且使用更加方便，不再需要额外配置放大电路，大大提高用于检测人体节律振动的传感器的稳定性,精密度，微型化，大大降低了器件的功耗和产品综合成本，微型化程度超过了现有已知的压电薄膜式用于检测人体节律振动的传感器。
原有传感器，多级线性放大电路模块1b是外置的，一般集成在主控MCU上。这样，就使得在实际销售时，客户购买传感器，就需要相应地购买或者为其配备多级线性放大电路模块1b，不仅使用不方便，而且还需要给客户培训专业使用知识，这种产品给客户留下应用复杂的印象，影响销售业绩。
进一步地，本实施例中脉搏触头3由硅胶固定平台3a和设置在硅胶固定平台3a上的硅胶触头3b组成，所述硅胶固定平台3a的外轮廓与振动工作腔4的轮廓相适应；并且所述硅胶触头3b的高度为1～10mm，所述硅胶触头3b与人体相接触的端部为弧形结构或吸盘形结构或U形结构，具体地，根据待检测位置及待检测数据的不同，高度和形状会进行适应性的调节，例如检测手腕脉搏时，硅胶触头3b的高度范围优选为1～5mm，端部形状优选为外凸的弧形结构；当待检测位置位于人体腹部，用于测量腹动脉或孕妇胎心音等数据时，硅胶触头3b的高度范围优选为5～10mm，端部形状优选为内凹的吸盘结构；当待检测位置位于人体颈部，用于测量颈动脉数据时，硅胶触头3b的高度范围优选为3～10mm，端部形状优选为内凹的U形结构。当然，上述仅是优选实施方式，根据具体情况，硅胶触头3b的高度及端部形状均可以进行适应性的调节。同时，本实施例中所列硅胶触头3b的端部形状，也可以采用其它与人体待检测位置相适应的结构，例如球面结构或V形结构等。硅胶触头3b与人体待检测部相适应的形状及适当的高度，不仅使人体与硅胶触头3b相接触时感觉舒服，而且能够很好地接收脉搏振动信号。同时，柔性的硅胶固定平台3a刚好与振动工作腔4的大小相适应，人体脉搏跳动挤压硅胶触头3b使硅胶固定平台3a的振动传递面和压电薄膜2沿压电薄膜振动行程工作腔4产生自然凸起，挤压使压电薄膜2产生电荷信号进行输出。
使用时，将本发明的用于检测人体节律振动的传感器结合在外部定位设备上，例如腕带。调整好硅胶触头3b的位置，连接外部数据收集仪器，即可进行脉搏数据的收集。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (8)
1.一种用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，该传感器由集成电路封装模块(1)及由下至上依序贴合设置在集成电路封装模块(1)上端面的压电薄膜(2)和脉搏触头(3)组成；在集成电路封装模块(1)上端面设有与压电薄膜(2)相适应的振动工作腔(4)；集成电路封装模块(1)内封装芯片的信号输入端正负极分别与压电薄膜(2)的正负极连接；所述集成电路封装模块(1)由树脂封装外壳(1a)和封装在树脂封装外壳(1a)内的多级线性放大电路模块(1b)组成；多级线性放大电路模块(1b)的信号输入端正负极分别与压电薄膜(2)的正负极连接；所述多级线性放大电路模块(1b)上设有延伸至树脂封装外壳(1a)外侧且可弯折的正极压电信号输入引脚(1c)和负极压电信号输入引脚(1d)，所述压电薄膜(2)底面为正极面，所述压电薄膜(2)的顶面为负极面，正极压电信号输入引脚(1c)弯折贴合在树脂封装外壳(1a)端面上且与压电薄膜(2)正极面导通连接，负极压电信号输入引脚(1d)弯折贴合在压电薄膜(2)负极面上且与压电薄膜(2)负极面导通连接。
2.根据权利要求1所述的用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，所述脉搏触头(3)外围设有定位环(5)，所述脉搏触头(3)的外轮廓与振动工作腔(4)的轮廓相适应。
3.根据权利要求2所述的用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，所述定位环(5)和脉搏触头(3)为一体化压注成型的整体结构。
4.根据权利要求2所述的用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，所述脉搏触头(3)通过定位环(5)与压电薄膜(2)的上端面边缘粘结连接；所述压电薄膜(2)的下端面边缘与集成电路封装模块(1)的边缘粘结连接。
5.根据权利要求1所述的用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，所述多级线性放大电路模块(1b)上设有延伸至树脂封装外壳(1a)外侧的电源输入引脚(1e)、接地引脚(1f)和信号输出引脚(1g)。
6.根据权利要求2所述的用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，所述的脉搏触头(3)由硅胶固定平台(3a)和设置在硅胶固定平台(3a)上的硅胶触头(3b)组成，所述硅胶固定平台(3a)的外轮廓与振动工作腔(4)的轮廓相适应。
7.根据权利要求6所述的用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，所述硅胶触头(3b)高度为1～10mm。
8.根据权利要求6所述的用于检测人体节律振动的传感器，其特征在于，所述硅胶触头(3b)与人体相接触的端部为弧形结构或吸盘形结构或U形结构。
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