CN105919602B - 能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,它包括外壳(01)、PCBA电路主板(05)和设置在PCBA电路主板(05)上的FPC柔性电路板(04),在所述FPC柔性电路板(04)上设置有光敏传感器(10)与红/红外双光源发光二极管(11),在所述FPC柔性电路板(04)上还设置有FPC承载部分(02),所述外壳(01)与FPC承载部分(02)通过弹性臂(03)连接成一体,所述弹性臂(03)呈镂空的环形阶梯状,其上小下大,本发明的信号采集部分与皮肤的接触力度能通过弹性臂(03)进行自动调节和自动适应手腕直径,保证了信号采集的贴合程度,从而显著提升了佩戴的舒适度和血氧测量的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种可测量人体健康参数的生命体征监护手环,具体涉及一种腕式无附件测量人体血氧饱和度参数的手环设备,属于可穿戴医疗器械技术领域。
背景技术
随着生活和工作节奏加快以及竞争压力增大,以及社会阅历的扩展和思维方式的变更,给人们的身体健康带来了一些潜在影响,也使越来越多的人群身体处于亚健康状态,因此身体体检的重要性显得愈加重要。现在的人也越来越重视自己和家人的身体健康,每年会进行例行的体检,体检的方式多是到医院或者体检机构通过体检设备来完成,然而一般这样的方式均需要专业医师来操作,程序繁琐、价格较高、耗时长,且体检周期较长不利于健康问题的及早发现。
目前随着医学技术的发展,涌现出许多基于家庭环境中使用的身体健康评测的仪器或者方法,由于其自身所存在的操作方便快捷、价格不高、检测效果良好等特点,有助于使用者及早发现身体健康隐患,因此,得到了广大消费者的青睐。综观当前使用的健康评测的仪器或者方法往往借助于人体各类生理参数的采集及分析,比如心电、血压、血氧、心率等数据,其中人体血液中的氧浓度即血氧饱和度和脉率的测定在临床上有着十分重要的意义。为此本领域技术人员正在积极探索、研发可测量人体血氧饱和度的设备,例如,中国专利申请号为CN201510364139.9的专利文献公开了一种血氧测量方法和血氧测量装置,其提出通过获取测量过程中血氧测量设备的发射器件与被测手指指尖的距离,确定射入光源照射的被测手指的位置,然后通过预设的公式计算得到血氧计算参数,血氧计算参数与射入光源照射的被测手指的位置的血氧值有关,照射的位置不同,血氧计算参数大小也不同;最后根据所述红光峰谷差值与红光基线值的比值、红外光峰谷差值与红外光基线值的比值和血氧计算参数计算得出对应的血氧值,从而可以根据被测手指测量的位置不同而更精确的测量对应位置的血氧值。
现有的腕式血氧饱和度测量手环,一般均包括信号采集部分和主体运算部分,其主体运算部分一般包括信号处理单元、存储单元和传输单元,其信号采集部分一般采用一颗红色发光二极管LED、一颗红外发光二极管LED和一颗光电传感器PD构成,其中信号采集部分通常焊接在印制电路板上。现有技术的腕式血氧饱和度测量手环,其焊接有发光二极管LED及光电传感器PD的印制板均与塑料表壳连接,整体均为刚性材质,其与皮肤之间的摩擦力不大,又因该刚性部分的体积较大,极易造成信号采集部分与被采集的皮肤之间产生较强的相对滑动,在信号采集过程中,当用户出现翻身或翻腕等动作时,由于手腕背面生理结构的限制,易出现发光二极管LED或光电传感器PD与皮肤脱离的问题,导致信号采集质量严重降低,对信号采集造成困难或失真,从而出现较大的测量误差。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述不足,本发明特提出一种能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,它包括外壳、PCBA电路主板和设置在PCBA电路主板上的FPC柔性电路板,在所述FPC柔性电路板上设置有光敏传感器与红/红外双光源发光二极管,在所述FPC柔性电路板上还设置有FPC承载部分,所述外壳与FPC承载部分通过弹性臂连接成一体,所述弹性臂呈镂空的环形阶梯状,其上小下大,本发明的信号采集部分与皮肤的接触力度能通过弹性臂进行自动调节和自动适应手腕直径,保证了信号采集的贴合程度,从而显著提升了佩戴的舒适度,并提升了信号采集和血氧测量的准确度。
本发明解决技术问题,所采用的技术方案为:一种能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,包括外壳、PCBA电路主板和设置在PCBA电路主板上的FPC柔性电路板,在所述FPC柔性电路板上设置有光敏传感器与红/红外双光源发光二极管,在所述FPC柔性电路板上还设置有FPC承载部分,其结构特点为:所述外壳与FPC承载部分通过弹性臂连接成一体,且FPC承载部分的顶面高于外壳的顶面;所述弹性臂呈镂空的环形阶梯状,其上小下大,所述弹性臂的顶部具有向内伸展的上台沿,其底部具有向外伸展的下台沿,所述弹性臂的下台沿与外壳连接成一体、所述弹性臂的上台沿与FPC承载部分连接成一体;在FPC承载部分的底面还设置有限位柱。
优选的,所述弹性臂的下台沿与外壳的内沿包胶注塑成一体;所述弹性臂的上台沿与FPC承载部分的外沿包胶注塑成一体。
进一步的,在FPC承载部分底面至少设置了两根限位柱,该至少两根限位柱均匀分布在FPC承载部分底面与PCBA电路主板顶面之间的环形空腔内。
优选的,所述弹性臂上台沿的底面与FPC承载部分顶面之间的垂直距离,大于弹性臂上台沿的底面与弹性臂下台沿顶面之间的垂直距离。
更进一步的,所述弹性臂上台沿的底面与弹性臂下台沿顶面之间的垂直距离,大于限位柱的下端面与PCBA电路主板顶面之间的垂直距离。
优选的,通过双面胶将柔性电路板与FPC承载部分连接成一体。
上述能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,在所述PCBA电路主板上设置有信号采集与处理模块、存储模块、数据传输模块和用户交换模块。
上述能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,所述PCBA电路主板和FPC柔性电路板通过连接器实现其机械和电性连接,所述连接器的底面焊接在PCBA电路主板上。
进一步的,所述弹性臂采用热塑性聚氨酯弹性体制成,其硬度为邵氏50A-60A;所述弹性臂受压后会变形,当外力撤销后能自动恢复原状。
优选的,所述外壳及FPC承载部分均采用热塑性硬胶制成,所述热塑性硬胶为聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料。
进一步的,所述光敏传感器与红/红外双光源发光二极管均焊接固定在FPC柔性电路板上。
一种制造上述能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备的方法,包括如下步骤:
S1:使用热塑性聚氨酯弹性体,通过注塑的方式制成上小下大、中间镂空的呈环形阶梯状的弹性臂;
S2:在PCBA电路主板上焊接固定连接器、信号采集与处理模块、存储模块、数据传输模块和用户交换模块;并在连接器上固定FPC柔性电路板,在FPC柔性电路板与FPC承载部分接触部位的底面连接固定加强板;
S3:将光敏传感器和红/红外光双光源发光二极管通过焊接的方式与FPC柔性电路板组成部件;
S4:使用聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料,通过注塑的方式制成外壳和FPC承载部分,且在FPC承载部分注塑时将限位柱与FPC承载部分的底面包胶注塑成一体;
S5:通过铆接或双面胶粘接的方式将FPC柔性电路板与FPC承载部分连接固定成一体,且FPC柔性电路板上焊接的光敏传感器和红/红外光源发光二极管四周与FPC承载部分的装配间隙用医用级密封胶填隙密封;
S6:将外壳的内沿与弹性臂的下台沿包胶注塑成一体;将FPC承载部分的外沿与弹性臂的上台沿包胶注塑成一体;且使弹性臂上台沿的底面与FPC承载部分顶面之间的垂直距离,大于弹性臂上台沿的底面与弹性臂下台沿顶面之间的垂直距离;并使弹性臂上台沿的底面与弹性臂下台沿顶面之间的垂直距离,大于限位柱的下端面与PCBA电路主板顶面之间的垂直距离,其包胶注塑后,FPC承载部分的顶面应高于外壳的顶面;
S7:通过连接器将PCBA电路主板与FPC柔性电路板进行电气连接;
S8:通过卡扣或螺钉将PCBA电路主板紧固在外壳上。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提出的能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,其结构简单、性能稳定、易于实施,其采用弹性臂弹性连接FPC承载部分和外壳,且其连接后,其FPC承载部分的顶面高于外壳的顶面,使其腕式无附件血氧测量设备的信号采集部分与皮肤的接触力度能通过弹性臂进行自动调节和自动适应手腕直径,保证了信号采集的贴合程度,从而显著提升了佩戴的舒适度和血氧测量的准确度。在手腕转动时,弹性臂的间距可以自动消除或缓解由于腕表/腕带转动或移动带给信号采集部分的位移或脱离,自动维持与皮肤的贴服,既提升了其信号采集和血氧饱和度参数测量的准确度,且弹性臂的使用又增大了其与人体手腕的贴附性和舒适性,使其佩戴更加舒适。
所述弹性臂上台沿的底面与FPC承载部分顶面之间的垂直距离,大于弹性臂上台沿的底面与弹性臂下台沿顶面之间的垂直距离,其有益效果是保证了测量探头部分能始终与手腕背部贴合,增强了其贴合的紧密性。所述弹性臂上台沿的底面与弹性臂下台沿顶面之间的垂直距离,大于限位柱的下端面与PCBA电路主板顶面之间的垂直距离,其有益效果是能保证测量探头部分在受压变形后仍然能有效回弹,避免弹性臂失效;本发明将弹性臂设置为镂空的环形结构,其上小下大,该环形圈形状的弹性臂设置,能保证其弹力的均匀。本发明将外壳的内沿与弹性臂的下台沿包胶注塑成一体、将FPC承载部分的外沿与弹性臂的上台沿包胶注塑成一体,该包胶注塑的方式能显著提升本发明的防水性能。
附图说明
图1为本发明的剖视结构图。
图2为本发明的爆炸结构示意图;
图3为本发明弹性臂的结构图;
图4是本发明主体部分的俯视结构图。
图中:01—外壳、02—FPC承载部分、03—弹性臂、04—FPC柔性电路板、05—PCBA电路主板、06—连接器、07—双面胶、08—螺钉、09—加强板、10—光敏传感器、11—红/红外光双光源发光二极管、20—限位柱、31—弹性臂的上台沿、32—弹性臂的下台沿、A—弹性臂上台沿底面与FPC承载部分顶面之间的垂直距离、B—弹性臂上台沿底面与弹性臂下台沿顶面之间的垂直距离、C—限位柱下端面与PCBA电路主板顶面之间的垂直距离
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:一种能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,呈手环式结构,佩戴在用户的手腕处,该能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量手环包括信号采集部分和主体运算部分。其具体包括外壳01、PCBA电路主板05和设置在PCBA电路主板05上的FPC柔性电路板04,在所述PCBA电路主板05上设置有信号采集与处理模块、存储模块、数据传输模块和用户交换模块,以构成主体运算部分,完成对采集数据的计算处理和存储传输。在所述FPC柔性电路板04上设置有光敏传感器10与红/红外双光源发光二极管11,以构成信号采集部分,该光敏传感器10与红/红外双光源发光二极管11均焊接固定在FPC柔性电路板04上。
在本实施方式中,在PCBA电路主板05上还设置有连接器06,该连接器06的底面焊接在PCBA电路主板05上,通过连接器06实现PCBA电路主板05和FPC柔性电路板04之间的机械和电气连接,即光敏传感器10与红/红外双光源发光二极管11构成的信号采集部分所收集的数据通过FPC柔性电路板04和连接器06而传输给PCBA电路主板05上设置的主体运算部分。
由于FPC柔性电路板04在外力作用下将产生形变,故本实施方式在FPC柔性电路板04的下部设置有加强板09,以增加其与FPC承载部分02接触处的FPC柔性电路板04的强度。
在所述FPC柔性电路板04上还设置有FPC承载部分02,采用双面胶07将柔性电路板04与FPC承载部分02连接成一体,当然也可以采用铆接或螺钉连接等方式将柔性电路板04与FPC承载部分02连接固定成一体。
所述外壳01与FPC承载部分02通过弹性臂03连接成一体,且FPC承载部分02的顶面高于外壳01的顶面;所述弹性臂03采用热塑性弹性材料,本实施方式中,弹性臂03采用热塑性聚氨酯弹性体制成,其自身具有较好的弹性性能,该弹性臂03受压后会变形,当外力撤销后能自动恢复原状,其硬度为邵氏50A-60A。
所述外壳01和FPC承载部分02均采用热塑性硬胶制成,其所述热塑性硬胶为聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料,在本实施方式中,所述外壳01和FPC承载部分02均采用热塑性聚碳酸酯塑胶。
所述弹性臂03呈镂空的环形阶梯状,其上小下大,在本实施方式中,弹性臂03采用镂空的椭圆环状,弹性臂3采用环形圈形状的设置,能保证其弹力均匀。所述弹性臂03的顶部具有向内伸展的上台沿31,其底部具有向外伸展的下台沿32,所述弹性臂03的下台沿32与外壳01连接成一体、所述弹性臂03的上台沿31与FPC承载部分02连接成一体;在本实施方式中,所述弹性臂03下部外伸的下台沿32与外壳01的内沿包胶注塑成一体;所述弹性臂03上部内伸的上台沿31与FPC承载部分02的外沿包胶注塑成一体,该包胶注塑的连接方式能显著提升本发明的防水性能,能防止水渍和汗液通过其连接部份而进入到血氧测量设备的内部,本实施方式中的包胶注塑的结构能使本发明的防水等级达到IP*8或IP*7。
包胶注塑后,所述弹性臂03上台沿31的底面与FPC承载部分02顶面之间的垂直距离A,大于弹性臂03上台沿31的底面与弹性臂03下台沿32顶面之间的垂直距离B,保证了测量探头部分能始终与手腕背部贴合,增强了其贴合的紧密性;同时弹性臂03上台沿31的底面与弹性臂03下台沿32顶面之间的垂直距离B,大于限位柱20的下端面与PCBA电路主板05顶面之间的垂直距离C,能保证测量探头部分在受压变形后仍然能有效回弹,避免弹性臂失效。
本实施方式中,在FPC承载部分02的底面还设置有两根限位柱20,该两根限位柱20分别设置在FPC承载部分02底面长轴方向的左右两侧,该两根限位柱均匀分布在FPC承载部分02底面与PCBA电路主板05顶面之间的环形空腔内。
另外,本实施方式还提出了一种制造上述能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备的方法,包括如下步骤:
S1:使用热塑性聚氨酯弹性体,通过注塑的方式制成上小下大、中间镂空的呈椭圆环形阶梯状的弹性臂03;
S2:在PCBA电路主板05上焊接固定连接器06、信号采集与处理模块、存储模块、数据传输模块和用户交换模块;并在连接器06上固定FPC柔性电路板04,在FPC柔性电路板04与FPC承载部分02接触部位的底面粘接或铆接固定加强板09;
S3:将光敏传感器10和红/红外光双光源发光二极管11通过焊接的方式与FPC柔性电路板04组成部件;
S4:使用聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料,通过注塑的方式制成外壳01和FPC承载部分02,且在FPC承载部分02注塑时将两根限位柱20与FPC承载部分02的底面包胶注塑成一体;
S5:通过铆接或双面胶07粘接的方式将FPC柔性电路板04与FPC承载部分02连接固定成一体,且FPC柔性电路板04上焊接的光敏传感器10和红/红外光源发光二极管11四周与FPC承载部分02的装配间隙用医用级密封胶填隙密封,以保障血氧测量设备的电气性能不受汗液和水渍等的侵蚀;
S6:将外壳01的内沿与弹性臂03的下台沿32包胶注塑成一体;将FPC承载部分02的外沿与弹性臂03的上台沿31包胶注塑成一体;且使弹性臂03上台沿31的底面与FPC承载部分02顶面之间的垂直距离A,大于弹性臂03上台沿31的底面与弹性臂03下台沿32顶面之间的垂直距离B;并使弹性臂03上台沿31的底面与弹性臂03下台沿32顶面之间的垂直距离B,大于限位柱20的下端面与PCBA电路主板05顶面之间的垂直距离C,其包胶注塑后,FPC承载部分02的顶面应高于外壳01的顶面;
S7:通过连接器06将PCBA电路主板05与FPC柔性电路板04进行电气连接;
S8:通过卡扣或螺钉08将PCBA电路主板05紧固在外壳(01)上。
本发明提出的能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,其结构简单、性能稳定、易于实施,其采用弹性臂03弹性连接FPC承载部分02和外壳01,且其连接后,其FPC承载部分02的顶面高于外壳01的顶面,使其腕式无附件血氧测量设备的信号采集部分与皮肤的接触力度能通过弹性臂03进行自动调节和自动适应手腕直径,保证了信号采集的贴合程度,从而显著提升了佩戴的舒适度和血氧测量的准确度。在手腕转动时,弹性臂03的间距可以自动消除或缓解由于腕表/腕带转动或移动带给信号采集部分的位移或脱离,自动维持与皮肤的贴服,既提升了其信号采集和血氧饱和度参数测量的准确度,且弹性臂03的使用又增大了其与人体手腕的贴附性和舒适性,使其佩戴更加舒适。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种能自动贴附皮肤的腕式无附件血氧测量设备,包括外壳(01)、PCBA电路主板(05)和设置在PCBA电路主板(05)上的FPC柔性电路板(04),在所述FPC柔性电路板(04)上设置有光敏传感器(10)与红/红外双光源发光二极管(11),在所述FPC柔性电路板(04)上还设置有FPC承载部分(02),其特征在于:所述外壳(01)与FPC承载部分(02)通过弹性臂(03)连接成一体,且FPC承载部分(02)的顶面高于外壳(01)的顶面;所述弹性臂(03)呈镂空的环形阶梯状,其上小下大,所述弹性臂(03)的顶部具有向内伸展的上台沿(31),其底部具有向外伸展的下台沿(32),所述弹性臂(03)的下台沿(32)与外壳(01)连接成一体、所述弹性臂(03)的上台沿(31)与FPC承载部分(02)连接成一体;在FPC承载部分(02)的底面还设置有限位柱(20),所述弹性臂(03)上台沿(31)的底面与FPC承载部分(02)顶面之间的垂直距离(A),大于弹性臂(03)上台沿(31)的底面与弹性臂(03)下台沿(32)顶面之间的垂直距离(B);所述弹性臂(03)上台沿(31)的底面与弹性臂(03)下台沿(32)顶面之间的垂直距离(B),大于限位柱(20)的下端面与PCBA电路主板(05)顶面之间的垂直距离(C)。
2.根据权利要求1所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:所述弹性臂(03)的下台沿(32)与外壳(01)的内沿包胶注塑成一体;所述弹性臂(03)的上台沿(31)与FPC承载部分(02)的外沿包胶注塑成一体。
3.根据权利要求1所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:在FPC承载部分(02)底面至少设置了两根限位柱(20),该至少两根限位柱(20)均匀分布在FPC承载部分(02)底面与PCBA电路主板(05)顶面之间的环形空腔内。
4.根据权利要求1所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:在所述PCBA电路主板(05)上设置有信号采集与处理模块、存储模块、数据传输模块和用户交换模块。
5.根据权利要求1所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:所述PCBA电路主板(05)和FPC柔性电路板(04)通过连接器(06)实现其机械和电性连接,所述连接器(06)的底面焊接在PCBA电路主板(05)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:所述弹性臂(03)采用热塑性聚氨酯弹性体制成,其硬度为邵氏50A-60A;所述弹性臂(03)受压后会变形,当外力撤销后能自动恢复原状。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:所述外壳(01)及FPC承载部分(02)均采用热塑性硬胶制成。
8.根据权利要求7所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:所述热塑性硬胶为聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的一种腕式无附件血氧测量设备,其特征在于:所述光敏传感器(10)与红/红外双光源发光二极管(11)均焊接固定在FPC柔性电路板(04)上。
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Denomination of invention: Wrist type non accessory blood oxygen measurement device capable of automatically attaching to the skin and its manufacturing method Effective date of registration: 20230927 Granted publication date: 20180824 Pledgee: Chinese bank Limited by Share Ltd. Shuangliu Branch Pledgor: ICARETECH HEALTHCARE CO.,LTD. Registration number: Y2023980059041 |