CN105997103A - 一种腕式无附件血氧测量设备及其制造方法 - Google Patents

一种腕式无附件血氧测量设备及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种腕式无附件血氧测量设备及其制造方法，该设备包括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柔性电路板的左右两侧分别固定有光敏传感器与红/红外双光源发光二极管，在所述FPC柔性电路板上设置有FPC承载部分，在FPC承载部分上固定有外壳测量接触部分，并在外壳测量接触部分上一体成型有隔光墙与挡光墙；在光敏传感器与红/红外双光源发光二极管之间增加隔光墙，较好的阻隔了发光二极管发射光直接通过被测皮肤表面反射到信号接收的光敏传感器上；在软胶周围增加挡光墙，较好的隔离了环境光对信号接收器的信号干扰，从而显著提升了测量的准确度。

Description

一种腕式无附件血氧测量设备及其制造方法
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及其制造方法，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。然而，其在使用过程中会出现发光二极管与光敏传感器之间挡光不足，使发明二极管发出的一部分发射光直接反射到光敏传感器的接收端，导致采集信号错误，而产生测量误差；与皮肤接触的外壳为硬壳，其与皮肤之间的摩擦力不大，极易造成信号采集部分与皮肤相对滑动，导致采集信号不稳定，而产生测量误差；环境光影响采集信号的收集，也会出现测量误差。
同时因人体指尖处的血管最丰富，故现有的血氧测量装置几乎均是在人体指尖处采集人体血氧饱和度样本参数，其采集结果虽然可以达到较为准确的程度，但该采集设备必须要连带附设的指尖夹持装置附件才能进行人体血氧饱和度参数的采集，即现有技术的血氧测量装置都是有附件的采集设备，其操作麻烦，使用不方便，且容易产生测量误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种腕式无附件血氧测量设备及其制造方法，以解决上述背景技术中存在的问题，所述腕式无附件血氧测量设备，包括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柔性电路板的左右两侧分别固定有光敏传感器与红/红外双光源发光二极管，在所述FPC柔性电路板上设置有FPC承载部分，在FPC承载部分上固定有外壳测量接触部分，并在外壳测量接触部分上一体成型有隔光墙与挡光墙；该设备承载部分采用硬胶设计保障了电气电路的强度；在光敏传感器与红/红外双光源发光二极管之间增加隔光墙，较好的阻隔了发光二极管发射光直接通过被测皮肤表面反射到信号接收的光敏传感器上；在软胶周围增加挡光墙，较好的隔离了环境光对信号接收器的信号干扰，从而显著提升了测量的准确度。
本发明解决技术问题，所采用的技术方案为：一种腕式无附件血氧测量设备，包括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柔性电路板的相对左右两侧分别固定有光敏传感器与红/红外双光源发光二极管，其结构特点为：在所述FPC柔性电路板上设置有FPC承载部分，在FPC承载部分上固定有外壳测量接触部分，并在外壳测量接触部分上一体成型有隔光墙与挡光墙；所述隔光墙与挡光墙均向上凸起，且挡光墙呈环形状，所述隔光墙、光敏传感器与红/红外双光源发光二极管均设置在挡光墙的环形圈内；所述隔光墙呈直线或曲线状，并设置在光敏传感器与红/红外双光源发光二极管之间。
优选的，所述隔光墙与挡光墙的凸起高度均为0.5-1毫米，且隔光墙的凸起高度不得超过挡光墙的凸起高度。
进一步的，所述光敏传感器和红/红外光源发光二极管分别与隔光墙之间的距离均不小于5毫米。
上述腕式无附件血氧测量设备，所述挡光墙共设置有两组，且两组挡光墙呈环形阵列状排列，外侧的挡光墙包围住内侧的挡光墙，两组挡光墙之间的间距为2至6毫米。
上述腕式无附件血氧测量设备，所述隔光墙的长度大于光敏传感器和红/红外双光源发光二极管的长度，且隔光墙能将光敏传感器和红/红外双光源发光二极管分隔。
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。
进一步的，所述外壳测量部分通过双射注塑或包胶注塑的方式与FPC承载部分连接成一体。
上述腕式无附件血氧测量设备，所述PCBA电路主板包括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。
上述腕式无附件血氧测量设备，所述FPC承载部分为热塑性硬塑胶或金属材料，且热塑性硬塑胶为聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料；且其中金属材料为不锈钢或铝材。
上述腕式无附件血氧测量设备，所述外壳测量接触部分为软胶外壳,该软胶采用热塑性弹性体，硬度为邵氏50A-65A。
一种制造上述腕式无附件血氧测量设备的方法，包括如下步骤：
S1：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柔性电路板组成一个整体；
S2：将外壳接触部分和FPC承载部分通过双射注塑或包胶注塑的方式组成一个整体，且在双射注塑或包胶注塑的过程中，在外壳测量接触部分的顶端左右两侧分别一体成型隔光墙与挡光墙；
S3：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；
S4：将PCBA电路主板与FPC柔性电路板进行电气连接；
S5：通过外壳上设置的卡扣或螺钉将PCBA电路主板紧固在FPC承载部分上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出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，其信号采集面由硬胶改为软胶，增大了与人体手腕的贴附性和舒适性，使其佩戴更加舒适。同时，承载部分采用硬胶设计保障了电气电路的强度；在光敏传感器和红/红外光双光源发光二极管之间增加隔光墙，较好的阻隔了红/红外光双光源发光二极管发射光直接通过被测皮肤表面反射到信号接收的光敏传感器上，从而提升了测量精度；在软胶周围增加挡光墙，较好的隔离了环境光对信号接收器的信号干扰，进一步保障了测量的精准度。与现有技术的血氧测量设备相比，本发明采用了隔光墙和挡光墙的设置，避免或大幅减少了环境光和红/红外光双光源发光二极管的发射光对信号接收器的干扰，从而显著提升了其人体健康参数测量的准确性，故可以将本发明设置成无附件的手环状，佩戴在人体血管不是很丰富的手腕处也能完成对人体血氧饱和度参数的准确采集。而现有技术的人体血氧饱和度测量设备，由于其环境光及红/红外光双光源发光二极管的发射光对信号接收器存在干扰，故其测量准确度偏低，不能设置成无附件的佩戴在人体血管不是很丰富的手腕处完成人体血氧饱和度参数的准确采集，其现有技术的人体血氧饱和度测量设备，由于其在测量准确度方面存在不足，故目前只能采用有附件的测量方式，即现有技术的人体血氧饱和度测量设备需要连带附设的指尖夹持装置附件，并将该夹持装置夹持在人体血管较丰富的指尖部位进行人体血氧饱和度参数的测量，才能达到符合要求的准确度。
附图说明
图1为本发明的爆炸结构示意图；
图2为本发明的俯视结构图；
图3为本发明的剖视结构图。
图中：01外壳测量接触部分、02FPC承载部分、03PCBA电路主板、04FPC柔性电路板、05双面胶、10光敏传感器、11红/红外光双光源发光二极管、12隔光墙、13挡光墙。
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1-3，本发明提供一种技术方案：一种腕式无附件血氧测量设备，包括PCBA电路主板03，所述PCBA电路主板03包括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，所述PCBA电路主板03上通过连接支架固定有FPC柔性电路板04，所述FPC柔性电路板04的相对左右两侧分别固定有光敏传感器10与红/红外双光源发光二极管11，所述光敏传感器10与红/红外双光源发光二极管11均通过焊接的方式和FPC柔性电路板04固定连接，所述FPC柔性电路板04的上部粘接有双面胶05的一面，所述双面胶05的另一面粘接有FPC承载部分02，所述FPC承载部分02为热塑性硬塑胶或金属材料，且热塑性硬塑胶为聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料；且其中金属材料为不锈钢或铝材。在本实施方式中，FPC承载部分02采用聚碳酸酯热塑性硬塑胶。
所述FPC承载部分02上固定有外壳测量接触部分01，所述外壳测量接触部分01为软胶外壳,该软胶采用热塑性弹性体，硬度为邵氏50A-65A。
所述外壳测量部分01通过双射注塑或包胶注塑的方式与FPC承载部分02固定连接，且外壳测量接触部分01上一体成型有隔光墙12与挡光墙13，所述隔光墙12与挡光墙13均向上凸起，且挡光墙13呈环形状，所述隔光墙12、光敏传感器10与红/红外双光源发光二极管11均设置在挡光墙13的环形圈内；所述隔光墙12呈直线或曲线状，并设置在光敏传感器10与红/红外双光源发光二极管11之间，在本实施方式中，将隔光墙12设置成直线状。所述隔光墙12与挡光墙13凸出外壳测量部分01的凸起高度均为0.5-1毫米，以阻隔LED光线被直接反射到信号采集器上，且隔光墙12的凸起高度不得超过挡光墙13的凸起高度。挡光墙13高度为0.5mm-1.0mm，当挡光墙13高度取0.5mm时，隔光墙12高度宜取0.3-0.5mm；当挡光墙13高度取1.0mm时，隔光墙12高度宜取0.8-1.0mm，保证隔光效果的同时，又保证良好的佩戴舒适性。
同时隔光墙12的长度大于光敏传感器10和红/红外双光源发光二极管11的长度，依靠隔光墙12将光敏传感器10和红/红外双光源发光二极管11分隔开。所述光敏传感器10和红/红外光源发光二极管11分别与挡光墙13之间的距离均不小于5毫米，在本实施方式中，光敏传感器10与隔光墙12之间的距离为7毫米，红/红外光源发光二极管11与隔光墙12之间的距离为8毫米。
在本实施方式中，共设置有两组环形的的挡光墙13，其两组挡光墙13呈环形阵列状排列，外侧的挡光墙13包围住内侧的挡光墙13，两组挡光墙13之间的阵列间距为2至6毫米，本实施方式优选其间距为两组挡光墙13之间均匀间隔5毫，以便增大接触面积和有效遮挡环境光线，使采集信号不被环境所干扰。
同时，本实施方还提出了一种制造上述腕式无附件血氧测量设备的方法，包括如下步骤：
S1：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组成一个整体；
S2：将外壳接触部分01和FPC承载部分02通过双射注塑或包胶注塑的方式组成一个整体；且在双射注塑或包胶注塑的过程中，在外壳测量接触部分01的顶端左右两侧分别一体成型隔光墙与挡光墙；
S3：通过铆接或双面胶05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，以保障电气性能不受汗液水等的侵蚀；
S4：将PCBA电路主板03通过其上面的连接器与FPC柔性电路板04连接，以保证电气连接正常；
S5：将PCBA电路主板03通过外壳上的卡扣或螺钉紧固在FPC承载部02上，完成整机固定。
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)

1.一种腕式无附件血氧测量设备，包括PCBA电路主板(03)和设置在PCBA电路主板(03)上的FPC柔性电路板(04)，在所述FPC柔性电路板(04)的相对左右两侧分别固定有光敏传感器(10)与红/红外双光源发光二极管(11)，其特征在于：在所述FPC柔性电路板(04)上设置有FPC承载部分(02)，在FPC承载部分(02)上固定有外壳测量接触部分(01)，并在外壳测量接触部分(01)上一体成型有隔光墙(12)与挡光墙(13)；所述隔光墙(12)与挡光墙(13)均向上凸起，且挡光墙(13)呈环形状，所述隔光墙(12)、光敏传感器(10)与红/红外双光源发光二极管(11)均设置在挡光墙(13)的环形圈内；所述隔光墙(12)呈直线或曲线状，并设置在光敏传感器(10)与红/红外双光源发光二极管(11)之间，所述隔光墙(12)与挡光墙(13)的凸起高度均为0.5-1毫米，且隔光墙(12)的凸起高度不得超过挡光墙(13)的凸起高度，所述挡光墙(13)共设置有两组，且两组挡光墙(13)呈环形阵列状排列，外侧的挡光墙(13)包围住内侧的挡光墙(13)。
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：所述光敏传感器(10)和红/红外光源发光二极管(11)分别与隔光墙(12)之间的距离均不小于5毫米。
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：两组挡光墙(13)之间的间距为2至6毫米。
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：所述隔光墙(12)的长度大于光敏传感器(10)和红/红外双光源发光二极管(11)的长度，且隔光墙(12)能将光敏传感器(10)和红/红外双光源发光二极管(11)分隔。
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：所述外壳测量部分(01)通过双射注塑或包胶注塑的方式与FPC承载部分(02)连接成一体。
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FPC承载部分(02)为热塑性硬塑胶或金属材料，且热塑性硬塑胶为聚碳酸酯、ABS或PC+ABS塑料；且其中金属材料为不锈钢或铝材。
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：所述外壳测量接触部分(01)为软胶外壳,该软胶采用热塑性弹性体，硬度为邵氏50A-65A。
8.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：通过双面胶(05)将柔性电路板(04)与FPC承载部分(02)连接成一体。
9.一种制造权利要求1至5中任一项所述的腕式无附件血氧测量设备的方法，包括如下步骤：
S1：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)组成一个整体；
S2：将外壳接触部分(01)和FPC承载部分(02)通过双射注塑或包胶注塑的方式组成一个整体，且在双射注塑或包胶注塑的过程中，在外壳测量接触部分(01)的顶端左右两侧分别一体成型隔光墙(12)与挡光墙(13)；
S3：通过铆接或双面胶(05)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；
S4：将PCBA电路主板(03)与FPC柔性电路板(04)进行电气连接；
S5：通过卡扣或螺钉将PCBA电路主板(03)紧固在FPC承载部分(02)上。
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