CN111568468A - 超声波芯片、超声波检测装置及检测血压的方法 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种超声波芯片、超声波检测装置及检测血压的方法，所述芯片包括控制电路；超声波传感器阵列，其包括形成于所述控制电路上的多个呈阵列排布的传感器单元；以及，电性接触块，形成于所述超声波传感器阵列一侧并与所述控制电路电性连通，用于与外部电性装置连接；其中，所述超声波传感器阵列中至少部分传感器单元分时复用而分别作为超声波发射单元和超声波接收单元，其余的至少部分所述传感器单元仅作为超声波发射单元；作为所述超声波发射单元的传感器单元同行/同列同时发射超声波。利用本说明书各个实施例，可以大幅简化线路布设，提高制作工艺的简便性，降低成本。

Description

超声波芯片、超声波检测装置及检测血压的方法

技术领域

本说明书涉及生物信息检测技术领域，特别地，涉及一种超声波芯片、超声波检测装置及检测血压的方法。

背景技术

随着物联网和可穿戴设备的不断兴起，实时便携式的生物信息检测需求在人们日常生活中不断增加，如智能手表/手环、血压监测贴片等装置。这对便携式生物信息设备的制作工艺以及设计成本等提出了更高的要求。

发明内容

本说明书实施例的目的在于提供一种超声波芯片、超声波检测装置及检测血压的方法，可以大幅简化芯片的线路布设，降底设计成本。

本说明书提供一种超声波芯片、超声波检测装置及检测血压的方法是包括如下方式实现的：

一种生物学参数检测的超声波芯片，应用于接触检测对象的皮肤而检测被测对象的生物学参数，其包括：

控制电路；

超声波传感器阵列，其包括形成于所述控制电路上的多个呈阵列排布的传感器单元；以及，

电性接触块，形成于所述超声波传感器阵列一侧并与所述控制电路电性连通，用于与外部电性装置连接；

其中，所述超声波传感器阵列中至少部分传感器单元分时复用而分别作为超声波发射单元和超声波接收单元，其余的至少部分所述传感器单元仅作为超声波发射单元；作为所述超声波发射单元的传感器单元同行/同列同时发射超声波。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述分时复用的传感器单元包括分布于所述超声波传感器阵列中若干簇离散的传感器单元。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述超声波传感器阵列包括至少两层不同的电性布线图案：

第一电性布线图案：所述超声波传感器阵列中的同行或者同列的若干传感器单元由共同的路径连接至所述控制电路；

第二电性布线图案：所述若干簇离散的传感器单元分别与所述控制电路电性连接；

对应地，控制电路控制所述超声波传感器阵列工作于两种模式：

第一工作模式：控制电路依照第一电性布线图案给所述超声传感器阵列施加激励信号，使得所述超声波传感器阵列同行/同列同时产生预设超声波信号并发送至所述被测对象；

第二工作模式：控制电路依照第二电性布线图案控制若干簇离散的传感器单元分别接收由被测对象反射回来的超声波信号。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述传感器单元包括顶电极和底电极；所述超声波传感器阵列中传感器单元的顶电极呈所述第一电性布线图案，所述超声波传感器阵列中传感器单元的底电极呈所述第二电性布线图案。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述超声波传感器阵列中同行或者同列的传感器单元之间的顶电极之间电性连通。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，每簇的传感器单元的底电极相互之间电性连通。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述控制电路所施加的激励信号的电压小于24V。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，作为所述超声波发射单元的传感器单元列/行之间发射的超声波信号之间存在相位延迟或者时间延迟，以使得所述超声波传感器阵列发射的超声波形成声学聚焦。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，在所述传感器单元接收时，所述传感器单元之间接收信号存在相位延迟或者时间延迟，以增强所述传感器单元所接收被反射回的超声波信号。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述超声波传感器阵列发射超声波时，行/列传感器单元之间同时产生预设超声波信号。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，还包括设置于所述超声波传感器阵列上方的声阻抗层；对所述被测对象测试时，所述声阻抗层设置于所述检测对象的皮肤与所述超声波传感器阵列之间。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述声阻抗层的声阻抗值介于皮肤的声阻抗值与所述超声波芯片的声阻抗值之间。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述声阻抗层为医用硅橡胶。

本说明书提供的所述超声波芯片的另一些实施例中，所述传感器单元还包括：空腔和设置于所述顶电极和底电极之间的换能层。

另一方面，本说明书实施例还提供一种超声波检测装置，包括：

若干组检测模块，所述检测模块包括至少一个如上述任意一个或者多个实施例所述超声波芯片；所述若干组检测模块统一与同一个外部电性装置电性连接。

另一方面，本说明书实施例还提供一种动脉血压的超声波检测装置，包括：

至少一个如上述任意一个或者多个实施例所述超声波芯片；

数字处理芯片，复数个所述超声波芯片与所述数字处理芯片电性连接。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，所述超声波芯片与所测动脉方向相同方向设置有两簇以上的传感器单元。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，所述超声波芯片与所测动脉方向垂直方向设置有两簇以上的传感器单元。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，包括至少两个所述超声波芯片，且两个所述超声波芯片之间间隔预设距离。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，至少两个所述超声波芯片所检测的被动脉血管壁反射回的超声波信号输入至所述数字处理芯片，用于计算所测动脉的血压。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，所述控制电路包括：

发射模块，用于控制所述超声波芯片中所述超声波传感器阵列发射预设超声波信号

接收模块，用于控制若干簇离散的传感器单元接收所测动脉反射回的超声波信号；

控制器，与所述发射模块和所述接收模块连接。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，所述接收模块包括：

模拟处理电路和与所述模拟处理电路连接的模数转换器；所述控制器与所述模拟处理电路以及所述模数转换器连接。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，所述模拟处理电路包括：低噪声放大器、与所述低噪声放大器输出连接的包络检测器以及与所述包络检测器输出连接的低通滤波器。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，所述超声波芯片中分时复用的传感器单元在接收超声波信号时，所述控制器通过时序控制采集所测动脉血管壁反射回的超声波信号而屏蔽其他生物体反射回的超声波信号。

本说明书提供的所述超声波检测装置的另一些实施例中，所述数字处理芯片包括MCU、DSP或者电子设备的核心处理芯片。

另一方面，本说明书实施例还提供一种检测血压的方法，包括：

使用上述任意一个或者多个实施例所述的动脉血压的超声波检测装置接触被测动脉所对应的皮肤；

预检测阶段，检测装置判断超声波检测装置是否放置到被测动脉的附近；

初始化阶段，对被测动脉的血压进行初始化数据检测；

检测阶段，在初始化阶段后进行被测动脉的血压的正常检测，并输出检测数据。

本说明书一个或多个实施例提供的超声波芯片、超声波检测装置及检测血压的方法，可以通过对超声波芯片的传感器阵列进行不同层分离布线方式，布设对传感器阵列的驱动及接收控制线路，以进一步简化传感器阵列的控制线路布设，进而简化制作工艺以及缩小硬件尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本说明书提供的一种超声波芯片的模块结构示意图；

图2为本说明书提供的一个实施例中的传感器单元的结构示意图；

图3为本说明书提供的另一个实施例中的第一电性布线图案示意图；

图4为本说明书提供的另一个实施例中的第二电性布线图案示意图；

图5为本说明书提供的另一个实施例中的超声波传感器阵列的布设方式示意图；

图6为本说明书提供的另一个实施例中的声阻抗层位置示意图；

图7为本说明书提供的另一个实施例中的超声波检测装置的模块结构示意图；

图8为本说明书提供的另一个实施例中的超声波检测装置的佩戴方式示意图；

图9为本说明书提供的另一个实施例中的电信号波形示意图；

图10为本说明书提供的另一个实施例中的控制电路的模块结构示意图；

图11为本说明书提供的另一个实施例中的接收模块的模块结构示意图；

图12为本说明书提供的另一个实施例中的模拟处理电路的模块结构示意图；

图13为本说明书提供的一种检测血压的方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书一个或多个实施例，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，都应当属于本说明书实施例方案保护的范围。

随着物联网和可穿戴设备的不断兴起，实时便携式的生物信息检测需求在人们日常生活中不断增加，如智能手表/手环、血压监测贴片等装置。这对便携式生物信息检测设备的体积、功耗以及设计成本等提出了更高的要求。另外，超声波检测具有非侵入式的特点，同时外界环境的变化也无法干扰其检测的准确性，因此超声波检测较为受欢迎。

现在医用超声设备一般采用一维传感器阵列进行非侵入式诊断应用。但采用一维传感器阵列存在体积大、功耗高，不具备便携性和可穿戴性。且因单向覆盖范围有限，在检测时还需要人为移动以准确对准待检测位置，操作麻烦。采用二维传感器阵列可以增加一个维度，可以增大扫描范围，便于准确测量。但在对二维传感器阵列中的单个传感器元件进行控制时，每个传感器元件需要较多的与控制电路连接电极以及复杂的电极连接线，结构复杂，不容易控制。

本说明书实施例提供的超声波芯片，可以进一步简化超声波传感器阵列的控制线路布设，提高设计简便性，降低设计成本。

一些实施例中，应用于接触检测对象的皮肤而检测被测对象的生物学参数的所述超声波芯片可以包括：

控制电路；

超声波传感器阵列，其包括形成于所述控制电路上的多个呈阵列排布的传感器单元；以及，

电性接触块，形成于所述超声波传感器阵列一侧并与所述控制电路电性连通，用于与外部电性装置连接；

其中，所述超声波传感器阵列中至少部分传感器单元分时复用而分别作为超声波发射单元和超声波接收单元，其余的至少部分所述传感器单元仅作为超声波发射单元；作为所述超声波发射单元的传感器单元同行/同列同时发射超声波。

请参阅图1所示简略示意图。图1表示本说明书一些实施例中提供的超声波芯片的模块结构示意图。如图1所示，所述超声波芯片可以包括控制电路101、超声波传感器阵列102以及电性接触块103。

控制电路101可以形成于半导体基底层上。如可以使用单晶硅晶圆或砷化镓等作基底层，通过半导体集成电路工艺将控制电路制作在基底层上。在完成控制电路101的制作后，在控制电路101上制作超声波传感器阵列102以及芯片的电性接触块103。超声波传感器阵列102可以包括多个呈阵列排布的传感器单元1021。如图1所示，多个呈阵列排布的传感器单元1021形成于控制电路101的上方，并与控制电路电性连接。控制电路101可以用于向超声波传感器阵列102传输激励信号，以使超声波传感器阵列在激励信号的驱动下发射超声波；以及，还可以使超声波传感器阵列中部分传感器单元接收超声波信号。

本说明书中所涉及的超声波芯片中超声波传感器阵列中部分传感器单元分时复用，分时完成超声波发射和超声波的接收。该超声波芯片中超声波传感器阵列是直接利用半导体工艺制作于控制电路上面，直接利用半导体工艺实现两者之间的电性连接，避免使用芯片之间的键合工艺将两者实现电性连接。因此，可以将整个超声波芯片的体积制作的更小，器件的集成化程度更高。

本说明书所涉及的超声波芯片在发射超声波探测信号时，作为超声波发射单元的传感器单元同行/同列同时发射超声波。这样在发射超声波时，至少同行/同列的传感器单元的控制线只需要一根，这样可以大大简化超声波传感器阵列中传感器单元的控制，同时，可以直接减少超声波传感器阵列中传感器单元与控制电路之间的布线，减少发射时控制传感器单元的布线所占用的面积以及与控制电路连接的电性接触块所占用的面积。在超声波传感器阵列的面积与控制电路的面积相同的情况下，可以通过减少布线来降低布线和电性接触块所占用的面积，进而提高超声波传感器阵列中传感器单元的面积占比。

本说明书所涉及的超声波芯片在接收超声波信号时，仅超声波阵列中部分传感器单元接收超声波信号。同样，这样部分的传感器单元作为超声波信号的接收单元可以帮助简化超声波传感器阵列的布线。这些接收超声波的传感器单元可以成簇的方式离散的分布在传感器阵列之中，每簇传感器单元在接收超声波信号作为一个整体连接在一起可以进一步简化布线，减少超声波传感器阵列需要和控制电路进行电性互连的电性接触块，进一步提高超声波传感器阵列中传感器单元的占比。

以上所描述的传感器单元1021可以为单独实现超声波的发射或接收的传感器元件。控制电路对超声波传感器阵列中传感器单元实现相对应的控制即可。在本说明书的超声波传感器的实施例中，传感器单元为MEMS级别压电式微超声换能器(PMUT)。

在传感器单元为压电式微超声换能器的实施例中，传感器单元至少可以包括换能层以及位于换能层两侧的电极层以及换能层振动的空腔。具体地，请参见图2。如图2所示，传感器单元可以包括顶电极201，底电极202，设置于顶电极201和底电极202之间的换能层203，以及，空腔204。换能层203可以包括将电能转换成声能的材料。换能层203的材料如可以选用氮化铝AlN、掺钪氮化铝ScAlN、锆钛酸铅PZT、聚偏二氟乙烯PVDF及其共聚物、氧化锌ZnO等。

顶电极201、底电极202可以包括金属类电极层，其材质如可以为金属、金属硅化物、金属氮化物、金属氧化物或导电碳等导电材料。所述顶电极201、底电极202可以为与控制电路205进行电连接，用于向换能层施加激励信号，或者，在换能层接收反射的超声波信号时，将转换的电信号传输给控制电路。空腔204可以为换能层的振动提供空间。空腔的大小、形状和尺寸可根据超声波传感器工作参数进行设计。

可以将顶电极201、底电极202接入控制电路205，在超声波发射时，控制电路205可以向传感器单元施加高频电信号，换能层203可以将高频电信号转换成预设频率的机械振动，从而产生目标参数的超声波。在超声波接收时，传感器单元可以接收超声波信号，并将其转换成电信号，由顶电极和/或底电极传输给控制电路205。

在本说明书的实施例中，实际上只有接收超声波信号的传感器单元分时复用既作为超声波信号的发射单元又作为超声波信号的接收单元；而超声波阵列中其他的传感器单元基本只是作为超声波信号的发射单元。

针对上述实施例中压电换能器的传感器单元，为实现此处所描述的控制，对应地，超声波传感器阵列包括至少两层不同的电性布线图案：

第一电性布线图案：所述同行或者同列的若干传感器单元由共同的路径连接至所述控制电路；

第二电性布线图案：若干簇离散的传感器单元分别与所述控制电路电性连接；

对应地，控制电路控制所述超声波传感器阵列工作于两种模式：

第一工作模式：控制电路依照第一电性布线图案给所述超声传感器阵列施加激励信号，使得所述超声波传感器阵列同行/同列同时产生预设超声波信号并发送至所述被测对象；

第二工作模式：控制电路依照第二电性布线图案控制若干簇离散的传感器单元分别接收由被测对象反射回来的超声波信号。

所述超声波传感器阵列可以包括至少两层不同的电性布线图案。其中，第一电性布线图案可以包括所述超声波传感器阵列中的同行或者同列的若干传感器单元由共同的路径电性连接至所述控制电路。第二电性布线图案可以包括所述超声波传感器阵列中的若干簇离散的传感器单元分别与所述控制电路电性连接。

如图3以及图4所示，图3示出了第一电性布线图案的一种示例示意图。图4示出了第二电性布线图案的一种示例示意图。

如图3所示，可以将同行的若干传感器单元302的一电极层由共同的路径通过电性连接件301电连接至控制电路。如可以将传感器单元302的顶电极或底电极由共同的路径通过电性连接件301电连接至控制电路。可以将一行的若干传感器单元由共同的路径电连接至一个第一电性连接件301。第一电性连接件301与控制电路进行电性连接。在其他的实施例中，也可以将多行传感器单元的一电极层连接至同一个第一电性连接件301。例如同一行的传感器单元由共同的路径进行电连接后，其他行的若干传感器单元与此行传感器单元电连接至同一个第一电性连接件301，该第一电性连接件301与控制电路进行电性连通。

具体是单行或者是多行传感器单元连接至一个第一电性连接件301，可以视超声波传感器芯片的所测具体生物参数的要求而设计。总之，这样的布线方式可以尽量减少第一电性连接件所占用的芯片的面积，将尽可能多的芯片面积用来制作传感器单元。通过采用将两行以上的若干传感器单元电连接至一个电性连接件的实施例相对单行进行连接的实施例而言，可以进一步简化线路的布设。

另一些实施方式中，所述第一电性布线图案也可以采用将同列的若干传感器单元由共同的路径电性连接至所述控制电路的方式。具体的布设方式可以参考同行的布设方式，这里不再展开说明。

如图4所示，可以从超声波传感器阵列中选出若干簇离散的传感器单元。簇内的传感器单元403的一电极层之间互相电连接通，与同一个第二电性连接件401电性连接。第二电性连接件401电连接至控制电路。

另一些实施例中，所述超声波传感器阵列中除去选出的若干簇离散的传感器单元之外的其他传感器单元的一电极层，可以互相电连接后，电连接至一个第三电性连接件402。第三电性连接件402可以与接地端连接。

以上例举的传感器单元为半导体工艺制作的压电换能器为例，每个传感器单元是具有一个顶电极和底电极的。第一电性布线图案，主要是用于实现超声波传感器阵列的超声波发射的控制，而第二电性布线图案，主要是用于实现超声波传感器阵列的若干簇传感器单元接收超声波信号的控制。针对以上内容所描述的传感器单元的结构，为使超声波的发射和接收控制实现较为简洁的设计，则如以下内容所描述。

例如，第一电性布线图案采用将超声波传感器阵列中的若干传感器单元的顶电极共同电连接，则第二电性布线图案中则可以将若干簇离散的传感器单元的底电极互相电连接，若干簇离散的传感器单元之外的其他传感器单元的底电极互相电连接并接地。反之，另一些实施方式中，如第一电性布线图案采用将超声波传感器阵列中的若干传感器单元的底电极共同电连接，则第二电性布线图案中则可以将若干簇离散的传感器单元的顶电极互相电连接，若干簇离散的传感器单元之外的其他传感器单元的顶电极互相电连接并接地。

在所述超声波芯片的超声波传感器阵列的制作过程中，一些实施例中，优选的，还可以设置所述超声波传感器阵列中传感器单元的顶电极可以呈所述第一电性布线图案，所述超声波传感器阵列中传感器单元的底电极呈所述第二电性布线图案。

实现上述描述的实施例中，较为简单的制作方式，可以参见如下描述。

在制作传感器单元的底电极时，可以同时结合第二电性布线图案，将各传感器单元的底电极的位置制作于所述第二电性布线图案中。然后，基于呈现有各传感器单元的底电极布设位置的第二电性布线图案图形化所述金属层，同步完成各传感器单元的底电极以及底电极之间的电连接线的制作。

在制作传感器单元的顶电极时，可以同时结合第一电性布线图案，将各传感器单元的底电极的位置制作于所述第一电性布线图案中。然后，基于呈现有各传感器单元的顶电极布设位置的第一电性布线图案图形化所述金属层，同步完成各传感器单元的顶电极以及顶电极之间的电连接线的制作。

当然，另一些实施例中，也可以设置所述超声波传感器阵列中传感器单元的底电极可以呈所述第一电性布线图案，所述超声波传感器阵列中传感器单元的顶电极呈所述第二电性布线图案。

通过上述方式，可以在制作传感器单元的顶电极、底电极时，实现各传感器单元之间的电连接线的同步制作。通过同步制作的方式，可以大幅简化制作工艺。

当然，本说明书并不仅限于上述实施例提供的制作方式，也可以将传感器单元的顶电极或者底电极，与各传感器单元的顶电极间连接线或者底电极间连接线作为不同的半导体工序分开制作。

所述超声波传感器阵列中每簇的传感器单元数量、位置，以及，超声波传感器阵列包含的传感器单元簇的数量、位置及传感器单元簇之间的距离等均可以根据需要灵活布设。如可以根据被测对象以及需检测的生物学参数等进行灵活布设，以适用于对相应的被测对象以及需检测的生物学参数的精准测量。

被检测对象如可以为人体组织，如桡动脉血管或者人体其他位置处的动脉血管，以实现对人体的血压、血流速度、脉搏波传递时间及速度、血管壁厚度等生物学参数的测量。或者，所述被测对象还可以为皮下脂肪层，以实现对人体脂肪层厚度等生物学参数进行测量。当然上述仅为举例说明，所述检测对象还可以为其他待测位置的人体组织。

图5中的各图所示的布设方式中主要是第二电性布线图案存在变化，即若干簇离散的传感器单元的示意。图5仅为示例性列出了几种第二电性布线图案，并不以此来限制第二电性布线的具体图案。其中，图5中的各图的圆圈表示传感器单元501，第一电性布线图案同列之间的传感器单元501对应的电连接线502，第二电性布线图案中传感器单元簇内各传感器单元501的电连接线503，以及，第二电性布线图案中除若干传感器单元簇之外的各传感器单元501间的电连接线504。

如图5中的(a)图所示，同行的若干传感器单元由电连接线503电性连接，作为一个传感器单元簇。如图5中的(b)图所示，也可以将第二行的三个传感器单元由电连接线503电性连接，作为一个传感器单元簇；第四行的三个传感器单元由电连接线503电性连接，作为一个传感器单元簇。如图5中的(c)图所示，可以将第一行以及第二行的六个传感器单元由电连接线503相互电连接后，作为一个传感器单元簇；第三行以及第四行的六个传感器单元由电连接线503相互电连接后，作为一个传感器单元簇。如图5中的(d)图以及(e)图所示，可以将第二行、第三行以及第四行的九个传感器单元由电连接线503相互电连接后，作为一个传感器单元簇。

优选的，所述超声波传感器阵列可以采用多个传感器单元簇，各传感器单元簇之间可以采用间隔一定距离布设的方式。如图4所示，图4示出的为将16个传感器单元相互电连接后，作为一个传感器单元簇，并间隔布设了4个传感器单元簇。通过间隔的方式进行传感器单元簇的布设，可以加大传感器单元簇之间的距离，有效降低信号接收时传感器单元簇之间的机械串扰和电学耦合的影响，进而提高超声波芯片对生物学参数检测结果的准确性。

同时，同一传感器阵列内采用多个传感器单元簇布设的方式，各传感器单元簇可以互不干扰的接收反射信号，进一步提高被测对象所对应的有效信号被有效接收到的可能性，避免用户多次调整放置位置，提高用户使用体验感。同时，还可以对多个传感器单元簇接收的反射信号进行比对分析，筛选出更为准确的测量结果，提高测量精度。

此外，还有利于提高检测的灵活性。如对于血压检测，可以在平行于动脉血管的方向布设两个以上的传感器单元簇。此时，一些实施方式中，例如可以利用单点检测对应的算法。所述单点检测对应的检测方法如可以包括基于声波飞行时间(time of flight，ToF)以及基于超声波多普勒原理检测血压或者血管壁厚度等参数。同时，两个以上传感器单元簇均可以检测到桡动脉血管返回的信号，还可以比对分析基于不同传感器单元簇检测到的信号确定的生物学参数结果，优选出更为准确的检测结果，提高检测结果的准确性。另一些实施方式中，还可以采用多点检测对应的算法。所述多点检测如可以包括基于脉搏波速度的检测等。可以获取平行于桡动脉血管放置的两个以上传感器单元簇对应的检测信号，获得桡动脉血管两个以上位置处的血管横截面积变化数据。然后，可以基于两个以上位置处的血管横截面积变化数据计算得到脉搏波传递时间(PTT)或者传递速度(PWV)参数，进一步还可以计算得到血压参数。从而，采用若干离散的传感器单元簇作为检测信号的接收单元，可以提高后期算法以及生物学参数选择的多样性，进而提高检测的灵活性。

另一些实施例中，第一电性布线图案中的同行或同列内的各传感器单元之间还可以采用不同的间距。例如，如图5中的(e)图所示，位于第二电性布线图案中的传感器单元簇内的传感器单元之间的间距可以密集一些，而位于第二电性布线图案中的传感器单元簇之外的传感器单元之间的间距可以适当加大一些。传感器单元簇内的传感器单元因需要接收反射回的声波信号，因此，可以设置的密集一些，各传感器单元簇之外的传感器单元因在接收信号的时候不工作，可以在保证驱动时发射的超声波信号强度满足要求的情况下，设置的稍微疏松一些，以降低驱动所需能量。

另一些实施方式中，超声波传感器阵列内的行、列间距还可以在进一步考虑超声波在待测皮下组织处产生的聚焦波束所需的横向分辨率确定。所述横向分辨率可以根据波束在待测皮下组织处的聚焦宽度确定。聚焦宽度越窄，则横向分辨率越高。

图5中的(b)图至(e)图中，超声波传感器阵列中除去传感器单元簇之外的其他传感器单元501由电连接线504相互电连接，可以与接地端连接。

另一些实施例中，所述超声波传感器阵列102的一侧还形成有电性接触块103。所述电性接触块的数量一般为多个。该电性接触块可以作为超声波芯片中控制电路的引脚用于其他电性装置连接。部分这类作为超声波芯片引脚的电性接触块103也可以仅与所述控制电路101电性连通。当然，有时候为方便对超声波芯片中超声波传感器阵列进行测试，可以将第一电性连接件、第二电性连接件和第三电性连接件延伸制作至超声波芯片的外表面作为电性接触块，该类电性接触块并非作为控制电路连接外部的电性装置的引脚。此处所提及的外部电性装置如可以包括外接电路或者MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)或者DSP(Digital Signal Processor，微处理器)等，但不以此为限。所述外部电性装置可以用于通过电性接触块向控制电路传送电信号以及接收控制电路传输的电信号。

另一些实施例中，如图6所示，所述超声波芯片还可以包括设置于所述超声波传感器阵列602上方的声阻抗层603；对所述被测对象测试时，所述声阻抗层可以与检测对象的皮肤604接触。所述超声波传感器阵列602的下方可以为控制电路601。在利用上述超声波芯片进行生物学参数测量时，通过设置声波阻抗层，可以更利于超声波传感器的超声波通过声阻抗层进行传播，减少发射超声波或者接收超声波的能量的损失。

一些实施例中，所述声阻抗层的声阻抗值可以介于皮肤的声阻抗值与所述超声波芯片的声阻抗值之间。一些实施方式中，所述声阻抗层可以采用GPPS、PMMA或者环氧材料。优选的，所述声阻抗层的材质可以采用医用硅橡胶。

基于上述实施例提供的超声波芯片，控制电路可以控制所述超声波传感器阵列至少工作于如下两种模式：

第一工作模式，控制电路可以依照第一电性布线图案给所述超声传感器阵列施加激励信号，使得所述超声波传感器阵列同行/同列同时产生预设超声波信号并发送至所述被测对象；

第二工作模式，控制电路可以依照第二电性布线图案控制若干簇离散的传感器单元分别接收由被测对象反射回来的超声波信号。

一些实施方式中，若第一电性布线图案采用传感器单元的顶电极相互电连通，第二电性布线图案采用传感器单元的底电极相互电连通。则控制电路可以依照第一电性布线图案，控制超声波传感器阵列中的同行或同列内的若干传感器单元的顶电极与控制电路电连通，底电极接地，使得超声波传感器阵列处于第一工作模式。超声波传感器阵列可以接收控制电路发送的激励信号，并将激励信号转换成超声波信号。传感器单元发射的超声波信号可以入射至被测对象。

被测对象可以对该超声波信号进行发射，反射回的超声波信号可以被传感器阵列中的传感器单元簇所接收。控制电路可以依照第二电性布线图案，控制若干簇的传感器单元的底电极与控制电路电连通，顶电极接地。同时，还可以控制传感器阵列中除传感器单元簇之外的传感器单元的顶电极以及底电极接地。使得传感器阵列处于第二工作模式，若干所述传感器单元簇分别接收由被测对象反射回来的超声波信号。传感器单元簇内的各传感器单元在接收反射回来的超声波信号后，可以将超声波信号转换为电信号，由控制电路经电性接触块传输给外部电性装置，进而可以基于传输出来的电信号确定被测对象的生物学参数数据。

一些实施方式中，控制电路依照第一电性布线图案、第二电性布线图案控制超声波传感器阵列中传感器单元的顶电极、底电极与控制电路的接通、断开以及接地等，以实现超声波传感器阵列在第一工作模式、第二工作模式之间的切换。

在超声波发射时，所述控制电路可以向所述超声波传感器阵列中的各传感器单元的顶电极以及底电极施加高频的激励电信号，所述传感器单元的换能层可以在该高频的激励电信号的作用下，产生高频振动，从而将电信号转换成超声波信号。一些实施例中，可以设置所述控制电路所施加的激励信号的电压小于24V。目前生物学参数检测设备多采用可穿戴式或者移动终端设备，如果将超声波芯片制作成专门的生物学参数穿戴式或者手持式移动设备，或者，将超声波芯片集成在已有的可穿戴式设备或者移动设备中，低耗掉量、低电压需求均是设备所追求的重点优化对象之一。通过设置超声波传感器阵列工作在小于24V的电压条件下，可以进一步提高超声波芯片在各种设备中的可集成性，使得超声波芯片趋于低功耗的发展趋势。

一些实施例中，在所述第一工作模式中，可以进一步设置所述控制电路给行或者列传感器单元所施加的激励信号之间存在相位延迟或者时间延迟，以使得所述预设超声波信号形成声学聚焦。

例如，如果采用同行的若干传感器单元由共同的路径连接至所述控制电路，则同行内的若干传感器单元之间所接收到的激励信号相位或者时间是相同的。同行内的若干传感器单元同步向外发射超声波信号，可以提高超声波信号发射的整体强度。进一步的，还可以设置不同行之间接收到的激励信号之间存在相位延迟或者时间延迟，通过控制施加在不同行的激励信号的相位以及时间，可以使得不同行发射的超声波信号以聚焦的方式入射至被检测对象。超声波信号以聚焦的方式入射至被检测对象，可以进一步增强传感器阵列产生的超声波的穿透能力，以足够强的能量穿透皮肤以及部分人体组织入射至被检测对象处。同时，采用上述聚焦的方式，还可以进一步降低传感器阵列对激励信号强度的需求，以便于采用更低的激励电压，利于实现应用该生物学参数检测的超声波芯片的电子设备的低功耗。

一些实施方式中，可以根据待聚焦的皮下组织位置距离传感器单元的距离、在待聚焦的皮下组织位置的聚焦宽度等确定激励信号的相位或时间延迟量。同时，还可以通过综合分析被测对象所处皮下位置深度、检测分辨率等确定激励信号的激励时间，以控制传感器阵列所产生的声波波束的发射方向、聚焦深度、聚焦位置及聚焦宽度等，进而可以在保证检测深度的基础上，进一步提高检测结果的精确度。

另一些实施例中，所述控制电路可以控制若干中传感器单元之间接收信号存在相位延迟或者时间延迟。以增强所述传感器单元簇所接收的被反射回的超声波信号强度。同时，还可以降低其他噪声对有效信号的干扰，进一步提高检测结果的准确性。

另一些实施例中，所述控制电路还可以控制传感器单元簇内的传感器单元之间接收信号为同相位。通常，若部分传感器单元接收到的返回超声波信号相位相反，则相应的传感器单元的声信号则可能会出现相互抵消，减弱检测声信号，影响检测结果的准确性。通过控制传感器单元簇内各传感器单元接收到的返回超声波信号相位相同，可以使得传感器单元簇包含的声信号为各传感器单元的声信号叠加，增大检测声信号。

当然，如果传感器单元簇内各传感器单元接收到的信号足够强，也可以不对传感器单元簇内各传感器单元接收信号的相位或时间进行控制，以简化控制的简便性。

另一些实施例中，所述控制电路还可以向行或者列传感器单元之间同时施加激励信号，使得所述超声波传感器阵列中所有传感器单元同时产生预设超声波信号。如果施加在各传感器单元上的激励信号的能量足够强，控制电路也可以向行或者列传感器单元之间同时施加激励信号，无需进行相位延迟或者时间延迟，使得所述超声波传感器阵列中所有传感器单元同时产生预设超声波信号，以提高控制的简便性，同时降低超声波传感器阵列控制的复杂性，利于简化控制电路的设计。

基于上述一个或者多个实施例提供的超声波芯片，可以进一步简化超声波传感器阵列中各传感器单元发射以及接收控制的简便性，并可以简化传感器阵列的控制线路布设，简化制作工艺及缩小硬件尺寸。同时在简化超声波发射以及接收控制线路布置基础上，还可以大幅减少控制电路与传感器单元之间的电性连接件的数量，使得传感器单元的面积占比增大，有利于使用更小的超声波传感器芯片而覆盖尽可能大的检测区域，更利于将超声波芯片快速的锁定在正确的测量位置。同时，采用若干簇离散的传感器单元作为检测信号的接收单元，还可以提高后期算法以及生物学参数选择的多样性，进而提高检测的灵活性。

基于上述实施例提供的超声波芯片，本说明书实施例还提供一种超声波检测装置。所述超声波检测装置可以包括至少一个如上述实施例所述超声波芯片。

所述检测装置可以为单独的便携式或可穿戴式检测装置，如检测贴片、检测手环等。检测时可以将检测装置直接接触于皮肤，然后，可以将检测装置与其他设备进行通信连接，将检测到的数字信号传输至其他设备上，以获得检测结果。所述通信方式可以包括有线传输，也可以包括无线传输。或者，也可以将超声波芯片集成至已有的可穿戴设备以及可移动设备上，所述可穿戴设备如可以包括腕带式手表、智能手环等，所述可移动设备如可以包括智能手机、个人计算机等。

一些实施例中，超声波检测装置可以采用多个超声波芯片；多个超声波芯片可以划分成若干组检测模块，若干组检测模块统一与同一个外部电性装置电性连接。每组检测模块根据所要检测对象的不同而可以有不同的设计。例如第一组检测模块中可以包括一个或者两个超声波芯片、第二组检测模块中包括三个或者四个超声波芯片等。检测模块具体根据所要检测对象的不同设置成不同的形状或者面积，每个检测模块中超声波芯片的摆放位置、以及超声波中分时复用的传感器单元的面积、形状、数量、分散位置和分散位置之间的间距依据检测对象的不同而不同。各个检测模块所测量的数据依据外部电性装置统一依据相应的数学模型进行统一的数据处理。

在以上所描述的实施例中，超声波检测装置采用包含多个超声波芯片的结构形式。采用多个超声波芯片的形式，可以组合出检测对象所需要的检测面积，或者便于采集多个位置的数据点。小面积的超声波芯片在制作成本相对大面积的超声波芯片而言成本具有优势。另外小面积的超声波芯片组合出的超声波检测装置，在单个超声波芯片出现损坏的情况下，便于进行更换和替代，降低检测装置的维修成本。

在采用多个超声波芯片的情况下，所述超声波检测装置中的超声波芯片的数量、各超声波芯片的布设位置、间距、形状、布设方向等，可以结合检测对象或者检测对象所处的检测位置等进行预先配置。当然，也可以在超声波检测装置中预先采用不同的布设角度、布设间距等布设多个超声波芯片，每个超声波芯片的第一电性布线图案、第二电性布线图案也可以不同。相应的，用户可以根据需要配置待检测的检测对象、检测位置等参数，检测装置可以根据用户对检测对象或者检测位置的配置参数，选择相应的一个或者多个超声波芯片进行检测，或者，还可以选择不同超声波芯片中的传感器单元簇进行检测。

如图7所示，图7示出了三个超声波芯片，每个超声波芯片均包括超声波传感器阵列以及控制电路，各超声波芯片可以独立工作，分别与数字处理芯片连接。若所述超声波检测装置包括两个以上的超声波芯片，所述两个以上的超声波芯片可以分别制作于不同的基板上成并分开封装，也可以分别制作于不同的基板上但封装在一起，也可以制作于一块基板上并封装在一起。

一些实施例中，所述超声波检测装置还可以包括数字处理芯片。所述至少一个超声波芯片与所述数字处理芯片电性连接。

所述数字处理芯片如可以为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)或者DSP(Digital Signal Processor，微处理器)或者电子设备的核心处理芯片。

所述数字处理芯片可以向超声波芯片发送控制逻辑，以使超声波芯片的控制电路基于相应的控制逻辑控制超声波传感器阵列发射超声波以及接收超声波。所述控制逻辑如可以包括控制电路向行或者列传感器单元所施加的激励信号之间存在相位延迟或者时间延迟，或者，控制电路给行或者列传感器单元之间同时施加激励信号，使得所述超声波传感器阵列中所有传感器单元同时产生预设超声波信号等。或者，所述控制逻辑还可以包括控制电路控制所述传感器单元簇内各传感器单元之间接收信号存在相位延迟或者时间延迟，或者，控制电路控制所述传感器单元簇内各传感器单元之间接收信号同相位等。

所述数字处理芯片还可以接收超声波芯片传输的检测信号，以及利用一定的算法对该检测信号进行处理，获得被检测对象的生物学参数检测结果。

例如，所述数字处理芯片可以基于皮下不同组织的声阻抗的不同进行不同生物学参数的准确测量。皮下不同组织的声阻抗不同，造成各个组织的接触层反射声波幅值有所区别。例如，脂肪和肌肉的声阻抗值分别约是1.38和1.7MRayl，脂肪和肌肉的声阻抗值接近，相应的，二者接触层对应的声波反射小；而骨骼声阻抗约为7.8MRayl，与脂肪的声阻抗值相差很大，二者接触层对应的反射声波很大。因此，可以基于不同组织的声波阻抗不同，利用接触层的声波反射差异进行如脂肪层厚度等生物学参数的检测。脂肪层厚度参数可以用于过度肥胖、高胆固醇等疾病的早期诊断。如，组织-血管壁的声阻抗不同，血管壁-血液层的声阻抗也不同，在组织-血管前壁-血液中，可以根据组织-血管前壁前侧以及血管前壁后侧-血液层发射的声波信号差异进行血管前壁厚度的检测。

一些实施例中，所述检测装置还可以包括位置校准提示模块。当所述检测装置内的所有超声波芯片都无法检测到有用信号时，可以提醒用户进行测量位置的调整或者变更，当位置不佳或者为到达测量的准确度或精度要求时，也可以通过程度提醒用户对检测装置的位置进行调整。

所述检测装置还可以包括存储单元、供电模块、用户信息采集模块、加速度计、无线传输模块、显示模块等中的一种。

所述存储单元可以用于存储处理器处理、获得的结果，也可存储处理器需要信息，由存储器读取。存储器可以为但不限于ROM、RAM、flash等。

所述用户信息采集模块可以包括用户输入的个人信息比如身高、体重、年龄、性别和其他信息，基于这些用户信息用于生物参数的估计。

所述加速度计可以用于检测用户的运动状态，用于减小运动带来的测量误差，通过后期算法减小运动伪像的影响。还可以在血压检测时，基于静水压差进行血压校正，用于血压绝对值检测。

所述供电模块可以用于给整个检测装置的供电。

所述无线传输模块可以用于将检测到的生物信号通过无线方式传给其他终端设备。所述无线方式可以包括蓝牙、wifi、4G、射频等方式。所述端设备可以包括用户或者医院的手机、电脑等。

本说明书另一些实施例中还提供一种用于检测动脉血压的超声波检测装置。图8示出了一种腕带式的超声波检测装置，如图8所示，超声波检测装置801可以佩戴于手腕上，进行与桡动脉血管相关的生物学参数的测量。

一些实施例中，所述超声波检测装置中的超声波芯片与所测动脉方向相同方向设置可以设置有两簇以上的传感器单元。通过在所测动脉方向相同方向设置两簇以上的传感器单元，可以比对分析基于不同传感器单元簇检测到的信号确定的生物学参数结果，优选出更为准确的检测结果，提高检测结果的准确性。或者，还可以提高检测算法及生物学参数的多样性。如还可以基于多点检测方法，实现脉搏波速度等生物学参数的检测，进一步还可以基于脉搏波速度计算得到血压参数。从而可以提高检测的灵活性。

所述超声波芯片如可以采用长条形、正方形等多种形状。优选的，一些实施方式中，所述超声波芯片的形状可以采用长条形。

所述超声波芯片采用长条形的情况下，一些实施例中，可以设置所述超声波检测装置中的超声波芯片的较长的方向与所测动脉方向平行放置，以使得超声波芯片与所测动脉方向相同方向设置有两簇以上的传感器单元，提高检测灵活性。另一些实施例中，也可以设置所述超声波检测装置中的超声波芯片的较长的方向与所测动脉方向垂直放置，以使得超声波芯片与所测动脉方向垂直方向设置有两簇以上的传感器单元。以保证超声波检测装置可以有效接收到动脉血管反射回的声波信号，避免对检测装置进行频繁校准，提高用户使用体验感。

一些实施例中，所述超声波检测装置还可以包括至少两个所述超声波芯片，且两个所述超声波芯片之间间隔预设距离。

所述至少两个所述超声波芯片可以平行于所测动脉方向放置，也可以垂直于所测动脉方向放置。如果所述至少两个所述超声波芯片可以平行于所测动脉方向放置，可以利用至少两个所述超声波芯片分别进行动脉血管参数的检测，保证超声波检测装置与所测动脉方向相同方向设置有两簇以上的传感器单元，提高检测灵活性。如果所述至少两个所述超声波芯片可以垂直于所测动脉方向放置，也可以保证超声波检测装置可以有效接收到动脉血管反射回的声波信号，避免对检测装置进行频繁校准，提高用户使用体验感。

优选的，一些实施例中，可以采用在所述超声波检测装置设置至少两个长条形的超声波芯片，且超声波芯片的较长的方向与所测动脉方向垂直的结构，超声波芯片的较长的方向可以包括有两簇以上的传感器单元。利用该结构可以提高超声波检测装置的良率，且检测更灵活，也可以避免对检测装置进行频繁校准，提高用户使用体验感。

用于检测动脉血压的超声波检测装置所采用的超声波芯片的数量、位置、面积、间距、形状、布设方向等，以及，每个超声波芯片包含的传感器单元簇的位置、面积、间距等，可以参考动脉血管的所处位置、长度、皮下深度、血管直径等信息来设定，以提高测量敏感度，提高测量准确性。如测量桡动脉的血压时，采用多个超声波芯片的结构，优选的，一些实施例中，所述超声波芯片中对应的超声波传感器阵列的宽度小于等于3mm的任意值。各超声波芯片之间的间距可以设置为大于等于1mm小于等于3mm内的任意值。这些具体的参数依据此超声波芯片的实际应用可以适应性进行调整。桡动脉直径约为2～3mm，桡动脉与附近静脉距离很近，基于上述设置，可以使得所测桡动脉发射声波信号不易受静脉反射声波信号干扰，进一步提高测量的准确性。

利用上述实施例提供的结构，可以将至少两个所述超声波芯片所检测到被动脉血管壁反射回的超声波信号输入至所述数字处理芯片，用于计算所述动脉的血压。

一些实施例中，所述被测动脉血管的检测结果可以基于单点检测、多点检测、或者多点检测与多点检测结合的方式确定。在选用检测方式时，可以根据用户信息来进行自主选择或者人为选择。例如，若用户是健康、相对年轻的人群，则可以选择单点检测，若用户为高血压、具有心血管疾病的患者或老年人可以选用单点/多点结合方式进行健康参数检测。

对于单点检测的声波飞行时间的检测方法。数字处理芯片可以采用波束成形手段增强入射检测分辨率和声压强度，通过控制各行对应的激励信号的时延和相延使得声波成束，以一定的波束宽度垂直入射到目标血管处。动脉血管横截面积变化与血压存在一定的转换关系，根据目标血管前壁和后壁的声波反射信号进行血管横截面积检测，通过检测动脉横截面积变化可以得到心率参数，结合相应算法可以获得对应的血压值。

对于单点检测的超声波多普勒原理的检测方法。数字处理芯片可以在检测动脉血流速度信号时，通过控制各行的激励信号的时间延迟和相位延迟使得声波成束且以一定的入射斜角进入血管内部。根据血管内红细胞的特性对声波产生散射，根据检测到的散射返回声波可以获得对应的血流速度信息，根据血流速度及动脉直径参数经过后期算法处理可以得到血压信息。同时检测血流速度可以有效的对闭塞式动脉硬化进行诊断。

对于多点检测的脉搏波速度的检测方法。数字处理芯片可以通过两个或者多个超声波芯片的检测信号，得到动脉血管两个或者多个位置处的血管横截面积变化曲线，从而获得脉搏波传递时间(PTT)或者传递速度(PWV)参数，进而得到血压参数。脉搏波传递速度可以很好的反映出血管壁的硬度，进行动脉硬化的诊断。

所述数字处理芯片在对生物学参数进行计算前，还可以对接收的数字信号进行处理，筛选出被测位置，如被测动脉血管对应的数字信号。如数字处理芯片可以先去除表皮脂肪层等皮下组织对应的信号，准确提取血管前壁和血管后壁对应的信号，再基于血管前壁和血管后壁对应的信号进行血压的计算。

另一些实施例中，在所述第二工作模式时，所述控制器还可以通过时序控制采集动脉血管壁反射回的超声波信号而屏蔽其他生物体反射回的超声波信号。

图9示出的为动脉血管所对应的电信号波形示意图。如图9所示，对于血压测量，控制器还可以通过时序控制的方式，基于预设宽度以及间距的时窗窗口对经包络检测后的包络信号进行提取，以过滤掉其他皮下组织所对应的信号，提取出血管前壁所对应的信号以及血管后壁所对应的信号。然后，可以将提取出血管前壁所对应的信号以及血管后壁所对应的信号输送至数字处理芯片。通过由控制电路预先对有效检测信号进行提取，可以有效降低数字处理芯片基于接收的数字信号进行生物学参数计算时对存储空间的需求。

由于血管的粗细和脉动造成血管的扩张和收缩因人而异，所述时窗窗口的大小以及时窗窗口之间距离还可以由数字处理芯片对血管前壁以及血管后壁的信号分析后进行适应性调整。

如图10所示，一些实施例中，所述控制电路可以包括：

发射模块，可以用于控制所述芯片中所述超声波传感器阵列发射预设超声波信号；

接收模块，可以用于控制若干簇离散的传感器单元接收所测动脉反射回的超声波信号；

控制器，可以与所述发射模块和所述接收模块连接。

例如，在发射超声波时，所述发射模块可以用于在控制器的控制下，与超声波传感器阵列的行或者列传感器单元的顶电极连通。控制器还可以控制行或者列传感器单元的底电极接地，以在传感器单元的顶电极、底电极之间形成电压差。然后，所述发射模块可以在控制器的控制下，向行或者列传感器单元施加预设高频激励信号，以使所述超声波芯片中的超声波传感器阵列发射预设超声波信号。所述预设高频激励信号如包括同时发送的高频激励信号或者存在相位延迟、时间延迟的高频激励信号。所述预设超声波信号可以包括在动脉血管出聚焦的超声波信号。

在接收超声波时，所述接收模块可以用于在控制器的控制下，与超声波传感器阵列的若干簇传感器单元的底电极连通。控制器还可以控制若干簇传感器单元的顶电极接地。若干簇传感器单元可以接收反射的超声波信号，并转换成电信号，传输给接收模块。此外，控制器还可以控制超声波传感器阵列中除所述若干簇传感器单元的其他传感器单元的顶电极、底电极接地，以防止其他传感器单元对传感器单元簇接收信号的干扰。

如图11所示，一些实施例中，所述接收模块可以包括模拟处理电路和与所述模拟处理电路连接的模数转换器；所述控制器与所述模拟处理电路以及所述模数转换器连接。

所述模拟处理电路可以用于对模拟信号进行传输、变换、处理、放大等处理工作的电路。其中，所述模拟信号可以是指幅值随时间连续变化的信号。所述模数转换器可以是指将模拟信号转变为数字信号的电子元件。所述数字信号可以是指幅值随时间的取值为离散值的信号。

传感器单元簇内的传感器单元可以将转换的电信号传输给模拟处理电路，由模拟处理电路进行处理后，再传输给模数转换器，由模数转换器转换成数字信号，再发送给数字处理芯片，以使数字处理芯片进行后续处理。

如图12所示，一些实施例中，所述模拟处理电路可以包括低噪声放大器、与所述低噪声放大器输出连接的包络检测器以及与所述包洛检测器输出连接的所述低通滤波器。

所述低噪声放大器可以是指自身噪声系数较小的信号放大器，以对输入的信号进行放大。所述包络检测器可以包括用于实现低频包络信号检测的元器件。所述低通滤波器可以包括用于衰减高频分量、传递低频分量的元器件。

模拟处理电路在接收传感器单元簇转换的电信号后，可以先利用低噪声放大器对电信号进行放大处理，然后，再经包络检测器检测出低频包络信号，之后，可以再通过低通滤波器提取出低频包络信号，从而降低高频信号对后续分析的干扰，有效提取出便于后续区分分析处理的有效信号。

一些实施方式中，在通过低通滤波器提取出低频包络信号时，控制器可以控制低通滤波器基于时序方式提取出动脉血管所对应的有效电信号，然后，将提取出的动脉血管所对应的有效电信号传输给数字处理芯片。

当然，实际应用中，所述模拟处理电路还可以包括其他元器件，以进一步实现衰减噪声，提取出有效信号。

如图13所示，基于上述实施例提供的超声波检测装置，本说明书实施例还提供一种检测血压的方法，所述方法可以包括如下步骤。

S130：使用动脉血压的超声波检测装置接触被测动脉所对应的皮肤；

S132：预检测阶段，检测装置判断超声波检测装置是否放置到被测动脉的附近；

S134：初始化阶段，对被测动脉的血压进行初始化数据检测；

S136：检测阶段，在初始化阶段后进行被测动脉的血压的正常检测，并输出检测数据。

用户在利用所述超声波检测装置进行血压检测时，可以使用上述一个或者多个实施例提供的动脉血压的超声波检测装置接触被测动脉所对应的皮肤。如基于桡动脉血管进行血压的检测，可以将超声波检测装置放置于手腕处，以使超声波检测装置接触手腕处的皮肤。

可以先进行预检测。检测装置可以先判断超声波检测装置是否放置到被测动脉的附近。例如，检测装置可以根据检测信号初步进行血压值的计算，比对初步计算的血压值是否满足预设阈值条件。如果不满足，则可以提示用户移动检测装置，直至确定超声波检测装置是否放置到被测动脉的附近。

然后，检测装置还可以对被测动脉的血压进行初始化数据检测。在此阶段，检测装置可以根据被测动脉的特征适当调整检测参数，如时序控制对应的时间窗口大小以及间距等，以进一步提高检测结果的准确性。或者，检测装置还可以根据被测动脉的特征调整检测算法。如上文所述，对于不同年龄和体重的人，可能不同的算法所计算出的血压值存在一定的差异性，通过优选检测算法，可以进一步提高检测结果的准确性。

在初始化阶段后，检测装置可以对被检测动脉的血压的正常检测，并输出检测数据。

基于本说明书实施例提供的检测装置进行血压检测，可以大幅提高血压检测的准确性、多样性以及灵活性。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述并不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (26)

1.一种生物学参数检测的超声波芯片，应用于接触检测对象的皮肤而检测被测对象的生物学参数，其特征在于，其包括：

控制电路；

超声波传感器阵列，其包括形成于所述控制电路上的多个呈阵列排布的传感器单元；以及，

电性接触块，形成于所述超声波传感器阵列一侧并与所述控制电路电性连通，用于与外部电性装置连接；

其中，所述超声波传感器阵列中至少部分传感器单元分时复用而分别作为超声波发射单元和超声波接收单元，其余的至少部分所述传感器单元仅作为超声波发射单元；作为所述超声波发射单元的传感器单元同行/同列同时发射超声波。

2.根据权利要求1所述的超声波芯片，其特征在于，所述分时复用的传感器单元包括分布于所述超声波传感器阵列中若干簇离散的传感器单元。

3.根据权利要求2所述的超声波芯片，其特征在于，所述超声波传感器阵列包括至少两层不同的电性布线图案：

第一电性布线图案：所述超声波传感器阵列中的同行或者同列的若干传感器单元由共同的路径连接至所述控制电路；

第二电性布线图案：所述若干簇离散的传感器单元分别与所述控制电路电性连接；

对应地，控制电路控制所述超声波传感器阵列工作于两种模式：

第一工作模式：控制电路依照第一电性布线图案给所述超声传感器阵列施加激励信号，使得所述超声波传感器阵列同行/同列同时产生预设超声波信号并发送至所述被测对象；

第二工作模式：控制电路依照第二电性布线图案控制若干簇离散的传感器单元分别接收由被测对象反射回来的超声波信号。

4.根据权利要求3所述的超声波芯片，其特征在于，所述传感器单元包括顶电极和底电极；所述超声波传感器阵列中传感器单元的顶电极呈所述第一电性布线图案，所述超声波传感器阵列中传感器单元的底电极呈所述第二电性布线图案。

5.根据权利要求4所述的超声波芯片，其特征在于，所述超声波传感器阵列中同行或者同列的传感器单元之间的顶电极之间电性连通。

6.根据权利要求4所述的超声波芯片，其特征在于，每簇的传感器单元的底电极相互之间电性连通。

7.根据权利要求1所述的超声波芯片，其特征在于，所述控制电路所施加的激励信号的电压小于24V。

8.根据权利要求7所述的超声波芯片，其特征在于，作为所述超声波发射单元的传感器单元列/行之间发射的超声波信号之间存在相位延迟或者时间延迟，以使得所述超声波传感器阵列发射的超声波形成声学聚焦。

9.根据权利要求7所述的超声波芯片，其特征在于，在所述传感器单元接收时，所述传感器单元之间接收信号存在相位延迟或者时间延迟，以增强所述传感器单元所接收被反射回的超声波信号。

10.根据权利要求1所述的超声波芯片，其特征在于，

所述超声波传感器阵列发射超声波时，行/列传感器单元之间同时产生预设超声波信号。

11.根据权利要求1所述的超声波芯片，其特征在于，还包括设置于所述超声波传感器阵列上方的声阻抗层；对所述被测对象测试时，所述声阻抗层设置于所述检测对象的皮肤与所述超声波传感器阵列之间。

12.根据权利要求11所述的超声波芯片，其特征在于，所述声阻抗层的声阻抗值介于皮肤的声阻抗值与所述超声波芯片的声阻抗值之间。

13.根据权利要求12所述的超声波芯片，其特征在于，所述声阻抗层为医用硅橡胶。

14.根据权利要求4所述的超声波芯片，其特征在于，所述传感器单元还包括：空腔和设置于所述顶电极和底电极之间的换能层。

15.一种超声波检测装置，其特征在于，包括：

若干组检测模块，所述检测模块包括至少一个如权利要求1所述超声波芯片；所述若干组检测模块统一与同一个外部电性装置电性连接。

16.一种动脉血压的超声波检测装置，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1所述超声波芯片；

数字处理芯片，复数个所述超声波芯片与所述数字处理芯片电性连接。

17.如权利要求16所述的超声波检测装置，其特征在于，所述超声波芯片与所测动脉方向相同方向设置有两簇以上的传感器单元。

18.如权利要求16所述的超声波检测装置，其特征在于，所述超声波芯片与所测动脉方向垂直方向设置有两簇以上的传感器单元。

19.如权利要求16所述的超声波检测装置，其特征在于，包括至少两个所述超声波芯片，且两个所述超声波芯片之间间隔预设距离。

20.如权利要求19所述的超声波检测装置，其特征在于，至少两个所述超声波芯片所检测的被动脉血管壁反射回的超声波信号输入至所述数字处理芯片，用于计算所测动脉的血压。

21.如权利要求16所述的超声波检测装置，其特征在于，

所述控制电路包括：

发射模块，用于控制所述超声波芯片中所述超声波传感器阵列发射预设超声波信号；

接收模块，用于控制若干簇离散的传感器单元接收所测动脉反射回的超声波信号；

控制器，与所述发射模块和所述接收模块连接。

22.如权利要求21所述的超声波检测装置，其特征在于，所述接收模块包括：

模拟处理电路和与所述模拟处理电路连接的模数转换器；所述控制器与所述模拟处理电路以及所述模数转换器连接。

23.如权利要求22所述的超声波检测装置，其特征在于，所述模拟处理电路包括：低噪声放大器、与所述低噪声放大器输出连接的包络检测器以及与所述包络检测器输出连接的低通滤波器。

24.如权利要求21所述的超声波检测装置，其特征在于，所述超声波芯片中分时复用的传感器单元在接收超声波信号时，所述控制器通过时序控制采集所测动脉血管壁反射回的超声波信号而屏蔽其他生物体反射回的超声波信号。

25.如权利要求16所述的超声波检测装置，其特征在于，所述数字处理芯片包括MCU、DSP或者电子设备的核心处理芯片。

26.一种检测血压的方法，其特征在于，

使用如权利要求16所述的动脉血压的超声波检测装置接触被测动脉所对应的皮肤；

预检测阶段，检测装置判断超声波检测装置是否放置到被测动脉的附近；

初始化阶段，对被测动脉的血压进行初始化数据检测；

检测阶段，在初始化阶段后进行被测动脉的血压的正常检测，并输出检测数据。

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