CN112533535A - 一次性健康和生命体征监测贴片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种一次性生命体征监测仪贴片包括接触皮肤的基于水凝胶的导电粘合剂。医用胶带粘在皮肤上并有印刷银‑氯化银电极。基于水凝胶的导电粘合剂在皮肤和印刷银‑氯化银电极之间相互作用。双面医用胶带与医用胶带结合。包括生命体征传感器、柔性电池、发光器件(LED)的所述印刷电路板组件与印刷银‑氯化银电极相连，并且结合到双面医用胶带。聚乙烯泡沫包括用于柔性电池和LED的切口。PCBA结合到聚乙烯泡沫层。柱塞在聚乙烯泡沫层上的切口内操作。丙烯酸粘合剂转移胶带结合到丙烯酸粘合剂转移胶带。医用胶带、双面医用胶带、聚乙烯泡沫和丙烯酸粘合剂转移胶带结合以密封防止环境暴露。

Description

一次性健康和生命体征监测贴片及其制作方法

技术领域

本文公开的内容涉及电子设备，特别地，涉及一种用于监测健康体征、生命体征等的一次性贴片。

背景技术

生命体征监测设备能够测量患者的多个生理参数。这些生理参数可以包括心率、心电图信号和其他类似的信号和信息。生命体征监测设备以各种形式出现，包括智能手表、移动电话、可穿戴设备等。随着使用者变得更加注重健康，这种设备的使用已经变得无处不在。该设备可以用于各种环境，包括医疗机构、家庭和工作场所，以及在行走、锻炼和进行其它活动时。这些设备可能价格昂贵，需要维护，并且可能很难使用或难以解释如何操作。因此，可以更适应各种环境，使用简单的生命体征监测设备是非常必要的。

发明内容

本文公开了一次性健康和/或生命体征监测贴片的实施方式，以及制造该贴片或设备的方法。一次性生命体征监测贴片包括多个层，所述多个层包括至少两个基于水凝胶的导电粘合剂(hydrogel based conductive adhesives)用于接触使用者皮肤表面。具有至少一个底表面的医用胶带层，其中所述医用胶带层配置为结合到使用者的皮肤表面，其中所述底表面包括至少两个印刷银-氯化银电极，并且其中所述至少两个基于水凝胶的导电粘合剂配置为在使用者皮肤表面和至少两个印刷银-氯化银电极之间相互作用。双面医用胶带层配置为结合到所述医用胶带层。印刷电路板组件(PCBA)层包括至少一个生命体征监测传感器、柔性电池、发光器件(LED)，且与至少两个印刷银-氯化银电极相连接。设置PCBA结合到双面医用胶带层。聚乙烯泡沫层包括留给柔性电池和LED的切口。设置PCBA结合到聚乙烯泡沫层。设置柱塞在聚乙烯泡沫层上的切口内进行操作。具有至少一个底表面的丙烯酸粘合剂转移胶带层。设置聚乙烯泡沫层结合到丙烯酸粘合剂转移胶带层的底表面。安排和设置医用胶带层、双面医用胶带层、聚乙烯泡沫层和丙烯酸粘合剂转移胶带层以提供结合和密封防止环境暴露。在操作上，柱塞可以接近丙烯酸转移胶带层，并被设置通过柔性电池对一次性生命体征监视贴片供电，并且由LED为定义事件发出的光可以透过丙烯酸转移胶带层而感知。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本文公开的内容，并且本文公开的内容被并入本说明书中，并因此构成本说明书的一部分。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意地扩大或缩小。

图1A-C是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片的示意图。

图2A-C是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片的照片。

图3A-B是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片的印刷电路板的示意图。

图4是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片中的多层的示意图。

图5-12示出了对应某些实施方式的可以与一次性生命体征监测贴片一起操作的应用程序。

图13是对应某些实施方式的银-聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯(Ag-PVDF)压电传感器的照片，该压电传感器可以用作压力换能器(pressure transducer)以捕获和/或测量心音图信号(phonocardiography signals)。

图14A是对应某些实施方式的图13中的Ag-PVDF压电传感器的俯视图。

图14B是对应某些实施方式的图13中的Ag-PVDF压电传感器的横截面剖视图(across-sectional view)。

图14C是对应某些实施例的图13中的Ag-PVDF压电传感器中的多层的示意图。

图15是对应某些实施方式的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器的照片，其可以用作压力换能器以捕获和/或测量心音图信号。

图16是对应某些实施方式的图15中的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器的多层的示意图。

图17A-D是对应某些实施方式的当在一次性生命体征监测贴片中使用基于MEMS麦克风的心音图传感器(phonocardiography sensor)时的声音流动力学和流动的示意图。

图18是对应某些实施方式的在MEMS麦克风与皮肤之间的接口考虑(interfaceconsideratio)的示意图。

图19是对应某些实施方式的在一次性生命体征监测贴片中作为心音图传感器的MEMS麦克风的示意图。

图20A-B是对应某些实施例的在一次性生命体征监测贴片中作为心音图传感器的MEMS电容式麦克风的示意图。

图21是对应某些实施方式的作为一次性生命体征监测贴片中的心音图传感器的MEMS电容式麦克风的信号差异图。

图22是对应某些实施方式的在一次性生命体征监测贴片中作为心音图传感器的MEMS压电麦克风的示意图。

图23是对应某些实施方式的在一次性生命体征监测贴片中作为心音图传感器的MEMS压电麦克风的照片。

图24A-B是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片的示意图。

图25A-B是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片的示意图。

图26是对应某些实施方式的图25A-B中所示的一次性生命体征监测贴片的布置照片。

具体实施方式

本文提供的附图和描述可以简单说明所述实施例的各个方面，这些方面对于清楚的理解本文公开的处理过程、设备、产品和/或物质组成是相关的，同时为了清楚起见，消除了可以在典型的类似设备、系统、组成和方法中发现的其他方面。因此本领域技术人员可以认识到，其它元件和/或步骤对于实现本文所述的装置、系统、组成和方法可能是需要的或必需的。然而，因为这些元件和步骤在本领域中是公知的，并且因为它们并没有有助于更好地理解所公开的实施例，所以在此可以不提供对这些元件和步骤的讨论。不论怎样，本文被认为固有地包括所有相关领域的普通技术人员根据本文的讨论就能够知道的关于所描述方面的要素、变化和修改。

在全文中提供的实施方式，使得本文充分彻底且完全传达了所公开的实施方式的范围给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体方面、设备和方法，提供了本文的实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，某些具体公开的细节不需要采用，并且实施方式可以以不同的形式呈现。因此，设置的示例性实施方式不应被解释为限制本文公开的范围。

本文所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不是旨在进行限制。例如，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也可旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的，因此指定了所述特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

因此，本文所述的步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的特定顺序相应执行，除非特别指出作为优选或所需的顺序执行。还应理解，可采用额外或替代步骤来代替所公开方面或与所公开方面相结合。

此外，尽管术语第一、第二、第三等可以在这里用于描述各种元件、步骤或方面，但是这些元件、步骤或方面不应当受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件或方面与另一个元件或方面区分开。因此，除非上下文清楚地指出，否则诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语当在本文中使用时不暗示顺序或次序。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一元件、步骤、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、步骤、部件、区域、层或部分。

如本文所使用的，术语“确定”和“识别”或其任何变型包括以任何方式进行选择、查明、计算、查找、接收、确定、建立、获得或以其它方式识别或确定，无论怎样使用本文示出和描述的一个或多个装置和方法。

如本文所使用的，术语“示例”、“实施方式”、“执行”、“方面”、“特征”或“元件”指的是用作示例、举例或说明。除非明确指出，否则任何示例、实施方式、执行、方面、特征或元件独立于彼此，并且可以与任何其他示例、实施方式、执行、方面、特征或元件组合使用。

如本文所用，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。即除非另有说明或从上下文中清楚地看出，否则“X包括A或B”旨在指示任何自然的包含性排列。即如果X包括A；X包括B；或者X包括A和B，则“X包括A或B”在任何前述情况下都满足。另外，除非另外说明或从上下文中清楚地知道是单数形式，否则本文和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”一般应当被解释为表示“一个或多个”。

如本文所使用的，术语“计算机”或“计算设备”包括能够执行本文所公开的任何方法或其任何一个或多个部分的任何单元或单元的组合。例如，“计算机”或“计算设备”可以包括至少一个或多个处理器。

如本文所用，术语“处理器”指的是一个或多个处理器，例如一个或多个专用处理器、一个或多个数字信号处理器、一个或多个微处理器、一个或多个控制器、一个或多个微控制器、一个或多个应用处理器、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个图形处理单元(GPU)、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个专用标准产品、一个或多个现场可编程门阵列、任何其它类型的集成电路或集成电路的组合、一个或多个状态机，或任意组合。

如本文所使用的，术语“存储器”指任何计算机可用或计算机可读的介质或设备，这些介质或设备可以明白地包含、存储、传送或传输任何信号或信息，所述信号或信息可以由任何处理器使用或与任何处理器结合使用。例如，存储器可以是一个或多个只读存储器(ROM)、一个或多个随机存取存储器(RAM)、一个或多个寄存器、低功率双倍数据速率(LPDDR)存储器、一个或多个高速缓存存储器、一个或多个半导体存储器设备、一个或多个磁介质、一个或多个光介质、一个或多个磁光介质、或其任意组合。

如本文所使用的，术语“指令”可以包括用于执行本文所公开的任何方法或其任何部分的方向或表达，并且可以以硬件、软件或其任意组合来实现。例如，指令可以被执行为存储在存储器中的信息，诸如计算机程序，其可以由处理器实行以执行如本文所述的相应方法、算法、方面或其组合中的任何一个。指令或其一部分可以被执行为专用处理器或电路，其可以包括用于执行如本文所述的方法、算法、方面或其组合中的任何一个的专用硬件。在一些实施方式中，部分指令可以分布在单个设备上、多个设备上的多个处理器中，可以直接通信或者通过诸如局域网、广域网、因特网或其组合的网络通信。

如本文所使用的，术语“应用”一般是指实现或执行一个或多个功能、任务或活动的可执行软件的单元。例如，应用可以执行一个或多个功能，包括但不限于生命体征监测、健康监测、电话、web浏览器、电子商务交易、媒体播放器、旅行调度和管理、智能家庭管理、娱乐等。可执行软件单元通常在预定环境和/或处理器中运行。

本文描述的非限制性实施方式是关于贴片或设备以及用于制造贴片或设备的方法，其中贴片或设备是生命体征监测或健康体征监测贴片或设备。在权利要求的精神和范围内，可以对贴片或装置以及制造贴片或装置的方法进行修改，以用于各种应用和用途。本文中描述的和/或在附图中示出的实施方式和变型仅作为示例呈现，并且不限制范围和精神。这里的描述可以适用于设备和用于制造设备的方法的所有实施方式。

本文公开的是一次性健康或生命(统称为“生命”)体征监测贴片或设备(统称为“贴片”)的实施方式和用于制造贴片的方法。所述一次性生命体征监测贴片是一次性的、体外使用的、皮肤接触贴片。贴片容易附着到使用者身上和从使用者身上移除。贴片可使用传感器、印刷电子器件、粘合剂、电池和柔性材料或外壳的组合。一次性方面意味着内部电子器件和电源被密封以防止外部暴露。贴片的这种一次性方面允许结构的密封以提供防尘贴片。此外，该贴片提供对暂时浸入水中的保护。在一种实施方式中，贴片可以具有国际电工委员会(IEC)保护等级IPX 67。由于其一次性使用，贴片可以具有包括尺寸和重量的小的形状因数(a small form factor)。例如，贴片可以是大约两(2)英寸乘四(4)英寸，并且可以重8.5克。这使得使用者易于贴用而不会感到很不舒服。

在一种实施方式中，各种传感器可以包括单导心电图(ECG)传感器和加速度计。在一种实施方式中，贴片可以包括用于测量心音图的传感器。在一种实施方式中，心音图传感器(a phonocardiogram sensor)可以是银聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器、压电传感器、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐传感器、微机电系统(MEMS)麦克风、MEMS压电麦克风、MEMS电容式麦克风、加速度计等。

本文所述的密封式柔性电池为贴片从内部供电。柔性电池可以允许贴片在限定的时间段内以连续的操作模式运行。例如，限定的时间段可以是7天。来自贴片的数据可以传送到移动设备以用于显示或分析。在一种实施方式中，通信可以经由无线、蓝牙

等来完成。该数据可以包括ECG实况数据、心率、心率变异性、跌倒检测等。

图1A-C是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片1000的示意图。图1A是一次性生命体征监测贴片1000的俯视图(top view)，其示出了电源按钮1100和发光器件(LED)1200。图1B是示出电子器件1300的一次性生命体征监测贴片1000的俯视剖视图(topcut-away view)。图1C是一次性生命体征监测贴片1000的仰视图(bottom view)，其示出了用于接触使用者皮肤的电极1400和1450。

在操作上，使用者可以使用电源按钮1100激活一次性生命体征监测贴片1000。在一种实施方式中，电源按钮1100是按钮开/关开关。LED 1200可以用作多功能指示器。LED1200可以每5秒闪烁一次，例如，在电源按钮1100被按下之后。例如，当与设备进行蓝牙无线通信配对时，LED 1200可以每2秒闪烁4次。例如，LED 1200可以每500毫秒闪烁一次，持续2秒的时间间隔。在配对完成之后，LED 1200可恢复到正常操作每5秒闪烁一次。当检测到跌倒时，LED 1200可以保持开启(即，LED正在发光)2秒。跌倒检测通知之后，LED 1200可以恢复到正常操作时每5秒闪烁一次。当电量为例如20％时，LED 1200可以以10秒的频率连续闪烁2次。LED发射量(emittance)或信号缺乏可以表明一次性生命体征监测贴片1000关闭了。可以通过对给定的一次性生命体征监测贴片1000检查是否出现了蓝牙MAC地址来确认一次性生命体征监测贴片1000关闭了。缺少蓝牙MAC地址确认一次性生命体征监测贴片1000关闭了。闪烁的次数和时间段是说明性的，并且可以使用其他值而不脱离权利要求和说明书的范围。

图2A-C是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片2000的照片。图2A是一次性生命体征监测贴片2000的俯视图，其示出了电源按钮2100和发光器件(LED)2200。图2B是示出了柔性电池2300的一次性生命体征监测贴片2000的俯视剖视图。图2C是柔性电池2300的视图。在一种实施方式中，柔性电池2300是不可再充电电池。在一种实施方式中，柔性电池2300被用一次性生命体征监测贴片2000密封。在一种实施方式中，柔性电池2300可以是锂聚合物电池。在一种实施方式中，柔性电池2300可以是并联配置的四个堆叠的锂聚合物电池，其可以产生例如3V和140mAh。

在操作上，一次性生命体征监测贴片2000按照图1A-1C中一次性生命体征监测贴片1000所描述的那样操作。另外，柔性电池2300可以为一次性生命体征监测贴片2000或一次性生命体征监测贴片1000提供电力。

图3A-B是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片的印刷电路板组件(PCBA)3000的照片。图3A是PCBA 3000的上表面3100(相对于面向使用者皮肤的一侧(relative to side facing user skin))。上表面3100包括电子设备3200，该电子设备包括例如开/关开关3210、存储器/存储3220、无线微控制器和蓝牙模块3230、ECG模拟前端3240、加速计3250、蓝牙天线3260和LED 3270。PCBA 3000是说明性的，并且可以包括附加的、更少的或不同的电子部件等，这些电子部件可以是不偏离本文说明书和权利要求书范围被类似地或不同地设计的。此外，在不偏离本说明书和权利要求书的范围的情况下，所示的电子组件可以执行其他或附加功能。图3B是PCBA 3000的底表面3300(相对于面向使用者皮肤的一侧)。底表面3300可以包括印刷银-氯化银电极3310和3320，这些电极通过如本文所述的三层堆叠连接到在PCBA 3000的上表面3100上的电子器件3200。在一种实施方式中，非印刷电极可以经由通孔3510和3520连接到在PCBA 3000的上表面3100上的电子器件3200。

在操作上，如本文进一步描述的，电子器件3200共同控制一次性生命体征监测贴片的功能。例如，开/关开关3210可以连接到电源按钮2100和柔性电池2300，以便可以向一次性生命体征监测贴片提供电力。存储器/存储3220可用于存储由ECG传感器、加速度计和一次性生命体征监测贴片中的其他传感器生成的数据。ECG模拟前端3240可以收集和显示生物电势信号。加速度计3250可以收集与倾斜和跌倒检测相关的数据。无线微控制器和蓝牙模块3230以及蓝牙天线3260可以允许一次性生命体征监测贴片将由一次性生命体征监测贴片收集的数据传输到设备，例如如下文描述的可以具有相应或相关联的应用程序以分析和显示所收集的数据的移动设备。

图4是对应某些实施方式的在一次性生命体征监测贴片4000中的多层的示意图。一次性生命体征监测贴片4000的层1是基于水凝胶的导电粘合剂4100和4150，层1可以用作印刷银-氯化银电极和使用者皮肤表面之间的界面。层2可以是医用胶带，其由多孔的、高度透气的、白色弹性多层聚氨酯/合成橡胶基无纺布(non-woven fabric)组成。无纺布可以在一侧上涂覆有粘合到使用者的皮肤表面的压敏粘合剂。层3是双面医用胶带层，其由合成橡胶粘合剂组成，该双面医用胶带层的一面粘附到层2，另一面粘附到PCBA(层4)。层4是PCBA4200，其可以包括柔性电池4210。层5是聚乙烯泡沫层，其可以粘附到层4的顶部(即，PCBA4200)。聚乙烯泡沫层可具有用于包围柔性电池4210的激光切口4500、给柱塞4600(层6)的切口4510、以及给PCBA 4200上的LED灯4700的切口4520。层6是柱塞4600(也示出或描述为电源按钮)。柱塞4600是3D打印的双面粘合塑料片。柱塞4600可以启动PCBA 4200上的开/关开关，以接通/断开一次性生命体征监测贴片。层7是一种丙烯酸粘合剂转移胶带层，其结合到层5，层7的顶面可以包含设计标志等。如本文所述，一次性生命体征监测贴片4000可满足IPX 67等级。这是因为层2、3、5和7包括各种压敏粘合剂、合成橡胶粘合剂和转移胶带，它们产生极强的结合，提供完全机械组装的装置不可穿透并且良好密封以防止环境暴露。

如本文所述，一次性生命体征监测贴片4000是封闭的设备，其不提供到诸如柔性电池4210、PCBA 4200等内部部件的通路。然而，一次性生命体征监测贴片4000保持使用中的灵活性。这通过对一次性生命体征监测贴片进行结构模拟来证实。该模拟确定了各种弯曲角度是否会导致应力或应变(位移)效应，该应力或应变(位移)效应会损害一次性生命体征监测贴片中的PCBA上的电子部件和柔性电池。在模拟中，将每次模拟的负荷定义为片末端的角位移。对于所采用的每个弯曲角，确定位移和等效应力值。对于所采用的弯曲角(6.3°、15.7°和33.2°)，位移值在0到16mm的范围内，等效应力值在0到1.6MPa的范围内。在6.3°的弯曲角下，位移是适度的，并且在层2的边缘处可观察到。然而，电子器件没有受到损害。在6.3°的弯曲角下，应力是适度的，并且在层2的边缘可观察到。然而，电子器件没有受到损害。在15.7°的弯曲角度，在层2的边缘观察到～6mm的位移。然而，电子器件没有受到损害。在15.7°的弯曲角度，应力是适度的(～0.5-0.8MPa)并且在层2-5的边缘可观察到。然而，PCBA组件没有被损害。在33.2°的弯曲角度，在层2的边缘观察到～16mm的位移，具有传播到层4和5的适度的位移水平。然而，包括柔性电池的PCBA组件没有受到损害。在33.2°的弯曲角度，1.6MPa的最大应力水平限制到层2的内侧方面(the medial aspects)，但是不会传播到层4和5。因此，PCBA组件不会失效。

一次性生命体征监测贴片还可以包括可以在诸如移动设备、终端用户设备、蜂窝电话、互联网协议(IP)设备、移动计算机、掌上电脑、手持式计算机、PDA、个人媒体设备、智能手机、笔记本(notebooks)、记事本(notepads)、平板手机(phablets)、智能手表等(统称为“用户设备”)的设备上运行的应用。所述一次性生命体征监测贴片可以与所述用户设备无线通信，并且所述应用程序连同所述用户设备一起可以分析、显示由所述一次性生命体征监测贴片收集的生命体征数据并向用户提供警报。

图5-12示出了应用程序5000的各个方面。图5示出了应用程序图标(App Icon)5100，当点击时打开主菜单页面5200。主菜单页面5200包括省略号(ellipses)5210，其包括关于链接(About link)5220。图6和7示出了应用程序5000的关于页面(About page)的内容6100和7100。

图8-9示出了如在应用程序5000上看到的将一次性生命体征监测贴片与用户设备配对8100。在操作上，从主菜单页面5200，点击与选择ECG设备(Select ECG Device)相关联的按钮，其依次示出可用于配对的一次性生命体征监测贴片的列表8200。在一种实施方式中，可以选择与所需的一次性生命体征监测贴片的条形码相对应的蓝牙MAC地址。图9示出了在配对过程期间用于选择数据同步的选项。图10示出了用户数据的输入。

图11-12示出了由一次性生命体征监测贴片收集的数据的ECG图形显示11000。ECG图形显示11000可以显示实时连续的ECG信号显示。在一种实施方式中，可以使用暂停按钮11100暂停实时连续ECG信号显示。在一种实施方式中，ECG图形显示11000可以示出心率变异性11200、心率11300、用于获得数据的一次性生命体征监测贴片的蓝牙MAC地址11400、以及轴参数11500。图12示出了ECG图形显示12000的另一视图。如果检测到跌倒，伴随可听警报ECG图形显示12000示出描述跌倒检测图标12100。当没有正确的皮肤接触或间歇接触的结果时，ECG图形显示12000还示出指示信号不足的图标12200。由于贴片的皮肤接触中断而导致的非正常不稳定的ECG显示12300的图示。

如所提到的，与用户设备协作的应用程序5000显示从一次性生命体征监测贴片收集的数据。该数据可以以文本文件或类似文件流传、保存、以及根据需要离线处理。

一次性生命体征监测贴片还可以包括心音图传感器，其可以捕获由心脏(即，瓣膜和血管(听诊区域))产生的声音和杂音。这些可能涉及机械事件(mechanical events)，例如瓣膜振动、心肌的肌肉振动、动脉壁突然扩张引起的血管振动、与血流的加速/减速相关的振动等。

在一个实施方式中，可以通过在生命体征监测贴片中重新使用或重新利用加速度计来实现心音图传感器，例如加速度计3250，通过记录来自心脏瓣膜的打开和关闭的振动来检测心音图信号。然后，振动频率可以与特定声音频率相关联。

在一种实施方式中，压力换能器可以用于捕获和/或测量心音图信号。图13-14A-14C示出并描述了压力换能器的示例。图13是银-聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯(Ag-PVDF)压电传感器13000的照片，其可以用作压力换能器以捕获和/或测量心音图信号。Ag-PVDF压电传感器13000可以包括连接到正电极和负电极13200的Ag-PVDF条13100。Ag-PVDF压电传感器13000可以用在生命体征监测贴片面向皮肤的一侧上。图14A是图13的Ag-PVDF压电传感器13000的俯视图。图14A示出了Ag-PVDF传感器条13100的例子，沿其伸展方向指示出压电效应在机械扰动上的表现方向。图14B是Ag-PVDF压电传感器13000的横截面剖视图(across-sectional view)。特别地，图14B提供了堆叠的各层的分解图，包括例如聚脂薄膜层(mylar layer)14350、保护涂层14400和14450、上和下屏蔽层14500和14550、薄膜层14600和14650、上和下银油墨层14700和14750、以及粘合剂转移胶带层14800。粘合剂转移胶带层14800可以保护上面和下面的堆叠，上和下银油墨层14700和14750可以用作导体，薄膜层14600和14650由PVDF组成并且可以用作介电层，上和下屏蔽层14500和14550由银制成并且可以用作导体，保护涂层14400和14450可以用作另一组介电层，聚酯薄膜层14350可以提供接触支撑。图14C是Ag-PVDF压电传感器13000中多层的示意图。特别地，图14C提供了图14B的分解图中所示的银-PVDF传感器条13100的各层的例子。

在操作上，Ag-PVDF传感器条14000可以伸展或变形，以响应来自瓣膜振动、心肌的肌肉振动、来自动脉壁突然扩张的血管振动、与血流的加速/减速有关的振动等的压力变化，并被正和负电极13200作为电信号捕获。

图15是对应某些实施方式的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器15000的照片，其可以用作压力换能器以捕获和/或测量心音图信号。聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器15000可以用在生命体征监测贴片面向皮肤的一侧。图16是对应某些实施方式的多层聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器16000的示意图。聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器16000可以包括底部电极16100、压电层16200和顶部电极16300，其中压电层16200是聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐材料。

在操作上，聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器16000的压电层16200可以变形以响应来自瓣膜振动的压力变化、心肌的肌肉振动、来自动脉壁突然扩张的血管振动、与血流的加速/减速有关的振动等，并且被底部电极16100和顶部电极16300作为电信号捕获。

在一种实施方式中，麦克风可以用于捕获和/或测量心音图信号。图17A-D和18是对应某些实施方式，当使用基于MEMS麦克风的心音图传感器时，声音流动力学和流动注意事项的示意图。图17A示出心脏，其中探测从心脏瓣膜的闭合发出的声波，该声波经历了由于吸收、衍射/散射、弯曲和压缩的各种性质变化。图17B示出皮肤，其中探测从皮肤表面发出的声波，该声波进一步受到皮肤的硬度、柔韧性、厚度、吸收(脂肪含量)、脂肪团密度、年龄、皱纹的存在与否、油性或干燥性、粘弹性(杨氏模量)、衍射/散射、应变、拉伸和其他性质的影响。图18说明当用基于MEMS麦克风的心音图传感器时，皮肤18100和位于一次性生命体征监测贴片18000上的膜18200之间的界面需要声阻抗匹配，以使损失最小化。声阻抗匹配说明或考虑软机械符合性(soft mechanical compliance)、低有效模量、低质量密度、长期的整合(long term intergration)、所使用的粘合剂和/或凝胶、以及应变和/或拉伸特性。图17C示出了基于MEMS麦克风的心音图传感器，其可能需要考虑质量和质量分布、机械负载(阻尼)、厚度、模量/弯曲刚度、弹簧常数、调谐、体积、端口尺寸、空气密封、灵敏度和信噪比因素。图17D示出了信号处理考虑，包括例如有源噪声消除、滤波(信号提取)、同步(与ECG信号和其他传感器信号)和频域(FFT)处理，本领域技术人员可以利用可用的技术来实现这些考虑。

图19是对应某些实施例的并入到一次性生命体征监测贴片19000中的基于MEMS麦克风的心音图传感器的示意图，其中一次性生命体征监测贴片19000至少包括本文图1-12中描述的结构和功能。一次性生命体征监测贴片19000包括PCBA19100。可以在非面向皮肤的表面19125上提供MEMS麦克风19200，其中可以在PCBA 19100中建立声音端口19300，用于与在面向皮肤的表面19175上可以提供的膜片19400的空腔19450进行通信或声学通信。如本文所述，源自心脏瓣膜的闭合和其他心脏机构的声音然后可以从皮肤发出并且引起膜片19400振动，通过空腔19450和声音端口19300放大以被MEMS麦克风19200捕获。然后，声波可以由PCBA 19100上存在的处理器或电子器件处理，以执行噪声消除、信号同步、数字信号处理、滤波等。

图20A-B是对应某些实施例的在一次性生命体征监测贴片中作为心音图传感器的MEMS电容式麦克风20000的示意图。MEMS电容式麦克风20000包括声音端口20100、背板20200、振动膜20300和专用集成电路(ASIC)(未示出)。MEMS电容式麦克风20000的尺寸适合并入到如图24A和24B所示的一次性生命体征监测贴片中。

在操作上，众所周知，由来自心脏的声波产生的空气压力的变化造成振动膜20300弯曲，而背板20200当空气流过时保持静止。振动膜20300的移动引起振动膜20300和背板20200之间的电容量的改变。这由ASIC转换成电信号。图21说明了MEMS电容式麦克风20000结合到与一次性生命体征监测贴片中可用的空腔相类似的空腔中时，为心音图信号分析提供了足够的信号差异。特别地，图21示出了在与一次性生命体征监测贴片类似的腔体尺寸与手机盖大小的腔体之间的比较数据。

图22是对应某些实施方式的在一次性生命体征监测贴片中作为心音图传感器的MEMS压电麦克风22000的示意图。MEMS压电麦克风22000包括声音端口22100、压电板22300和专用集成电路(ASIC)(未示出)。MEMS压电麦克风22000的尺寸适合并入到如图24A和24B所示的一次性生命体征监测贴片中。

在操作上，众所周知，当空气穿过压电板22300时，来自心脏的声波产生的空气压力的变化造成压电板22300产生应力/应变。压电板22300上的应力/应变产生电荷，该电荷被ASIC转换成电信号。图23是MEMS压电麦克风23000的照片，其示出了用于放置在使用者胸部区域的底部端口23100。

图24A-B是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片24000的示意图。一次性生命体征监测贴片24000包括本文图1A-12中描述的结构和功能，并且还进一步包括图17A-23中描述的心音图传感器24100。图24A是一次性生命体征监测贴片24000的俯视剖视图(atop cut-away view)，图24B是一次性生命体征监测贴片24000的仰视图(a bottom view)，其示出了集成麦克风24100，并且具体地，示出了声音端口24200和在一次性生命体征监测贴片24000下面压出的腔室24300。

图25A-B和图26是对应某些实施方式的一次性生命体征监测贴片25000的示意图和对应某些实施方式的电极放置示意图。一次性生命体征监测贴片25000至少包括本文图1A-24中描述的结构和功能。一次性生命体征监测贴片25000包括电极25100、25200和25300，其近似三导联心电图系统(3-lead ECG system)。另外，一次性生命体征监测贴片25000可以包括如本文所述的声音端口25400。在图26所示的说明性示例中，第一导线(lead)在左臂(LA)到右臂(RA)之间。这是针对本文所述的双电极心电图贴片(2-electrodeECG patch)的主要实现方式。第二导线在左腿(LL)到LA之间，第三导线在LL到RA之间。在该实施方式中，第三电极可以被视为公共感测元件，其通过与公共放大器形成连接来辅助建立驱动公共电极电路。这使得差分输入放大器能够抑制公共噪声，并改善共模抑制比，最终改善后处理的ECG信号。

在各种示例性实施方式中示出的方法的构造和布置仅仅是说明性的。尽管在本文公开的内容中仅详细描述了几个实施方式，但是许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、各种要素的形状和比例、参数值、安装布置、材料和部件的使用、颜色、取向等的变化)。例如，要素的位置可以颠倒或以其它方式改变，并且离散元件的性质或数量或位置可以改变或变化。因此，所有这些修改都旨在包括在本文公开的范围内。任何过程或方法步骤的顺序或次序可根据替代实施例而变化或重新排序。在不脱离本文公开的范围的情况下，可以在示例性实施方式的设计、操作条件和布置中做出其它替代、修改、改变和省略。

尽管附图可能示出方法步骤的特定顺序，但是步骤的顺序可以与所描绘的不同。而且，可以同时或部分同时执行两个或更多步骤。这种变化将取决于所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变化都在本文公开的范围内。同样，软件实现可以利用标准编程技术来完成，该标准编程技术具有基于规则的逻辑和其他逻辑来完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和判定步骤。

虽然已经结合某些实施方式描述了本文公开的内容，但是应当理解，本文公开的内容不限于所公开的实施方式，而是相反，本文公开的内容旨在覆盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等效布置，所附权利要求的范围符合最广泛的解释，以便涵盖法律所允许的所有这样的修改和等效结构。

Claims (20)

1.一种一次性生命体征监测贴片，包括：

至少两种设置接触使用者皮肤表面的基于水凝胶的导电粘合剂；

具有至少一个底表面的医用胶带层，其中设置所述医用胶带层结合到所述使用者皮肤表面，其中所述底表面包括至少两个印刷银-氯化银电极，并且其中设置所述至少两种基于水凝胶的导电粘合剂在所述使用者皮肤表面和所述至少两个印刷银-氯化银电极之间相互作用；

双面医用胶带层，设置所述双面医用胶带层结合到所述医用胶带层；

印刷电路板组件(PCBA)层，包括至少一个生命体征监测传感器、柔性电池、发光器件(LED)，并且连接到所述至少两个印刷银-氯化银电极，其中设置所述PCBA结合到所述双面医用胶带层；

聚乙烯泡沫层，所述聚乙烯泡沫层包括用于所述柔性电池和所述LED的切口，其中设置所述PCBA结合到所述聚乙烯泡沫层；

柱塞，设置所述柱塞在所述聚乙烯泡沫层上的切口内操作；以及

具有至少一个底表面的丙烯酸粘合剂转移胶带层，其中设置所述聚乙烯泡沫层结合到所述丙烯酸粘合剂转移胶带层的底表面，

其中所述柱塞在所述丙烯酸粘合剂转移胶带层上是能够接近的，并且被设置通过所述柔性电池对所述一次性生命体征监测贴片供电，

其中，透过丙烯酸粘合剂转移胶带层感知由LED为定义的事件而发出的光，以及

其中安排和设置所述医用胶带层、所述双面医用胶带层、所述聚乙烯泡沫层和所述丙烯酸粘合剂转移胶带层提供结合和密封以防止环境暴露。

2.根据权利要求1所述的贴片，其中所述PCBA还包括加速度计，设置所述加速度计检测倾斜和跌倒检测数据。

3.根据权利要求2所述的贴片，其中所述PCBA还包括无线部件，设置所述无线部件至少传输生命体征数据到生命体征监测设备。

4.根据权利要求3所述的贴片，其中所述至少一个生命体征监测传感器是心电图(ECG)传感器。

5.根据权利要求4所述的贴片，其中另一生命体征监测传感器是心音图传感器。

6.根据权利要求5所述的贴片，其中设置所述加速度计作为心音图传感器。

7.根据权利要求5所述的贴片，其中所述心音图传感器是银-聚偏二氟乙烯(Ag-PVDF)压电传感器。

8.根据权利要求7所述的贴片，其中所述聚偏二氟乙烯(PVDF)压电传感器包括Ag-PVDF传感器条和一对电极，其中设置所述Ag-PVDF条在限定的方向上伸展以响应心脏相关活动，并且设置所述一对电极捕获与所述Ag-PVDF条的伸展相对应的电信号。

9.根据权利要求8所述的贴片，其中所述Ag-PVDF传感器条包括多层，所述多层至少包括聚酯薄膜层、涂层、上和下屏蔽层、薄膜层、上和下银油墨层以及粘合剂转移胶带层。

10.根据权利要求5所述的贴片，其中所述心音图传感器是聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器。

11.根据权利要求10所述的贴片，其中所述聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐压电传感器包括底部电极、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐材料的压电层和顶部电极，其中设置所述压电层变形以响应心脏相关活动，并且设置所述底部电极和顶部电极捕获对应于所述压电层的变形的电信号。

12.根据权利要求5所述的贴片，其中所述心音图传感器是MEMS压电麦克风。

13.根据权利要求12所述的贴片，其中所述MEMS压电麦克风包括具有与在所述PCBA上建立的声音端口进行声学通讯的空腔的膜。

14.根据权利要求4所述的贴片，其中所述至少两个印刷银-氯化银电极是至少三个银-氯化银电极，其中第三电极是公共感测元件，所述公共感测元件连接到公共放大器并且使差分输入放大器能够抑制ECG传感器信号中存在的公共噪声，其中所述公共放大器和所述差分输入放大器在所述PCBA上。

15.一种心音图传感器，包括：

至少一个银-聚偏二氟乙烯(Ag-PVDF)压电传感器条；以及

一对电极，所述一对电极连接到所述至少一个银-聚偏二氟乙烯(Ag-PVDF)压电传感器条，

其中，设置所述Ag-PVDF传感器条在限定的方向上伸展以响应心脏相关活动，并且设置所述一对电极捕获与所述Ag-PVDF传感器条的伸展相对应的电信号。

16.根据权利要求15所述的心音图传感器，其中，所述Ag-PVDF传感器条包括多层，所述多层至少包括聚酯薄膜层、涂层、上和下屏蔽层、薄膜层、上和下银油墨层以及粘合剂转移胶带层。

17.根据权利要求16所述的心音图传感器，其中，将所述Ag-PVDF传感器条并入到一次性生命体征监测贴片面向皮肤的表面中。

18.一种心音图传感器，包括：

一个底部电极；

一个顶部电极

一个聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐材料的压电层，所述顶部电极和所述底部电极与压电层连接，

其中设置所述压电层变形以响应心脏相关活动，并且设置所述底部和顶部电极捕获对应于压电层的变形的电信号。

19.根据权利要求18所述的心音图传感器，其中将所述聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐材料的压电层并入一次性生命体征监测贴片面向皮肤的表面中。

20.一种一次性生命体征监测设备，包括：

至少两种设置接触使用者皮肤表面的基于水凝胶的导电粘合剂；

具有至少一个底表面的医用粘合剂层，其中设置所述医用粘合剂层结合到所述使用者皮肤表面，其中所述底表面包括至少两个印刷银-氯化银电极，并且其中设置至少两种基于水凝胶的导电粘合剂在所述使用者皮肤表面和所述至少两个印刷银-氯化银电极之间相互作用；

双面医用粘合剂层，设置结合到所述医用粘合剂层；

印刷电路板组件(PCBA)层，包括心电图(ECG)传感器、不可再充电电池、发光器件(LED)，其中，设置所述PCBA连接到所述至少两个印刷银-氯化银电极，并且设置所述PCBA结合到所述双面医用粘合剂层；

泡沫层，包括用于所述柔性电池和所述LED的切口，其中设置所述PCBA结合到所述泡沫层；

柱塞，设置所述柱塞在所述泡沫层上的切口内操作；以及

具有至少一个底表面的丙烯酸粘合剂转移胶带层，其中设置所述泡沫层结合到所述丙烯酸粘合剂转移胶带层的底表面，

其中所述柱塞是使用者能够在所述丙烯酸粘合剂转移胶带层上操作的，并且被设置通过所述柔性电池对所述一次性生命体征监测贴片供电，

其中，透过所述丙烯酸粘合剂转移胶带层感知由LED为不同事件所定义的顺序和间隔而发出的光，以及

其中安排和设置所述医用粘合剂层、所述双面医用粘合剂层、所述泡沫层和所述丙烯酸粘合剂转移胶带层提供粘结和密封以防环境暴露。

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