CN113749632B - 血压检测装置 - Google Patents

Abstract

一种血压检测装置，以半导体制程制出，包含：基材、微机电元件、气体压力感测元件、驱动芯片元件、封装层以及阀层；基材包含进气孔，微机电元件及气体压力感测元件堆叠整合生成在基材上，封装层封装定位基材之上，并使微机电元件及气体压力感测元件上方形成流道空间，封装层包含连通气囊部分的出气孔连通，借由驱动芯片元件控制微机电元件、气体压力感测元件及阀单元，促使阀单元开启，而微机电元件输送气体输送，气体由基材的进气孔导入流道空间内，通过出气孔导入气囊部分以形成血压量测，气体压力感测元件输出血压检测数据信息给微处理器运算输出。

Description

血压检测装置

技术领域

本案关于一种血压检测装置，尤指一种以半导体制程制出微小化的血压检测装置。

背景技术

近年来人们对于个人身体保健的意识逐渐抬头，因此衍生出希望能够常态性地对自身的身体状况进行检测之需求，但目前对于检测身体状况的仪器大多为固定式，几乎都要去固定的医疗服务站或是医院，即便有家庭用的检测仪器，但体积偏大，携带不易，对于目前讲求快速的社会，已经难以符合使用者的需求。

其中，最能反应身体状况的非血压莫属，每个人的身体中的血管就如同道路般遍布全身，血压就如同路况般，能够了解血液的输送状态，因此，身体若发生任何状况，血压最清楚。

有鉴于此，如何提供一种能够随时且精确测量血压的装置，并且能够与穿戴式装置或是可携式电子装置结合，让使用者能够随时随地、迅速地确认血压状况，实乃目前需要解决的问题。

发明内容

本案的主要目的是提供一种血压检测装置，以半导体制程制出微小化的结构，供以能够于可携式电子装置或是穿戴式电子装置结合，方便使用者携带，能够不受时间、地点等限制即可完成血压量测的功效。

本案的一广义实施态样为一种血压检测装置，包含：一基材，包含有一微机电元件区、一气体压力感测区及一驱动元件区，其中该微机电元件区以蚀刻出至少一进气孔；一微机电元件，为以半导体制程所制出形成的元件，堆叠整合生成在该基材的该微机电元件区上，并对应到该进气孔，供以致动对一气体的输送；一气体压力感测元件，为以半导体制程所制出形成的元件，堆叠整合生成在该基材的该气体压力感测区上，供以检测气体压力而输出产生一血压检测数据信息；一驱动芯片元件，为以半导体制程所制出形成的元件，堆叠整合生成在该基材的该驱动元件区上，供与该微机电元件及该气体压力感测元件作电性连接，并包含一微处理器；以及一封装层，封装定位该基材之上，并使该微机电元件及该气体压力感测元件上方形成一流道空间，且该封装层以蚀刻制程制出一出气孔，该出气孔连通一气囊部分；以及一阀层，以沉积制程生成叠加于该基材的底部，并于对应该基材的该进气孔处以蚀刻制程制出一阀单元，且该阀单元受该驱动芯片元件的该微处理器控制而开启或关闭；其中，该驱动芯片元件的该微处理器分别控制该微机电元件、该气体压力感测元件及该阀单元的驱动操作，促使该阀单元开启，而该微机电元件致动产生该气体的输送，该气体由该基材的该进气孔导入该流道空间内，并通过该封装层的该出气孔导入该气囊部分作充气膨胀而形成血压量测，同时该气体压力感测元件所输出的血压检测数据信息输出给该微处理器予以运算输出。

附图说明

图1为本案血压检测装置的剖面示意图。

图2A为本案血压检测装置的微机电元件剖面示意图。

图2B为本案血压检测装置的微机电元件分解示意图。

图3A至图3C为本案血压检测装置的微机电元件作动示意图。

图4为本案血压检测装置的实施例示意图。

图5A为本案血压检测装置的阀单元剖面示意图。

图5B为本案血压检测装置的阀单元实施关闭状态剖面示意图。

附图标记说明

1：基材

1a：微机电元件区

1b：气体压力感测区

1c：驱动元件区

11：进气孔

2：微机电元件

21：氧化层

211：汇流通道

212：汇流腔室

22：振动层

221：金属层

221a：穿孔

221b：振动部

221c：固定部

222：第二氧化层

222a：中空孔

223：硅晶片层

223a：致动部

223b：外周部

223c：连接部

223d：流体通道

23：压电组件

231：下电极层

232：压电层

233：绝缘层

234：上电极层

3：气体压力感测元件

4：驱动芯片元件

5：封装层

51：出气孔

6：阀层

61：阀单元

611：阀导电层

612：阀基层

613：柔性膜

611a、612a、613a：通孔

614：容置空间

7：气囊部分

A：压缩腔室

B：流道空间

C：干膜

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

请参阅图1所示，本案提供一种以半导体制程制出的血压检测装置，包含：一基材1、一微机电元件2、一气体压力感测元件3、一驱动芯片元件4、一封装层5以及一阀层6。

上述的基材1为一硅基材，包含有一微机电元件区1a、一气体压力感测区1b及一驱动元件区1c，其中微机电元件区1a以蚀刻制程制出至少一进气孔11。

又如图1、图2A及图2B所示，上述的微机电元件2以半导体制程堆叠生成在该基材1的微机电元件区1a上，并对应到基材1的进气孔11，受驱动得以致动传输气体，促使气体由进气孔11外导入。而微机电元件2包含一氧化层21、一振动层22以及一压电组件23。

上述的氧化层21以沉积制程生成叠加于基材1的微机电元件区1a上，并以蚀刻制程制出多个汇流通道211以及一汇流腔室212，汇流通道211连通于汇流腔室212及基材1的进气孔11之间。沉积制程可为一物理气相沉积制程(PVD)、一化学气相沉积制程(CVD)或两者的组合，但不以此为限。以下沉积制程说明就不再予以赘述。

上述的振动层22以沉积制程生成叠加于氧化层21上，包含一金属层221、一第二氧化层222以及一硅晶片层223。其中金属层221以沉积制程生成叠加于氧化层21上，并以蚀刻制程制出一穿孔221a、一振动部221b以及一固定部221c，蚀刻制程可为一湿式蚀刻制程、一干式蚀刻制程或两者的组合，但不以此为限。以下蚀刻制程说明就不再予以赘述。

上述的穿孔221a以蚀刻制程制出形成于金属层221的中心，振动部221b形成并位于穿孔221a的周边区域，固定部221c形成并位于金属层221的周缘区域。

上述的第二氧化层222以沉积制程生成叠加于金属层221上，并以蚀刻制程制出形成一中空孔222a。

上述的硅晶片层223以沉积制程生成叠加于该第二氧化层222上，并以蚀刻制程制出形成一致动部223a、一外周部223b、多个连接部223c以及多个流体通道223d。其中致动部223a形成并位于中心部分，外周部223b形成环绕于致动部223a的外围，而多个连接部223c分别形成连接于致动部223a与外周部223b之间，而每个流体通道223d分别形成连接于致动部223a与外周部223b之间，以及分别形成并位于每个连接部223c之间，且促使硅晶片层223与第二氧化层222的中空孔222a定义出一压缩腔室A。

上述的压电组件23以沉积制程生成叠加于硅晶片层223的致动部223a上，包含一下电极层231、一压电层232、一绝缘层233及一上电极层234。其中下电极层231以沉积制程生成叠加于硅晶片层223的致动部223a上，压电层232以沉积制程生成叠加于下电极层231上，绝缘层233以沉积制程生成叠加于压电层232的部分表面及下电极层231的部分表面，而上电极层234生成叠加于绝缘层233及压电层232未设有绝缘层233的其余表面，用以与压电层232电性连接。

至于微机电元件2如何实施致动传输气体操作，请参考图3A所示，当压电组件23的下电极层231及上电极层234接收驱动信号(未图示)时，如此驱使压电层232因逆压电效应的影响开始产生形变，进而带动硅晶片层223的致动部223a开始位移，当压电组件23带动致动部223a向上位移拉开与第二氧化层222之间距离，促使压缩腔室A的容积提升变大形成一负压，让基材1外部气体可被吸入，通过进气孔11进入微机电元件2，再进入氧化层21的多个汇流通道211以及汇流腔室212内。请继续参阅图3B，当致动部223a受到压电组件23的牵引向上位移时，金属层221的振动部221b会因共振原理的影响向上位移，当振动部221b向上位移时，压缩腔室A的空间被压缩并且推动压缩腔室A内的气体往硅晶片层223的流体通道223d移动。再请参阅图3C所示，压电组件23带动硅晶片层223的致动部223a向下位移时，硅晶片层223的振动部221b亦受致动部223a的带动向下位移，让气体能够通过流体通道223d向上传输，并同步压缩汇流腔室212的气体通过穿孔221a向压缩腔室A移动，后续再使压电组件23带动致动部223a向上位移时，压缩腔室A的容积会大幅提升，进而有较高的汲取力将气体再吸入压缩腔室A。再重复图3A至图3C的动作，通过压电组件23持续带动致动部223a上下位移，同时连动振动部221b上下位移，通过改变微机电元件2的压缩腔室A内部压力，使其不断地汲取外部气体，如此完成微机电元件2实施致动传输气体的操作。

再请参阅图1及图4所示，上述的气体压力感测元件3为以半导体制程所制出形成的元件，可以堆栈、整合、生成在基材1的气体压力感测区1b上，供以检测气体压力而输出产生一血压检测数据信息；以及上述的驱动芯片元件4为以半导体制程所制出形成的元件，内部并包含有一微处理器(未图示)、一电池(未图示)及一通讯器(未图示)，因此驱动芯片元件4可以堆栈、整合、生成在基材1的驱动元件区1c上，供以与微机电元件2及气体压力感测元件3作电性连接，驱动芯片元件4的微处理器分别控制微机电元件2及气体压力感测元件3的驱动操作，接收气体压力感测元件3检测气体压力所输出的一血压检测数据信息并予以运算输出，以及驱动芯片元件4的电池提供血压检测装置的电源运作，驱动芯片元件4的通讯器接收微处理器所输出的血压检测数据信息，并予以对外传输连结至一外部装置(未图示)，驱动芯片元件4的通讯器以无线传输连接外部装置，供以使该外部装置接收血压检测数据信息并发出显示。

再请参阅图1及图4所示，上述的封装层5封装定位在基材1的上。于本实施例中，封装层5通过一干膜C涂布于基材1上，以结合定位并封盖于微机电元件2及气体压力感测元件3上方，并使微机电元件2、及气体压力感测元件3上方形成一流道空间B，且该封装层5并以蚀刻制程制出形成一出气孔51，出气孔51连通一气囊部分7。

再请参阅图1、图4、图5A及图5B所示，上述的阀层6以沉积制程生成叠加于基材1的底部，并于对应基材1的进气孔11处以蚀刻制程制出一阀单元61，且阀单元61受驱动芯片元件4的微处理器控制而开启或关闭；又如图5A及图5B所示，阀单元61包含一阀导电层611、一阀基层612以及一柔性膜613，其中阀导电层611为通电荷的压电材料，供与微处理器作电性连接而接收一驱动信号产生形变，又该阀导电层611与阀基层612保持一容置空间614，而柔性膜613为一可挠性材料所制成，贴附于阀导电层611的一侧面而置于容置空间614内，阀导电层611、阀基层612及柔性膜613上分别形成多个通孔611a、612a、613a，而阀导电层611的通孔611a与柔性膜613的该通孔613a相互对准，阀基层612的通孔612a与阀导电层611的通孔611a相互错位不对准。因此如图5A所示，当阀导电层611未接收该微处理器的驱动信号时，阀导电层611保持在容置空间614内与阀基层612形成间距，且阀基层612的通孔612a与阀导电层611的通孔611a相互错位不对准，构成阀单元61的开启。如图5B所示，当阀导电层611接收微处理器的驱动信号时，阀导电层611产生形变而朝阀基层612靠近贴合，且柔性膜613的通孔613a与阀基层612的通孔612a不对位，让柔性膜613封闭阀基层612的通孔612a，以构成阀单元61的关闭。

由上述说明可知，如图4所示，本案的血压检测装置借由驱动芯片元件4的微处理器分别控制微机电元件2、气体压力感测元件3及阀单元61的驱动操作，促使阀单元61开启，而微机电元件2致动产生气体的输送，气体由基材1的进气孔11导入流道空间B内，并通过封装层5的出气孔51导入气囊部分7作充气膨胀，气囊部分7充气膨胀而压迫穿戴使用者的皮肤，通过气体压力感测元件3检测气囊部分7内的气体压力状态，进而运算、检测、量测出穿戴使用者的血压状态，同时气体压力感测元件3所输出的血压检测数据信息输出给微处理器予以运算输出，再由驱动芯片元件4的通讯器接收微处理器所输出的血压检测数据信息予以对外传输连结至外部装置，供外部装置接收并发出显示。

综上所述，本案所提供的血压检测装置，以半导体制程制出微小化的结构，供以能够于可携式电子装置或是穿戴式电子装置结合，方便使用者携带，具有能够不受时间、地点等限制完成血压量测的功效，极具产业利用性。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (7)

1.一种血压检测装置，包含：

一基材，包含有一微机电元件区、一气体压力感测区及一驱动元件区，其中该微机电元件区蚀刻出至少一进气孔；

一微机电元件，为以半导体制程所制出形成的元件，堆叠整合生成在该基材的该微机电元件区上，并对应到该进气孔，供以致动对一气体的输送；

一气体压力感测元件，为以半导体制程所制出形成的元件，堆叠整合生成在该基材的该气体压力感测区上，供以检测气体压力而输出产生一血压检测数据信息；

一驱动芯片元件，为以半导体制程所制出形成的元件，堆叠整合生成在该基材的该驱动元件区上，供与该微机电元件及该气体压力感测元件作电性连接，并包含一微处理器；以及

一封装层，封装定位在该基材之上，并使该微机电元件及该气体压力感测元件上方形成一流道空间，且该封装层以蚀刻制程制出一出气孔，该出气孔连通一气囊部分；以及

一阀层，以沉积制程生成叠加于该基材的底部，并于对应该基材的该进气孔处以蚀刻制程制出一阀单元，且该阀单元受该驱动芯片元件的该微处理器控制而开启或关闭；

其中，该驱动芯片元件的该微处理器分别控制该微机电元件、该气体压力感测元件及该阀单元的驱动操作，促使该阀单元开启，而该微机电元件致动产生该气体的输送，该气体由该基材的该进气孔导入该流道空间内，并通过该封装层的该出气孔导入该气囊部分作充气膨胀而形成血压量测，同时该气体压力感测元件所输出的血压检测数据信息输出给该微处理器予以运算输出；

该微机电元件包含有：

一氧化层，以沉积制程生成叠加于该基材的该微机电元件区上，并以蚀刻制程制出多个汇流通道以及一汇流腔室，该汇流通道连通于该汇流腔室及该基材的该进气孔之间；

一振动层，以沉积制程生成叠加于该氧化层上，包含：

一金属层，以沉积制程生成叠加于该氧化层上，并以蚀刻制程制出一穿孔、一振动部及一固定部，其中该穿孔形成位于该金属层的中心，该振动部形成位于该穿孔的周边区域，该固定部形成位于该金属层的周缘区域；

一第二氧化层，以沉积制程生成叠加于该金属层上，并以蚀刻制程制出一中空孔；以及

一硅晶片层，以沉积制程生成叠加于该第二氧化层上，并以蚀刻制程制出一致动部、一外周部、多个连接部以及多个流体通道，其中该致动部形成位于中心部分，该外周部形成环绕于该致动部的外围，多个该连接部分别形成连接于该致动部与该外周部之间，而每个该流体通道分别形成连接于该致动部与该外周部之间，以及分别形成位于每个该连接部之间，又该硅晶片层与该第二氧化层的该中空孔定义一压缩腔室；以及

一压电组件，以沉积制程生成叠加于该硅晶片层的该致动部上，包含有一下电极层、一压电层、一绝缘层及一上电极层，其中该压电层以沉积制程生成叠加于该下电极层，该绝缘层以沉积制程生成叠加于该压电层的部分表面及该下电极层的部分表面，而该上电极层以沉积制程生成叠加于该绝缘层及该压电层未设有该绝缘层的其余表面，用以与该压电层电性连接。

2.如权利要求1所述的血压检测装置，其特征在于，该驱动芯片元件包含一电池，提供装置的电源运作。

3.如权利要求1所述的血压检测装置，其特征在于，该驱动芯片元件包含一通讯器，该通讯器接收该微处理器所输出该血压检测数据信息予以对外传输连结至一外部装置，供该外部装置接收并发出显示。

4.如权利要求3所述的血压检测装置，其特征在于，该通讯器以无线传输连结该外部装置。

5.如权利要求1所述的血压检测装置，其特征在于，该阀单元包含一阀导电层、一阀基层以及一柔性膜，该阀导电层为通电荷的压电材料，供与该微处理器作电性连接而接收一驱动信号产生形变，又该阀导电层与该阀基层保持一容置空间，该柔性膜为一可挠性材料所制成，贴附于该阀导电层的一侧面而置于该容置空间内，以及该阀导电层、该阀基层及该柔性膜上分别形成多个通孔，而该阀导电层的该通孔与该柔性膜的该通孔相互对准，该阀基层的该通孔与该阀导电层的该通孔相互错位不对准。

6.如权利要求5所述的血压检测装置，其特征在于，当该阀导电层未接收该微处理器的该驱动信号时，该阀导电层保持在该容置空间内与该阀基层形成间距，且该阀基层的该通孔与该阀导电层的该通孔相互错位不对准，以构成该阀单元的开启。

7.如权利要求5所述的血压检测装置，其特征在于，当该阀导电层接收该微处理器的该驱动信号时，该阀导电层产生形变而朝该阀基层靠近贴合，且该柔性膜的该通孔与该阀基层的该通孔不对位，让该柔性膜封闭该阀基层的该通孔，以构成该阀单元的关闭。