CN211911575U - 血压量测模块 - Google Patents

Abstract

一种血压量测模块，包括：顶盖，具有进气孔、容置槽及出气通道，而容置槽内凹设集气腔室，连通进气孔，而出气通道与血压测量的气囊连接；微型泵，设置于容置槽内，而封盖集气腔室；驱动电路板，封盖容置槽上；以及压力传感器，设置于驱动电路板上电连接，且驱动电路板封盖顶盖的容置槽，以对容置槽内所导入气体的压力作检测；其中，微型泵受驱动电路板驱动，形成气体传输，让顶盖外部气体由进气孔导入容置槽内，再经过微型泵持续导入出气通道聚集至气囊中，使气囊膨胀以测量血压，气囊的气体气压经过压力传感器达一阈值，微型泵停止运作。

Description

血压量测模块

【技术领域】

本案关于一种血压量测模块，尤指一种极薄型，用以与穿戴式电子装置或行动装置结合的血压量测模块。

【背景技术】

近年来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的对自身的身体状况进行检测，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，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。

【实用新型内容】

本案的主要目的是提供一种血压量测模块，可与穿戴式电子装置或是可携式电子装置结合，供使用者方便携带，能够不受时间、地点等限制完成血压量测。

本案的一广义实施态样为血压量测模块，包括：一顶盖，具有一进气孔、一容置槽及一出气通道，其中该进气孔及该出气通道分别设在不同表面，且分别连通该容置槽，而该容置槽内凹设一集气腔室，连通该进气孔，而该出气通道与血压测量的一气囊连接；一微型泵，设置于该容置槽内，而封盖该集气腔室；一驱动电路板，封盖该容置槽上，提供该微型泵的驱动信号而控制该微型泵的驱动运作；以及一压力传感器，定位设置于该驱动电路板上电性连接，且该驱动电路板封盖该顶盖的该容置槽，供以对该容置槽内所导入气体的压力作检测；其中，该微型泵受该驱动电路板控制驱动运作，形成一气体传输，让该顶盖外部气体由该进气孔导入至该容置槽区内，再经过该微型泵持续导入该出气通道聚集至该气囊中，供以对该气囊构成膨胀形成血压测量运作，该气囊内聚集气体经过该压力传感器监测一阈值，以控制该微型泵停止驱动运作，即可实施完成该气囊的集压作业。

【附图说明】

图1A为本案血压量测模块立体示意图。

图1B为本案血压量测模块分解示意图。

图1C为本案血压量测模块其另一角度分解示意图。

图2为本案血压量测模块压力传感器设置于驱动电路板示意图。

图3为本案血压量测模块剖面示意图。

图4为本案血压量测模块连接气囊的示意图。

图5A为本案气体检测模块的微型泵分解示意图。

图5B为本案气体检测模块的微型泵另一角度的分解示意图。

图6A为本案气体检测模块的微型泵的剖面示意图。

图6B为本案气体检测模块另一实施例的剖面示意图。

图6C至图6E为微型泵的作动示意图。

图7A为微机电泵的剖面示意图。

图7B为微机电泵的分解示意图。

图8A至图8C为微机电泵的作动示意图。

图9为血压量测模块连接外部装置示意图。

【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1A至图1C所示，本案提供一种血压量测模块，包含一顶盖1、一微型泵2、一驱动电路板3及一压力传感器4。

顶盖1包含有一进气孔11、一容置槽12、一出气通道13、一顶板14 及一侧壁部15，侧壁部15自顶板14的周缘垂直延伸形成，且侧壁部 15与顶板14之间形成容置槽12，容置槽12包含有一集气腔室12a、一微型泵区12b、一隔板12c及一传感器区12d，容置槽12通过隔板12c区隔出及微型泵区12b及传感器区12d，并于微型泵区12b凹设集气腔室12a，其中，隔板12c具有一缺口121c，使微型泵区12b与传感器区12d相连通；进气孔11位于顶板14的表面，并与容置槽12 及其集气腔室12a相连通，出气通道13设置于侧壁部15的表面，且连通容置槽12。此外，出气通道13供用以测量血压的一气囊10连接 (如图4所示)。

请参阅图1C，微型泵2容置于容置槽12的微型泵区12b内，且封盖集气腔室12a。此外，侧壁部15具有一沟槽151，驱动电路板3设置于沟槽151内，以封盖容置槽12，且驱动电路板3亦电连接微型泵2，以提供微型泵2的驱动信号，而控制微型泵2的驱动运作。

请参阅图2及图3，压力传感器4设置于驱动电路板3并与其电连接，当驱动电路板3封盖容置槽12时，压力传感器4将容置于容置槽12 的传感器区12d内，以对容置槽12内所导入气体的压力作检测。

请参阅图3及图4，电路板3驱动微型泵2开始传输气体，使顶盖1 外的气体开始由进气孔11导入至容置槽12内，并且经过微型泵2持续导入出气通道13，使气体汇聚至气囊10中，使气囊10开始膨胀，紧贴使用者的皮肤，通过压力传感器4来进行血压的量测动作。此外，压力传感器4监测气囊10内的气体压力，到达一阈值时，驱动电路板3控制微型泵2停止作动，以完成气囊10的集压作业。

请参阅图5A及图5B，微型泵2包含有包括一进气板21、一共振片 22、一压电致动器23、一第一绝缘片24、一导电片25及第二绝缘片 26等结构，其中压电致动器23对应于共振片22而设置，并使进气板 21、共振片22、压电致动器23、第一绝缘片24、导电片25及第二绝缘片26等依序堆叠设置。

进气板21具有至少一进气孔211、至少一汇流排槽212及一汇流腔室 213，于本实施例中，进气孔211的数量以2个为较佳，但不以此为限。进气孔211贯穿进气板21，用以供气体顺应大气压力的作用而自进气孔211流入微型泵2内。进气板21上具有至少一汇流排槽212，其数量与位置与进气板21另一表面的进气孔211对应设置，本实施例的进气孔211其数量为4个，与其对应的汇流排槽212其数量亦为 4个；汇流腔室213位于进气板21的中心处，前述的4个汇流排槽 212的一端连通于对应的进气孔211，其另一端则连通于进气板21的中心处的汇流腔室213，借此可将自进气孔211进入汇流排槽212的气体引导并汇流集中至汇流腔室213。于本实施例中，进气板21具有一体成型的进气孔211、汇流排槽212及汇流腔室213。

于一些实施例中，进气板21的材质可为不锈钢材质所构成，但不以此为限。于另一些实施例中，汇流腔室213的深度与汇流排槽212的深度相同，但不以此为限。

共振片22由一可挠性材质所构成，但不以此为限，且于共振片22上具有一中空孔221，对应于进气板21的汇流腔室213而设置，供气体通过。于另一些实施例中，共振片22可由一铜材质所构成，但不以此为限。

压电致动器23由一悬浮板231、一外框232、至少一支架233以及一压电元件234所共同组装而成；悬浮板231为一正方形型态，并可弯曲振动，外框232环绕悬浮板231设置，至少一支架233连接于悬浮板231与外框232之间，提供弹性支撑的效果，压电元件234亦为正方形型态，贴附于悬浮板231的一表面，用以施加电压产生形变以驱动悬浮板231弯曲振动，且压电元件234的边长小于或等于悬浮板231 的边长；其中，悬浮板231、外框232及支架233之间具有多个空隙 235，空隙235供气体通过；此外，压电致动器23更包含一凸部236，凸部236设置于悬浮板231的另一表面，并与压电元件234相对设置于悬浮板231的两表面。

如图6A所示，进气板21、共振片22、压电致动器23、第一绝缘片24、导电片25、第二绝缘片26依序推叠设置，压电致动器23的悬浮板231其厚度小于外框232的厚度，当共振片22堆叠于压电致动器 23时，压电致动器23的悬浮板231、外框232与共振片22之间可形成一腔室空间27。

请再参阅图6B，图6B为微型泵2的另一实施例，其元件与前一实施例(图6A)相同，故不加以赘述，其差异在于，于未作动时，其压电致动器23的悬浮板231以冲压方式以远离共振片22的方向延伸，并未与外框232位于同一水平，其延伸距离可由支架233所调整，且支架 233与悬浮板231之间呈现非平行，使得压电致动器23呈凸出状。

为了了解上述微型泵2提供气体传输的输出作动方式，请继续参阅图 6C至图6E所示，请先参阅图6C，压电致动器23的压电元件234被施加驱动电压后产生形变带动悬浮板231向上位移，此时腔室空间27 的容积提升，于腔室空间27内形成了负压，便汲取汇流腔室213内的气体进入腔室空间27内，同时共振片22受到共振原理的影响被同步向上带动，连带增加了汇流腔室213的容积，且因汇流腔室213内的气体进入腔室空间27的关系，造成汇流腔室213内同样为负压状态，进而通过进气孔211及汇流排槽212来吸取气体进入汇流腔室213 内。请再参阅图6D，压电元件234带动悬浮板231向下位移，压缩腔室空间27，同样的，共振片22被悬浮板231因共振而向下位移，同步推挤腔室空间27内的气体往下通过空隙235向上输送，将气体由微型泵2排出。最后请参阅图6E，当悬浮板231回复原位时，共振片22仍因惯性而向下位移，此时的共振片22将使压缩腔室空间27 内的气体向空隙235移动，并且提升汇流腔室213内的容积，让气体能够持续地通过进气孔211、汇流排槽212来汇聚于汇流腔室213内，通过不断地重复上述图6C至图6E所示的微型泵2提供气体传输作动步骤，使微型泵2能够使气体连续自进气孔211进入进气板21及共振片22所构成流道产生压力梯度，再由空隙235向上输送，使气体高速流动，达到微型泵2传输气体的效果。

本案的微型泵2的另一实施例可为一微机电泵2a，请参阅图7A及图7B，微机电泵2a包含有一第一基板21a、一第一氧化层22a、一第二基板23a以及一压电组件24a。本实施例的微机电泵2a是通过半导体制程中的磊晶、沉积、微影及蚀刻等制程一体成型制出，理应无法拆解，为了详述其内部结构，特以图7B所示的分解图详述。

第一基板21a为一硅芯片(Si wafer)，其厚度介于150至400微米(μm) 之间，第一基板21a具有多个流入孔211a、一第一表面212a及一第二表面213a，于本实施例中，该多个流入孔211a的数量为4个，但不以此为限，且每个流入孔211a皆由第二表面213a贯穿至第一表面 212a，而流入孔211a为了提升流入效果，将流入孔211a自第二表面 213a至第一表面212a呈现渐缩的锥形。

第一氧化层22a为一二氧化硅(SiO2)薄膜，其厚度介于10至20微米 (μm)之间，第一氧化层22a叠设于第一基板21a的第一表面212a上，第一氧化层22a具有多个汇流通道221a以及一汇流腔室222a，汇流通道221a与第一基板21a的流入孔211a其数量及位置相互对应。于本实施例中，汇流通道221a的数量同样为4个，4个汇流通道221a 的一端分别连通至第一基板21a的4个流入孔211a，而4个汇流通道 221a的另一端则连通于汇流腔室222a，让气体分别由流入孔211a进入之后，通过其对应相连的汇流通道221a后汇聚至汇流腔室222a内。

第二氧化层232a为一氧化硅层其厚度介于0.5至2微米(μm)之间，形成于硅芯片层231a上，呈中空环状，并与硅芯片层231a定义一振动腔室2321a。硅材层233a呈圆形，位于第二氧化层232a且结合至第一氧化层22a，硅材层233a为二氧化硅(SiO2)薄膜，厚度介于2至5微米(μm)之间，具有一穿孔2331a、一振动部2332a、一固定部2333a、一第三表面2334a及一第四表面2335a。穿孔2331a形成于硅材层233a 的中心，振动部2332a位于穿孔2331a的周边区域，且垂直对应于振动腔室2321a，固定部2333a则为硅材层233a的周缘区域，由固定部2333a固定于第二氧化层232a，第三表面2334a与第二氧化层232a 接合，第四表面2335a与第一氧化层22a接合；压电组件24a叠设于硅芯片层231a的致动部2311a。

压电组件24a包含有一下电极层241a、压电层242a、绝缘层243a及上电极层244a，下电极层241a叠置于硅芯片层231a的致动部2311a，而压电层242a叠置于下电极层241a，两者通过其接触的区域做电性连接，此外，压电层242a的宽度小于下电极层241a的宽度，使得压电层242a无法完全遮蔽住下电极层241a，在于压电层242a的部分区域以及下电极层241a未被压电层242a所遮蔽的区域上叠置绝缘层 243a，最后在于绝缘层243a以及未被绝缘层243a遮蔽的压电层242a 的区域上叠置上电极层244a，让上电极层244a得以与压电层242a接触来电性连接，同时利用绝缘层243a阻隔于上电极层244a及下电极层241a之间，避免两者直接接触造成短路。

请参考图8A至图8C，图8A至图8C为微机电泵2a其作动示意图。请先参考图8A，当压电组件24a的下电极层241a及上电极层244a 接收驱动电路板3所传递的驱动电压及驱动信号(未图示)后，将其传导至压电层242a，压电层242a接受驱动电压及驱动信号后，因逆压电效应的影响开始产生形变，会带动硅芯片层231a的致动部2311a 开始位移，当压电组件24a带动致动部2311a向上位移拉开与第二氧化层232a之间的距离，此时，第二氧化层232a的振动腔室2321a的容积将提升，让振动腔室2321a内形成负压，用于将第一氧化层22a 的汇流腔室222a内的气体通过穿孔2331a吸入其中。请继续参阅图 8B，当致动部2311a受到压电组件24a的牵引向上位移时，硅材层233a 的振动部2332a会因共振原理的影响向上位移，当振动部2332a向上位移时，会压缩振动腔室2321a的空间并且推动振动腔室2321a内的气体往硅芯片层231a的流体通道2314a移动，让气体能够通过流体通道2314a向上排出，在振动部2332a向上位移来压缩振动腔室2321a 的同时，汇流腔室222a的容积因振动部2332a位移而提升，其内部形成负压，将吸取微机电泵2a外的气体由流入孔211a进入其中。最后如图8C所示，压电组件24a带动硅芯片层231a的致动部2311a向下位移时，将振动腔室2321a的气体往流体通道2314a推动，并将气体排出，而硅材层233a的振动部2332a亦受致动部2311a的带动向下位移，同步压缩汇流腔室222a的气体通过穿孔2331a向振动腔室 2321a移动，后续再将压电组件24a带动致动部2311a向上位移时，其振动腔室2321a的容积会大幅提升，进而有较高的汲取力将气体吸入振动腔室2321a，再重复以上的动作，以至于通过压电组件24a持续带动致动部2311a上下位移且来连动振动部2332a上下位移，通过改变微机电泵2a的内部压力，使其不断地汲取及排出气体，借此以完成微机电泵2a的动作。

最后请再参阅图1，本案的血压量测模块的长度介于4mm至27mm之间，宽度介于2mm至16mm之间，高度介于1mm至8mm之间，使血压量测模块得以与可携式电子装置结合，此外，血压量测模块为了与智慧型手表结合，其长度可介于24mm至27mm之间、宽度可介于 14mm至16mm之间，厚度可介于6mm至8mm之间。

请参阅图9所示，血压量测模块可更包含一微处理器5及一通信器6，设置于该驱动电路板3上，该微处理器5用以接收压力传感器4所量测信号予以运算转换成一信息数据，并将信息数据经过通信器6通信传输至一外部装置7予以储存处理应用，其中通信传输为一有线传输及一无线传输的至少其中之一，外部装置7为一云端系统、一可携式装置、一电脑系统等至少其中之一。

综上所述，本案所提供的血压量测模块座经微型泵的设置，能够大幅缩小泵的体积，并且足以达到对气囊快速进气的效果，使血压量测模块能够设置于智慧型手表等穿戴式装置上，极具产业利用性及进步性。

【符号说明】

1：顶盖

11：进气孔

12：容置槽

12a：集气腔室

12b：微型泵区

12c：隔板

121c：缺口

12d：传感器区

13：出气通道

14：顶板

15：侧壁部

151：沟槽

2：微型泵

21：进气板

211：进气孔

212：汇流排槽

213：汇流腔室

22：共振片

221：中空孔

222：可动部

223：固定部

23：压电致动器

231：悬浮板

232：外框

233：支架

234：压电元件

235：空隙

236：凸部

24：第一绝缘片

25：导电片

26：第二绝缘片

27：腔室空间

2a：微机电泵

21a：第一基板

211a：流入孔

212a：第一表面

213a：第二表面

22a：第一氧化层

221a：汇流通道

222a：汇流腔室

23a：第二基板

231a：硅芯片层

2311a：致动部

2312a：外周部

2313a：连接部

2314a：流体通道

232a：第二氧化层

2321a：振动腔室

233a：硅材层

2331a：穿孔

2332a：振动部

2333a：固定部

2334a：第三表面

2335a：第四表面

24a：压电组件

241a：下电极层

242a：压电层

243a：绝缘层

244a：上电极层

3：驱动电路板

4：压力传感器

5：微处理器

6：通信器

7：外部装置

10：气囊。

Claims (12)

1.一种血压量测模块，其特征在于，包括：

一顶盖，具有一进气孔、一容置槽及一出气通道，其中该进气孔及该出气通道分别设在不同表面，且分别连通该容置槽，该容置槽内凹设一集气腔室，连通该进气孔，而该出气通道与一气囊连接；

一微型泵，设置于该容置槽内，封盖该集气腔室；

一驱动电路板，封盖于该容置槽上，控制该微型泵的驱动运作；以及

一压力传感器，定位设置于该驱动电路板上电性连接，且该驱动电路板封盖该顶盖的该容置槽，供以对该容置槽内所导入气体的压力作检测；

其中，该微型泵受该驱动电路板控制驱动运作，形成一气体传输，让该顶盖外部气体由该进气孔导入至该容置槽内，再经过该微型泵持续导入该出气通道聚集至该气囊中，供以对该气囊构成膨胀且压迫使用者的皮肤，并通过该压力传感器检测使用者的血压；当该气囊内聚集气体经过该压力传感器监测一阈值，以控制该微型泵停止驱动运作，即可实施完成该气囊的集压作业。

2.如权利要求1所述的血压量测模块，其特征在于，更包含一微处理器及一通信器，设置于该驱动电路板上，该微处理器用以接收该压力传感器所量测信号予以运算转换成一信息数据，并将该信息数据经过该通信器通信传输至一外部装置予以储存、处理及应用。

3.如权利要求2所述的血压量测模块，其特征在于，该通信传输为一有线传输及一无线传输的至少其中之一。

4.如权利要求2所述的血压量测模块，其特征在于，该外部装置为一云端系统、一可携式装置、一电脑系统等至少其中之一。

5.如权利要求1所述的血压量测模块，其特征在于，该微型泵包含有：

一进气板，具有至少一进气孔、对应该进气孔位置的至少一汇流排槽以及一汇流腔室，该进气孔用以导入气体，该汇流排槽用以引导自进气孔导入的气体至该汇流腔室；

一共振片，具有一中空孔，该中空孔对应该汇流腔室的位置，且周围为一可动部；以及

一压电致动器，与该共振片在位置上相对应设置；

其中，该进气板、该共振片以及该压电致动器依序堆叠设置，且该共振片与该压电致动器之间形成一腔室空间，用以使该压电致动器受驱动时，使气体由该进气板的该进气孔导入，经该汇流排槽汇集至该汇流腔室，再通过该共振片的该中空孔，使得该压电致动器与该共振片的该可动部产生共振以传输气体。

6.如权利要求5所述的血压量测模块，其特征在于，该压电致动器包括：

一悬浮板，具有一正方形形态，并且可弯曲振动；

一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧；

至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑；以及

一压电元件，具有一边长，该边长小于或等于该悬浮板的一边长，且该压电元件贴附于该悬浮板的一表面上，用以接受电压以驱动该悬浮板弯曲振动。

7.如权利要求5所述的血压量测模块，其特征在于，该微型泵包含有：

一悬浮板，具有一第一表面及一第二表面，该第一表面具有一凸部；

一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧，并具有一组配表面；

至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑该悬浮板；以及

一压电元件，贴附于该悬浮板的该第二表面上，用以施加电压以驱动该悬浮板弯曲振动；

其中，该至少一支架成形于该悬浮板与该外框之间，并使该悬浮板的该第一表面与该外框的该组配表面形成为非共平面结构，且使该悬浮板的该第一表面与该共振片保持一腔室间距。

8.如权利要求5所述的血压量测模块，其特征在于，该微型泵进一步包括一第一绝缘片、一导电片以及一第二绝缘片，其中该进气板、该共振片、该压电致动器、该第一绝缘片、该导电片及该第二绝缘片依序堆叠设置。

9.如权利要求1所述的血压量测模块，其特征在于，该微型泵为一微机电泵，包含有：

一第一基板，具有多个流入孔，该多个流入孔呈锥形；

一第一氧化层，叠设该第一基板，该第一氧化层具有多个汇流通道以及一汇流腔室，该多个汇流通道连通于该汇流腔室及该多个流入孔之间；

一第二基板，结合至该第一基板，包含：

一硅芯片层，具有：

一致动部，呈圆形；

一外周部，呈中空环状，环绕于该致动部的外围；多个连接部，分别连接于该致动部与该外周部之间；以及

多个流体通道，环绕于该致动部的外围，且分别位于该多个连接部之间；

一第二氧化层，形成于该硅芯片层上，呈中空环状，并与该硅芯片层定义一振动腔室；以及

一硅材层，呈圆形，位于该第二氧化层且结合至该第一氧化层，具有：

一穿孔，形成于该硅材层的中心；

一振动部，位于该穿孔的周边区域；

一固定部，位于该硅材层的周缘区域；以及

一压电组件，呈圆形，叠设于该硅芯片层的该致动部。

10.如权利要求9所述的血压量测模块，其特征在于，该压电组件包含有：

一下电极层；

一压电层，叠置于该下电极层；

一绝缘层，铺设于该压电层的部分表面及该下电极层的部分表面；以及

一上电极层，叠置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。

11.如权利要求1所述的血压量测模块，其特征在于，其长度介于4mm至27mm之间，宽度介于2mm至16mm之间，高度介于1mm至8mm之间。

12.如权利要求1所述的血压量测模块，其特征在于，其长度介于24mm至27mm之间、宽度介于14mm至16mm之间，高度介于6mm至8mm之间。

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