TWI608828B - 穿戴式超聲波診斷設備 - Google Patents

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Description

穿戴式超聲波診斷設備
本發明涉及一種穿戴式超聲波診斷設備。
目前，超聲波傳感器具有尺寸小、價格低、安全等優點已被廣泛應用於醫學成像設備。超聲波診斷技術通常是利用超聲波脈衝回聲法，從生物體的表面非侵入地獲得活體軟組織的斷層圖像。然，目前常見的超聲波診斷設備與成像設備通常為兩相互獨立的機構，超聲波診斷設備的診斷結果需傳輸至成像設備中才能被觀察，由於診斷與成像需分別在不同設備上進行，不利於即時、連續監控使用者的健康狀況，例如運動者的心血管狀態。
鑒於以上內容，有必要提供有利於即時、連續監控使用者的健康狀況的穿戴式超聲波診斷設備。
一種穿戴式超聲波診斷設備，包括層疊設置的顯示模組及超聲波感測器，該超聲波感測器用於診斷使用者的健康狀況並將診斷結果藉由該顯示模組顯示出來，該超聲波感測器藉由第一黏膠層與該顯示模組結合在一起。
相較於習知技術，由於將所述超聲波感測器與所述顯示模組集成一起，以使超聲波診斷與診斷結果於同一設備中同步進行，有利於即時監控使用者的健康狀況。
10‧‧‧穿戴式超聲波診斷設備
11‧‧‧顯示模組
110‧‧‧顯示面
12‧‧‧緩衝層
13‧‧‧遮蔽層
14‧‧‧外框
16‧‧‧第一黏膠層
15‧‧‧超聲波感測器
150‧‧‧基板
150a‧‧‧薄膜電晶體
152‧‧‧信號接收層
1521‧‧‧第一壓電層
1522‧‧‧第一電極層
151‧‧‧信號發送層
1511‧‧‧第二電極層
1512‧‧‧第二壓電層
1513‧‧‧第三電極層
1510‧‧‧壓電單元
1514‧‧‧導電層
1515‧‧‧壓電薄膜
153‧‧‧柔軟層
154‧‧‧保護層
155‧‧‧第二黏膠層
圖1為本發明一實施方式所提供的穿戴式超聲波診斷設備的剖面示意圖。
圖2為圖1中超聲波感測器的剖面結構示意圖。
圖3為圖1中超聲波感測器的一變更實施方式的結構示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參照圖1為本發明一較佳實施方式所提供的穿戴式超聲波診斷設備的剖面示意圖。本發明較佳實施方式的穿戴式超聲波診斷設備10例如為心率表，可用於即時連續地監測使用者的健康狀況，例如血流量、血壓、心率等。該穿戴式超聲波診斷設備10包括依次層疊設置的顯示模組11、緩衝層12、遮蔽層13、超聲波感測器15及外框14。該外框14將該顯示模組11、該緩衝層12、該遮蔽層13、該超聲波感測器15及該穿戴式超聲波診斷設備10的其他內部元件(例如電池、控制晶片等)收容其中。
該顯示模組11的一側包括一朝向使用者以將顯示畫面展示給使用者的顯示面110，該超聲波感測器15設置於該顯示模組11遠離該顯示面110的一側，且藉由第一黏膠層16將該超聲波感測器15與該顯示模組11結合在一起。該第一黏膠層16為可撓性材料。該超聲波感測器15藉由一信號傳輸模組(未圖示)與該顯示模組11通信導通。該信號傳輸模組例如可集成於一控制晶片，該控制晶片可藉由柔性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)與該超聲波感測器15電連接。此外，該穿戴式超聲波診斷設備10還可包括 一覆蓋於所述顯示面110上的保護層(未圖示)，以起保護所述顯示面110的作用。
所述超聲波感測器15可即時偵測貼置於所述穿戴式超聲波診斷設備10上的人體皮下組織的狀況，例如血流量、心率，並形成對應使用者健康狀況的圖像資訊或資料資訊傳送至該信號傳輸模組，該信號傳輸模組將接收到的來自所述超聲波感測器15的圖像或資料資訊輸出至該顯示模組11，最終於該顯示面110顯示偵測結果。所述顯示模組11為可撓性的有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示面板。所述顯示模組11包括柔性基底、驅動結構及發光結構(均未圖示)等與習知技術的柔性顯示模組相似的結構。在其他實施方式中，該顯示模組11也可為液晶顯示面板，該液晶顯示面板設置成具有一弧度，以使該穿戴式超聲波診斷設備10能更好地與被偵測物，例如使用者的手臂貼合。該顯示模組11可用於顯示影像、圖像等資訊，其具備了習知技術的顯示模組的功能，此處均不再贅述。
請進一步參閱圖2，圖2為圖1中超聲波感測器15的剖面結構示意圖。所述超聲波感測器15包括基板150、信號接收層152、信號發送層151、柔軟層153及保護層154。所述信號接收層152及所述信號發送層151分別設置於該基板150的相對兩側，並可藉由第二黏膠層155分別黏附於所述基板150相對兩側面，該信號接收層152較該信號發送層151更接近該顯示模組11。該第二黏膠層155為可撓性材料，該第二黏膠層155與該第一黏膠層16可以為相同的材料，亦可以為不同的材料。此外，需要說明的是，該信號接收層152與該信號發送層151的位置可互換，並不影響該超聲波感測器15正常工作。
所述信號發送層151用於持續向所述信號接收層152發送超聲波信號。所述信號接收層152包括層疊設置的第一電極層1522和第一壓電層1521。所述第一壓電層1521藉由所述第二黏膠層155貼附於所述基板150表面。所述信號發送層151包括層疊設置的第二電極層1511、第二壓電層1512和第三電極層1513。所述第三電極層1513藉由所述第二黏膠層155貼附於所述基板150遠離所述信號接收層152的表面。所述第一壓電層1521及所述第二壓電層1512均為壓電材料，例如可為聚二氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)。該第一電極層1522、該第二電極層1511、該第三電極層1513可以選用相同的材質，也可選用不同的材質，例如可以選擇氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(Zno)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、碳納米管(Carbon Nanotube，CNT)、銀納米線(Ag nano wire，ANW)以及石墨烯(graphene)等中的一種，但不以此為限。
所述柔軟層153設於所述信號接收層152遠離所述信號發送層151的一側，該柔軟層153具有保護該信號接收層152的作用。所述保護層154設置於所述信號發送層151遠離所述信號接收層152的側，該保護層154用於保護該信號發送層151。其中，所述基板150為柔性材料，例如為聚醯亞胺(PI)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，但不以此為限。
在其他實施方式中，該基板150也可以為非柔性材料，例如玻璃，但此時該基板150具有一弧度，以使得該穿戴式超聲波診斷設備10能更好地與被偵測物，例如使用者的手臂貼合。所述基板150表面形成有多個矩陣排列的薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)150a，該多個薄膜電晶體150a形成薄膜電晶體陣列並與該信號接收層152電性耦合，同時也與所述信號傳輸模組電性連接。所述薄膜電晶體陣列用於接收來自所述信號接收層152的電信 號，並將接收到的上述電信號轉化成圖像或資料資訊藉由所述信號傳輸模組輸出至所述顯示模組11。
進一步地，所述遮蔽層13蓋設於所述超聲波感測器15鄰近所述顯示模組11的表面，例如為所述信號發送層151的表面，所述遮蔽層13為導電材料，其用於防止所述顯示模組11與所述超聲波感測器15之間形成信號干擾對所述超聲波感測器15的感測靈敏度產生影響。該遮蔽層13由柔性的導電材料製成從而具有可撓性。所述緩衝層12設於該遮蔽層13與該顯示模組11之間，可吸收外界衝擊力以保護所述穿戴式超聲波診斷設備10。該緩衝層12為彈性材料，例如為泡棉。在一些實施方式中，該緩衝層12也可以省略。需要說明的是，在其他變更實施方式中(未圖示)，所述遮蔽層13可進一步包覆該超聲波感測器15的側面，甚至該遮蔽層13可進一步將整個所述超聲波感測器15包覆其中。
在使用所述穿戴式超聲波診斷設備10時，使用者首先將該穿戴式超聲波診斷設備10設有所述外框14的一側貼置於皮膚表面，例如佩戴於手腕上，並打開電源開關。此時，在所述第二電極層1511與所述第三電極層1513之間施加電壓，使所述第二壓電層1512在電壓的作用下產生振動從而發出超聲波。超聲波發送至人體進入皮下組織並有部分超聲波自皮下組織反射至所述信號接收層152，受皮下組織狀態變化，例如血流量變化的影響，被反射的超聲波發生相應的變化，引起所述第一壓電層1521的振動發生相應的改變，從而產生對應用戶血流量的電信號並藉由所述第一壓電層1521傳送至所述薄膜電晶體陣列。所述薄膜電晶體陣列將所述電信號轉化為圖像資訊或資料資訊自傳送至該信號傳輸模組，再藉由該信號傳輸模組傳送至所述顯示模組11，最終於所述顯示模組11呈現出反應使用者即時健康狀況的圖像資訊或資料資訊。
由於所述穿戴式超聲波診斷設備10將所述超聲波感測器15與所述顯示模組11集成一起，以使超聲波診斷與診斷結果於同一設備中同步進行，有利於即時監控使用者的健康狀況。該超聲波感測器15的所述基板150採用柔性材料，並且，該第一黏膠層16、該第二黏膠層155及該遮蔽層13均具有撓性，有利於所述穿戴式超聲波診斷設備10形成與皮膚緊密貼合的彎曲結構，而減免該超聲波感測器15的診斷受其與皮膚之間的空氣間隙的影響，因而能夠更準確地診斷。
在一變更實施方式中，如圖3所示，所述超聲波感測器15的所述信號發送層151可具有不同的結構，為方便說明，圖3中的超聲波感測器15的元件沿用與上述實施方式的元件相同的符號。該信號發送層151包括所述第二電極層1511及設置於該第二電極層1511面向所述信號接收層152的表面的多個壓電單元1510，每一所述壓電單元1510包括層疊設置的導電層1514及壓電薄膜1515，該導電層1514位於該壓電薄膜1515遠離該第二電極層1511的一側。該多個壓電單元1510由層疊設置的一導電片材及一壓電薄膜層一併圖案化形成。藉由在該導電層1514與該第二電極層1511之間施加電壓而使該壓電薄膜1515發出超聲波。
其中，該多個壓電單元1510各自發送超聲波，以形成波束成形(beam forming)模式。在該beam forming模式下，對於一所述壓電單元1510而言，其發送的超聲波與相鄰的二所述壓電單元1510所發送的超聲波進行加權再發送，形成窄的發射波束，從而增強了所述信號發送層151整體的發送信號，相應地增強了所述信號接收層152的接收強度。
本實施方式中，該多個壓電單元1510同時發送超聲波，在其他實施方式中，該多個壓電單元1510也可以按順序地依次發送超聲波，此時，相鄰的二所述壓電單元1510發送超聲波間隔的時間可根據實際情況設定。 此外，該多個壓電單元1510間，各自發送超聲波的強度也可以根據實際情況設定，可藉由調節相鄰的所述壓電單元1510發送超聲波的強度不同，來調節加權後的超聲波的波束的方向。其中，相鄰的所述壓電單元1510發送超聲波的強度相同時，波束方向為垂直於所述信號發送層151(即垂直所述基板150)，相鄰的所述壓電單元1510發送的超聲波的強度不同，則波束方向與所述信號發送層151形成一夾角，該夾角為銳角或者鈍角。可根據所需發射的波束方向來調整相鄰的所述壓電單元1510之間發送超聲波強度的大小。
綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
15‧‧‧超聲波感測器
150‧‧‧基板
150a‧‧‧薄膜電晶體
152‧‧‧信號接收層
1521‧‧‧第一壓電層
1522‧‧‧第一電極層
151‧‧‧信號發送層
1511‧‧‧第二電極層
1512‧‧‧第二壓電層
1513‧‧‧第三電極層
153‧‧‧柔軟層
154‧‧‧保護層
155‧‧‧第二黏膠層

Claims (9)

  1. 一種穿戴式超聲波診斷設備，其改良在於，包括層疊設置的顯示模組及超聲波感測器，該超聲波感測器用於診斷使用者的健康狀況並將診斷結果藉由該顯示模組顯示出來，該超聲波感測器藉由第一黏膠層與該顯示模組結合在一起，該超聲波感測器包括基板及分別設於該基板兩相對側的信號接收層與信號發送層，所述信號發送層包括多個間隔設置的壓電單元，該多個壓電單元各自發送超聲波，以形成波束成形模式。
  2. 如請求項1所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，每一所述壓電單元包括層疊設置的導電層及壓電薄膜，該導電層位於該壓電薄膜更靠近該信號接收層的一側。
  3. 如請求項1所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，該多個壓電單元分別同時發送超聲波。
  4. 如請求項1所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，該顯示模組與該超聲波感測器之間設有用於防止該顯示模組對該超聲波感測器產生信號干擾的遮蔽層，該遮蔽層由柔性材料製成。
  5. 如請求項4所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，該遮蔽層進一步將整個該超聲波感測器包覆。
  6. 如請求項4所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，該顯示模組與該遮蔽層之間設有緩衝層。
  7. 如請求項1所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，進一步包括一外框，該外框將該超聲波感測器及該顯示模組收容在內。
  8. 如請求項1所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，該顯示模組為可撓性的有機發光二極體顯示面板。
  9. 如請求項1所述的穿戴式超聲波診斷設備，其中，該顯示模組為液晶顯示面板，該液晶顯示面板設置成具有一弧度。
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