TWI656865B - 超聲波感測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種超聲波感測裝置，用於監控、檢測心臟生理特徵，包括超聲波探頭、與該超聲波探頭耦接之柔性電路板，以及為該超聲波探頭提供工作電能之電源，該柔性電路板上設置有彎折區，用於增加柔性電路板之彎折度；該超聲波探頭用於向被測對象發射超聲波，和接收經被測對象反射之超聲波，並轉換成對應該被測對象之感測信號；該電源設置於該柔性電路板上，且相對於該柔性電路板所在平面與該超聲波探頭平行設置。

Description

超聲波感測裝置

本發明涉及一種超聲波感測裝置。

超聲波檢查是利用超高頻率之聲波穿過人體，藉不同組織對聲波之反射程度不同，收集這些反射波後，經由電腦之精密計算，呈現出體內組織之構造，供醫師判斷正常或及異常。

現行超聲波檢測儀仍以大型儀器為主，體積較大，難以滿足市場上對薄型化電子裝置之需求。另一方面，當超聲波檢測儀對人體進行檢測時，若該超聲波檢測儀未與被測者之皮膚緊密貼合，將影響診斷之準確性，尤其是被診斷之身體部位具有曲線，例如胸前、手臂等部位時，該超聲波檢測儀與皮膚緊密貼合之難度更高，將會嚴重影響檢測結果。

鑒於以上內容，有必要提供一種薄型化且貼附性較好之監控、檢測心臟生理特徵之超聲波感測裝置。

本發明提供一種超聲波感測裝置，用於監控、檢測心臟生理特徵，包括超聲波探頭、與該超聲波探頭耦接之柔性電路板，以及為該超聲波探頭提供工作電能之電源；該柔性電路板上設置有彎折區，該彎折區用以增加柔性電路板之彎折度；該超聲波探頭用於向被測對象發射超聲波，和接收經被測對象 反射之超聲波，並轉換成對應該被測對象之感測信號；該電源設置於該柔性電路板上，且相對於該柔性電路板所在平面與該超聲波探頭平行設置。

根據本發明之具體實施例，該彎折區為一個，設置在該超聲波探頭及電源中間。

根據本發明之具體實施例，該彎折區為兩個，平行設置於該超聲波探頭及電源兩側。

根據本發明之具體實施例，該彎折區設置為四層結構，其中上下兩層為網銅材質，該柔性電路板上線路從彎折區之中間兩層穿過。

根據本發明之具體實施例，該彎折區之彎折度達±30°。

根據本發明之具體實施例，該超聲波探頭朝向該被測對象突出於該柔性電路板。

根據本發明之具體實施例，該超聲波感測裝置還包括緩衝層和柔性貼布，該柔性貼布設置於該柔性電路板遠離被測對象一側，包覆該柔性電路板、電源和超聲波探頭，用於將該超聲波感測裝置黏附到該被測對象上；該緩衝層為彈性材料，填充於該柔性貼布包覆該超聲波探頭、電源、柔性電路板時之空隙中，用於吸收外界衝擊力以保護該超聲波探頭、電源、柔性電路板。

根據本發明之具體實施例，該超聲波探頭靠近被測對象一側還設置有保護層，用於保護其免受外界損害，該保護層為薄膜或塗膠。

根據本發明之具體實施例，該柔性電路板靠近被測對象一側之邊緣處還設置有黏附層，用於將該柔性電路板黏附到該被測對象上。

根據本發明之具體實施例，該超聲波探頭將形成之檢測信號發送至移動外部讀取裝置，以轉化為對應該被測對象之圖像資訊或資料資訊，以供使用者通過該移動外部讀取裝置即時讀取感測結果。

相較現有技術，本發明之超聲波感測裝置，利用柔性電路板將小型之超聲波探頭和電源集合在一起，使超聲波感測裝置輕便並利於攜帶。並且利用柔性電路板之柔軟性以及彎折區，使感測裝置與被測對象緊密貼合而使該感測裝置之診斷不受其與皮膚之間之空氣間隙之影響，因而能夠更準確地診斷，而且也有利於長期貼附被測對象達到即時監控之目的。

100‧‧‧超聲波感測裝置

10‧‧‧柔性電路板

20‧‧‧超聲波探頭

30‧‧‧電源

11‧‧‧彎折區

40‧‧‧保護層

50‧‧‧緩衝層

60‧‧‧柔性貼布

70‧‧‧黏附層

參考附圖描述本發明之實施例，其中： 圖1係本發明一較佳實施方式所提供之超聲波感測裝置之平面結構示意圖。

圖2係圖1中所示超聲波感測裝置之剖面示意圖。

圖3係圖1中超聲波感測裝置之一變更實施方式之平面結構示意圖。

圖4係圖3中所示超聲波感測裝置之剖面示意圖。

下面詳細描述本發明之實施例。下面通過參考附圖描述之實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明之限制。

在本說明書之描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等之描述意指結合該實施例或示例描述之具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明之至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語之示意性表述不一定指的是相同之實施例或示例。而且，描述之具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何之一或多個實施例或示例中以合適之方式結合。

為了簡明清楚地進行說明，在恰當之地方，相同之標號在不同圖式中被重複地用於標示對應之或相類似之元件。此外，為了提供對此處所描述實施例全面深入之理解，說明書中會提及許多特定之細節。然而，本領域技術人員可以理解的是此處所記載之實施例也可以不按照這些特定細節進行操作。在其他情況下，為了不使正在被描述之技術特徵混淆不清，一些方法、流程及元件並未被詳細地描述。圖式並不一定需要與實物之尺寸等同。為了更好地說明細節及技術特徵，圖式中特定部分之展示比例可能會被放大。說明書中之描述不應被認為是對此處所描述之實施例範圍之限定。

目前市面上主要存在之監測心臟超聲狀態之裝置主要包括大型之超聲診斷儀器，該大型超聲診斷儀器在操作過程中，主要是通過醫生手持超聲探頭貼附於患者胸部皮膚上，通過超聲探頭發送超聲波，並且接受反射波，通過分析反射波以形成資訊資料與圖像。此操作過程需在醫院裡，由專業之醫務人員進行操作，操作過程較為複雜。另外，用於提供心電圖信號之系列電極片也是比較常見的，使用時，需要將電極片貼附於患者胸部之心臟附近，但是由於每個患者胸部輪廓之個體差異，常常出現電極片不能完全貼附於患者胸部皮膚表面，而得不到精準之測量結果，或者貼附過程需要一些複雜之技巧才能實現電極片完全貼附。

請參見圖1和圖2，本發明第一較佳實施方式之超聲波感測裝置100例如可為一貼片式超聲波心臟檢測儀，能夠即時、持續地監控使用者之健康狀況，例如血流量、單一脈搏血液輸送量、心率等。該超聲波感測裝置100包括柔性電路板10、超聲波探頭20及電源30。該超聲波感測裝置可以單獨使用，也可以整合至電子裝置或感測裝置如智慧手錶、智慧手環、智慧手機等中使用。

該柔性電路板10與該超聲波探頭20耦接。該柔性電路板10之材料為柔性材料，可以為FPC柔性電路板(Flexible Printed Circuit，柔性電路板) 或PCB電路板(Printed Circuit Board，印刷電路板)，但不以此為限。該柔性電路板自身具有柔軟性，能夠適度彎折，彎折半徑小於20mm。該柔性電路板10上設置有傳輸電路，用於為該超聲波探頭20傳輸工作電能。

該柔性電路板10上設置有彎折區11，該彎折區11用以增加柔性電路板10之彎折度。優選的，該彎折區11之個數為1-2個。如圖1和圖2所示，當彎折區11為1個時，該彎折區11設置在該超聲波探頭20與該電源30之中間，使該感測裝置100呈現兩折狀態。如圖3和圖4所示，當彎折區11為2個時，可平行地分別設置在該超聲波探頭20及該電源30之兩側，使該感測裝置100呈現三折狀態。可以理解的，在本發明之其它實施例中，該彎折區可以不限於實施例中提到之一個或兩個，例如可根據被測對象胸部弧度之需要，設置兩個以上彎折區，實現多折之狀態。

該彎折區11設置為四層結構，其中上下兩層為網銅材質，該柔性電路板10上之傳輸電路(地線和走線)從彎折區11之中間兩層穿過，以避免線路裸露。該彎折區11之彎折度可達±30°，可極大的增加該柔性電路板10之彎折幅度。該彎折區11之形狀為矩形、波浪形、點狀間距隔開等。該彎折區11之面積大小可根據柔性電路板與該超聲波探頭20、電源30之間之空隙大小相應設置。

該超聲波探頭20設置於該柔性電路板10上，用於向被測對象，例如人體發射超聲波，和接收經被測對象反射之超聲波，並轉換成對應該被測對象之感測信號。該超聲波探頭20用於監測被測對象之生理參數，例如血流量、心率，形成對應之感測信號。該超聲波探頭20之結構主要包括壓電材料和包覆該壓電材料之外殼。該柔性電路板10將該電源30提供之工作電能傳輸至該超聲波探頭20，該超聲波探頭接受到該工作電能後，通過該壓電材料產生振動從而發出超聲波。該超聲波被被測對象反射後，經該超聲波探頭20接受並將其轉換 成感測信號，該超聲波探頭20進一步將形成之感測信號發送至一移動外部讀取裝置(圖未示)，以進一步轉化為對應該被測對象之圖像資訊或資料資訊以供使用者讀取。例如可通過有線或無線(wifi或藍牙)之方式與該移動外部讀取裝置連通，從而通過該移動外部讀取裝置即時讀取感測結果(對應使用者健康狀況之圖像資訊或資料資訊)。該移動外部讀取裝置例如可以是智慧手機，其作業系統例如是Android系統或者蘋果公司之iOS系統。移動裝置也可以是PDA(個人資料助理)、平板電腦等等。移動裝置甚至可以是智慧手錶、智慧手環等等智慧佩戴裝置。

該超聲波探頭20進一步的還可以朝向被測對象突出於該柔性電路板10，以便增加測量被測對象時接觸之緊密度。該超聲波探頭20監測人體皮下組織之狀況，例如血流量、心率之技術為現有技術，此外不再贅述，該技術運用了多普勒效應。該超聲波探頭20可以為圓形、方形、三角形、橢圓形或其他適合之形狀，該超聲波探頭20大小可為一單片狀。該超聲波探頭20為電極感測器，該超聲波探頭20發射之超聲波頻率為1.0-2.5MHz，優選的1.5-2.5MHz，該超聲波頻率為優選的適用於心臟頻率，能夠更好的監控和檢測心臟狀態。該超聲波探頭20面積大小以身體量測需求為主，一般為小於2cm。

根據本發明之另一變性實施方式，該超聲波探頭20也可僅用於向被測對象，例如人體發射超聲波，和接收經被測對象反射之超聲波。該柔性電路板上還增設一信號處理單元(圖未示)。該信號處理單元用於將該超聲波探頭20接受到之經被測對象反射之超聲波信號，進行處理轉換成對應該被測對象之感測信號。該柔性電路板上還可增設一信號發射單元(圖未示)。該信號發射單元用於將該信號處理單元轉換之感測信號，發送至該移動外部讀取裝置。

該電源30設置於該柔性電路板10上，且相對於柔性電路板10所在平面與該超聲波探頭20平行設置，用於為該超聲波探頭20提供工作電能。該 電源30可以是紐扣式電池或鋰電池，用以供應直流電源或交流電源。該電源30之大小需配合該超聲波探頭設置，一般為小於2cm。該電源30上設置有開關，可手動打開。也可設置一感應單元(圖未示)，通過移動外部讀取裝置，例如手機，發送指令，該感應單元接收該打開指令後，打開電源30。

該超聲波探頭20靠近被測對象一側還設置有保護層40，用於保護其免受外界損害。該保護層40之材料為能夠與人體皮膚緊密接觸之材料，並可傳導信號，例如薄膜、塗膠或醫用乳膠。優選的，該保護層40可為一傳導貼片，該傳導貼片為高分子樹脂材料。該保護層40面積大小與所需保護之超聲波探頭20之大小相同。

該超聲波感測裝置100還可以包括緩衝層50和柔性貼布60。該柔性貼布60設置於該柔性電路板10遠離被測對象一側，包覆該柔性電路板10、超聲波探頭20和電源30，用於將該超聲波感測裝置100黏附到該被測對象。該柔性貼布60面積以覆蓋該超聲波感測裝置100可完整貼附身體為主，一般為7*7cm。該柔性貼布60之材料為能夠與人體皮膚緊密接觸之材料，優選為醫學創傷貼布，以減小長期貼附時對人體皮膚形成不良反應。

該緩衝層50為彈性材料，例如為矽膠，填充於該柔性貼布60包覆柔性電路板10、該超聲波探頭20、電源30時的空隙中，用於吸收外界衝擊力以保護該柔性電路板10、超聲波探頭20和電源30。

該柔性電路板10靠近被測對象一側之邊緣處還設置有黏附層70，該黏附層70可設置在該柔性電路板10之整個邊緣處，或僅設置在相對兩側，用於將該柔性電路板10黏附到該被測對象上。該黏附層70之材料為能夠與人體皮膚緊密接觸之材料，例如封膠、黏膠或塗膠。

本發明在該柔性電路板上設置更具有彎曲度之彎折區，形成更具有撓性之該超聲波貼片從而能夠更緊密地與人體皮膚緊密貼合，從而使該超聲 波感測裝置之診斷和監測不受其與皮膚之間的空氣間隙之影響，因而能夠更準確的診斷。

該超聲波感測裝置100工作之原理為，該超聲波感測裝置100在實際工作中，將該超聲波感測裝置100設有該柔性電路板之一側貼置於皮膚表面，例如貼於胸部心臟位置，該超聲波探頭正對心臟部位。打開該電源，或通過移動外部讀取裝置發送指令，電源接收指令後，電源供應電流至該超聲波探頭，使該超聲波探頭在電流之作用下產生振動從而發出超聲波。超聲波經該柔性電路板10及該保護層至人體進入皮下組織並有部分超聲波自皮下組織反射至該超聲波探頭，受皮下組織狀態變化，例如血流量變化之影響，使被反射之超聲波強度發生相應之變化，經該超聲波探頭接受後轉化為檢測信號。該超聲波探頭將該檢測信號傳輸至該讀取裝置以進一步轉化為圖像資訊或資料資訊。

綜上該，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明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。

Claims (6)

1. 一種超聲波感測裝置，用於監控、檢測心臟生理特徵，包括超聲波探頭、與該超聲波探頭耦接之柔性電路板，以及為該超聲波探頭提供工作電能之電源；該柔性電路板上設置有彎折區，該彎折區用以增加柔性電路板之彎折度，該柔性電路板靠近被測對象一側之邊緣處還設置有黏附層，用於將該柔性電路板黏附到該被測對象上；該超聲波探頭用於向被測對象發射超聲波，和接收經被測對象反射之超聲波，並轉換成對應該被測對象之感測信號；該電源設置於該柔性電路板上，且相對於該柔性電路板所在平面與該超聲波探頭平行設置，該彎折區為兩個，平行設置於該超聲波探頭及電源兩側；該超聲波感測裝置，還包括緩衝層和柔性貼布，該柔性貼布設置於該柔性電路板遠離被測對象一側，包覆該柔性電路板、電源和超聲波探頭，用於將該超聲波感測裝置黏附到該被測對象上；該緩衝層為彈性材料，填充於該柔性貼布包覆該超聲波探頭、電源、柔性電路板時的空隙中，用於吸收外界衝擊力以保護該超聲波探頭、電源、柔性電路板。
2. 如申請專利範圍第1項之超聲波感測裝置，該彎折區設置為四層結構，其中上下兩層為網銅材質，該柔性電路板上線路從彎折區之中間兩層穿過。
3. 如申請專利範圍第1項之超聲波感測裝置，該彎折區之彎折度達±30°。
4. 如申請專利範圍第1項之超聲波感測裝置，該超聲波探頭朝向該被測對象突出於該柔性電路板。
5. 如申請專利範圍第1項之超聲波感測裝置，當該超聲波探頭靠近被測對象一側還設置有保護層，用於保護該超聲波探頭免受外界損害，該保護層為薄膜或塗膠。
6. 如申請專利範圍第1項之超聲波感測裝置，該超聲波探頭將形成之檢測信號發送至移動外部讀取裝置，以轉化為對應該被測對象之圖像資訊或資料資訊，以供使用者通過該移動外部讀取裝置即時讀取感測結果。