TWI656866B - 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，包括電源、超聲波探頭、配用單元和移動式外部處理單元；該電源為該超聲波探頭供給電能；該超聲波探頭用於發射超聲波，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；該配用單元用於形成該超聲波探頭和該移動式外部處理單元之配合使用；該移動式外部處理單元用於在經由該配用單元形成與該超聲波探頭之配合使用後，根據該超聲波探頭之感測信號，獲得該被測對象心臟生理特徵之感測結果，以供使用者讀取。

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，藉由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。

鑒於以上內容，有必要提供一種薄型化之監控、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，包括電源、超聲波探頭、配用單元和移動式外部處理單元；該電源為該超聲波探頭提供工作電能；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；該配用單元用於形成該超聲波探頭和該移動式外部處理單元之配合使用； 該移動式外部處理單元用於在經由該配用單元形成與該超聲波探頭之配合使用後，根據該超聲波探頭之感測信號，獲得該被測對象心臟生理特徵之感測結果，以供使用者讀取。

根據本發明之具體實施例，該電源與該移動式外部處理單元整合為獨立之移動裝置，該配用單元為將該超聲波探頭與該移動裝置連接之線纜。

根據本發明之具體實施例，該移動式外部處理單元為獨立之移動裝置，該配用單元包括：含有超聲波信號處理電路之電路板，以及將該超聲波探頭與該電路板連接之線纜；該電源承載於該電路板上。

根據本發明之具體實施例，該移動式外部處理單元為獨立之移動裝置，該配用單元包括：含有超聲波信號處理電路之電路板；該超聲波探頭為貼片式超聲波探頭；該貼片式超聲波探頭和該電源承載於該電路板上。

根據本發明之具體實施例，該電路板為柔性電路板。

根據本發明之具體實施例，該電源和該貼片式超聲波探頭在該柔性電路板上平行設置。

根據本發明之具體實施例，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。

根據本發明之具體實施例，該彎折區為一個，該電源和該貼片式超聲波探頭分佈於該彎折區兩側；該彎折區為兩個，該電源和該貼片式超聲波探頭分佈於該兩個彎折區之中間。

根據本發明之具體實施例，該彎折區之彎折幅度達±30°。

根據本發明之具體實施例，該超聲波探頭產生超聲波之頻率為1.0-2.5MHz。

相較現有技術，本發明之超聲波感測裝置，包括電源、超聲波探頭、配用單元和移動式外部處理單元，整個超聲波感測裝置輕便並利於攜帶。

100，200，300‧‧‧超聲波感測裝置

110，210‧‧‧電源

120，220，320‧‧‧超聲波探頭

130，230，330‧‧‧配用單元

131，231‧‧‧超聲波信號處理電路

132，232‧‧‧電路板

133‧‧‧彎折區

233，333‧‧‧線纜

140，240，340‧‧‧移動式外部處理單元

參考附圖描述本發明之實施例，其中：圖1系本發明第一實施例所提供之超聲波感測裝置之平面結構示意圖。

圖2系本發明第二實施例所提供之超聲波感測裝置之平面結構示意圖。

圖3系本發明第三實施例所提供之超聲波感測裝置之平面結構示意圖。

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。進一步的，若患者胸部之檢測部位形成有創口，若長期使用貼片式超聲波探頭進行檢測，也容易讓創口不易癒合。

請參見圖1，本發明第一實施例提供之一種超聲波感測裝置100，包括電源110、超聲波探頭120、配用單元130和移動式外部處理單元140。該超聲波感測裝置100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。其中，該電源110為該超聲波探頭120供給工作電能。該電源110例如可以為紐扣電池或鋰電池，用以供應直流電源或交流電源。

該超聲波探頭120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，並轉換成對應被測對象之感測信號。該超聲波探頭120為貼片式超聲波探頭。該超聲波探頭120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120之結構主要包括壓電材料和包覆該壓電材料之外殼。該超聲波探頭接受到該電源提供之該工作電能後，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120接受並將其轉換成感測信號。

該超聲波探頭120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120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120為電極感測器，該超聲波探頭120產生之超聲波之頻率例如可以為1.0-2.5MHz，優選為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。該被測對象例如可以是人體。

該配用單元130用於形成超聲波探頭120和移動式外部處理單元140之配合使用。在該實施例中，該配用單元130可以是含有超聲波信號處理電路131和傳輸電路之電路板132。該超聲波信號處理電路131是處理超聲波探頭120之超聲波信號之電路，其例如可以是專用晶片形式。該超聲波信號處理電路131將該超聲波探頭120轉換之感測信號發送至該移動式外部處理單元140。該超聲波探頭120和電源110承載於該電路板132上。該電源110通過該和傳輸電路將該工作電能傳輸至該超聲波探頭120。

該電路板132可以為柔性電路板。該電源110和超聲波探頭120在柔性電路板上平行設置。柔性電路板上可以設置彎折區133，該彎折區133用以增加柔性電路板之彎折度。優選的，該彎折區133之個數為1-2個。當該彎折區133為1個時，電源110和超聲波探頭120分佈於彎折區133兩側，使該超聲波感測裝置100呈現兩折狀態。當彎折區133為2個時，該電源110和該超聲波探頭120分佈於該兩個彎折區之中間，使該超聲波感測裝置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的 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133設置為四層結構，其中上下兩層為網銅材質，該柔性電路板上之傳輸電路(地線和走線)從彎折區133之中間兩層穿過，以避免線路裸露。該彎折區133之彎折幅度可以達±30°，可極大地增加柔性電路板之彎折度。該彎折區133之形狀可以為矩形、波浪形、點狀間距隔開等。如圖1所示，彎折區133是長條形。該彎折區133之面積大小可根據柔性電路板與該超聲波探頭120、電源110之間的空隙大小相應設置。

根據本發明之另一變形實施方式，該超聲波探頭120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。該配用單元130還可以進一步含有超聲波信號轉換電路之電路板132。該超聲波信號轉換電路是轉換超聲波探頭120之超聲波信號之電路，其例如可以是專用晶片形式。當該超聲波探頭接受被測對象反射後之超聲波信號，通過該超聲波信號轉換電路進行處理，將其轉換為感測信號，再進一步通過超聲波信號處理電路131將該感測信號發送至該移動式外部處理單元140。

該移動式外部處理單元140用於在經由配用單元130形成與超聲波探頭120之配合使用後，根據超聲波探頭120之感測信號，獲得被測對象之心臟生理特徵之感測結果，以供使用者讀取。在本實施例中，移動式外部處理單元140採用無線方式，例如WiFi、藍牙等方式，來接受感測信號。

如圖1所示，移動式外部處理單元140為獨立之移動裝置。移動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。

本實施例適用於有區間時間內之監控需求，其可隨時經由移動式外部處理單元140進行量測確認。

本實施例之超聲波感測裝置100工作之原理為：在實際工作中，可以將超聲波探頭120之一側貼置於皮膚表面，例如貼於胸部心臟位置，超聲波探頭120正對心臟部位。打開電源110，電源110供應工作電能至超聲波探頭120，使超聲波探頭120產生振動從而發出超聲波。超聲波從人體被貼置部位進入皮下組織並有部分超聲波自皮下組織反射至超聲波探頭120，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，經超聲波探頭120接受後轉化為感測信號。藉由配用單元130，感測信號被傳輸至移動式外部處理單元140以進一步轉化為圖像資訊或資料資訊以供使用者讀取。

請參見圖2，本發明第二實施例提供之一種超聲波感測裝置200，包括電源210、超聲波探頭220、配用單元230和移動式外部處理單元240。該超聲波感測裝置200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。其中，該電源210為超聲波探頭220供給工作電能。該電源110例如可以為紐扣電池或鋰電池，用以供應直流電源或交流電源。

該超聲波探頭220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，並轉換成對應被測對象之感測信號。該超聲波探頭220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220之結構主要包括壓電材料和包覆該壓電材料之外殼。該超聲波探頭接受到該電源提供之該工作電能後，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220接受並將其轉換成感測信號。該超聲波探頭220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220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220為電極感測器，該超聲波探頭220產生之超聲波之頻率可以為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。該被測對象例如可以是人體。

該配用單元230用於形成超聲波探頭220和移動式外部處理單元240之配合使用。在該實施例中，該配用單元230可以是含有超聲波信號處理電路231和傳輸電路之電路板232，以及將超聲波探頭220與電路板232連接之線纜233。該超聲波信號處理電路231是處理超聲波探頭220之超聲波信號之電路，其例如可以是專用晶片形式。該超聲波信號處理電路231將該感測信號發送至該移動式外部處理單元240。該電源210承載於電路板232上。該電源210通過該傳輸電路和該線纜233將該工作電能傳輸至該超聲波探頭220。

根據本發明之另一變形實施方式，該超聲波探頭220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。該配用單元230還可以進一步含有超聲波信號轉換電路之電路板132。該超聲波信號轉換電路是轉換超聲波探頭220之超聲波信號之電路，其例如可以是專用晶片形式。當該超聲波探頭接受被測對象反射後之超聲波信號，通過該超聲波信號轉換電路進行處理，將其轉換為感測信號，再進一步通過超聲波信號處理電路231將該感測信號發送至該移動式外部處理單元240。

該移動式外部處理單元240用於在經由配用單元230形成與超聲波探頭220之配合使用後，根據超聲波探頭220之感測信號，獲得被測對象之心臟生理特徵之感測結果，以供使用者讀取。移動式外部處理單元240採用無線方式，例如WiFi、藍牙等方式，來接受感測信號。

如圖2所示，移動式外部處理單元240為獨立之移動裝置。移動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。

本實施例適用於：1)單次量測或非連續性量測監控；2)不適合使用第一實施例之貼片式裝置之被測對象(如：被測部位附近有傷口、被測對象特殊過敏)，僅以探頭與量測點短時間接觸。

本實施例之超聲波感測裝置200工作之原理為：在實際工作中，可以將超聲波探頭220接觸於皮膚表面，例如接觸於胸部心臟位置，超聲波探頭220正對心臟部位。打開電源210，電源210供應電能至超聲波探頭220，使超聲波探頭220產生振動從而發出超聲波。超聲波從人體被接觸部位進入皮下組織並有部分超聲波自皮下組織反射至超聲波探頭220，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，經超聲波探頭220接受後轉化為感測信號。藉由配用單元230，感測信號被傳輸至移動式外部處理單元240以進一步轉化為圖像資訊或資料資訊以供使用者讀取。

請參見圖3，本發明第三實施例提供之一種超聲波感測裝置300，包括超聲波探頭320、配用單元330和移動式外部處理單元340。該超聲波感測裝置300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。

該超聲波探頭320用於發射超聲波，和接收經被測對象反射之超聲波，並轉換成對應被測對象之感測信號。該超聲波探頭320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320之結構主要包括壓電材料和包覆該壓電材料之外殼。該超聲波探頭接受到該電源提供之該工作電能後，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320接受並將其轉換成感測信號。該超聲波探頭320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320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320為電極感測器，該超聲波探頭320產生之超聲波之頻率可以為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，能夠更好之監控和檢測心臟狀態。該被測對象例如可以是人體。

該配用單元330用於形成超聲波探頭320和移動式外部處理單元340之配合使用。在該實施例中，配用單元330可以是將超聲波探頭320與移動式外部處理單元340連接之線纜333；本實施例相較於第一和第二實施例，是將電源110和210整合到移動式外部處理單元340，以移動式外部處理單元340，即移動裝置本身之電源來為超聲波探頭320提供電能，並通過該線纜333將該工作電能傳輸至該超聲波探頭320。類似的，相較於第一和第二實施例，本實施例將超聲波信號處理電路131和231之功能整合到移動裝置本身之處理電路中。也就是，本實施例是將移動裝置系統與超聲波感測進行整合，以線纜333將超聲波探頭與移動裝置連接之方式進行相關量測，移動式外部處理單元340直接通過線纜333以有線方式來接受感測信號。

該移動式外部處理單元340用於在經由配用單元330形成與超聲波探頭320之配合使用後，根據超聲波探頭320之感測信號，獲得被測對象之心臟生理特徵之感測結果，以供使用者讀取。

如圖3所示，移動式外部處理單元340為獨立之移動裝置。移動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。

本實施例之超聲波感測裝置300工作之原理為：在實際工作中，可以將超聲波探頭320接觸於皮膚表面，例如接觸於胸部心臟位置，超聲波探頭320正對心臟部位。移動式外部處理單元340供應電能至超聲波探頭320，使 超聲波探頭320產生振動從而發出超聲波。超聲波從人體被接觸部位進入皮下組織並有部分超聲波自皮下組織反射至超聲波探頭320，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，經超聲波探頭320接受後轉化為感測信號。藉由配用單元330，感測信號被傳輸至移動式外部處理單元340以進一步轉化為圖像資訊或資料資訊以供使用者讀取。

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 (4)

1. 一種超聲波感測裝置，用於監控、檢測心臟生理特徵，其包括電源、超聲波探頭、配用單元和移動式外部處理單元；該電源為該超聲波探頭提供工作電能；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；該配用單元用於形成該超聲波探頭和該移動式外部處理單元之配合使用；該配用單元包括：含有超聲波信號處理電路之電路板，該超聲波信號處理電路將該感測信號發送至該移動式外部處理單元，該電路板為柔性電路板，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，該柔性電路板上之傳輸電路從彎折區之中間兩層穿過，該彎折區之彎折幅度可以達±30°，該電源和該超聲波探頭在該柔性電路板上平行設置；該移動式外部處理單元用於在經由該配用單元形成與該超聲波探頭之配合使用後，根據該超聲波探頭之感測信號，獲得該被測對象心臟生理特徵之感測結果，以供使用者讀取。
2. 如申請專利範圍第1項之超聲波感測裝置，該移動式外部處理單元為獨立之移動裝置，該超聲波探頭為貼片式超聲波探頭。
3. 如申請專利範圍第2項之超聲波感測裝置，當該彎折區為一個時，該電源和該貼片式超聲波探頭分佈於該彎折區兩側；或當該彎折區為兩個時，該電源和該貼片式超聲波探頭分佈於該兩個彎折區之中間。
4. 如申請專利範圍第1-3任意一項之超聲波感測裝置，該超聲波探頭產生之超聲波之頻率為1.0-2.5MHz。