TWI671060B

TWI671060B - 感測裝置

Info

Publication number: TWI671060B
Application number: TW107111712A
Authority: TW
Inventors: 李昭法; 王世育; 吳權霖; 梁志銘
Original assignee: 大陸商業成科技（成都）有限公司; 大陸商業成光電（深圳）有限公司; 英特盛科技股份有限公司
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2019-09-11
Also published as: CN108652671A; TW201940126A

Abstract

本發明提供一種感測裝置，包括超音波感測器，所述超音波感測器用於向被測對象發射超音波、接收經被測對象反射的超音波並轉換成對應所述被測對象的感測信號；所述感測裝置還包括心電圖電極。本發明的感測裝置不僅可以監測被測對象的血流量、血管彈性及心臟收縮能力等生理參數，還能夠測量心電圖，為一種能夠測量多種參數的複合型感測裝置。

Description

感測裝置

本發明涉及一種感測裝置，尤其涉及一種複合型感測裝置。

當代社會，人們自身的健康意識普遍提高，除了作息、飲食和鍛煉的高度重視外，有規律的體檢亦必不可少。超音波檢查係利用超高頻率的音波穿過人體，藉不同組織對音波的反射程度不同，收集該等反射波後，經由電腦的精密計算，呈現出體內組織的構造，供醫師判斷正常或及異常。

目前，超音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。在具有超音波感測器的感測裝置中，超音波感測器可進行心臟結構和功能的評估，瞭解心臟收縮情形，判斷心臟瓣膜活動的情況，可瞭解血流方向及流速及可看冠狀動脈係否狹窄，還可偵測係否有心臟瓣膜缺損，提供冠狀動脈疾病患者和一般民眾心血管功能檢查的診斷與評估。而習知的具有超音波感測器的感測裝置無法感測使用者的心臟活動情形以及心博係否正常或者規則，不能診斷心律不齊、心肌肥大、心肌梗塞、心包炎以及藥物對心臟的影像等病症。

鑒於此，本發明提供一種可測心電圖、心率等多種心輸出訊號的複合型感測裝置。

一種感測裝置，包括超音波感測器，所述超音波感測器用於向被測對象發射超音波、接收經被測對象反射的超音波並轉換成對應所述被測對象的感測信號；所述感測裝置還包括心電圖電極。

根據本發明的具體實施例，所述感測裝置為一體式感測裝置。

根據本發明的具體實施例，所述感測裝置包括本體，所述本體用以設置與所述心電圖電極和所述超音波感測器電性連接的電源和處理器，所述超音波感測器和所述心電圖電極位於所述本體的同一表面。

根據本發明的具體實施例，所述感測裝置包括至少兩個心電圖電極，所述超音波感測器位於兩個相鄰的心電圖電極之間。

根據本發明的具體實施例，所述心電圖電極和所述超音波感測器分離設置，所述感測裝置包括與所述心電圖電極和所述超音波感測器均分離設置的本體，所述心電圖電極和所述超音波感測器分別藉由第一導線和第二導線連接所述本體。

根據本發明的具體實施例，所述感測裝置為掌上型感測裝置。

根據本發明的具體實施例，所述感測裝置包括本體，所述心電圖電極至少包括第一心電圖電極和第二心電圖電極，所述本體的一端設置有所述超音波感測器及圍繞所述超音波感測器的第一心電圖電極，所述第二心電圖電極與所述本體分離甚至並藉由第一導線連接所述本體。

根據本發明的具體實施例，所述感測裝置包括本體，所述心電圖電極至少包括第一心電圖電極和第二心電圖電極，所述本體的其中一個表面設置有超音波感測器、圍繞所述超音波感測器的第一心電圖電極，所述本體上還設置有與所述第一心電圖電極間隔設置的第二心電圖電極。

根據本發明的具體實施例，所述第一心電圖電極和第二心電圖電極位於同一水平面或者同一弧面。

根據本發明的具體實施例，所述感測裝置用於測量血流流速、血管彈性、心率、心臟收縮能力及心電圖。

較於習知技術，本發明的感測裝置不僅包括超音波感測器，還包括心電圖電極，故本發明的感測裝置不僅可以監測被測對象的血流量、血管彈性、心率及心臟收縮能力等生理參數，還能夠測量心電圖，為一種能夠測量多種參數的複合型感測裝置，本發明的感測裝置還具有便攜的特點。

100、200、300、400‧‧‧感測裝置

11、21、31、41‧‧‧本體

12、22、32、42‧‧‧心電圖電極

121、321、421‧‧‧第一心電圖電極

122、322、422‧‧‧第二心電圖電極

123‧‧‧第一心電圖電極黏合層

124‧‧‧第二心電圖電極黏合層

13、23、33、43‧‧‧超音波感測器

131‧‧‧信號發送層

132‧‧‧黏合層

134‧‧‧信號接收層

101‧‧‧第一電極

102‧‧‧第一壓電層

103‧‧‧第二電極

104‧‧‧第三電極

105‧‧‧第二壓電層

106‧‧‧第四電極

17‧‧‧處理器

18‧‧‧顯示器

24‧‧‧第一導線

25‧‧‧第二導線

36‧‧‧連接線

49‧‧‧按鈕

圖1係本發明第一實施例的感測裝置的立體示意圖。

圖2係本發明第一實施例的感測裝置的仰視圖。

圖3係本發明第一實施例的超音波感測器的剖面結構示意圖。

圖4係本發明第一實施例的心電圖電極的剖面結構示意圖。

圖5係本發明第一實施例的感測裝置的功能模組圖。

圖6係本發明第二實施例的感測裝置的立體示意圖。

圖7係本發明第三實施例的感測裝置的立體示意圖。

圖8係本發明第四實施例的感測裝置的立體示意圖。

附圖中示出了本發明的實施例，本發明可以藉由多種不同形式實現，而並不應解釋為僅局限於這裡所闡述的實施例。相反，提供該等實施例係為了使本發明更為全面和完整的公開，並使本領域的技術人員更充分地瞭解本發明的範圍。為了清晰可見，在圖中，層和區域的、可以理解，儘管第一、第二等該等術語可以在這裡使用來描述各種元件、區域、層和/或部分，然該等元件、區域、層和/或部分不應僅限於該等術語。該等術語只係被用來區分元件、區域、層和/或部分與另外的元件、區域、層和/或部分。故，只要不脫離本發明的教導，下面所討論的第一部分、元件、區域、層和/或部分可以被稱為第二部分、元件、區域、層和/或部分。

這裡所用的專有名詞僅用於描述特定的實施例而並非意圖限定本發明。如這裡所用的，單數形式「一」、「一個」和「該」亦意圖涵蓋複數形式，除非上下文清楚指明係其它情況。還應該理解，當在說明書中使用術語「包含」、「包括」時，指明了所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，然不排除一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在。

這裡參考剖面圖描述本發明的實施例，該等剖面圖係本發明理想化的實施例(和中間構造)的示意圖。因而，由於製造工藝和/或公差而導致的圖示的形狀不同係可以預見的。故，本發明的實施例不應解釋為限於這裡圖示的區域的特定形狀，而應包括例如由於製造而產生的形狀的偏差。圖中所示的區域本身僅係示意性的，它們的形狀並非用於圖示裝置的實際形狀，並且並非用於限制本發明的範圍。

除非另外定義，這裡所使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所述領域的普通技術人員所通常理解的含義相同的含義。還應當理解，比如在通用的辭典中所定義的那些的術語，應解釋為具有與它們在相關領域的環境中的含義相一致的含義，而不應以過度理想化或過度正式的含義來解釋，除非在本文中明確地定義。

請一併參考圖1和圖2，圖1係本發明第一實施例的感測裝置100的立體示意圖。圖2係本發明第一實施例的感測裝置100的仰視圖。如圖1和圖2所示，在本實施例中，所述感測裝置100為薄片式感測裝置，可貼附在被測對象上，不僅便於攜帶，還能夠即時、持續地監控使用者的健康狀況，例如血流量、單一脈搏血液輸送量等。具體地，在本實施例中，所述感測裝置100為一體式的式超音波心臟檢測儀。所述感測裝置100包括本體11、心電圖電極12和超音波感測器13。在本實施例中，所述本體11為柔性的，然不限於此。所述心電圖電極12和所述超音波感測器13設置於所述本體11的同一表面，有利於使心電圖電極12和所述超音波感測器13能夠同時與被測對象接觸，並且與被測對象緊密貼合而使感測裝置100的診斷不受其與皮膚之間的空氣間隙的影響。在本實施例中，所述心電圖電極12包括第一心電圖電極121和第二心電圖電極122，所述超音波感測器13位於所述第一心電圖電極121和第二心電圖電極122，然不限於此，所述心電圖電極12和超音波感測器13的數量、位置關係並不受限制，可以根據實際需要設置合適的數量及位置，例如，在其他實施例中，可以包括3個及以上的心電圖電極12。所述本體11中還設置有電源和處理器(圖未示)等元件，所述電源為所述心電圖電極12和超音波感測器13供給工作電能，所述處理器能夠處理來自所述心電圖電極12和超音波感測器13的感測信號。所述電源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。

所述超音波感測器13用於向被測對象發射超音波、接收經被測對象反射的超音波並轉換成對應被測對象的感測信號。所述超音波感測器13用於監測被測對象的血流量、血管彈性、心率及心臟收縮能力等生理參數，例如，形成對應的感測信號。

請參考圖3，圖3係本發明第一實施例的超音波感測器13的剖面結構示意圖。在本實施例中，所述超音波感測器13包括信號發送層131、黏合層132、柔性電路板(圖未示)和信號接收層134。優選地，所述信號發送層131和所述信號接收層134設置於同一平面，然不限於此。在其他實施例中，所述信號發送層131和所述信號接收層134的位置可改變，並不影響超音波感測器13正常工作。可以理解的，所述超音波感測器13可為本領域常規的各種結構，不限於圖3所示的結構。

具體地，所述信號發送層131包括第一電極層101、第二電極層103及夾設於所述第一電極層101與所述第二電極層103之間的第一壓電層102。所述第一壓電層102可以為壓電材料。所述信號發送層131工作時，所述第一電極層101和所述第二電極層103之間形成電勢差，進而使第一壓電層102振動產生超音波。

所述信號接收層134包括第三電極層104、第四壓電層106及夾設於所述第三電極層104與所述第四壓電層106之間的第二壓電層105。所述第一壓電層102振動產生的超音波信號到達人體皮膚表面或皮下組織並被反射形成反射超音波信號，所述反射超音波信號被所述信號接收層134接收，所述第二壓電層105在所述反射超音波信號的作用下產生電荷，所述電荷藉由所述第三電極層104耦合至所述柔性電路板並輸入至控制電路(圖未示)，所述控制電路放大所述電荷形成輸出電信號發送至外部控制電路(圖未示)。

所述超音波感測器13監測人體皮下組織的狀況，例如血流量、血管彈性、心率及心臟收縮能力的技術為習知技術，在此不再贅述，該技術運用了多普勒效應。所述超音波感測器13的外觀可以為圓柱形、球形或其他適合的形狀。所述超音波感測器13為電極感測器，所述超音波感測器13產生的超音波的頻率例如可以為1.0-2.5MHz，優選1.5-2.5MHz，該超音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。所述被測對象例如可以係人體。

在本實施例中，所述超音波感測器13產生的超音波的頻率以2.5MHz為例進行說明。具體地，以超音波感測器13對血流量的檢測為例進行說明，所述超音波感測器13產生了頻率為2.5MHz的超音波，所述超音波穿透至血管內，由血液中的血球反射回超音波感測器13。此時，由於超音波與血球具有相對運動，根據多普勒效應，回傳至所述超音波感測器13的超音波的頻率發生了變化。例如，超音波的頻率的變化量可以為0~4kHz，即回傳到所述超音波感測器13的超音波的頻率可以為2.5MHz±4kHz。此時，超音波的頻率的變化量定義為音訊訊號，對所述音訊訊號進行分析，即可分析獲得血流量的參數。

請參考圖4，圖4係本發明第一實施例的心電圖電極12的剖面結構示意圖。如圖4所示，本實施例中，所述第一心電圖電極121與第一心電圖電極黏合層123層疊設置，所述第一心電圖電極黏合層123用於固定所述第一心電圖電極121。所述第二心電圖電極122與第二心電圖電極黏合層124層疊設置，所述第一心電圖電極黏合層124用於固定所述第二心電圖電極122。

所述心電圖電極12能夠利用差動訊號量測被測對象的心電圖。心電圖(ECG)係記錄心臟組織電壓變化的一個圖形，原理係利用心臟傳導系統發出電波，興奮整個心臟肌肉纖維而產生收縮。電波的產生及傳導，皆會產生微弱的電流分佈全身，在被測對象的皮膚表面貼上所述心電圖電極12，就可以偵測到心臟的電位傳動，心電圖所記錄的並不係單一心室或心房細胞的電位變化，而係心臟整體的電位變化。藉由所述心電圖電極12，能夠瞭解心臟的活動情形以及心博係否正常或者規則，可以診斷心律不齊、心肌肥大、心肌梗塞、心包炎以及藥物對心臟的影像等病症。

所述心電圖電極12可以為薄片式的金屬電極，所述金屬電極可以將偵測到的心電圖訊號藉由對應的柔性電路板或者導線(圖未示)連接至處理器。本實施例中的兩個心電圖電極12其中一者為正電極(第一心電圖電極121)，一者為負電極(第二心電圖電極122)，所述正電極和所述負電極分別與身體的不同部位接觸，例如在本實施例中，可以係心臟的兩端。藉由正電極和負電極之間產生的電位差，可以檢測到心電波形。

請參考圖5，圖5係本發明第一實施例的感測裝置100的功能模組圖。如圖5所示，所述感測裝置100工作時，所述超音波感測器13向被測對象發射超音波、接收經被測對象反射的超音波並轉換成對應被測對象的感測信號；所述心電圖電極12能夠在其正電極(第一心電圖電極121)和負電極(第二心電圖電極122)之間產生電位差作為感測信號；處理器17處理來自所述心電圖電極12和超音波感測器13的感測信號，藉由一顯示器18將感測結果藉由曲線、數值等方式顯示以供被測對象觀看。

優選地，為了減少感測裝置100的體積，在本實施例中，所述感測裝置100的感測結果可以藉由無線方式，例如WiFi、藍牙等方式傳遞至手機、PDA(個人資料助理)、平板電腦、電腦等終端(圖未示)，在所述終端的顯示器顯示感測結果，然不限於此，亦可以藉由連接所述感測裝置100和所述終端的連接線(圖未示)將感測結果傳遞至所述終端。可以理解的，在其他實施例中，所述感測裝置100的感測結果亦可以在所述感測裝置100直接體現，此時，所述感測裝置100還包括顯示器(圖未示)，所述顯示器能夠將感測結果藉由曲線、數值等方式顯示以供被測對象觀看。

由於本發明的感測裝置100不僅包括超音波感測器13，還包括心電圖電極12，為一種複合型的感測裝置。所述感測裝置100不僅可以監測被測對象的血流量、血管彈性及心臟收縮能力等生理參數，還能夠監測血壓、心率。具體地，所述感測裝置100產生的超音波因多普勒效應產生的音訊訊號(即超音波的頻率的變化量)可經由短時傅立葉轉換(short-time Fourier transform,STFT)，進一步分析獲得血流流速、血管彈性、心率及心臟收縮的參數，所述心電圖電極12則藉由偵測被測對象的心臟的電位傳動獲得心電圖參數，綜上，本發明的感測裝置100為一種可測量多參數的超音波多普勒分析儀。

請參考圖6，圖6係本發明第二實施例的感測裝置200的立體示意圖。本發明提供的一種感測裝置200，在本實施例中，所述感測裝置200為薄片式感測裝置，同樣便於攜帶，還能夠即時、持續地監控使用者的健康狀況，例如血流量、單一脈搏血液輸送量等。所述感測裝置100包括分離設置的本體21、心電圖電極22、超音波感測器23，所述本體21包括電源和處理器(圖未示)等元件，本實施例中的心電圖電極22和超音波感測器23分別藉由不同的第一導線24和第二導線25連接至所述本體21。具體地，在本實施例中，所述心電圖電極22和所述超音波感測器23均為薄片，可貼附在被測對象上，有利於與被測對象緊密貼合而使感測裝置200的診斷不受其與皮膚之間的空氣間隙的影響。所述感測裝置200包括多個心電圖電極22，在本實施例中，所述感測裝置200示例性地示出三個心電圖電極22，然不限於此，所述心電圖電極22的數量並不受限制，可以根據實際需要設置合適的數量。在本實施例中，所述感測裝置200包括一個超音波感測器23。

本發明第二實施例的感測裝置200中的心電圖電極22、超音波感測器23等元件的工作原理及功能與第一實施例的感測裝置100中的心電圖電極12、超音波感測器13等元件的工作原理及功能相同，在此不再贅述。優選地，為了減少感測裝置200的體積，所述感測裝置200的感測結果可以藉由無線方式傳遞至手機、PDA(個人資料助理)、平板電腦、電腦等終端(圖未示)，然不限於此，亦可以藉由連接所述感測裝置200和所述終端的連接線(圖未示)將感測結果傳遞至所述終端。可以理解的，在其他實施例中，所述感測裝置200的感測結果亦可以在所述感測裝置100直接體現，此時，所述感測裝置200還包括顯示器(圖未示)，所述顯示器能夠將感測結果藉由曲線、數值等方式顯示以供被測對象觀看。

請參考圖7，圖7係本發明第三實施例的感測裝置300的立體示意圖。在本實施例中，所述感測裝置300可以為一種掌上型感測裝置，同樣便於攜帶，還能夠即時、持續地監控使用者的健康狀況，例如血流量、單一脈搏血液輸送量等。所述感測裝置300包括本體31、心電圖電極32、超音波感測器33。在本實施例中，所述本體31大致為柱狀，所述本體31可以作為所述感測裝置300的使用者抓握的手柄。所述本體31的一端設置有超音波感測器33及圍繞所述超音波感測器33設置的第一心電圖電極321以形成感測探頭，所述本體31的另一端設置有用於連接至手機、PDA(個人資料助理)、平板電腦、電腦等終端(圖未示)的連接線36，所述感測裝置300還包括與所述本體31分離設置的第二心電圖電極322，所述第二心電圖電極322藉由第一導線34連接所述本體31，所述第一心電圖電極321和所述第二心電圖電極322共同作為心電圖電極32偵測被測對象的心臟的電位傳動。可以理解的，在其他實施例中，所述感測裝置300亦可以不具有連接線6，而係具有無線傳輸功能，可藉由無線方式將感測結果傳遞至所述終端。

本發明第三實施例的感測裝置300中的心電圖電極32、超音波感測器33等元件的工作原理及功能與第一實施例的感測裝置100中的心電圖電極12、超音波感測器13等元件的工作原理及功能相同，在此不再贅述。可以理解的，在其他實施例中，所述感測裝置300的感測結果亦可以在所述感測裝置300直接體現，此時，所述感測裝置300還包括顯示器(圖未示)，所述顯示器能夠將感測結果藉由曲線、數值等方式顯示以供被測對象觀看。

請參考圖8，圖8係本發明第四實施例的感測裝置400的立體示意圖。在本實施例中，所述感測裝置400可以為一種掌上型感測裝置，同樣便於攜帶，還能夠即時、持續地監控使用者的健康狀況，例如血流量、單一脈搏血液輸送量等。所述感測裝置400包括本體41、心電圖電極42、超音波感測器43。在本實施例中，所述本體41大致呈柱狀，所述本體41可以作為所述感測裝置400的使用者抓握的手柄。所述本體41的其中一個表面同時設置有超音波感測器33、圍繞所述超音波感測器43的第一心電圖電極421以及與所述第一心電圖電極421間隔設置的第二心電圖電極422。為了符合人體工學，所述本體41的外觀呈弧線型，然不限於此，所述本體41亦可以根據實際需要設置為其他合適的形狀，優選地，所述第一心電圖電極421和第二心電圖電極422遠離所述本體41的表面在同一水平面或同一弧面，以利於所述第一心電圖電極421和第二心電圖電極422能夠同時貼在被測對象的皮膚表面。在本實施例中，所述本體41還可以包括多個按鈕49，以便於使用者操作所述感測裝置400。所述本體41可以藉由連接線46連接至手機、PDA(個人資料助理)、平板電腦、電腦等終端(圖未示)，亦可以不具有連接線46，而係藉由無線方式將感測結果傳遞至所述終端。在本實施例中，所述第一心電圖電極321和所述第二心電圖電極422共同作為心電圖電極42偵測被測對象的心臟的電位傳動。

本發明第三實施例的感測裝置400中的心電圖電極42、超音波感測器43等元件的工作原理及功能與第一實施例的感測裝置100中的心電圖電極12、超音波感測器13等元件的工作原理及功能相同，在此不再贅述。可以理解的，在其他實施例中，所述感測裝置400的感測結果亦可以在所述感測裝置400直接體現，此時，所述感測裝置400還包括顯示器(圖未示)，所述顯示器能夠將感測結果藉由曲線、數值等方式顯示以供被測對象觀看。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

Claims

一種感測裝置，包括超音波感測器，所述超音波感測器用於向被測對象發射超音波、接收經被測對象反射的超音波並轉換成對應所述被測對象的感測信號；其改良在於：所述感測裝置還包括心電圖電極和柱狀的本體；所述心電圖電極至少包括第一心電圖電極和第二心電圖電極，所述本體包括分別位於所述本體相對的兩端的第一端和第二端，所述第一端設置有超音波感測器、圍繞所述超音波感測器的第一心電圖電極，所述第二端設置有與所述第一心電圖電極間隔設置的第二心電圖電極；所述第一心電圖電極和所述第二心電圖電極位於同一弧面。
如請求項1所述的感測裝置，其中：所述感測裝置為一體式感測裝置。
如請求項2所述的感測裝置，其中：所述本體用以設置與所述心電圖電極和所述超音波感測器電性連接的電源和處理器，所述超音波感測器和所述心電圖電極位於所述本體的同一表面。
如請求項1所述的感測裝置，其中：所述感測裝置為掌上型感測裝置。
如請求項1所述的感測裝置，其中：所述感測裝置用於測量血流流速、血管彈性、心率、心臟收縮能力及心電圖。