TWI722701B - 血壓測量模組 - Google Patents
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Abstract
一種血壓測量模組，包含至少一模組主體，連接一氣囊，供以控制該氣囊之充氣及排氣運作；至少一氣體傳輸裝置，控制氣體流動；至少一感測器，監測該氣囊中氣體壓力的變化或與使用者之皮膚接觸之壓力；其中，該氣體傳輸裝置受驅動時形成氣體傳輸，讓氣體導入該模組主體中而聚集至該氣囊，使該氣囊膨脹以進行血壓測量運作，經過感測器監測該氣囊內聚集氣體之壓力或與使用者之皮膚接觸之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊。
Description
本案關於一種血壓測量模組，尤指一種可應用實施於一穿戴式血壓測量裝置之血壓測量模組。
目前於各領域中無論是醫藥、電腦科技、列印、能源等工業，產品均朝精緻化及微小化方向發展，其中血壓測量模組為其關鍵技術，是以，如何藉創新結構突破其技術瓶頸，為發展之重要內容。舉例來說，於醫藥產業中，許多需要採用氣體動力驅動之儀器或設備，例如血壓器，通常採以傳統馬達及氣體閥來達成其氣體輸送之目的。然而，受限於此等傳統馬達以及氣體閥之體積限制，使得此類的儀器設備難以縮小其整體裝置的體積，即難以實現薄型化之目標，更無法使之達成可攜式之目的。此外，傳統馬達及氣體閥於作動時亦會產生噪音之問題，導致使用上的不便利及不舒適。
因此，實有必要發展一種改善上述習知技術缺失，使傳統採用流體傳輸裝置的儀器或設備達到體積小、微型化且靜音之目標，又具備快速傳輸高流量氣體的能力，因此本案提供一種血壓測量模組，應用實施於一穿戴式血壓測量裝置，供以產業上利用。
本案之主要目的係提供一種血壓測量模組，可以輕易實施於一血壓測量裝置，並藉由直接以充氣式量測血壓方式，搭配以光學感測器所偵測之光學式量測血壓方式進行校正，取得最準確血壓量測數值資訊，並可透過外部連結裝置，予以連結自我學習之人工智慧(AI)程式，負責24小時的分析監測，具有異常回饋及通報警告之效益。
本案之一廣義實施態樣為一種血壓測量模組，一種血壓測量模組，包含至少一模組主體，連接一氣囊，供以控制該氣囊之充氣及排氣運作；至少一氣體傳輸裝置，控制氣體流動；至少一感測器，監測該氣囊中氣體壓力的變化或與使用者之皮膚接觸之壓力；其中，該氣體傳輸裝置受驅動時形成氣體傳輸，讓氣體導入該模組主體中而聚集至該氣囊，使該氣囊膨脹以進行血壓測量運作，經過該感測器監測該氣囊內聚集氣體之壓力或與使用者之皮膚接觸之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊。
體現本案特徵與優點的實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第1圖、第2A圖、第2B圖及第3A圖所示，本案提供一種血壓測量模組，包含一模組主體1、一氣體傳輸裝置2及一感測器3。其中，模組主體1連接一氣囊4，供以控制氣囊4之充氣及排氣運作，且模組主體1包含有一匯流板11及至少一腔板12、至少一閥片13。氣體傳輸裝置2控制氣體流動；於本實施例中，氣體傳輸裝置2可為微型泵、致動器及石英振盪器之其中之一，但不以此為限。感測器3監測氣囊4中氣體壓力的變化。如此，氣體傳輸裝置2受驅動時形成氣體傳輸，讓氣體導入模組主體1中而聚集至氣囊4，使氣囊4膨脹以進行血壓測量運作，經過感測器3監測氣囊4內聚集氣體之壓力或與使用者之皮膚接觸之壓力，藉此運算出所監測使用者之血壓資訊。又，氣體傳輸裝置2為封蓋於模組主體1一側，且模組主體1搭配一匯流板11連接一氣囊4構成一血壓測量裝置10，或者又第1圖及第3A圖所示，模組主體1搭配一匯流板11、複數個腔板12、複數個閥片13搭配複數個氣體傳輸裝置2共同連接一氣囊4構成一血壓測量裝置10。於本實施例中，腔板12、閥片13及氣體傳輸裝置2之數量皆相同，可例如但不限於一個。為簡要地示出本案結構，第3A圖中僅代表性地示出匯流板11其中一角落所對應之結構。而血壓測量裝置10可搭配穿戴件10a，使血壓測量裝置10掛戴於人體上進行血壓監測。於本實施例中，穿戴件10a係可為軟性或是硬性材質所構成之環形帶狀結構，例如可為矽膠材質、塑膠材質、金屬材質或是其他可運用之相關材質，並不以此為限，其主要用以環繞套設於穿戴使用者之手腕、手臂、腳部，但不以此為限。至於穿戴件10a兩端之連接方式可採以魔鬼氈之黏貼方式、或是以凸凹對接之扣接方式、或是採以一般錶帶常用的扣接環之形式，甚至於其亦可為一體成型之環狀結構等，其連接方式係可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。
再請參閱第1圖所示，上述之氣囊4可設置於血壓測量裝置10底部收縮隱藏形成平整面，而氣體傳輸裝置2受驅動時形成氣體傳輸，讓氣體導入模組主體1中而聚集至氣囊4使其膨脹(如第4圖所示)，以進行血壓測量運作，經過感測器3監測氣囊4內聚集氣體之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊。當然，如第5A圖所示，上述之氣囊4亦可設置於穿戴件10a內部並收縮隱藏形成平整面，而氣體傳輸裝置2受驅動時形成氣體傳輸，讓氣體導入模組主體1中而聚集至氣囊4使其膨脹(如第5B圖所示)，以形成血壓測量運作，感測器3監測氣囊4內聚集氣體之壓力，藉此運算出所監測使用者之血壓資訊。又，如第6A圖所示，上述之感測器3更可設置於氣囊4外部，而此感測器3為一陣列式壓力感測器，氣體傳輸裝置2受驅動時形成氣體傳輸，讓氣體導入模組主體1中而聚集至氣囊4使其膨脹(如第6B圖所示)，使感測器3能夠緊迫於使用者的皮膚A，來壓迫於使用者骨骼B與皮膚A之間的動脈C，感測器3通過緊抵於使用者的動脈C，使用壓平掃描進行目標動脈C之監測，運算出所監測使用者之血壓資訊(如第6C圖所示)。
又請參閱第1圖、第3A圖至第3G圖所示，以下就本案血壓測量模組包含複數個氣體傳輸裝置2並聯設置並封蓋於模組主體1一側之實施例來說明，且更一併說明氣體傳輸裝置2採用微型泵之設計，以及氣體傳輸裝置2與模組主體1之組配及作動關係。
上述之模組主體1包含有一匯流板11及至少一腔板12、至少一閥片13，其中匯流板11連接氣囊4，並組裝定位於腔板12之上，而閥片13設置於匯流板11及一腔板12之間，供以控制氣囊4之充氣及排氣運作。
又，本案之血壓測量模組之匯流板11可以搭配複數個腔板12、複數個閥片13，並搭配複數個氣體傳輸裝置2共同連接一氣囊4，以構成一血壓測量裝置10。
上述之匯流板11設有一匯流板第一表面11a、一匯流板第二表面11b，而匯流板第二表面11b與匯流板第一表面11a為相對設置之兩個表面，以及在匯流板11上可以設置複數組匯流板承組區11c，可依搭配複數個腔板12、複數個閥片13及複數個氣體傳輸裝置2來設置，並視實際需求做調整變化，亦即在匯流板11上設置需求組數之匯流板承組區11c。匯流板11上設有一匯流出口111，而匯流出口111貫通於匯流板第一表面11a及匯流板第二表面11b，而每一匯流板承組區11c中各設有一匯流凹槽113、一匯流板凸部114、一卸流凹槽115及一卸流出口116，且匯流凹槽113、匯流板凸部114、卸流凹槽115設在匯流板第二表面11b上，而導引槽112設置於匯流板第二表面11b上，與匯流出口111連通，且作為每一匯流凹槽113與每一卸流凹槽115間隔之間的連通通道，使其相互連通，又匯流板凸部114凸設於卸流凹槽115中，且周圍由卸流凹槽115圍繞，以及卸流出口116設置於匯流板凸部114之中心位置，並貫通匯流板第一表面11a及匯流板第二表面11b，如此以匯流板11之匯流板第二表面11b對應覆蓋於腔板12上，使腔板12輸出氣體集中於匯流板11之導引槽112中，再由導引槽112導入匯流出口111集流輸出。需補充的是，在匯流板11上設置需求組數之複數個匯流板承組區11c時，在匯流板11上只會設置有一匯流出口111，共同連接一氣囊4作為集氣之用，並設置複數個與匯流板承組區11c相對應之卸流出口116，以供洩壓排氣之用。
上述之腔板12設有一腔板第一表面12a及一腔板第二表面12b，腔板第二表面12b與腔板第一表面12a為相對設置之兩個表面，匯流板11承置於腔板12之腔板第一表面12a上，在腔板第一表面12a上凹設有一導流腔室121，在腔板第二表面12b凹設有一承置框槽122，且導流腔室121為對應到匯流板11之匯流凹槽113而彼此相連通，換言之，導流腔室121及承置框槽122分別設置在彼此相對之不同表面上，且在承置框槽122底部設置有一集流腔室123，集流腔室123底部設有至少一連通孔124，以貫穿腔板第一表面12a而與導流腔室121連通，本實施例為設置3個連通孔124，但不以此為限，以及導流腔室121中設置有一腔板凸部125，且腔板凸部125周圍圍繞連通孔124，以及每一腔板對應到該匯流板11之卸流凹槽115處設置有一第二連通孔126，以貫穿腔板第一表面12a而與集流腔室123連通。
上述之閥片13設置於匯流板11與腔板12之間，在閥片13承置組接定位於腔板12之腔板第一表面12a上時，在腔板12上對應抵觸腔板凸部125。閥片13對應於腔板凸部125處設有一閥孔131，且閥孔131常態受腔板凸部125封閉。另一方面，在匯流板11承置組接定位於閥片13上時，閥片13在每一匯流板承組區11c上對應抵觸匯流板凸部114。又在本案實施例中，閥片13也可以設有一第一接觸面13a及一第二接觸面13b，在第一接觸面13a及第二接觸面13b之間設有一匯流凹部片132及一卸流凹部片133，且匯流凹部片132及卸流凹部片133是不凸出於第一接觸面13a及第二接觸面13b，其中，匯流凹部片132在腔板12上對應抵觸腔板凸部125，且閥孔131設置於匯流凹部片132處，而受腔板凸部125封閉，而卸流凹部片133在匯流板11之每一匯流板承組區11c上對應抵觸匯流板凸部114，而封閉該卸流出口116。
當然，本案實施例中，為了使閥片13置設於腔板12與匯流板11之間穩固定位不偏移，因此腔板12在腔板第一表面12a上各設有複數個卡榫127，而閥片13承置於腔板12之腔板第一表面12a上，並對應卡榫127處設有一定位孔134，以及匯流板11承置於閥片13上，並對應閥片13之定位孔134位置設有一卡榫孔117，使閥片13設置於匯流板11與腔板12之間時可利用腔板12之卡榫127對應穿伸入閥片13之定位孔134中，再嵌置匯流板11之卡榫孔117中，使閥片13定位不偏移。
又請參閱第9A圖、第9B圖、第10A圖至第10E圖所示，上述之氣體傳輸裝置2控制氣體流動，並設置定位於腔板12之承置框槽122中，以封閉集流腔室123，並運作輸送氣體至集流腔室123中，而氣體傳輸裝置2由一進流板21、一共振片22、一壓電致動器23、一第一絕緣片24、一導電片25及一第二絕緣片26依序堆疊組成，其中進流板21具有至少一進流孔21a、至少一匯流排槽21b及一匯流腔室21c，進流孔21a供導入氣體，進流孔21a對應貫通匯流排槽21b，且匯流排槽21b匯流到匯流腔室21c，使由進流孔21a所導入氣體得以匯流至匯流腔室21c中。於本實施例中，進流孔21a與匯流排槽21b之數量相同，進流孔21a與匯流排槽21b之數量分別為4個，並不以此為限，4個進流孔21a分別貫通4個匯流排槽21b，且4個匯流排槽21b匯流到匯流腔室21c。
上述之共振片22可透過貼合方式組接於進流板21上，且共振片22上具有一中空孔22a、一可動部22b及一固定部22c，中空孔22a位於共振片22的中心處，並與進流板21的匯流腔室21c對應，可動部22b設置於中空孔22a的周圍且與匯流腔室21c相對的區域，而固定部22c設置於共振片22的外周緣部分而貼固於進流板21上。
上述之壓電致動器23包含有一懸浮板23a、一外框23b、至少一支架23c、一壓電元件23d、至少一間隙23e及一凸部23f。其中，懸浮板23a為一正方型懸浮板，懸浮板23a之所以採用正方形，乃相較於圓形懸浮板之設計，正方形懸浮板23a之結構明顯具有省電之優勢，因在共振頻率下操作之電容性負載，其消耗功率會隨頻率之上升而增加，又因邊長正方形懸浮板23a之共振頻率明顯較圓形懸浮板低，故其相對的消耗功率亦明顯較低，亦即本案所採用正方形設計之懸浮板23a，具有省電優勢之效益；外框23b環繞設置於懸浮板23a之外側；至少一支架23c連接於懸浮板23a與外框23b之間，以提供彈性支撐懸浮板23a的支撐力；壓電元件23d具有一邊長，該邊長小於或等於懸浮板23a之一邊長，且壓電元件23d貼附於懸浮板23a之一表面上，用以接受電壓以驅動懸浮板23a彎曲振動；懸浮板23a、外框23b與支架23c之間構成至少一間隙23e，用以供氣體通過；凸部23f為設置於懸浮板23a貼附壓電元件23d之表面的相對之另一表面，凸部23f於本實施例中，也可以為透過於懸浮板23a上利用一蝕刻製程，製出一體成形且凸出於懸浮板23a貼附壓電元件23d之表面的相對之另一表面上形成之一凸狀結構。
上述之進流板21、共振片22、壓電致動器23、第一絕緣片24、導電片25及第二絕緣片26依序堆疊組合，其中懸浮板23a與共振片22之間需形成一腔室空間27，腔室空間27可利用於共振片22及壓電致動器23之外框23b之間的間隙填充一材質，例如：導電膠，但不以此為限，以使共振片22與懸浮板23a之間可維持一定深度形成腔室空間27，進而可導引氣體更迅速地流動，且因懸浮板23a與共振片22保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音可被降低，當然於一些實施例中，亦可藉由加高壓電致動器23之外框23b高度來減少共振片22及壓電致動器23之外框23b之間的間隙中所填充導電膠厚度，以使其形成腔室空間27，如此氣體傳輸裝置2整體結構組裝不因導電膠之填充材質會因熱壓溫度及冷卻溫度而被間接影響到，可避免導電膠之填充材質因熱脹冷縮因素影響到成型後腔室空間27之實際間距，但不以此為限；另外，腔室空間27將會影響氣體傳輸裝置2的傳輸效果，故維持一固定的腔室空間27對於氣體傳輸裝置2提供穩定的傳輸效率是十分重要的，因此如第9A圖所示，另一些實施例中，懸浮板23a可以採以沖壓成形使其向外延伸一距離，其向外延伸距離可由至少一支架23c成形於懸浮板23a與外框23b之間所調整，使在懸浮板23a上的凸部23f的表面與外框23b的同側表面兩者形成非共平面，亦即凸部23f的表面會遠離共振片22而與外框23b的表面不在一共同平面上，利用於外框23b的組配表面(亦即與凸部23f同側之表面)上塗佈少量填充材質，例如：導電膠，以熱壓方式使壓電致動器23貼合於共振片22的固定部22c，進而使得壓電致動器23得以與共振片22組配結合，如此直接透過將上述壓電致動器23之懸浮板23a採以沖壓成形構成一腔室空間27的結構改良，所需的腔室空間27得以透過調整壓電致動器23之懸浮板23a之沖壓成形距離來完成，有效地簡化了調整腔室空間27的結構設計，同時也達成簡化製程，縮短製程時間等優點。此外，第一絕緣片24、導電片25及第二絕緣片26皆為框型的薄型片體，依序堆疊於壓電致動器23上即組構成一微型泵之氣體傳輸裝置2整體結構。
為了瞭解上述氣體傳輸裝置2提供氣體傳輸之輸出作動方式，請繼續參閱第10C圖至第10E圖所示，請先參閱第10C圖，壓電致動器23之壓電元件23d被施加驅動電壓後產生形變帶動懸浮板23a朝向遠離共振片22方向位移，此時腔室空間27的容積提升，於腔室空間27內形成了負壓，便汲取匯流腔室21c內的氣體進入腔室空間27內，同時共振片22受到共振原理的影響被同步產生位移，連帶增加了匯流腔室21c的容積，且因匯流腔室21c內的氣體進入腔室空間27的關係，造成匯流腔室21c內同樣為負壓狀態，進而通過進流孔21a、匯流排槽21b來吸取氣體進入匯流腔室21c內；請再參閱第10D圖，壓電元件23d帶動懸浮板23a朝向靠近共振片22方向位移，壓縮腔室空間27，同樣的，共振片22因與懸浮板23a共振而位移，迫使同步推擠腔室空間27內的氣體通過間隙23e傳輸，以達到傳輸氣體的效果；最後請參閱第10E圖，當懸浮板23a被帶動回復到未被壓電元件23d帶動的狀態時，且共振片22也同時被帶動而向遠離進流板21的方向位移，此時的共振片22將壓縮腔室空間27內的氣體使其向間隙23e移動，並且提升匯流腔室21c內的容積，讓氣體能夠持續地通過進流孔21a、匯流排槽21b來匯聚於匯流腔室21c內，透過不斷地重複上述第10C圖至第10E圖所示之氣體傳輸裝置2提供氣體傳輸作動步驟，使氣體傳輸裝置2能夠連續將氣體自進流孔21a進入進流板21及共振片22所構成流道產生壓力梯度，再由間隙23e向上傳輸，使氣體高速流動，達到氣體傳輸裝置2傳輸氣體輸出的作動操作。
請繼續參閱第10A圖，氣體傳輸裝置2之進流板21、共振片22、壓電致動器23、第一絕緣片24、導電片25及第二絕緣片26皆可透過微機電的面型微加工技術製程，使氣體傳輸裝置2的體積縮小，氣體傳輸裝置2以構成一微機電系統之微型泵。
本案之血壓測量模組將複數個氣體傳輸裝置2並聯設置封蓋於模組主體1一側，且模組主體1利用一匯流板11、複數個腔板12、複數個閥片13共同連接氣囊4構成一血壓測量裝置10，如第8A圖所示，當複數個氣體傳輸裝置2同時運作時，氣體被供輸至腔板12之集流腔室123中，經過腔板12之連通孔124，以推動閥片13脫離抵觸腔板凸部125之狀態，在本實施例中，氣體推動閥片13之匯流凹部片132離開，以使匯流凹部片132脫離抵觸腔板凸部125之狀態，供輸氣體經過閥片13之閥孔131而流通至匯流板11之匯流凹槽113，同時腔板12之集流腔室123之氣體也可透過第二連通孔126與閥片13接觸，以推動閥片13之卸流凹部片133去抵觸匯流板凸部114而封閉卸流出口116，氣體再由匯流凹槽113連通至導引槽112，再流入集中於匯流板11之匯流出口111集流輸出，因此，模組主體1所輸出氣體將由匯流出口111導接於氣囊4中並使其快速膨脹，以形成血壓測量運作，並經過感測器3監測氣囊4內聚集氣體之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊。再請參閱第8B圖所示，當所有氣體傳輸裝置2未運作時，氣體得以透過匯流板11之匯流出口111及導引槽112而流入至匯流凹槽113，再經過導引槽112而流入卸流凹槽115，以推動閥片13脫離抵觸匯流板凸部114之狀態，在本實施例中，亦即氣體推動閥片13之卸流凹部片133脫離抵觸匯流板凸部114之狀態，開啟卸流出口116，再透過卸流出口116排出於匯流板11外，進行一卸壓作業。
又請參閱如第1圖及第11圖所示，本案之血壓測量模組進一步包含有一驅動電路板5、一光學感測器6a、一三軸加速度感測器6b、一微處理器7及一通信器8。其中，氣體傳輸裝置2、感測器3、光學感測器6a、三軸加速度感測器6b、微處理器7及通信器8皆封裝設置於驅動電路板5上作電性連接，而微處理器7提供氣體傳輸裝置2、感測器3、光學感測器6a、三軸加速度感測器6b及通信器8之驅動訊號，以及控制氣體傳輸裝置2之驅動運作，並接收感測器3、光學感測器6a所量測信號予以運算轉換成一資訊數據，並將該資料數據經過通信器8通訊傳輸至一外部連結裝置9予以儲存、紀錄以進行更進一步的分析統計，藉以更瞭解穿戴使用者之生理健康情形。通信器8可為有線傳輸，例如包含USB傳輸、mini-USB傳輸或是micro-USB傳輸，但不以此為限；而於另一些實施例中，通信器8亦可為無線傳輸，例如可為Wi-Fi傳輸、藍芽傳輸、無線射頻辨識傳輸(Radio Frequency Identification，RFID)或是近場通訊傳輸(Near Field Communication，NFC)，但亦不以此為限；且通信器8更可同時包含有線傳輸及無線傳輸，且其資料傳輸型態係可依照實際施作情形而任施變化，凡可將儲存於微處理器7內之穿戴使用者之生理資訊傳送至外部連結裝置9之實施態樣均在本案之保護範圍內，不另行贅述。又於本實施例中，外部連結裝置9可為但不限為雲端系統、可攜式裝置、電腦系統…等，該等外部連結裝置9主要係接收本案之血壓測量模組所傳送之穿戴使用者之生理資訊，並可透過一統計學的方式自我學習之人工智慧(AI)程式，以對該等資訊進行進一步之分析比對，形成符合醫療水準的上下限血壓範圍，當所偵測到之血壓值超過上下限血壓範圍時，更可立即回饋給本案血壓測量模組所構成血壓測量裝置10，並提出警告通知，藉以更瞭解穿戴使用者之生理健康情形。
上述光學感測器6a接收所發射光源透射至皮膚組織後反射回的光源並產生偵測訊號，達成一種光電容積脈搏波描記法(PPG)測量原理，提供給微處理器7轉換為健康數據資訊輸出，而此健康數據資訊可以包含一心率數據、一心電圖數據及血壓數據，這種光學量測也是可以達成血壓量測的方式，雖可隨時每分每秒做量測，但監測所得健康數據資訊是經過演算法調校而得，並非直接以充氣式量測方式所測得，因此精準不夠，有鑒於此，本案血壓測量模組特別提供可微型化適合於穿戴裝置上實施達成充氣式血壓量測方式，獲得精準的血壓量測數值，可將此量測數值做為光電量測血壓的初始校正，心率變異性(Heart Rate Variability, HRV )、心房顫動（AF）的輔助確認；亦即光學感測器6a在啟動第一次量測時，先實施本案血壓測量模組來實施充氣式血壓量測方式，獲得的健康數據資訊做為光學感測器6a量測校正基礎的演算，使光學感測器6a在每次量測後能補償，以達成更精確量測之健康數據資訊輸出。另外，當穿戴者有狀況發生時，如跌倒偵測，可利用三軸加速度感測器6b偵測到信號，直接傳輸給微處理器7控制氣體傳輸裝置2之驅動而使氣囊4膨脹，以進行血壓測量運作，並經過感測器3監測氣囊4內聚集氣體之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊；或者使用者血壓、血氧異常時可透過光學感測器6a感測，微處理器7接收光學感測器6a所量測信號異常狀況，直接控制氣體傳輸裝置2之驅動而使氣囊4膨脹，以進行血壓測量運作，並經過感測器3監測氣囊4內聚集氣體之壓力或與使用者之皮膚接觸之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊，提供更可靠數據參考，以了解發生狀況時使用者的健康資訊，能夠即時通報處理或回報救護之處理措施，極具利用價值。
於本實施例中，本案血壓測量模組所構成血壓測量裝置10之具體實施情況，可由微處理器7控制每5分鐘至60分鐘自動充氣測血壓一次，穿戴使用者也可自行設定血壓測量裝置10，予以儲存、紀錄以進行更進一步的分析統計，藉以連續性血壓結果可以使穿戴用戶很方便操作的方式顯示，更瞭解穿戴使用者之健康情形，同時本案血壓測量模組直接以充氣式量測血壓方式，搭配以光學感測器6a所偵測之光學式量測血壓方式，光學式量測血壓方式並可透過外部連結裝置9，以連結自我學習之人工智慧(AI)程式，負責24小時的分析監測，如有異常，即回饋傳輸給本案本案血壓測量模組所構成血壓測量裝置10啟動氣體傳輸裝置2之驅動而進行氣囊4膨脹形成精準血壓測量運作，取得正確血壓數據資訊，提供給穿戴使用者了解健康情形，如果取得血壓數據資訊再異常，即可及時提出警告通知，極具利用價值。
綜上所述，本案所提供一種血壓測量模組，可以輕易實施於一血壓測量裝置，並藉由直接以充氣式量測血壓方式，搭配以光學感測器所偵測之光學式量測血壓方式進行校正，取得最準確血壓量測數值資訊，並可透過外部連結裝置，予以連結自我學習之人工智慧(AI)程式，負責24小時的分析監測，具有異常回饋及通報警告之功能，極具產業利用效益。
本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
10:血壓測量裝置
10a:穿戴件
1:模組主體
11:匯流板
11a:匯流板第一表面
11b:匯流板第二表面
11c:匯流板承組區
111:匯流出口
112:導引槽
113:匯流凹槽
114:匯流板凸部
115:卸流凹槽
116:卸流出口
117:卡榫孔
12:腔板
12a:腔板第一表面
12b:腔板第二表面
121:導流腔室
122:承置框槽
123:集流腔室
124:連通孔
125:腔板凸部
126:第二連通孔
127:卡榫
13:閥片
13a:第一接觸面
13b:第二接觸面
131:閥孔
132:匯流凹部片
133:卸流凹部片
134:定位孔
2:氣體傳輸裝置
21:進流板
21a:進流孔
21b:匯流排槽
21c:匯流腔室
22:共振片
22a:中空孔
22b:可動部
22c:固定部
23:壓電致動器
23a:懸浮板
23b:外框
23c:支架
23d:壓電元件
23e:間隙
23f:凸部
24:第一絕緣片
25:導電片
26:第二絕緣片
27:腔室空間
3:感測器
4:氣囊
5:驅動電路板
6a:光學感測器
6b:三軸加速度感測器
7:微處理器
8:通信器
9:外部連結裝置
A:皮膚
B:骨骼
C:動脈
第1圖所示為本案血壓測量模組組構成血壓測量裝置之剖面示意圖。
第2A圖所示為本案血壓測量裝置搭配穿戴件之外觀示意圖。
第2B圖所示為本案血壓測量裝置搭配氣體傳輸裝置示意圖。
第3A圖所示為本案血壓測量模組之模組主體及氣體傳輸裝置相關組配關係示意圖。
第3B圖所示為第3A圖中本案模組主體之匯流板正面示意圖。
第3C圖所示為為第3A圖中本案模組主體之匯流板背面示意圖。
第3D圖所示為第3A圖中本案模組主體之腔板正面示意圖。
第3E圖所示為為第3A圖中本案模組主體之腔板背面示意圖。
第3F圖所示為第3A圖中本案模組主體之閥片正面示意圖。
第3G圖所示為為第3A圖中本案模組主體之閥片背面示意圖。
第4圖所示為第1圖中本案血壓測量模組作動實施氣曩充氣狀態示意圖。
第5A圖所示為本案血壓測量模組之氣曩設置於穿戴件內部之剖面示意圖。
第5B圖所示為本案血壓測量模組之氣曩設置於穿戴件內部作動實施氣曩充氣狀態示意圖。
第6A圖所示為本案血壓測量模組之感測器設置於氣曩外部之剖面示意圖。
第6B圖所示為本案血壓測量模組之感測器設置於氣曩外部作動實施氣曩充氣狀態示意圖。
第6C圖所示為第6B圖中本案血壓測量模組之感測器測量血壓示意圖。
第7圖所示為模組主體與兩個氣體傳輸裝置組合之剖面示意圖。
第8A圖所示為第7圖中本案血壓測量模組之集流輸出氣體作動示意圖。
第8B圖所示為為第7圖中本案血壓測量模組之卸壓氣體作動示意圖。
第9A圖所示為本案氣體傳輸裝置之微型泵由一視角視得分解示意圖。
第9B圖所示為本案氣體傳輸裝置之微型泵由另一視角視得分解示意圖。
第10A圖所示為本案氣體傳輸裝置之微型泵剖面示意圖。
第10B圖所示為本案氣體傳輸裝置之微型泵另一實施例剖面示意圖。
第10C圖至第10E圖所示為第10A圖之氣體傳輸裝置之微型泵作動示意圖。
第11圖為為本案血壓測量模組之通信連接外部裝置示意圖。
10:血壓測量裝置
10a:穿戴件
1:模組主體
2:氣體傳輸裝置
3:感測器
4:氣囊
5:驅動電路板
6a:光學感測器
Claims (33)
- 一種血壓測量模組，包含：至少一個模組主體，包含一匯流板、複數個腔板以及複數個閥片，該至少一個模組主體連接一氣囊，供以控制該氣囊之充氣及排氣運作；至少一個氣體傳輸裝置，控制氣體流動，並封蓋於該腔板一側，且與該模組主體共同連接該氣囊以構成一血壓測量裝置；以及至少一個感測器，監測該氣囊中氣體壓力的變化或與使用者之皮膚接觸之壓力；其中，該氣體傳輸裝置受驅動時形成氣體傳輸，讓氣體導入該模組主體中而聚集至該氣囊，使該氣囊膨脹以進行血壓測量運作，經過該感測器監測該氣囊內聚集氣體之壓力或與使用者之皮膚接觸之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述之血壓測量模組，其中該氣體傳輸裝置為微型泵、致動器及石英振盪器之其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之血壓測量模組，其中該血壓測量模組包含複數個該氣體傳輸裝置，且每一個該氣體傳輸裝置封蓋對應於每一個該腔板一側，且與該模組主體共同連接該氣囊以構成一血壓測量裝置。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量模組，其中該模組主體包含：該匯流板，設有一匯流出口及一導引槽，相互彼此連通，以及該匯流板上區分複數組匯流板承組區，且每一該匯流板承組區中各設有一匯流凹槽、一匯流板凸部、一卸流凹槽及一卸流出口，而該導引槽連通每一該匯流板承組區之該匯流凹槽，該匯流凹槽與該卸流凹槽，使其相互連通，該匯流板凸部凸設於該卸流凹槽中，且周圍由該卸流凹槽圍繞，以及該卸流出口設置於該匯流板凸部中心位置；複數個該腔板，該匯流板承置於每一個該腔板上，且該腔板對應該 匯流板之每一該匯流板承組區區域中凹設有一導流腔室及一承置框槽，該導流腔室對應到該匯流板之該匯流凹槽且彼此相連通，該導流腔室及該承置框槽分別設置在彼此相對之不同表面上，該承置框槽底部設置有一集流腔室，該集流腔室底部設有至少一連通孔，以貫穿連通至該導流腔室，以及該導流腔室中設置有一腔板凸部，且該腔板凸部周圍圍繞該連通孔，以及每一該腔板對應到該匯流板之該卸流凹槽處設置一第二連通孔，該第二連通孔與該集流腔室連通；以及複數個該閥片，每一個該閥片設置於該匯流板與該腔板之間，在該腔板中對應抵觸該腔板凸部，並於對應該腔板凸部處設有一閥孔，且該閥孔受該腔板凸部封閉，該閥片在該匯流板之每一該匯流板承組區上對應抵觸該匯流板凸部而封閉該卸流出口；其中，複數個該氣體傳輸裝置設置定位於每一個該腔板之該承置框槽中，供以封閉該集流腔室，並運作以輸送氣體至該集流腔室中，複數個該氣體傳輸裝置同時運作時，供輸氣體由該腔板之該集流腔室導入，以推動該閥片脫離抵觸該腔板凸部之狀態，促使供輸氣體經過該閥片之該閥孔而流通至該導流腔室所連通之該匯流板之該匯流凹槽中，再透過該導引槽集中流入該匯流出口中集流輸出。
- 如申請專利範圍第4項所述之血壓測量模組，其中複數個該氣體傳輸裝置未運作時，該匯流板之該匯流出口內氣體得以透過該導引槽流入該匯流凹槽，並推動該閥片位移，使該閥片之該閥孔抵觸該腔板凸部而封閉，氣體再經過該導引槽而流入該卸流凹槽，以推動該卸流凹槽所對應該閥片脫離抵觸該匯流板凸部之狀態，開啟該卸流出口，再透過該卸流出口排出於該匯流板外，進行一卸壓作業。
- 如申請專利範圍第4項所述之血壓測量模組，其中該閥片設有一第一接觸面及一第二接觸面，且該閥片在該第一接觸面及該第二接觸面之間 及對應該腔板各設有一匯流凹部片及一卸流凹部片，且該匯流凹部片及該卸流凹部片是不凸出於該第一接觸面及該第二接觸面，以及該匯流凹部片對應抵觸該腔板之該腔板凸部，且該閥孔設置於該匯流凹部片位置而受該腔板凸部封閉，該卸流凹部片對應抵觸該匯流板之該匯流板凸部而封閉該卸流出口。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量模組，其中該腔板上設有複數個卡榫，而該閥片承置於該腔板之一腔板第一表面上，並對應每一該卡榫處設有一定位孔，以及該匯流板承置於該閥片上，並對應該閥片之每一該定位孔位置設有一卡榫孔，使該閥片設置於該匯流板與該腔板之間，以該腔板之每一該卡榫對應穿伸入該閥片之每一該定位孔中，再嵌置該匯流板之每一該卡榫孔中，使該閥片定位不偏移。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量模組，其中該氣體傳輸裝置為一微型泵，包含：一進流板，具有至少一進流孔、至少一匯流排槽及一匯流腔室，其中該進流孔供導入氣體，該進流孔對應貫通該匯流排槽，且該匯流排槽匯流到該匯流腔室，使該進流孔所導入氣體得以匯流至該匯流腔室中；一共振片，接合於該進流板上，具有一中空孔、一可動部及一固定部，該中空孔位於該共振片中心處，並與該進流板的該匯流腔室對應，而該可動部設置於該中空孔周圍且與該匯流腔室相對的區域，而該固定部設置於該共振片的外周緣部分而貼固於該進流板上；以及一壓電致動器，接合於該共振片上相對應設置；其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一腔室空間，以使該壓電致動器受驅動時，使氣體由該進流板之該進流孔導入，經該匯流排槽匯集至該匯流腔室中，再流經該共振片之該中空孔，由該壓電致動器與該共振片之該可動部產生共振傳輸氣體。
- 如申請專利範圍第8項所述之血壓測量模組，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，為一正方形形態，可彎曲振動；一外框，環繞設置於該懸浮板之外側；至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供該懸浮板彈性支撐；以及一壓電元件，具有一邊長，該邊長小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電元件貼附於該懸浮板之一表面上，用以接受電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
- 如申請專利範圍第8項所述之血壓測量模組，其中該微型泵包括一第一絕緣片、一導電片及一第二絕緣片，其中該進流板、該共振片、該壓電致動器、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片依序堆疊結合設置。
- 如申請專利範圍第9項所述之血壓測量模組，其中該懸浮板包含一凸部，設置於該懸浮板貼附該壓電元件之表面的相對之另一表面。
- 如申請專利範圍第11項所述之血壓測量模組，其中該懸浮板包含一凸部，為以蝕刻製程製出一體成形突出於該懸浮板貼附該壓電元件之表面的相對之另一表面上之一凸狀結構。
- 如申請專利範圍第8項所述之血壓測量模組，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，為一正方形形態，可彎曲振動；一外框，環繞設置於該懸浮板之外側；至少一支架，連接成形於該懸浮板與該外框之間，以提供該懸浮板彈性支撐，並使該懸浮板之一表面與該外框之一表面形成為非共平面結構，且使該懸浮板之一表面與該共振片保持一腔室空間；以及一壓電元件，具有一邊長，該邊長小於或等於該懸浮板之一邊長，且 該壓電元件貼附於該懸浮板之一表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量模組，其中該氣體傳輸裝置為為一微機電系統之微型泵。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量模組，其中該氣囊設置於該血壓測量裝置底部並收縮隱藏形成平整面。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量模組，其中該血壓測量裝置搭配一穿戴件，該氣囊設置於該穿戴件內部並收縮隱藏形成平整面。
- 如申請專利範圍第1項所述之血壓測量模組，其中該氣囊設置於該血壓測量裝置底部並收縮隱藏形成平整面，且該感測器設置於該氣囊外部。
- 如申請專利範圍第17項所述之血壓測量模組，其中該感測器為一陣列式壓力感測器，使用壓平掃描進行使用者動脈之監測，運算出所監測使用者之血壓資訊。
- 如申請專利範圍第16項所述之血壓測量模組，其中該穿戴件為軟性所構成之環形帶狀結構，用以環繞套設於穿戴使用者之手腕、手臂及腳部之其中之一。
- 如申請專利範圍第16項所述之血壓測量模組，其中該穿戴件為硬性材質所構成之環形帶狀結構，用以環繞套設於穿戴使用者之手腕、手臂及腳部之一。
- 如申請專利範圍第3項所述之血壓測量模組，其中該血壓測量模組進一步包含有一驅動電路板、一光學感測器、一三軸加速度感測器、一微處理器及一通信器，其中該氣體傳輸裝置、該感測器、該光學感測器、該三軸加速度感測器、該微處理器及該通信器皆封裝設置於該驅動電路板上作電性連接，而該微處理器提供該氣體傳輸裝置、該感測器及該光 學感測器、該三軸加速度感測器及該通信器之驅動訊號，以及控制該氣體傳輸裝置之驅動運作，並接收該感測器、該光學感測器所量測信號予以運算轉換成一資訊數據，並將該資料數據經過該通信器通訊傳輸至一外部連結裝置予以儲存、紀錄以進行更進一步的分析統計，藉以更瞭解穿戴使用者之生理健康情形。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該通信器為有線傳輸，為USB傳輸、mini-USB傳輸及micro-USB傳輸之其中之一。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該通信器為無線傳輸，為Wi-Fi傳輸、藍芽傳輸、無線射頻辨識傳輸(RFID)及近場通訊傳輸(NFC)之其中之一。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該通信器為同時包含有線傳輸及無線傳輸。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該外部連結裝置為雲端系統、可攜式裝置、電腦系統之其中之一。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該外部連結裝置接收血壓測量模組所傳送之穿戴使用者之生理資訊，並可透過一統計學方式的自我學習之人工智慧(AI)程式，以對該等資訊進行進一步之分析比對。
- 如申請專利範圍第26項所述之血壓測量模組，其中該自我學習之人工智慧(AI)程式，分析使用者以形成符合醫療水準的上下限血壓範圍，超過上下限血壓範圍時，立即回饋給該血壓測量裝置提出警告通知，藉以更瞭解穿戴使用者之生理健康情形。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該光學感測器接收所發射光源透射至使用者皮膚組織後反射回的光源並產生偵測訊號，提供給該微處理器轉換為一健康數據資訊輸出。
- 如申請專利範圍第28項所述之血壓測量模組，其中該健康數據資訊包含一心率數據、一心電圖數據及血壓數據之其中之一。
- 如申請專利範圍第29項所述之血壓測量模組，其中該血壓測量裝置實施該氣體傳輸裝置驅動促使該氣囊膨脹，並經過該感測器監測該氣囊內聚集氣體之壓力，運算出所監測使用者之精準血壓量測數值，將此量測數值做為該光學感測器量測血壓的初始量測校正基礎的演算，讓心率變異性(Heart Rate Variability,HRV)、心房顫動(AF)的輔助量測確認補償，以達成更精確量測之健康數據資訊輸出。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該三軸加速度感測器偵測到信號，直接傳輸給該微處理器控制該氣體傳輸裝置之驅動而使該氣囊膨脹以進行血壓測量運作，經過該感測器監測該氣囊內聚集氣體之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊，以了解發生狀況時使用者的健康資訊，能夠即時通報處理或回報救護之處理措施。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該使用者血壓、血氧異常時，透過該光學感測器感測，讓該微處理器接收該光學感測器所量測信號異常狀況，直接控制該氣體傳輸裝置之驅動而使該氣囊膨脹以進行血壓測量運作，經過該感測器監測該氣囊內聚集氣體之壓力，運算出所監測使用者之血壓資訊，以了解發生狀況時使用者的健康資訊，能夠即時通報處理或回報救護之處理措施。
- 如申請專利範圍第21項所述之血壓測量模組，其中該微處理器控制每5分鐘至60分鐘控制該氣體傳輸裝置之驅動而使該氣囊膨脹以進行自動充氣測血壓一次，並使該氣囊內聚集氣體經過該感測器監測出量測信號，該微處理器接收該感測器所量測信號予以運算轉換成一資訊數據，將該資料數據經過該通信器通訊傳輸至該外部連結裝置予以儲存、紀錄以進行更進一步的分析統計，藉以連續性血壓結果可以使穿戴用戶很方 便操作的方式顯示，更瞭解穿戴使用者之健康情形。
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