TWM523429U - 生理信號量測裝置 - Google Patents

Description

生理信號量測裝置

本創作係提供一種生理信號量測裝置，尤指方便組裝並具防水功能之量測裝置，係於一體成型之基座的容置空間組裝量測模組之電路板，且電路板表面一光接收器及至少一個光發射器對位基座的各透孔，並供組裝於預設電子裝置，達到具良好防水效果、且可準確量測生理信號之目的。

按，人體內部佈滿血管以將心臟送出的血液透過血管傳送至人體各部位，再透過血管將血液送回至心臟，可供血液在人體循環，也在人體形成許多的經絡、脈搏，藉以維持人體的正常運作，使人體保持應有的機能；而隨著人體的成長、變化，在日常生活中難免發生病痛，必須透過醫療檢測後，診視人體的病痛狀況，再由醫生施以藥物進行治療，以使人體機能恢復正常的運作。

而在科技不斷進步，也帶動西方醫學(西醫)的進步，隨著電子科技日新月異的前進，使得醫學與電子、電腦等技術的結合，許多新的診斷方式逐漸被開發，例如心導管、心電圖、電腦斷層掃描、血壓計、血糖計以及核磁共振等醫療檢測技術，提供西方醫學技術(西醫)在疾病的診斷、分析等精準度上有著極大的進步；然，中國傳統醫學技術(中 醫)都是透過中醫師替病患診脈，在中國傳統醫學的疾病診治、辨識方面，通常都會採行『望、聞、問、切』的診斷方式，經由中醫師對病患的神情、氣色、身體變化等進行觀察，再透過手指觸壓血脈經絡，因係屬分侵入式診斷狀態，且效有效而無傷害性，並能提供較多的診療資訊，成為中醫診治病患的傳統方法，藉由透過診脈方式感受人體脈絡的脈動信息，進一步分析病患的病情，但容易受到中醫師的主觀意識、經驗、傳承、氣候以及外在環境因素等影響，造成診脈的準確度略有偏差，雖不致影響病情的診治，卻也容易導致病患治療的時間延長；因此，如何將優良的中國傳統醫學(中醫)與現代化科技作結合，並與西醫的科學檢測方式作相互佐證，即為目前中醫所應重視並予以改進之議題。

則人體內部的血管在輸送血液的過程時，受到血液流動速度的變化而會產生血流脈動，且血管內部單位面積的血流量即是隨著心臟的搏動產生變化，除了中醫透過脈動的診脈方式，判斷人體內部五臟六腑的虛實衰盛之外，亦可透過人體心律信號傳感器取得之信號〔PPG信號(Photoplenthysomgraphy)，光體積變化描記器〕。光在穿過人體時會被不同的組織吸收衰減，人體的組織組成假定是固定的，因此光的衰減量應該是固定的。但血管中的血液會隋著心臟的跳動有明顯的體積變化，此一周期性的體積變化就會產生不一樣的衰減量。因此，當光穿透皮膚的組織時，藉著觀察光的強度衰減，可以得到一個具有周期性、上下起伏的波形圖。透過記錄光線偵測血管中受血流脈動的變化所產生的信號，利用光感測元件隨著血管中血液流量的變化，導致感測電壓跟著變化以取得偵測信號，藉以判斷血液的血壓變化等，是西醫中經常 應用的偵測器具，透過中醫與西醫的不同判斷血管中血液流量變化模式，作為判斷人體是否發生病變的依據，具有融合中、西醫學與現代科技的重要里程；但目前使用之人體心律信號傳感器(PPG傳感器)，主要可分為穿透式及反射式，一般反射式的PPG傳感器，為包括設置於電路板上之一光發射單元及一光接收單元，透過光發射單元投射光訊號至人體皮膚，而皮膚的微血管中的帶氧紅血球及非帶氧紅血球比例變化，會使得皮膚受光後反射光的強度產生變化，再由光接收單元接收此變化之反射光訊號後，可輸出至訊號電路板上之處理單元進行判斷，但在目前應用的PPG傳感器模組A(請同時參閱第十一、十二圖所示)，光感應器A1、光隔離體A2及外部保護體A3等，均是分開加工成型的獨立單一個體，在後續進行組裝、定位於電子裝置的殼體B加工作業時，尚必須解決防水問題，不僅增加組裝作業的困難度，亦會影響到PPG傳感器模組A產品整體的效能一致性、產品良率亦降低，欲進行大量生產作業時，也必須投入更多的人力來解決組裝製程所衍生的問題，如此相當耗時、費工，更不符合經濟效益，則於實際應用、實施時，仍存在諸多缺失有待改善。

是以，如何解決目前用以偵測人體心律信號的傳感器，在製造、加工過程所衍生之問題與困擾，且影響產品的品質良率降低之麻煩與不便，即為從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，創作人有鑑於上述之問題與缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出可方便組裝並具良好防水效果，且可準確量測生理信號 之生理信號量測裝置的新型專利誕生。

本創作之主要目的乃在於該量測裝置之基座內部具有容置空間，並於基座表面設有至少二個鏤空狀之透孔貫通至容置空間，且各透孔相鄰位置分別具有光阻隔壁，而各透孔處分別裝設有透光蓋板，再於基座的容置空間組裝量測模組之電路板，該電路板表面設有一光接收器及至少一個光發射器分別對位嵌入於基座之各透孔，則光接收器及至少一個光發射器相鄰位置分別受到光阻隔壁予以阻擋、分隔，可避免光線穿透形成光發射器與光接收器之間的相互干擾，而基座係一體成型供量測模組易於對位組裝、極為省時省工、更符合經濟效益，且可達到良好防水效果之目的，並能提升產品的良率。

本創作之次要目的乃在於該基座係透過二次模具射出加工作業，而於各透孔處一體成型具透光效果之透光蓋板，保持基座整體的完整性、無接縫，具有良好的防水效果，該基座係於表面一體成型有凸框體，或於凸框體的周圍一體成型防水隔離槽，以供基座及偵測模組在組裝於預設電子裝置時，形成良好的防水效果，保持偵測模組的偵測準確性。

1‧‧‧基座

10‧‧‧容置空間

11‧‧‧透孔

111‧‧‧第一透孔

112‧‧‧第二透孔

113‧‧‧第三透孔

12‧‧‧透光蓋板

121‧‧‧第一透光蓋板

122‧‧‧第二透光蓋板

123‧‧‧第三透光蓋板

13‧‧‧光阻隔壁

14‧‧‧凸框體

15‧‧‧防水隔離槽

2‧‧‧量測模組

21‧‧‧電路板

22‧‧‧光接收器

23‧‧‧光發射器

231‧‧‧第一光發射器

232‧‧‧第二光發射器

3‧‧‧電子裝置

4‧‧‧手指

41‧‧‧微血管或血管

A‧‧‧PPG傳感器模組

A1‧‧‧光感應器

A2‧‧‧光隔離體

A3‧‧‧外部保護體

B‧‧‧殼體

第一圖 係為本創作之立體外觀圖。

第二圖 係為本創作之立體分解圖。

第三圖 係為本創作另一視角之立體分解圖。

第四圖 係為本創作之側視剖面圖。

第五圖 係為本創作較佳實施例之立體外觀圖。

第六圖 係為本創作較佳實施例之側視剖面圖。

第七圖 係為本創作基座較佳實施例之立體外觀圖。

第八圖 係為本創作基座較佳實施例之立體分解圖。

第九圖 係為本創作基座較佳實施例另一視角之立體分解圖。

第十圖 係為本創作基座較佳實施例之側視剖面圖。

第十一圖 係為習知PPG傳感器之側視圖。

第十二圖 係為習知PPG傳感器組裝於電子裝置之側視圖。

為達成上述目的與功效，本創作所採用之技術手段及其構造、實施之方法等，茲繪圖就本創作之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係為本創作之立體外觀圖、立體分解圖、另一視角之立體分解圖、側視剖面圖，由圖中所示可以清楚看出，本創作之生理信號量測裝置，係包括基座1及量測模組2，其中：

該基座1內部具有容置空間10，且容置空間10朝基座1一側表面設有至少二個鏤空狀之透孔11，並於各透孔11處分別裝設有透光蓋板12，且各透孔11相鄰位置分別設有光阻隔壁13，可供阻擋光線穿透至相鄰的各透孔11處。

該量測模組2係包括有電路板21及設置於電路板21上之一光接收器22、至少一個光發射器23，且電路板21內建有預設電路佈局，可供處理光接收器22所傳送之各種量測信號(如：血壓、血氧 濃度或脈搏等量測信號)，而電路板21表面中央處設置一光接收器22，再於光接收器22側邊相鄰間隔排列至少一個光發射器23。

上述各構件於組裝時，係可利用基座1之容置空間10供組裝量測模組2之電路板21，並供電路板21表面上一光接收器22、至少一個光發射器23對位嵌入基座1的各透孔11內，而一光接收器22、至少一個光發射器23受到各透孔11相鄰位置的光阻隔壁13形成阻隔、分離，即可透過基座1及量測模組2組構成本創作之生理信號量測裝置。

且上述本創作之基座1，係一體成型於一側表面凸設有凸框體14，相對凸框體14的基座1另側面則向內凹設有容置空間10，再由容置空間10朝基座1另側的凸框體14表面設有至少二個透孔11，而本創作較佳實施例之一，係於基座1的凸框體14表面，分別設有相鄰排列的第一透孔111、第二透孔112及第三透孔113，而第一透孔111、第二透孔112及第三透孔113分別呈矩形框孔狀，並供第一透孔111的孔徑尺寸係大於相鄰之第二透孔112、第三透孔113的孔徑尺寸，再於第一透孔111、第二透孔112及第三透孔113分別組裝透光蓋板12之第一透光蓋板121、第二透光蓋板122及第三透光蓋板123；至於基座1及各透光蓋板12係分別為絕緣材質(塑膠、橡膠或矽膠等)透過二次模具射出加工作業一體成型製成，基座1於各透孔11處分別利用模具射出加工作業一體成型透光蓋板12，各透光蓋板12表面係可分別為平面、曲面或波紋面等形狀，而能分別達到不同導光效果，且可利用各透光蓋板12形成隔離保護作用，當使用者手指4貼 附於基座1的凸框體14表面上，可藉由各透光蓋板12阻擋皮膚接觸光接收器22及光發射器23，即能避免手指4直接接觸光接收器22、光發射器23造成的損壞情形。

而相對基座1較佳實施例之一，係於基座1的凸框體14表面，分別設有相鄰排列的第一透孔111、第二透孔112及第三透孔113，則量測模組2即於電路板21表面設有一光接收器22，並於光接收器22二外側分別設有第一光發射器231、第二光發射器232，則供一光接收器22及二光發射器23組裝於基座1之三個透孔11處，三個透孔11處分別設有透光蓋板12，對位於光接收器22之第一透孔111及第一透光蓋板121的尺寸，係大於對位於第一光發射器231、第二光發射器232之第二透孔112、第三透孔113與第二透光蓋板122、第三透光蓋板123的尺寸。

請參閱第二、三、四、五、六圖所示，係為本創作之立體分解圖、另一視角之立體分解圖、側視剖面圖、較佳實施例之立體外觀圖、較佳實施例之側視剖面圖，由圖中所示可以清楚看出，本創作之生理信號量測裝置，於實際應用實施時，該基座1係為一體成型製成，並於組裝量測模組2後，可供組裝於預設電子裝置3內，並供基座1之凸框體14露出預設電子裝置3表面，而預設電子裝置3係可為電子手環、智慧型手錶或血壓計、血氧計型式之生理信號測量器等各種型式之電子裝置產品，因基座1為一體成型製成，方便組裝於預設電子裝置3，於進行組裝、對位加工時相當簡易、方便，極為省時、省工，可降低組裝加工之製造成本，並具有良好的防水效果，保護量測模組2不易受到外水氣干擾、影響， 亦可延長預設電子裝置3及量測裝置之使用壽命。

而可供使用者將手指4貼附於預設電子裝置3表面，並將手指4對位於基座1的凸框體14表面的各透孔11、各透光蓋板12之上方，藉由量測模組2的至少一個光發射器23(較佳實施例可為第一光發射器231及第二光發射器232)向上朝透光蓋板12處投射光線，使光線穿透各透光蓋板12照射於手指4的皮膚表面，同時偵測手指4皮膚內的微血管或血管41，透過微血管或血管41中的帶氧紅血球及非帶氧紅血球比例變化或是血液流動的速度變化等，則導致光發射器23投射至皮膚上的光線反射光之強度產生變化，並使反射光線投映至光接收器22處，以供光接收器22接收反射光的強度變化後產生光信號，則將光信號傳送至電路板21，即可透過電路板21判斷、分析光信號的振幅、頻率等，藉以獲得相對應之生理信號，如：血壓、血氧濃度或脈搏等量測信號，可供判斷使用者的生理狀態(如：血壓、脈搏次數、血氧濃度或身體內部臟器變化等)是否處於正常或異常狀態，並提升對生理信號判斷的準確度。

再者，量測模組2之電路板21嵌裝於基座1的容置空間10內後，一光接收器22、至少一個光發射器23為對位嵌入基座1的各透孔11內，而一光接收器22、至少一個光發射器23相鄰位置則分別受到各透孔11相鄰位置的光阻隔壁13形成阻隔、分離，分別形成單獨的間隔空間，即可供至少一個光發射器23向外投射光線時，光線只會向上往透光蓋板12處投射出外部，不會干擾相鄰的光接收器22，可供光接收器22能接收由手指4皮膚所反射的光線，提升光接收器22接收 光線強度、頻率等之準確度，且基座1的各透孔11內部，利用各光阻隔壁13使各透孔11形成獨立的空間，而供光接收器22與至少一個光發射器23分別位於各透孔11的獨立空間內部，可供光接收器22、至少一個光發射器23之間不會受到光線的影響，不會形成相互干擾現象。

請參閱第二、六、七、八、九、十圖所示，係為本創作之立體分解圖、較佳實施例之側視剖面圖、基座較佳實施例之立體外觀圖、基座較佳實施例之立體分解圖、基座較佳實施例另一視角之立體分解圖、基座較佳實施例之側視剖面圖，由圖中所示可以清楚看出，本創作之生理信號量測裝置，該基座1係可於凸框體14的周圍一體成型有防水隔離槽15，避免外部水氣滲入基座1內部影響量測模組2之穩定性、準確度等，且基座1於相對凸框體14、防水隔離槽15的另側表面向內凹設有容置空間10，可於基座1的容置空間10組裝量測模組2之電路板21，並供電路板21表面一光接收器22、至少一個光發射器23分別嵌入基座1的各透孔11處，並利用各透孔11相鄰位置的光阻隔壁13，可將光接收器22、光發射器23予以阻隔、分離，即可供光發射器23投射光線向上往透光蓋板12處投射出基座1外部，並不會影響光接收器22形成相互干擾，則可利用至少一個光發射器23的光線投射至基座1外部貼附的手指4皮膚處，光線再自皮膚反射穿過透光蓋板12被光接收器22接收，光接收器22接收反射光的強度變化後產生光信號，則將光信號傳送至電路板21，即可透過電路板21判斷、分析光信號的振幅、頻率等，藉以獲得相對應之生理信號，可供判斷使用者的生理狀態(如：血壓、脈搏次數、血氧濃度或身體內部臟器變化等)是否處於正常或異常狀態 ，達到提升生理信號判斷的準確度。

是以，以上所述僅為本創作之較佳實施例而已，非因此侷限本創作之專利範圍，本創作之生理信號量測裝置，係於該基座1內部容置空間10朝一側壁面設有至少二透孔11，各透孔11上並分別一體成型有透光蓋板12，且各透孔11相鄰位置分別設有光阻隔壁13，以供量測模組2之電路板21組裝於基座1的容置空間10，電路板21表面一光接收器22、至少一個光發射器23分別嵌入各透孔11內、並受到光阻隔壁13的阻隔、分離，以供光發射器23朝透光蓋板12向外投射光線至基座1表面的手指4皮膚，光線自手指4皮膚反射再穿過另一透光蓋板12進入另一透孔11內被光接收器22接收，俾可達到防止光線對光接收器22、至少一個光發射器23形成相互干擾之目的，則供光接收器22接收反射光線的強度、頻率，透過電路板21判斷生理信號的狀態，以提高對生理信號判斷的準確度，且基座1及各透光蓋板12係透過二次模具射出加工一體成型，具有良好防水效果，而基座1可供量測模組2快速組裝、對位，具有省時省工、提升工作效率之效果，故舉凡可達成前述效果之結構、裝置皆應受本創作所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本創作之專利範圍內，合予陳明。

故，本創作為主要針對進行設計，係利用基座的容置空間供組裝量測模組之電路板，並供電路板表面一光接收器、至少一光發射器對位嵌入基座的各透孔內、且受到各透孔相鄰位置的光阻隔壁對光接收器及光發射器形成阻擋，可供光發射器向外投射光線至基座上的人體皮膚，光線自人體皮膚反射後被光接收器接收，光線不致對光發射器、光接收器 形成相互干擾，而可達到提升量測生理信號準確度為主要保護重點，且基座透過二次模具射出加工形成良好防水效果，可供量測模組方便組裝於基座，乃僅使組裝作業快速、具有省時省工之優勢，並提升組裝作業的工作效率之功能，惟，以上所述僅為本創作之較佳實施例而已，非因此即侷限本創作之專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本創作之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本創作上述生理信號量測裝置於實際應用、實施時，為確實能達到其功效及目的，故本創作誠為一實用性優異之創設，為符合新型專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障創作人之辛苦研發、創設，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧基座

11‧‧‧透孔

111‧‧‧第一透孔

112‧‧‧第二透孔

113‧‧‧第三透孔

12‧‧‧透光蓋板

121‧‧‧第一透光蓋板

122‧‧‧第二透光蓋板

123‧‧‧第三透光蓋板

13‧‧‧光阻隔壁

14‧‧‧凸框體

2‧‧‧量測模組

21‧‧‧電路板

22‧‧‧光接收器

23‧‧‧光發射器

231‧‧‧第一光發射器

232‧‧‧第二光發射器

Claims (8)

1. 一種生理信號量測裝置，其包括基座及量測模組，其中：該基座內部具有容置空間，並由容置空間朝基座表面設有至少二個鏤空狀之透孔，各透孔處分別裝設有透光蓋板，且各透孔相鄰位置分別設有阻擋光線穿透之光阻隔壁；及該量測模組係組裝於基座的容置空間，並設有裝置於容置空間內之電路板，且電路板表面設有分別對位各透孔之一光接收器及至少一個光發射器。
2. 如申請專利範圍第1項所述生理信號量測裝置，其中該基座一側表面係一體成型有凸框體，相對凸框體的基座另側表面設有內凹狀之容置空間，且容置空間朝另側凸框體設有至少二個向外貫通之鏤空狀透孔。
3. 如申請專利範圍第2項所述生理信號量測裝置，其中該基座係一體成型供組裝於預設電子裝置內，並供凸框體露出預設電子裝置表面，而預設電子裝置係為電子手環、智慧型手錶或血壓計、血氧計型式之生理信號測量器。
4. 如申請專利範圍第1項所述生理信號量測裝置，其中該基座及各透光蓋板係分別為絕緣材質(塑膠、橡膠或矽膠)透過二次模具射出加工作業一體成型製成。
5. 如申請專利範圍第1項所述生理信號量測裝置，其中該基座於各透孔處分別利用模具射出加工作業一體成型透光蓋板，各透光蓋板表面係分別為平面、曲面或波紋面之形狀。
6. 如申請專利範圍第1項所述生理信號量測裝置，其中該基座表面分別設有至少二個呈矩形狀之透孔，位於基座表面中央的矩形第一透孔尺寸係大於相鄰的矩形第二透孔尺寸。
7. 如申請專利範圍第1項所述生理信號量測裝置，其中該量測模組於電路板表面設有相鄰排列之一光接收器及至少一個光發射器，並利用電路板嵌設於基座的容置空間內，一光接收器及至少一個光發射器分別對位嵌入基座的各透孔內，且相鄰的光接收器及至少一個光發射器間分別受到各透孔間的光阻隔壁阻擋分離。
8. 如申請專利範圍第1項所述生理信號量測裝置，其中該量測模組於電路板表面設有一光接收器，並於光接收器二外側分別設有光發射器，則基座表面設有供一光接收器及二光發射器組裝之三個透孔，三個透孔處分別設有透光蓋板，對位於光接收器之透孔及透光蓋板的尺寸係大於對位於二個光發射器之透孔與透光蓋板的尺寸。