生命体征传感系统的制作方法

[0001]
本发明涉及智能终端设备配件技术领域，且特别是涉及一种生命体征传感系统。


背景技术：

[0002]
传统的医疗器械由于高成本、专业的使用方式和非智能化，且多数仅能在医院由专业人士操作，难以融入人们的日常生活。
[0003]
随着人类全面进入老龄化时代，人们对自身健康管理和疾病治疗提出了新的要求，包括以下几点：疾病的全周期管理、低成本治疗技术、普惠型筛查技术、个性化治疗技术和疾病发病的预防机制。为满足上述的新的要求，近几年产生了利用生命体征传感器技术的智能医疗器械对生命体征进行监控以达到对疾病的防控和治疗的作用。
[0004]
但现有的智能医疗器械，由于缺乏医疗级的精准度，且使用方法复杂，未能达到高频和便捷采集人体生命体征数据的目的，仍未解决新形势下医疗方案的痛点。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种生命体征传感系统，可以方便快捷地对生命体征进行采集，解决现代医疗中面临的数据采集等诸多痛点问题。
[0006]
本发明实施例提供一种生命体征传感系统，用于设置在智能移动设备的保护壳上，智能移动设备的保护壳包括外壳主体，生命体征传感系统包括主传感器模组和控制模组；主传感器模组设置在外壳主体上；主传感器模组包括传感器主体、以及设置在传感器主体上的光电传感器和压力传感器模组，光电传感器用于采集人体的血流搏动数据，压力传感器模组可用于测量人体的手指内压力数据；控制模组对生命体征传感器系统进行控制，并与智能移动设备进行通讯，将所获得的血流搏动数据和手指内压力数据发送给智能移动设备进行计算得出血压信号并显示测量结果。
[0007]
进一步地，主传感器模组还包括压力传导结构，压力传导结构设置在传感器主体与压力传感器模组之间，压力传导结构用于将人体手指施加在传感器主体上的压力传递到压力传感器模组。
[0008]
进一步地，传感器主体的外表面具有椭球型的凹面结构，凹面结构的凹面深度为1～3mm；光电传感器设置在凹面结构的中部。
[0009]
进一步地，主传感器模组还包括心电传感器，心电传感器封装在凹面结构的表面，用于采集人体体表的心电数据。
[0010]
进一步地，压力传导结构的厚度为0.1～2.0mm，其材料为杨氏模量100gpa以上的硬质金属或者无机材料。
[0011]
进一步地，压力传感器模组包括呈阵列排布的多个压力传感器。
[0012]
进一步地，生命体征传感系统还包括辅助模组，辅助模组包括体温传感器、湿度传感器、皮肤电传感器、供电模块中的一种或几种。
[0013]
进一步地，辅助模组包含供电模块时，供电模块用于对生命体征传感系统供电，或
者对智能移动设备的应急供电。
[0014]
进一步地，主传感器模组的数量为两个，分别设置在外壳主体的背面并位于上下两端中间位置，辅助模组和控制模组设置在外壳主体的一个侧面。
[0015]
进一步地，主传感器模组、辅助模组、控制模组数量均为两个，且均对称设置在外壳主体相对的两个侧面。
[0016]
进一步地，通过光电传感器测量得到手指按压过程中血流搏动形成的震荡波，震荡波的数据包络线的波形存在拐点，智能移动设备通过识别拐点处对应的手指内压力数据，推算出动脉收缩压和舒张压。
[0017]
根据本发明的生命体征传感系统，通过在智能移动设备的保护壳内增设医疗精度的传感器，结合超薄封装技术和智能算法，利用人群对智能移动设备的频繁使用，实现了对生命体征的方便快捷的采集，进而解决了现代医疗难度最大的数据采集痛点问题，可为远程医疗和健康管理铺平道路，实现了院外管理和精准治疗。
附图说明
[0018]
图1是本发明一实施例的生命体征传感系统的结构示意图。
[0019]
图2是本发明另一实施例的生命体征传感系统的结构示意图。
[0020]
图3是本发明一实施例的生命体征传感系统的主传感器模组的结构示意图。
[0021]
图4是本发明另一实施例的生命体征传感系统的主传感器模组的结构示意图。
[0022]
图5是本发明一实施例的生命体征传感系统在测量血压施加压力的趋势图。
具体实施方式
[0023]
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0024]
如图1所示，本发明的生命体征传感系统用于设置在智能移动设备的保护壳上，该智能移动设备的保护壳包括外壳主体1，该生命体征传感系统包括主传感器模组2和控制模组4。
[0025]
具体地，外壳主体1用于包裹和保护所附属的智能移动设备(图未绘示)；智能移动设备例如是手机、平板电脑、智能手表等。
[0026]
主传感器模组2设置在外壳主体1上。本实施例中，主传感器模组2的数量为两个，分别设置在外壳主体1的背面1a并位于上下两端中间位置，背面1a是指与被包裹的智能移动设备相背离的一面，用户可以同时用两个手指按压接触主传感器模组2，并通过按压接触实现对人体的心电、心率和血压等生命体征的测量。
[0027]
控制模组4位于外壳主体1内，可以实现对整个生命体征传感器系统的控制，并且控制模组4可以通过蓝牙或者有线方式，与智能移动设备进行通讯以计算和显示测量结果。
[0028]
该生命体征传感系统还包括辅助模组3，辅助模组3设置在外壳主体1上，辅助模组3包括实现对人体体温测量的体温传感器、测量皮肤湿度的湿度传感器、测量皮肤中电流的皮肤电传感器、供电模块中的一种或几种，辅助模组3中包含的各个传感器可用于测量不同类型的生命体征，在需要时，该些生命体征数据可用于结合主传感器模组2的测量数据进行计算得出相应的测量结果。当辅助模组3包含供电模块时，该供电模块实现对整个生命体征
传感系统供电，或者对智能移动设备的应急供电等。辅助模组3可以实现额外的生命体征测量或者特定的电路功能。
[0029]
如图2所示，在本发明的另一个实施例中，主传感器模组2、辅助模组3、控制模组4数量均为两个，且均对称设置在外壳主体1相对的两个侧面1b。此种结构设计的优点在于：1、无需在外壳主体1的背面设置主传感器模组2，可以控制生命体征传感系统的整体厚度(也即是外壳主体1的厚度)；2、便于在测量时不影响观看显示屏的内容；3、便于单手持握测量。
[0030]
如图3所示，主传感器模组2包括心电传感器201、传感器主体202、光电传感器203、压力传导结构204和压力传感器模组205。其中，心电传感器201位于主传感器模组2的最上方(也即是最靠近测量目标)，心电传感器201可用于采集人体体表的心电数据。传感器主体202用于支撑主传感器模组2上的各个组成结构(即心电传感器201、光电传感器203、压力传导结构204和压力传感器模组205)。光电传感器203可用于采集人体的血流搏动数据。压力传感器模组205可用于测量人体手指的压力分布，进一步计算人体手指内压力(阻断动脉的压力)数据，通过血流搏动数据和手指内压力数据得到血压信号。压力传导结构204用于将手指施加在主传感器模组2的传感器主体202上的压力传递到压力传感器模组205。
[0031]
如图4所示，在本发明的一个实施例中，主传感器模组2大致为扁平的长方体结构，包括心电传感器201、传感器主体202、光电传感器203、压力传导结构204和压力传感器模组205。
[0032]
传感器主体202用于支撑主传感器模组2的其它各个组成结构(心电传感器201、光电传感器203、压力传导结构204、压力传感器模组205)，传感器主体202的外表面具有椭球型的凹面结构2021，凹面结构2021的凹面深度为1～3mm，凹面深度是指在垂直于传感器主体202方向上，凹面结构2021的外边缘与中间位置的最低点之间的距离，凹面结构2021用于与人体手指进行接触。
[0033]
心电传感器201位于主传感器模组2的最上方。本实施例中，心电传感器201封装在凹面结构2021的外露表面。心电传感器201材料由金属薄片、ag/agcl涂层或者导电橡胶组成，心电传感器201用于采集人体体表的心电数据。
[0034]
光电传感器203例如是为双波长光电传感器，光电传感器203位于传感器主体202的凹面结构2021的中部。光电传感器203用于采集人体的血流搏动数据。
[0035]
压力传导结构204和压力传感器模组205设置在传感器主体202的下表面。压力传导结构204位于传感器主体202与压力传感器模组205之间。
[0036]
压力传感器模组205由多个呈矩形阵列排布的微型压力传感器2051构成，其阵列数量密度为3
×
3以上，多个压力传感器2051组成高分子柔性薄膜压力传感器，在其它实施例中，也可使用经过减薄的mems(microelectro mechanical systems、微机电系统)压力传感器。
[0037]
压力传导结构204用于将手指的压力传递至压力传感器模组205，压力传导结构204为薄片结构，其整体厚度为0.1～2.0mm，压力传导结构204的材料为杨氏模量100gpa以上的硬质金属或者无机材料。压力传导结构204可以优化压力分布，可有助于提高压力传感器模组205的准确性。
[0038]
本发明的生命体征传感系统通过人体手指按压设置在智能移动设备的保护壳上
的主传感器模组2，通过在主传感器模组2内设置压力传感器模组205及压力传导结构204，可准确测量手指施加给主传感器模组2的压力，并进一步计算手指内部的压力，该压力即为阻断动脉的压力。通过手指施加不同的压力，形成不同的阻断动脉的压力，也即，完全阻断手指动脉血流或者完全释放外界对动脉的压力，通过观察该压力对脉搏的影响，即可计算出包括收缩压和舒张压在内的血压信号。
[0039]
本发明的生命体征传感系统由多个呈矩形阵列排布的微型的压力传感器2051组成的压力传感器模组205，其优点在于：由于人体手指的非均匀性，施加到主传感器模组2上的压力为非均匀压力，因此由单一的压力传感器进行手指内阻断动脉的压力测量时，只能计算施加到主传感器模组2上的压力平均值，而不能精确计算；而采用本发明的压力传感器模组205，可以通过建立手指压力施加的接触力学模型，通过呈阵列排布的压力传感器2051测得的不同的压力数值分布，精确计算阻断动脉的压力。其中一个计算方法为，将压力传感器模组205最中部的压力传感器2051对应的压力值，等效为手指内部的阻断动脉的压力。也可以采用力学中常用的赫兹接触模型，进行阻断动脉的压力计算，以获得精确的血压测量结果。
[0040]
利用上述生命体征传感系统测量生命体征的方法为：
[0041]
提供具有上述生命体征传感系统的智能移动设备的保护壳，将外壳主体1包裹在智能移动设备上；
[0042]
通过控制模组4，初始化生命体征传感系统后，生命体征传感系统开始工作；
[0043]
将手指放在主传感器模组2上并按压；
[0044]
具体地，在按压过程中，按压方法为先缓慢施加压力，从零直至人体手指能施加的最大压力；在压力达到最大之后，再缓慢卸载压力。施加压力和撤回压力的整个时间需要保持在20秒以上，优选为20～40秒；如图5所示，施加压力的趋势为倒v字型，即先轻压再重压后再轻压。
[0045]
在按压的过程中，控制模组4持续对主传感器模组2进行的监测，获取心电数据、手指内压力数据以及血流搏动数据；
[0046]
在有需要时，还可以使用辅助模组3，实现对人体其他生命体征的测量，或者实现供电功能；
[0047]
控制模组4与智能移动设备进行通讯，将所获取心电数据、手指内压力数据以及血流搏动数据发送给智能移动设备，智能移动设备根据接收的数据计算出心电信号、心率信号和血压信号并进行显示。
[0048]
本实施例中，心电数据通过心电传感器201直接获取。
[0049]
进一步地，心率信号的计算方法可通过主传感器模组2中的心电传感器201所测得心电波形相邻的r波波峰之间时间计算得到。
[0050]
进一步地，血压信号的获取方法包括：通过光电传感器203测量手指压入和抬起过程中的血流搏动数据(也即是脉搏数据)，通过压力传感器模组205测量手指内压力数据，在压入和抬起的过程中，手指施加的不同压力形成不同的阻断动脉的压力，脉搏会随着手指压力的变化而形成不同幅度的震荡波，其震荡波的数据包络线会反映血压数值，脉搏震荡波的包络线的波形会在动脉收缩压和舒张压处的形成拐点，智能移动设备通过识别该拐点处对应的手指内阻断动脉的压力数据，结合示波法原理，即可推算出动脉收缩压和舒张压。
[0051]
本发明通过在智能移动设备的保护壳内增设医疗精度的传感器，结合超薄封装技术和智能算法，利用人群对智能移动设备的频繁使用，实现了对生命体征的方便快捷的采集，进而解决了现代医疗难度最大的数据采集痛点问题，可为远程医疗和健康管理铺平道路，实现了院外管理和精准治疗。
[0052]
以上所述，仅是本发明的生命体征传感系统及生命体征测量方法的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。