肠道检测一体化芯片及其实现方法与流程

本发明涉及一种肠道检测一体化芯片，特别涉及一种肠道检测一体化芯片及其实现方法。

背景技术：

随着SOC芯片技术的迅速发展,物联网技术越来越重要,特别是健康类的物联网芯片的需求越来越大。但是目前制约医疗物联网芯片设备的一个重要问题是所有的设备和基础芯片都还依赖于传统的物理电气，比如电源插座,调试插座等,用于连接进行信息交换和电源充电等应用,因此设备无法工作与恶劣的液体中或者其他恶劣环境中。

经检索，目前对医疗设备芯片的研究多致力于功能上的，少有将芯片直接置于人体肠道等不良环境的应用研究，所以本发明提出一种一体化的肠道健康检测芯片,整个芯片没有任何对外的物理电气连接接口,不需要外部的印刷电路板即可单芯片独立工作,通过无线完成充电和通信,可以使芯片工作于水中人体中等原来电子设备完全无法工作的环境中,极大的提高了物联网芯片的应用场景范围。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种肠道检测一体化芯片及其实现方法，整个芯片没有任何对外的物理电气连接接口，不需要外部的印刷电路板即可单芯片独立工作，通过无线完成充电和通信，可以使芯片工作于水中人体中等原来电子设备完全无法工作的环境中，极大的提高了物联网芯片的应用场景范围。

本发明一体化芯片是这样实现的：一种肠道检测一体化芯片，包括封装为一体的肠道检测传感器、ADC转换单元、CPU、蓝牙控制电路、蓝牙天线、电池、无线充电线圈以及电源管理电路；所述肠道检测传感器、ADC转换单元、CPU、蓝牙控制电路以及蓝牙天线依次连接；所述电池、无线充电线圈分别连接电源管理电路，且封装后的芯片表面不留任何电气接口。

本发明一体化芯片的实现方法是这样实现的：一种肠道检测一体化芯片的实现方法，包括：

S1、在芯片硅片上设置ADC转换单元、CPU、蓝牙控制电路以及电源管理电路；并在芯片硅片外设置肠道检测传感器、电池、无线充电线圈以及蓝牙天线；且所述肠道检测传感器、ADC转换单元、CPU、蓝牙控制电路以及蓝牙天线依次连接；所述电池、无线充电线圈分别连接电源管理电路；

S2、对芯片的芯片硅片、肠道检测传感器、电池、无线充电线圈以及蓝牙天线进行一体化封装，且封装后的芯片表面不留任何电气接口。

进一步的，本发明芯片及其实现方法中，

所述肠道检测传感器包括温度传感器、酸碱度传感器以及至少一种肠道病原菌传感器，所述温度传感器、酸碱度传感器以及肠道病原菌传感器均连接所述ADC转换单元。

所述电源管理电路进一步包括充电检测单元、稳压电路、第一通路选择单元、第二通路选择单元以及供电网络单元；所述无线充电线圈分别连接充电检测单元和稳压电路；所述充电检测单元分别连接第一通路选择单元和第二通路选择单元；所述稳压电路分别连接第一通路选择单元和第二通路选择单元；所述电池、第一通路选择单元、第二通路选择单元以及供电网络单元依次连接。

所述ADC转换单元、CPU、蓝牙控制电路以及电源管理电路均设在芯片硅片上；所述电池设置为电池板；所述无线充电线圈设置为无线充电线圈膜或板；所述蓝牙天线设置为蓝牙天线膜或板；

所述一体化芯片的封装方式为下述的任何种：

(1)、所述肠道检测传感器、蓝牙天线膜或板、芯片硅片、电池板、无线充电线圈膜或板自上而下依次堆叠在一基板上并通过绝缘胶粘接固定，且所述肠道检测传感器和芯片硅片之间，蓝牙天线膜或板和芯片硅片之间，所述芯片硅片和电池板之间，所述电池板和无线充电线圈膜或板之间，无线充电线圈膜或板和基板之间，以及芯片硅片和基板之间分别通过焊接线焊接后形成电气连接；

(2)、所述肠道检测传感器、蓝牙天线膜或板、芯片硅片、电池板和无线充电线圈膜或板平铺分布在一基板的正表面并通过绝缘胶粘接固定，且分别与基板通过焊接线焊接后形成电气连接；

(3)、所述肠道检测传感器、蓝牙天线膜或板、芯片硅片、电池板自上而下依次堆叠并通过绝缘胶粘接固定在一基板的正面，所述无线充电线圈膜或板则粘接固定在基板的背面；所述肠道检测传感器和芯片硅片之间，蓝牙天线膜或板和芯片硅片之间，所述芯片硅片和电池板之间，所述电池板和基板之间，无线充电线圈膜或板和基板之间，以及芯片硅片和基板之间分别通过焊接线焊接后形成电气连接；且基板上设有金属过孔以连通基板的正面和背面的信号。

所述一体化芯片封装后的形状为胶囊形或扁平圆柱体，或是球状体。

本发明具有如下优点：

(1)本发明一体化的肠道健康检测芯片设计，通过无线方式完成充电和对外通信，不需要外部的印刷电路板即可单芯片独立工作；

(2)且体积可以做得非常小，利于在肠道内工作；

(3)整个芯片没有任何对外的物理电气连接接口，可以使芯片工作于水中人体中等原来电子设备完全无法工作的环境中，不受肠道内的不利环境影响，极大的提高了物联网芯片的应用场景范围。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明肠道检测一体化芯片的电路原理示意图。

图2为本发明肠道检测一体化芯片的一种封装方式结构示意图。

图2a为图2的前视结构示意图。

图3为本发明肠道检测一体化芯片的另一种封装方式结构示意图。

图3a为图3的前视结构示意图。

图4为本发明肠道检测一体化芯片的再一种封装方式结构示意图。

图5和图6为本发明肠道检测一体化芯片的外观结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明的肠道检测一体化芯片，包括封装为一体的肠道检测传感器1、ADC转换单元2、CPU、蓝牙控制电路3、蓝牙天线4、电池5、无线充电线圈6以及电源管理电路7；所述肠道检测传感器1、ADC转换单元2、CPU、蓝牙控制电路3以及蓝牙天线4依次连接；所述电池、无线充电线圈分别连接电源管理电路，且封装后的芯片表面不留任何电气接口。

所述ADC转换单元2、CPU、蓝牙控制电路3以及电源管理电路7均设在芯片硅片100上；所述肠道检测传感器1、电池5、无线充电线圈6以及蓝牙天线4设在芯片硅片100外并与芯片硅片100一封装为一体。

其中，所述肠道检测传感器1包括温度传感器11、酸碱度传感器12以及至少一种肠道病原菌传感器13，所述温度传感器11、酸碱度传感器12以及肠道病原菌传感器13均连接所述ADC转换单元2。

上述各电路单元的功能如下：

所述温度传感器11负责监测肠道内的温度信息,并把温度模拟信号送往ADC转换单元；

所述酸碱传感器12负责检测肠道内的酸碱度信息,并把酸碱度模拟信号送往ADC转换单元；

所述肠道病原菌传感器13(包含各种可以检测肠道细菌的传感器)负责检测肠道内的各种病原菌信息，并把病原菌模拟信号送往ADC转换单元。

所述ADC转换单元2负责将各路的模拟信号转换为数字信号然后送往CPU进行处理；

所述CPU负责芯片的程序处理,包括数据处理和通信控制,会将肠道检测传感器1各项的数据送往蓝牙控制电路3,同时可以接收蓝牙控制电路3输入的蓝牙接受信息进行处理；

所述蓝牙控制电路3负责进行蓝牙数据发送和接收,蓝牙发送是指接受CPU传来的待发送数据经过蓝牙调制后发送到蓝牙天线4,蓝牙接收是指接受蓝牙天线4输入的信号进行解调成为数字信号后发送给CPU进行处理；

所述蓝牙天线4负责发送和接收蓝牙无线信号；

所述电池5负责为整个芯片提供电源；

所述无线充电线圈6负责对电池5进行无线充电；

所述电源管理电路7用于检测电池5的工作状态，并控制无线充电线圈6是否对所述电池5的进行充电。

而所述电源管理电路7进一步包括充电检测单元71、稳压电路72、第一通路选择单元73、第二通路选择单元74以及供电网络单元75；所述无线充电线圈6分别连接充电检测单元71和稳压电路72；所述充电检测单元71分别连接第一通路选择单元73和第二通路选择单元74；所述稳压电路72分别连接第一通路选择单元73和第二通路选择单元74；所述电池5、第一通路选择单元73、第二通路选择单元74以及供电网络单元75依次连接。

其中，

所述充电检测单元71负责监测无线充电线圈6是否处于充电状态,

(1)、如果处于充电状态则控制第一通路选择单元73选通稳压电路72到电池5的充电通路,同时选通稳压电路72到供电网络单元75的供电通路，让无线充电线圈6对电池5进行充电同时提供芯片的供电工作；

(2)、如果无线充电线圈6没有处于充电状态，则控制第一通路选择单元73、第二通路选择单元74选通电池5到供电网络单元75的通路,让电池5完成供电工作。

所述稳压电路72负责对充电线圈输入的电源能量进行稳压处理,然后将稳压后的电能输出到电池5进行充电,同时输出到芯片的供电网络单元75提供芯片的供电工作。

如图1至图4所示，基于上述一体化芯片，本发明还提供一种肠道检测一体化芯片的实现方法，包括下述步骤：

S1、在芯片硅片上设置ADC转换单元2、CPU、蓝牙控制电路3以及电源管理电路7；并在芯片硅片100外设置肠道检测传感器1、电池5、无线充电线圈6以及蓝牙天线4；且所述肠道检测传感器1、ADC转换单元2、CPU、蓝牙控制电路3以及蓝牙天线4依次连接；所述电池5、无线充电线圈6分别连接电源管理电路7；

S2、对芯片的芯片硅片100、肠道检测传感器1、电池5、无线充电线圈6以及蓝牙天线4进行一体化封装，且封装后的芯片表面不留任何电气接口，但所述肠道检测传感器1的检测部分裸露于封装体300的表面。其外观形状为胶囊形(如图2)或扁平圆柱体(如图3)，或是球状体(未图示)，易于吞服。

本发明在具体实现时，可将所述电池5设置为电池板500；将所述无线充电线圈6设置为无线充电线圈膜或板600；将所述蓝牙天线4设置为蓝牙天线膜或板400；

然后以下述的任何一种封装方式进行封装：

(1)、如图2和图2a所示，所述肠道检测传感器1、蓝牙天线膜或板400、芯片硅片100、电池板500、无线充电线圈膜或板600自上而下依次堆叠在一基板200上并通过绝缘胶粘接固定，且所述肠道检测传感器1和芯片硅片100之间，蓝牙天线膜或板400和芯片硅片100之间，所述芯片硅片100和电池板500之间，所述电池板500和无线充电线圈膜或板600之间，无线充电线圈膜或板600和基板200之间，以及芯片硅片100和基板200之间分别通过焊接线焊接后形成电气连接。

(2)、如图3和图3a所示，所述肠道检测传感器1、蓝牙天线膜或板400、芯片硅片100、电池板500和无线充电线圈膜或板600平铺分布在一基板200的正表面并通过绝缘胶粘接固定，且分别与基板200通过焊接线焊接后形成电气连接。

(3)、如图4所示，所述肠道检测传感器1、蓝牙天线膜或板400、芯片硅片100、电池板500自上而下依次堆叠并通过绝缘胶粘接固定在一基板200的正面，所述无线充电线圈膜或板600则粘接固定在基板200的背面；所述肠道检测传感器1和芯片硅片100之间，蓝牙天线膜或板400和芯片硅片100之间，所述芯片硅片100和电池板500之间，所述电池板500和基板200之间，无线充电线圈膜或板600和基板200之间，以及芯片硅片100和基板200之间分别通过焊接线焊接后形成电气连接；且基板200上设有金属过孔201以连通基板200的正面和背面的信号。

再如图5和图6所示，所述一体化芯片封装后的形状为胶囊形(如图5)或扁平圆柱体(如图6)，或是球状体(未图示)，易于吞服。所述温度传感器11、酸碱度传感器12以及至少一种肠道病原菌传感器13的检测部分均裸露于封装体300的表面。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。