專利名稱：一種柔性多點脈搏傳感器裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療裝置和監測技術，尤其涉及一種使用電容式傳感器陣列的脈搏檢測裝置。
背景技術：
脈搏是人體的重要參數之一，可以反映壓力、放松、生理狀況等參數，對脈搏的測量對了解人體的健康狀況很有幫助。中醫技法中的“切”就是關于診脈的技術。西方醫用的脈搏測量裝置已經有幾百年的歷史，隨著科技的進步，特別是傳感器技術的發展，使用傳感器進行脈搏等身體參數的測量帶來了相比于以往更多的便利，可以實現測量裝置的小型化、測量數據的精確化，進而把檢測裝置和計算機技術結合起來，可以實現檢測數據的形象化。傳感器是一種將壓力、電位、電流等物理量轉化成可識別的電信號，從而可以進行數據測量的裝置。傳感器主要有電阻式傳感器、壓電式傳感器、和電容式傳感器三種，這三種傳感器均可用在檢測心跳或其他人體參數裝置上。現有技術中，使用電阻式傳感器測量的精確度不高。使用壓電式傳感器的裝置，精確度高，但是難以將傳感器單元微小化，從而實現檢測裝置的便攜化。雖然通過使用半導體制造工藝，利用壓電元件和半導體應變計形成的壓敏二極管或壓敏晶體管作為壓力傳感器，能夠實現微細化，但其制造成本較高并且制成的傳感器為剛性體，不具有柔性，因此難以實現彎曲等變形，所以不適用于需要柔性的應用場合。和電阻式和壓電式元件相比，使用電容元件作為的傳感方式的優點在于結構簡單，
三種不同類型的傳感器具體比較結果如下表所示
#點I電容式I電阻式I壓電式
最大范圍好_U_U_
敏感度優_ι_u_
最小單元尺寸好_1_1_
可重復性優_ι_η_
溫度穩定性優_ι_ι_
十的敏感性I優 I優 I好
各種壓力傳感器的比較
以傳感器測定動脈壓力變動是公知技術，技術手段為通過將傳感器單元放置人體動脈表面上，通過感受動脈帶來張力變化來測定血管內的壓力狀態。動脈直徑通常為 1. 2mm-3. 5mm，為了能夠精確的檢查到動脈引起的壓力變化，需要將傳感器盡量覆蓋在動脈的上方。單體面積大的傳感器容易實現這個目標，但是帶來的副作用是與之適應的裝置不容易實現小型化，且使用時舒適度差。更重要的是動脈內壓力分布是隨著血管延伸的方向有所變化，用單體大面積傳感器無法精確確定上述的動脈內壓力分布變化的。為了能更精確檢測壓力分布的細微之處，而且滿足檢測裝置的小型化的要求，可以采用單體尺寸微小的傳感器，這樣更適于檢測沿著動脈延伸方向的微小的壓力變化。對于使用微型傳感器元件來檢測動脈壓力，因為每個單體傳感器尺寸小，為了保證測量位置的準確性(保證傳感器單元位于動脈之上)，通常將微型的傳感單元在與動脈的延伸方向上大致正交的排列多個， 這種排列方式會保證至少某一個傳感元件在測量時，配置在動脈的上面。
中國專利申請號200510083沈1的文獻公開了一種使用電容傳感器，利用張力法原理測定脈搏張力的裝置，具體來說用在與動脈的延伸方向大致正交的方向上配置微小的多個傳感元件的壓力傳感器測定動脈內壓。該裝置包括上部電極、下部電極、底座構件，底座構件具有在上部電極和下部電極之間起支撐的功能。電極由銅箔制成，墊片由硅橡膠制成。上部電極和下部電極交叉排列，其中重疊的部分形成作為傳感元件的電容元件。使用時，將手腕放入帶有電容傳感器的檢測裝置中，保證動脈位置位于傳感器單元的下方，按壓檢測裝置使得傳感器緊貼皮膚，從而動脈內壓的變化引起傳感元件的電容元件之間的電壓變化，通過檢測這種變化可以計算出動脈內壓的變化情況。該專利的問題在于，由于傳感器元件與支撐件的質地、大小形狀限制，該檢測單元較大、質地較硬，而且使用時需要主動按壓施加壓力，造成用戶使用上的不便與不舒適感覺，使用這種傳感器單元的檢測裝置體積較大，不易攜帶。而且該專利所提出的折線型的傳感器，單元的信號與面積比值(S/A)較小，精度容易受噪音信號的影響，因此不能滿足后期計算分析的要求。為了滿足用戶隨時隨地方便的監測自身生理指數，特別是動脈內壓的需求，需要實現檢測裝置的小型化，便攜化和高精度，同時使用時具有舒適、易用的特點。

發明內容
為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種使用柔性電容傳感器陣列的多點脈搏傳感器裝置，具有結構簡單和生產成本低、測量結果的精確、穩定性高等優點，且適用于如手表表帶等柔性結構的。使用柔性傳感器陣列進行脈搏測量的方法與裝置，具有準確穩定的檢測脈搏壓力的能力，同時與腕式表型醫療裝置配合，可以實現隨時隨地方便的監控動脈壓力等生理數據，使用方便。本發明首先提供了一種制造柔性電容傳感器的方法，包括的步驟為
將規則排列的柔性傳感元件固化在柔性基板(FPCB)上，形成電容傳感器的第一電極。將金屬絲/箔與纖維材料混編，形成與第一電極相對的電容傳感器的第二電極； 該方法進一步包含將兩端電極連接、固定的步驟。其中，所述形成第二電極的金屬絲/箔成網狀交叉排列。
本發明還提供了一種電容傳感器，包括
柔性基板(FPCB)； 固化在柔性基板上的由柔性傳感元件形成的第一電極； 由金屬材料與纖維材料混編形成與第一電極相對的第二電極； 所述第一電極與第二電極交叉的部分形成電容感應單元。所述第一電極包含規則排列的m個電容元件，m是大于等于2的自然數。所述形成第二電極的金屬絲/箔與纖維材料編織成網狀。所述柔性基板上設有至少一個連接、固定裝置。本發明還提供了一種柔性多點脈搏傳感器裝置，包括數據線，其特征在于，還包括
如上所述的電容傳感器；安裝于柔性基板上的模數轉換裝置。所述第一電極的區域面積為20mm xl5 mm。所述柔性基板寬度為18mm。本發明的有益之處在于其優點結構簡單，靈敏度高，由因為使用柔性資料，可以方便的將本裝置與腕式手表型醫療器械表帶整合，具有舒適、方便、靈活特點，并且制造成本低。


附圖1為電容傳感器的原理圖。附圖2為本發明的傳感器裝置示意圖。附圖3為本發明的傳感器裝置的第二電極的平面以及側面示意圖。附圖4為本發明的實施方式1的第一電極的示意圖。附圖5為本發明的實施方式2的第一電極的示意圖。附圖6為本發明的實施方式3的第一電極的示意圖。附圖7為本發明的實施方式4的第一電極的示意圖。
具體實施例本發明所利用電容傳感器檢測動脈內壓力是基于電容的基本電性質，如附圖1所示，電容的兩電極被長度為d空氣間隙分隔，如果空氣間隙減少，電容C上升，反之，電容C 下降。基于此原理，將電容傳感器應用于脈搏的檢測上，首先使用一種制作新型電容傳感器的方法將帶有作為電極材料與纖維材料混編作為電容的一極，布料可以作為與人體接觸的觸覺墊。將固著于柔性基板柔性電容元件通過校準成陣列狀配置作為電容的另一極，和與纖維材料混編的金屬等電極材料相對配合組成電容傳感器，兩者電容元件交叉的部分形成電容感應單元，這些電容感應單元將用于檢測電容量的變化。當將此種傳感器裝置固定在人體手臂上，其中含有電極的纖維材料接觸人體表面，且將柔性基板上的傳感器陣列大致放于動脈上方。當動脈內壓會壓縮布料，從而改變柔性電容器之間的距離，電容感應單元兩級之間電勢發生變化。通過檢測這種電勢變化，將電勢的變化信號通過模擬數字轉換器轉換成數字信號發送到腕式手表醫療裝置，進行進一步的分析處理，就可以檢測到相應的動脈內壓力等人體參數。目前，通過現有的制造技術可實現柔性傳感器的可靠性及靈敏度， 另外本發明所具有的柔性特點易于實現舒適的、可伸展的、工業化的及其它混合傳感器的混合設計。實施例1
本實施例是將本發明應用在腕式表型醫療設備的實施方案。其中傳感器裝置方面，如附圖2所示，包含柔性基板(FPCB) (1)、固著于柔性基板(1)上的第一電極(2)、模擬數字轉換器(3)。以及如附圖3所示的包含第二電極的布料。柔性基板(1)用來承載第一電極 (2)與模數轉換裝置(3)，并與表型醫療設備的表帶固接。模塑的柔性電容元件陣列組成的第一電極(2)固著于柔性基板(1)上，所述固著在柔性基板上第一電極(2)，由M (M是大于等于2的自然數)個柔性電容元件排成陣列；本實施例中第一電極在與動脈方向大致平行的方向延伸排列，其每個電容元件的寬度在lmm-2mm之間，兩個電容元件之間的距離為CN 102525439 A0. l-o. 3mm。如此的安排能夠保證在動脈的上方必定有至少一個電容元件，從而保證測量的精確性。柔性基板的一端安裝有模數轉換器(3)，其型號為AD7147，用于收集電容傳感器發來的模擬信號，并將此模擬信號還轉換成數字信號通過數據線(4)傳輸到表型醫療裝置。柔性基板(1)上可設有至少一個的連接、固定裝置(5)，用于連接、固定柔性基板以及第一電極與包含第二電極的布料。附圖3所示為第二電極的一種排列方法，作為電極材料的金屬絲或箔編織成網狀；再與纖維材料混編在一起，成為第二電極。因為纖維材料的存在起到的間隔作用，使得第一電極和第二電極之中存在間隙。所述第一電極與所述第二電極交叉的部分形成電容感
應單元。本例中傳感器裝置的最低工作電壓為3. 3V，最大工作電流為1mA。所述柔性電容元件為12個排成陣列，其區域面積為20mmX15mm。柔性基板寬度為18mm，大致與表帶的寬度相適應。整個傳感器裝置固著在腕式表型醫療設備的表帶上，通過數據線從腕式表形醫療設備取電與接收指令，當接收到醫療設備的開始指令之后，傳感器開始工作，收集并傳送數據，當腕式表形醫療設備發出停止指令，對傳感器裝置的供電停止，則裝置停止檢測。實施例2
在本實施例中，部件的型號與材料與實施例1相同，不同之處在于，如附圖5所示，組成第一電極的電容元件單元在與動脈垂直的方向上延伸平行排列，第一電極每個電容元件單元的寬度仍然為lmm-2mm之間，長度方面相對于實施例1適當延伸，電容元件單元之間的間隔可以適當擴大，這樣的排列方式可以保證動脈上方同時存在多個電容元件單元。實施例3
在本實施例中，部件的型號與材料與實施例1相同，不同之處在于，如附圖6所示，組成第一電極的電容元件單元相對于柔性基板底邊成45度平行排列，這樣的排列方式可以保證動脈上面有至少1個電容元件單元起作用。這種方式的優點是兩個電容元件單元之間的空隙可以稍微大一些，便于設計、生產和操作。實施例4
在本實施例中，部件的型號與材料與實施例1相同，不同之處在于，如附圖7所示，組成第一電極的電容元件單元以2mm χ 2 mm的正方形排列成矩陣形式，單元之間的距離同樣為0. 1-0. 3mm，這樣的好處在于可以提高S/A (Signal to Area)的比率。并且能提供更好地測量精度。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應帶指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和修飾，這些改進和修飾也應視為本發明的保護范圍，如傳感器尺寸的改變。
權利要求
1.一種柔性電容傳感器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟將規則排列的柔性傳感元件固化在柔性基板(FPCB)上，形成電容傳感器的第一電極；將金屬絲/箔與纖維材料混編，形成與第一電極相對的電容傳感器的第二電極。
2.如權利要求1所述的一種柔性電容傳感器的制造方法，其特征在于，包含將兩端電極連接、固定的步驟。
3.如權利要求1所述的一種柔性電容傳感器的制造方法，其特征在于，形成第二電極的金屬絲/箔成網狀交叉排列。
4.一種電容傳感器，其特征在于，包括 柔性基板(FPCB)；固化在柔性基板上的由柔性傳感元件形成的第一電極； 由金屬材料與纖維材料混編形成與第一電極相對的第二電極； 所述第一電極與第二電極交叉的部分形成電容感應單元。
5.如權利要求4所述的電容傳感器，其特征在于，第一電極包含規則排列的m個電容元件，m是大于等于2的自然數。
6.如權利要求4所述的電容傳感器，其特征在于，形成第二電極的金屬絲/箔與纖維材料編織成網狀。
7.如權利要求4所述的電容傳感器，其特征在于，所述柔性基板上設有至少一個連接、固定裝置。
8.—種柔性多點脈搏傳感器裝置，包括數據線，其特征在于，還包括 具有如權利要求4、5、6、7所述的電容傳感器；安裝于柔性基板一端的模數轉換裝置。
9.如權利要求8所述的柔性多點脈搏傳感器裝置，其特征在于，所述第一電極的區域面禾只為20mm xl5 mm。
10.如權利要求8所述的柔性多點脈搏傳感器裝置，其特征在于，所述柔性基板寬度為 18mm。
全文摘要
本發明涉及一種醫療裝置和監測技術，尤其涉及一種使用電容式傳感器陣列的脈搏檢測裝置。本發明提供了一種電容傳感器，包括柔性基板；固化在柔性基板上的由傳感元件形成的第一電極；由金屬材料與纖維材料編織而成的第二電極；所述第一電極與第二電極交叉的部分形成電容感應單元。本發明還提供了一種柔性多點脈搏傳感器裝置，包括數據線，還包括如上所述的電容傳感器；安裝于柔性基板上的模數轉換裝置。本發明的有益之處在于之間其優點結構簡單，靈敏度高，由因為使用柔性材料，可以方便的將本裝置與腕式手表型醫療器械表帶整合，具有舒適、方便、靈活特點，并且制造成本低。
文檔編號A61B5/02GK102525439SQ20121003460
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者相建南 申請人:無錫愛普瑞康科技有限公司