本發(fā)明涉及醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備研究領(lǐng)域，特別涉及一種穿戴式超聲波感測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

血液流速和血壓是心血管疾病的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，心血管系統(tǒng)的異常往往通過血液流速和血壓獲得反映，因而血液流速和血壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)于心血管系統(tǒng)疾病的預(yù)防及治療具有重要意義。現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備大多體積比較大，不具有攜帶性，且需通過特定電纜連接到被測(cè)者，從而不能即時(shí)監(jiān)控，只能單次測(cè)量，無法滿足隨時(shí)隨地的監(jiān)測(cè)需要，而一些穿戴式測(cè)量設(shè)備則存在監(jiān)測(cè)靈敏度有限的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種穿戴式超聲波感測(cè)裝置。

一種穿戴式超聲波感測(cè)裝置，其包括依次層疊設(shè)置的一第一保護(hù)層、一超聲波接收單元、一電路基板、一超聲波發(fā)射單元及一第二保護(hù)層，所述超聲波發(fā)射單元包括依次層疊設(shè)置的一第一電極層、一第一壓電材料層及一第二電極層，所述第一電極層包括多個(gè)間隔排布的電極單元，所述第一壓電材料層包括多個(gè)壓電單元，所述每一電極單元與所述第二電極層之間夾設(shè)有多個(gè)壓電單元，每一電極單元、所述第二電極層及夾設(shè)于所述電極單元與所述第二電極層之間的多個(gè)壓電單元構(gòu)成一個(gè)壓電感測(cè)單元。

本發(fā)明的穿戴式超聲波感測(cè)裝置中超聲波發(fā)射單元包括多個(gè)壓電感測(cè)單元，所述壓電感測(cè)單元進(jìn)一步包括夾設(shè)于每個(gè)電極單元與第二電極層之間的多個(gè)壓電單元，這種結(jié)構(gòu)將所述壓電材料層做成微型簇狀結(jié)構(gòu)，易于彎曲，適合穿戴式應(yīng)用，且這種結(jié)構(gòu)適用于波束成形

(beam forming)模式，增強(qiáng)發(fā)射信號(hào)，由此可提高所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)靈敏度。所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置中超聲波發(fā)射單元的電極層包括多個(gè)間隔排布的電極單元，這種結(jié)構(gòu)利于獨(dú)立控制每個(gè)電極單元。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的穿戴式超聲波感測(cè)裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中超聲波發(fā)射單元的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中第一壓電材料層的俯視示意圖。

圖4為另一實(shí)施例的第一壓電材料層的俯視示意圖。

主要元件符號(hào)說明

如下具體實(shí)施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的穿戴式超聲波感測(cè)裝置1的剖視圖。所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置1體積較小，可佩戴在人的手腕、手臂等部位，隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)使用者的人體指標(biāo)信息，如血液流速、血壓、心率等。所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置1包括依次層疊設(shè)置的第一保護(hù)層11、一超聲波接收單元12、一第一粘膠層13、一電路基板14、一第二粘膠層15、一超聲波發(fā)射單元16及一第二保護(hù)層17。使用時(shí)，所述第一保護(hù)層11通常與人體皮膚表面10直接接觸。所述超聲波接收單元12通過所述第一粘膠層13與所述電路基板14貼合，所述超聲波發(fā)射單元16通過第二粘膠層15與所述電路基板14貼合。所述超聲波發(fā)射單元16包括依次層疊設(shè)置的一第一電極層161、一第一壓電材料層162及一第二電極層163，其中所述第一電極層161更靠近所述第二粘膠層15。所述超聲波接收單元12包括層疊設(shè)置的一第三電極層121和一第二壓電材料層122，其中所述第二壓電材料層122更靠近所述第一粘膠層13。第一保護(hù)層11和第二保護(hù)層17均通過粘膠層(圖未示)分別與所述超聲波接收單元12及所述超聲波發(fā)射單元16進(jìn)行貼合。

較佳地，第一粘膠層13與第二粘膠層15的厚度均小于30μm。

所述電路基板14上設(shè)有控制電路(圖未示)，所述控制電路上有電極140，電極140用于感應(yīng)所述超聲波接收單元12上的電荷并將其輸入所述控制電路。在本實(shí)施例中，電路基板14為薄膜晶體管陣列基板，所述控制電路為陣列像素電路(圖未示)，每一像素電路包含一像素電極，這些像素電極即被用作所述電極140，用于收集所述第二壓電材料層122的電荷并將其輸入至所述像素電路。為保證所述電極140能有效收集電荷，所述第一粘膠層13的方塊電阻小于150Ω/sq，介電常數(shù)小于5F/m。電路基板14具有柔性。在其它實(shí)施例中，所述電路基板14也可為柔性電路板(Flexible Printed Circuit,FPC)。

請(qǐng)一并參閱圖2和圖3，圖2為所述超聲波發(fā)射單元16的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為所述第一壓電材料層162的俯視圖。如圖2所示，所述超聲波發(fā)射單元16的第一電極層161為一不連續(xù)的層，其包括間隔排布的多個(gè)電極單元1611，每個(gè)電極單元1611彼此絕緣設(shè)置并且分別進(jìn)行電連接，這種結(jié)構(gòu)有利于獨(dú)立控制每個(gè)電極單元1611。所述第一壓電材料層162為一不連續(xù)的層，其包括多個(gè)壓電單元1621，這種結(jié)構(gòu)將所述第一壓電層162做成微型簇狀結(jié)構(gòu)，易于彎曲，適合穿戴式應(yīng)用，且這種結(jié)構(gòu)適用于波束成形(beam forming)模式，增強(qiáng)發(fā)射信號(hào)。所述每個(gè)電極單元1611與所述第二電極層163之間夾設(shè)多個(gè)所述壓電單元1621。每一個(gè)電極單元1611、第二電極層163、及夾設(shè)于所述每個(gè)電極單元1611與所述第二電極層163之間的多個(gè)所述壓電單元1621構(gòu)成一個(gè)壓電感測(cè)單元160。本實(shí)施例中，每個(gè)電極單元1611呈方形塊狀，每個(gè)壓電單元1621大致垂直于第二電極層163表面的方向延伸。每個(gè)電極單元1611和每個(gè)壓電單元1621沿平行于第二電極層163表面方向的橫截面呈方形，多個(gè)電極單元1611和每一壓電感測(cè)單元160內(nèi)的多個(gè)壓電單元1621均為陣列間隔排布。

在實(shí)際應(yīng)用中，以感測(cè)人手腕處脈搏跳動(dòng)為例，將所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置1佩帶至人手腕處，第一保護(hù)層11與人體皮膚表面10貼合，所述控制電路向所述超聲波發(fā)射單元16的電極單元1611和第二電極層163施加電壓產(chǎn)生電勢(shì)差，所述第一壓電材料層162在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生超聲波，所述超聲波信號(hào)穿過所述電路基板14、所述超聲波接收單元12及所述第一保護(hù)層11到達(dá)人體皮膚表面或皮下組織并被反射形成反射信號(hào)，所述反射信號(hào)被所述超聲波接收單元12接收，所述第二壓電材料層122在所述反射超聲波信號(hào)的作用下產(chǎn)生電荷，電路基板14上的電極140感應(yīng)所述電荷并輸入至控制電路，所述控制電路放大所述電荷形成輸出電信號(hào)發(fā)送至外部控制電路。由于手腕處血管存在脈搏的跳動(dòng)，在脈搏跳動(dòng)與脈搏跳動(dòng)間隙，所述超聲波信號(hào)在人體皮膚表面或皮下組織被吸收、反射或分散后形成的反射信號(hào)不同，致使最終的輸出電信號(hào)不同。外部控制電路通過控制電路14輸出的電信號(hào)可計(jì)算出脈搏跳動(dòng)頻率，進(jìn)一步推算出血流流速和血壓等人體指標(biāo)信息發(fā)送至顯示終端(圖未示)。所述顯示終端可集成在所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置1上。所述人體指標(biāo)信息可通過無線方式或者數(shù)據(jù)線傳輸方式發(fā)送至用戶的智能手機(jī)、手表等終端裝置。

在其它實(shí)施例中，所述電極單元1611和所述壓電單元1621沿平行于第二電極層163表面方向的橫截面可為其它形狀，多個(gè)電極單元1611可為其它間隔排布方式，每一壓電感測(cè)單元160內(nèi)的多個(gè)壓電單元1621也可為其它排布方式，且多個(gè)壓電單元1621還可鄰接排布。如圖4所示，圖4為另一實(shí)施例的第一壓電材料層172的俯視圖。如圖4所示，所述第一壓電材料層172包括多個(gè)壓電單元1721，所述多個(gè)壓電單元1721沿平行于第二電極層163表面方向的橫截面形狀為圓形，所述多個(gè)壓電單元1721可間隔排布，也可鄰接排布。

所述第一保護(hù)層11和所述第二保護(hù)層17的材料可為樹脂，例如為聚酰亞胺(PI)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，但不以此為限。

可以理解，所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置1的每層結(jié)構(gòu)均可為柔性可彎曲的，所述穿戴式超聲波感測(cè)裝置1可具有柔性。所述第一壓電層162做成微型簇狀結(jié)構(gòu)，相較于整片式的壓電層結(jié)構(gòu)，更易于彎曲，適合穿戴式應(yīng)用，且這種結(jié)構(gòu)適用于波束成形(beam forming)模式，增強(qiáng)發(fā)射信號(hào)。所述第一電極層161包括間隔排布的多個(gè)電極單元1611，每個(gè)電極單元1611彼此絕緣設(shè)置并且分別進(jìn)行電連接，這種結(jié)構(gòu)有利于獨(dú)立控制每個(gè)電極單元1611。