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1. WO2020199795 - SENSOR AND ELECTRONIC DEVICE AND VITAL SIGNS DETECTION METHOD

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  

附图

1   2  

说明书

发明名称 : 传感器及电子设备以及生命体征检测方法

技术领域

[0001]
本公开的实施例涉及一种传感器及电子设备以及生命体征检测方法。

背景技术

[0002]
患者的生命体征是用来判断病患的病情轻重和危急程度的指征。主要有心率、脉搏、血压、呼吸、疼痛、血氧、瞳孔和角膜反射的改变等等。其中,呼吸、体温、脉搏、血压,医学办称为生命四大体征。它们是维持机体正常活动的支柱,缺一不可,不论哪项异常也会导致严重或致命的疾病,同时某些疾病也可导致这四大体征的变化或恶化。对病患生命体征的监测可以使得医生随时了解病患的身体状况,及时做出应对与诊治。
[0003]
正常情况下,脉搏和心率是一致的。心率是指正常人安静状态下每分钟心跳的次数,也叫安静心率,一般为60~100次/分,可因年龄、性别或其他生理因素产生个体差异。呼吸,是指机体与外界环境之间气体交换的过程。正常成人安静时呼吸一次约为6.4秒。体温,健康人的体温是相对恒定的,当体温超过正常体温的最高限度时称为发热,就是平常人们所说的发烧。传统观念认为正常体温为37℃,但因为测试部位、时间、季节及个体差异等因素的影响。
[0004]
发明内容
[0005]
本公开提供一种传感器及电子设备以及生命体征检测方法,能够同时检测呼吸和脉搏、且检测精度较高。
[0006]
一方面,本公开的实施例提供一种传感器,包括:
[0007]
第一基体,具有第一面,包括在所述第一面上的第一感测部;
[0008]
第一信号生成组件和第二信号生成组件,其二者均设置在所述第一面上;
[0009]
运动感应件,其设置在所述第一面上且与所述第一面之间具有振动间隙,所述运动感应件包括第二感测部和第三感测部;
[0010]
其中,所述第一感测部和所述第二感测部可相对移动,当所述第一感测部和所述第二感测部相背移动时,所述第二信号生成组件被触发而生成第一 检测信号;所述第三感测部用于感测外部振动,并带动所述运动感应件沿垂直于所述第一面方向振动,以触发所述第一信号生成组件生成第二检测信号。
[0011]
在一些实施例中,所述运动感应件包括第一连接部和第二连接部,所述运动感应件通过所述第一连接部和所述第二连接部可移动地连接在所述第一基体上。
[0012]
在一些实施例中,所述第一连接部作为所述第二感测部,所述第二连接部用于触发所述第二信号生成组件。
[0013]
在一些实施例中,所述第三感测部位于所述第一连接部和所述第二连接部之间。
[0014]
在一些实施例中,所述第一感测部包括设置在所述第一面上的凸出部。
[0015]
在一些实施例中,所述凸出部内设有导向腔,所述第二信号生成组件设置在所述导向腔内,所述第二连接部可移动地设置在所述导向腔内。
[0016]
在一些实施例中,所述第二连接部和所述第二信号生成组件沿所述第一感测部和所述第二感测部的相对移动方向依次设置在所述导向腔内。
[0017]
在一些实施例中,所述第二信号生成组件包括压电薄膜和与所述压电薄膜连接的电极。
[0018]
在一些实施例中,所述第二信号生成组件的压电薄膜沿所述第一感测部和所述第二感测部的相对移动方向设置在所述第二连接部的面对所述第一连接部的一侧。
[0019]
在一些实施例中,所述运动感应件还包括复位件,所述复位件用于向所述运动感应件施加复位弹性力,以使所述第二连接部触发所述第一信号生成组件后复位。
[0020]
在一些实施例中,所述复位件为弹簧,所述弹簧的一段固定到所述运动感应件,另一端固定到所述凸出部。
[0021]
在一些实施例中,所述第一面上设有导轨,所述第一连接部可移动地连接在所述导轨上。
[0022]
在一些实施例中,所述第一信号生成组件设置在所述第一面的面对所述第三感测部的一侧且位于所述振动间隙内,所述第三感测部位于所述第一信号生成组件的远离所述第一面的一侧。
[0023]
在一些实施例中,所述第二信号生成组件包括压电薄膜和与所述压电薄膜连接的电极。
[0024]
在一些实施例中,所述压电薄膜位于所述第一面与所述第三感测部之间。
[0025]
在一些实施例中,所述第一基体还具有与所述第一面相对的第二面,所述第二面上设有温检测组件。
[0026]
在一些实施例中,所述体温检测组件包括:
[0027]
第二基体,其连接在所述第一基体的所述第二面上,并能够随温度变化产生形变;
[0028]
压电半导体层,其绝缘连接在所述第二基体远离所述第一基体的一侧;
[0029]
第一电极和第二电极,其固定在所述压电半导体远离所述第二基体的一侧并与所述压电半导体层形成肖特基接触;
[0030]
检测电路,其分别与所述第一电极和第二电极连接。
[0031]
在一些实施例中,所述检测电路包括供电模块和电流检测装置,所述第一电极、所述供电模块、所述电流检测装置及所述第二电极依次串联连接。
[0032]
第二方面,本公开的实施例提供一种电子设备,包括如上所述的传感器。
[0033]
第三方面,本公开的实施例提供一种生命体征检测方法,采用第一方面任意所述的传感器进行,该检测方法包括:将所述第一感测部和第二感测部固定在胸部;读取第一检测信号和第二检测信号;获取第一检测信号的变化频率和第二检测信号的变化频率。

附图说明

[0034]
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
[0035]
图1为本公开实施例涉及的传感器的结构示意图;
[0036]
图2为本公开实施例涉及的传感器的第二基体发生形变时的结构示意图。
[0037]
附图标记:
[0038]
1-第一基体;2-运动感应件;3-第一感测部;4-第二感测部;5-第三感测部;6-第一连接部;7-第二连接部;8-第一信号生成组件;9-第一压电薄膜;10-第一电极;11-第二信号生成组件;12-第二压电薄膜;13-第二电极;14-凸出部;15-导向腔;16-导轨;17-复位件;18-体温检测组件;19-第二基体;20-压电半导体层;21-第一电极;22-第二电极;23-供电模块;24-电流检测装 置。

具体实施方式

[0039]
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
[0040]
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0041]
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明,本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
[0042]
传感器技术的发展随着信息技术的发展日新月异,而医用传感器技术也在近些年取得了巨大进展,但现有医用传感器仍然存在检测参数单一、检测精度较差的问题。
[0043]
图1为本公开实施例的传感器的结构示意图,参见图1所示,本公开实施例的传感器包括第一基体1、运动感应件2、第一信号生成组件8和第二信号生成组件11,其中,第一基体1具有相对的第一面和第二面,第一面上设有第一感测部3,第一信号生成组件8和第二信号生成组件11均设置在第一面上,运动感应件2可移动地设置在第一面上且与第一面之间具有振动间隙,该运动感应件2上具有第二感测部4和第三感测部5,所述第一感测部和所述第二感测部可相对移动,第一感测部3和第二感测部4能够相背移动,并带动第一基体1和运动感应件2发生相对移动,以触发第二信号生成组件11生成第一检测信号;第三感测部5用于感测外部振动,并带动运动感应件2 沿垂直于第一面的方向振动,以触发第一信号生成组件8生成第二检测信号。
[0044]
采用上述结构的传感器,使用时,可将第一感测部3和第二感测部4固定于待检测体的皮肤上,例如,人体胸部的皮肤表面,当待检测吸气时,胸部的皮肤扩张,第一感测部3和第二感测部4在皮肤的带动下发生相背移动,与此同时能够带动第一基体1和运动感应件2相对移动,例如,第一基体1不动,运动感应件2沿着第一面向远离第一基体1的方向移动,或者运动感应件2不动,第一基体1沿着第一面向着远离运动感应件2的方向移动,从而触发第二信号生成组件11生成能够表征呼吸的第一检测信号。第三感测部5用于与待检测体的皮肤接触,例如,人体的胸部的皮肤,第三感测部5能够感测到人体心脏跳动,并带动运动感测部同频振动,以触发第一信号生成组件8生成能够表征心跳的第二检测信号。运动感应部件与第一基体1配合能够同时感应待检测体的呼吸和心跳。另外,由于第一检测信号和第二检测信号分别由第二信号生成组件11和第一信号生成组件8生成,第一信号生成组件8和第二信号生成组件11之间互不干扰,检测精度较高。
[0045]
例如,所述第三感测部位于所述第一连接部和所述第二连接部之间。
[0046]
具体的,本公开实施例中第一基体1可为板状基体,其包括相对的第一面和第二面,第一信号生成组件8也可以设置在第一面上,第二信号生成组件11可贴设在该第一面上,该运动感应件2也设置在该第一面上,并将其设置成可沿第一基体1的第一面移动。运动感应件2与第一基体1的连接方式有多种,本实施例中的运动感应件2的两端分别设有第一连接部6和第二连接部7,第一连接部6和第二连接部7均可移动地连接在第一基体1的第一面上。运动感应件2就能够通过第一连接部6和第二连接部7沿第一基体1的第一面移动。
[0047]
在一些实施例中,第一基体1的第一面上可设置有凸出部14,并可由该凸出部14形成第一感测部3。也即,使用时,可将该凸出部14和运动感应件2的第一连接部6与例如人体的胸部皮肤固定连接,这样,在第一连接部6和该凸出部14的带动下,第一基体1和运动感应件2能够发生相对移动,进而通过第二连接部7触发第二信号生成组件11。具体的,该第一基体1的第一面的与第一连接部6相对应的位置可设置有导轨16,该第一连接部6可连接在该导轨16上,并配置为能够沿该导轨16移动。该导轨16可为导轨槽,亦可为凸出于第一面的导轨条,或其他形状。
[0048]
在一些实施例中,该凸出部14的内部可设置有导向腔15,该导向腔15可沿第一基体1的第一面布置,第二信号生成组件11可设置在该导向腔15内,例如,可贴靠在该导向腔15一端部,第二连接部7可配置成与该导向腔15相适应,并可从该凸出部14设置有第二信号生成组件11的一端伸入到该导向腔15内,该第二连接部7能够沿该导向腔15移动。在待检测体吸气时胸部皮肤扩张,凸出部14和第一连接部6相背运动,第二连接部7能够沿导向腔15向第二信号生成组件11的方向移动并触发该第二信号生成组件11,以生成第一检测信号;在待检测体呼气时,凸出部14和第一连接部6相向运动,第二连接部7向远离第二信号生成组件11的方向移动,并脱离第二信号生成组件11。这样,所成成的第一检测信号的频率与待检测体的呼吸频率相同。
[0049]
例如,所述第二连接部和所述第二信号生成组件沿所述第一感测部和所述第二感测部的相对移动方向依次设置在所述导向腔内。
[0050]
例如,所述第二信号生成组件的压电薄膜沿所述第一感测部和所述第二感测部的相对移动方向设置在所述第二连接部的面对所述第一连接部的一侧。
[0051]
此外,该运动感应件2上还可设有复位件17,复位件17用于向运动感应件2施加复位弹性力,以使第二连接部7触发第二信号生成组件11后复位。例如,可在运动感应件2上设置一复位弹簧,将该复位弹簧的一端连接在凸出部14上,另一端连接在运动感应件2上,并使该复位弹簧处于拉伸状态。这样,在待检测体皮肤张力的作用下,第一连接部6和凸出部14能够相背运动,之后,在待检测体皮肤张力消失时,在复位弹簧拉力的作用下,第一连接部6和凸出部14又能够相向移动,从而使位于凸出部14内部的第二连接部7与第二信号生成组件相脱开。而无需依靠或无需完全依靠待检测体的皮肤收缩来带动第二连接部7复位到启示位置,有益于提高该传感器的呼吸检测精度。
[0052]
例如,所述复位件为弹簧,所述弹簧的一段固定到所述运动感应件,另一端固定到所述凸出部。
[0053]
该第二信号生成组件11可具有多种结构,在一些实施例中,该第二信号生成组件11可包括第二压电薄膜12和与该第二压电薄膜12连接的第二压电薄膜电极13,该第二压电薄膜12可贴靠在导向腔15的腔壁上,在第二连接 部7的挤压下能够产生第一检测信号,该第二压电薄膜电极13连接有正、负极引线,第二压电薄膜12产生的第一检测信号能够通过该正、负极引线能够输出至外部电路,以便于对该第一检测信号进行进一步处理。例如,第二压电薄膜电极13被第二连接部7压迫而产生电荷量,经由正负极引线导出而后可以被电荷放大器采集后,通过读取信号量的产生频率可以得到呼吸频率的体征信息。
[0054]
该第一信号生成组件8也可具有多种结构,在一些实施例中,该第一信号生成组件8可包括第一压电薄膜9和与该第一压电薄膜9连接的第一压电薄膜电极10,该第一压电薄膜9可设置在第一基体1的第一面上。当运动感应件2感测到待检测体的心跳时,能够沿垂直于第一面的方向振动,并能够挤压该第一压电薄膜9,从而使该第一压电薄膜9产生第二检测信号,该第二检测信号与心脏跳动的频率相同。该第一压电薄膜电极10也可连接有正、负极引线,第一压电薄膜9产生的第二检测信号可通过该正、负极引线输出至外部电路,以便对该第二检测信号进行进一步处理。例如,第一压电薄膜电极9被第三感应部5压迫而产生电荷量,经由正负极引线导出而后可以被电荷放大器采集后,通过读取信号量的产生频率可以得到心跳频率的体征信息。
[0055]
例如,所述第一信号生成组件设置在所述第一面的面对所述第三感测部的一侧且位于所述振动间隙内,所述第三感测部位于所述第一信号生成组件的远离所述第一面的一侧。
[0056]
例如,所述第一信号生成组件的所述压电薄膜位于所述第一面与所述第三感测部之间。
[0057]
在一些实施例中,该传感器还可包括体温检测组件18,该体温检测组件18可设置在该第一基体1的第二面上。这样该传感器在检测呼吸和心跳的同时还能够检测待检测体的体温,同时满足多种生命参数的测量。
[0058]
具体的,本公开实施例中的体温检测组件18包括第二基体19、压电半导体层20、第一压电半导体电极21、第二压电半导体电极22和检测电路,其中,该第二基体19连接在第一基体1上与运动感应件2相对的一侧,也即该第一基体1的第二面上,并能够随温度变化产生形变;该压电半导体层20绝缘连接在第二基体19远离第一基体1的一侧;第一压电半导体电极21和第二压电半导体电极22固定在压电半导体远离第二基体19的一侧并与压电 半导体层20形成肖特基接触;检测电路分别与第一压电半导体电极21和第二压电半导体电极22连接。
[0059]
配合图2所示,第二基体19在温度变化能够发生形变,例如在温度升高时,该第二基体19能够发生形变并向上弯曲,从而使压电半导体层20受到向上的应力,由此产生的压电电势将影响第一压电半导体电极21和第二压电半导体电极22与压电半导体层20之间的肖特基势垒高度,从而影响检测电路检测到的电流,通过计算检测到的电路的变化量即可计算出待检测体的体温。
[0060]
在一些实施例中,该检测电路可包括供电模块23和电流检测装置24,第一压电半导体电极21、供电模块23、电流检测装置24及第二压电半导体电极22依次串联连接。该供电模块23用于为检测电路供电,该电流检测装置24用于检测第一压电半导体电极21和第二压电半导体电极22之间的电流变化。需要说明的是,该体温检测组件18不仅限于上述结构。
[0061]
本公开实施例还提供了一种电子设备,该电子设备应用了如上所述的传感器。该电子设备可为智能手表、智能手环、医用检测装置等,此处不限定电子设备的具体形式,只要应用该传感器能够实现同时检测呼吸、心跳和体温,并实现较高的检测效果即可。
[0062]
例如,电子设备还包括:电荷放大器,连接到所述传感器的正级和负极,读取第一检测信号和第二检测信号;控制器,分别连接到电荷放大器和电流检测装置,根据第一检测信号和第二检测信号的变化频率而得到呼吸频率和心跳频率,且根据电流检测装置的电流变化量得到体温。
[0063]
本公开的实施例还提供了一种生命体征监测方法,利用如前述任意实施例所述的传感器,包括:
[0064]
将所述第一感测部3和第二感测部4固定在胸部;
[0065]
读取第一检测信号和第二检测信号;
[0066]
获取第一检测信号的变化频率和第二检测信号的变化频率,
[0067]
获取电流检测装置的电流检测值,
[0068]
根据所述电流检测值的变化量得到体温。
[0069]
例如,可以记录标准体温下标准电流值,后面测得的电流值与标准电流值进行比较而得到测得的电流值下对应的温度。
[0070]
本公开的实施例提供一种传感器和电子设备以及生命体征检测方法,能 够同时检测呼吸、心跳和体温,并实现较高的检测效果。
[0071]
还有以下几点需要说明:
[0072]
(1)本公开实施例的附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
[0073]
(2)为了清晰起见,在用于描述本公开的实施例的附图中,层或区域的厚度被放大或缩小,即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时,该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
[0074]
(3)在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0075]
以上实施例仅为本公开的示例性实施例,不用于限制本公开,本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内,对本公开做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。
[0076]
本申请要求于2019年3月29日递交的中国专利申请第201910251440.7号的优先权,在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本申请的一部分。

权利要求书

[权利要求 1]
一种传感器,包括: 第一基体,具有第一面,包括在所述第一面上的第一感测部; 第一信号生成组件和第二信号生成组件,二者均设置在所述第一面上; 运动感应件,设置在所述第一面上且与所述第一面之间具有振动间隙,所述运动感应件包括第二感测部和第三感测部, 其中所述第一感测部和所述第二感测部可相对移动,当所述第一感测部和所述第二感测部相背移动时,所述第二信号生成组件被触发而生成第一检测信号;所述第三感测部用于感测外部振动,并带动所述运动感应件沿垂直于所述第一面方向振动,以触发所述第一信号生成组件生成第二检测信号。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的传感器,其中所述运动感应件包括第一连接部和第二连接部,所述运动感应件通过所述第一连接部和所述第二连接部可移动地连接在所述第一基体上。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的传感器,其中所述第一连接部作为所述第二感测部,所述第二连接部用于触发所述第二信号生成组件。
[权利要求 4]
根据权利要求3所述的传感器,其中所述第三感测部位于所述第一连接部和所述第二连接部之间。
[权利要求 5]
根据权利要求3所述的传感器,其中所述第一感测部包括设置在所述第一面上的凸出部。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的传感器,其中所述凸出部内设有导向腔,所述第二信号生成组件设置在所述导向腔内,所述第二连接部可移动地设置在所述导向腔内。
[权利要求 7]
根据权利要求6所述的传感器,其中所述第二连接部和所述第二信号生成组件沿所述第一感测部和所述第二感测部的相对移动方向依次设置在所述导向腔内。
[权利要求 8]
根据权利要求1-7中任一项所述的传感器,其中所述第二信号生成组件包括压电薄膜和与所述压电薄膜连接的电极。
[权利要求 9]
根据权利要求8所述的传感器,其中所述第二信号生成组件的压电薄膜沿所述第一感测部和所述第二感测部的相对移动方向设置在所述第二连接部的面对所述第一连接部的一侧。
[权利要求 10]
根据权利要求1-9中任一项所述的传感器,其中所述运动感应件还包括复位件,所述复位件用于向所述运动感应件施加复位弹性力,以使所述第二连接部触发所述第一信号生成组件后复位。
[权利要求 11]
根据权利要求10所述的传感器,其中所述复位件为弹簧,所述弹簧的一段固定到所述运动感应件,另一端固定到所述凸出部。
[权利要求 12]
根据权利要求3所述的传感器,其中所述第一面上设有导轨,所述第一连接部可移动地连接在所述导轨上。
[权利要求 13]
根据权利要求1所述的传感器,其中所述第一信号生成组件设置在所述第一面的面对所述第三感测部的一侧且位于所述振动间隙内,所述第三感测部位于所述第一信号生成组件的远离所述第一面的一侧。
[权利要求 14]
根据权利要求13所述的传感器,其中所述第二信号生成组件包括压电薄膜和与所述压电薄膜连接的电极。
[权利要求 15]
根据权利要求14所述的传感器,其中所述压电薄膜位于所述第一面与所述第三感测部之间。
[权利要求 16]
根据权利要求1-15中任一项所述的传感器,其中所述第一基体还具有与所述第一面相对的第二面,所述第二面上设有体温检测组件。
[权利要求 17]
根据权利要求16所述的传感器,其中所述体温检测组件包括: 第二基体,其连接在所述第一基体的所述第二面上,并能够随温度变化产生形变; 压电半导体层,其绝缘连接在所述第二基体远离所述第一基体的一侧; 第一电极和第二电极,其固定在所述压电半导体远离所述第二基体的一侧并与所述压电半导体层形成肖特基接触; 检测电路,其分别与所述第一电极和第二电极连接。
[权利要求 18]
根据权利要求17所述的传感器,其中所述检测电路包括供电模块和电流检测装置,所述第一电极、所述供电模块、所述电流检测装置及所述第二电极依次串联连接。
[权利要求 19]
一种电子设备,包括如权利要求1-18中任一项所述的传感器。
[权利要求 20]
一种生命体征检测方法,采用如权利要求1-18中任一项所述的传感器进行,该检测方法包括: 将所述第一感测部和第二感测部固定在胸部; 读取第一检测信号和第二检测信号; 获取第一检测信号的变化频率和第二检测信号的变化频率。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]