CN103462595B - 一种便携式传感器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式传感器组件；属于脉搏传感器技术领域；其技术要点包括金属制成的壳体，所述壳体内设有脉搏传感机构，所述脉搏传感机构由PCB板、设置在PCB板上的压电薄膜及贴紧设置在压电薄膜外侧的脉搏触头组成；所述PCB板上设有与压电薄膜相对应的压电薄膜震动行程工作腔，所述PCB板的正负极与压电薄膜的正负极相互连接，所述PCB板与外部数据收集仪器电路连接；所述壳体上设有与脉搏触头相适应的触头伸出孔，所述脉搏触头与人体相接触；本发明旨在提供一种结构合理、体积小且携带方便的便携式传感器组件；用于检测人体脉搏。
Description
技术领域
本发明涉及一种脉搏传感器，更具体地说，尤其涉及一种便携式传感器组件。
背景技术
脉搏波是人体心血管***的重要参数之一。当心脏周期性的收缩和舒张时，心室射入主动脉的血流将以波的形式自主主动根部出发沿动脉管系传播，这种波就是脉搏波。脉搏波在动脉管系中传输，并在下游不同位置的各级分支中不断反射，使脉搏波不仅要受到心脏本身的影响，同时还会受到流经各级动脉及分支中各种生理病理因素如血管阻力、血管壁弹性和血液黏性等的影响，因而从下游外周动脉反射回来的反射波强度和波形随不同的生理病理因素变化将会有很大差异。因此从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。
现有技术中，使用压电材料制作的装置，通过机械能向电能的转换将脉搏波转换为电压输出，是最常见的脉搏波测量方法，以压电传感器测定动脉压力变动是公知技术。其实现方式为通过将压电式传感器单元放置人体动脉表面上，通过感受动脉带来张力变化来测定血管内的压力状态。动脉直径通常为1.2mm-2.4mm，为了能够精确的检查到动脉引起的压力变化，需要将传感器尽量覆盖在动脉的上方。
在传统的脉搏波检测中，干扰与舒适度常常是一个主要问题。为满足在生活场合中进行连续监测，功耗也是一个主要问题。
传统上基于机械能检测的脉搏波传感器要求被检测者采取特定姿态，并采取紧压的方式，以克服干扰信号，满足血流压力可以被清晰的传导和识别。
另外，随着技术的不断发展，可穿戴技术进入人们的视野，可穿戴技术主要探索和创造能直接穿在身上、或是整合进用户的衣服或配件的设备的科学技术。通过“内在连通性”实现快速的数据获取、通过超快的分享内容能力高效地保持社交联系。摆脱传统的手持设备而获得无缝的网络访问体验。而将此应用于医学领域，结合便携式传感器，用于方便快捷地检测人体各项数据，将是未来发展的一个重要趋势。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构合理、体积小且携带方便的便携式传感器组件。
本发明的技术方案是这样实现的：一种便携式传感器组件，包括金属制成的壳体，其中所述壳体内设有脉搏传感机构，所述脉搏传感机构由PCB板、设置在PCB板上的压电薄膜及贴紧设置在压电薄膜外侧的脉搏触头组成；所述PCB板上设有与压电薄膜相对应的压电薄膜震动行程工作腔，所述PCB板的正负极与压电薄膜的正负极相互连接，所述PCB板与外部数据收集仪器电路连接；所述壳体上设有与脉搏触头相适应的触头伸出孔，所述脉搏触头与人体相接触。
上述的一种便携式传感器组件中，所述的压电薄膜绷紧覆盖在PCB板上。
上述的一种便携式传感器组件中，所述的PCB板其中一面为正极，另一面为负极；所述压电薄膜由PVDF膜及设置在PVDF膜两侧的正极涂层和负极涂层组成，所述正极涂层位于PCB板2正极的外轮廓对应的PVDF膜上，所述负极涂层覆盖在PVDF膜的另一侧面上；所述正极涂层与PCB板的正极面贴合接触，所述负极涂层通过边缘弯折后与PCB板的负极面相连接；所述负极涂层与壳体相接触。
上述的一种便携式传感器组件中，所述的PCB板其中一侧延伸有与外部数据收集仪器相连接的电极插接头，所述PCB板的正极和负极均与电极插接头连接；在壳体上设有与电极插接头相适应的插接头伸出孔。
上述的一种便携式传感器组件中，所述的脉搏触头由硅胶固定平台和设置在硅胶固定平台上的硅胶触头组成，所述脉搏触头夹设在壳体和脉搏传感机构之间。
上述的一种便携式传感器组件中，所述硅胶触头位于壳体外部分的高度为1～2.4mm。
上述的一种便携式传感器组件中，所述硅胶触头与人体相接触的端部为弧形结构。
上述的一种便携式传感器组件中，所述壳体由相互配合的上壳和下壳组成，所述脉搏传感机构、上壳和下壳通过螺丝固定连接成整体；所述插接头伸出孔设置在下壳上；所述触头伸出孔设置在上壳上。
本发明采用上述结构后，通过压电薄膜与PCB板的巧妙配合，使本发明相对于现有技术，具有下述的优点：
（1）硅胶触头的弧形接触端，能够很好地接收脉搏震动信号，并利用硅胶固定平台底部的硅胶脉搏震动传递面，将脉搏震动信号完全传递到压电薄膜上，从而提高了传感器的灵敏度。
（2）通过压电薄膜包折PCB板的结构，使压电薄膜绷紧在PCB板上，以达到高灵敏度效果，再通过四个角的装配固定孔固定，以达到稳定的高灵敏度和长使用寿命。
（3）巧妙地将压电薄膜电信号通过电极插接头引出，使该传感器的信号输出接头灵活多样，可焊接，可插接。
（4）压电薄膜的负极涂层边缘折叠包折在PCB板负极面上，压电薄膜的负极涂层的卷起部分在柔软的脉搏触头的挤压下与金属外壳接触，通过金属壳体与皮肤的传导形成接地；同时，又可以在PCB板正极旁边引出负极，利用金属外壳很好地屏蔽了外界信号对压电薄膜的干扰。
（5）PCB板上的压电薄膜震动行程工作腔，很好地解决了压电薄膜进行脉搏震动检测时，所需要的活塞式震动空间，使该传感器灵敏度大为提高。
（6）PCB板与压电薄膜的巧妙配合，实现传感器的微型化，厚度可达到2毫米，可以非常容易地安装在用户衣服及随身配戴的设备及物品上，实现方便快捷地获取人体脉搏数据。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的分解结构示意图；
图2是本发明压电薄膜与PCB板的结构示意图。
图中：壳体1、触头伸出孔1a、插接头伸出孔1b、上壳1c、下壳1d、PCB板2、压电薄膜震动行程工作腔2a、电极插接头2b、压电薄膜3、PVDF膜3a、正极涂层3b、负极涂层3c、脉搏触头4、硅胶固定平台4a、硅胶触头4b。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明的一种便携式传感器组件，包括金属制成的壳体1，在壳体1内设有脉搏传感机构，所述脉搏传感机构由PCB板2、设置在PCB板2上的压电薄膜3及贴紧设置在压电薄膜3外侧的脉搏触头4组成；所述压电薄膜3优选为绷紧覆盖在PCB板2上，这样可以显著提高检测的灵敏度。所述PCB板2上设有与压电薄膜3相对应的压电薄膜震动行程工作腔2a，压电薄膜震动行程工作腔2a内的填充物可以是空气，也可以是真空结构；所述PCB板2的正负极与压电薄膜3的正负极相互连接，所述PCB板2与外部数据收集仪器电路连接，这种结构，压电薄膜3通过PCB板2与外部连接，可以显著缩小传感器的体积；所述壳体1上设有与脉搏触头4相适应的触头伸出孔1a，所述脉搏触头4与人体相接触。
优选地，参阅图2所示，在本实施例中，所述的PCB板2其中一面为正极，另一面为负极；所述压电薄膜3由PVDF膜3a及设置在PVDF膜3a两侧的正极涂层3b和负极涂层3c组成，所述正极涂层3b位于PCB板2正极的外轮廓对应的PVDF膜3a上，所述负极涂层3c覆盖在PVDF膜3a的另一侧面上；所述正极涂层3b与PCB板2的正极面贴合接触，所述负极涂层3c通过边缘弯折后与PCB板2的负极面相连接；所述负极涂层3c与壳体1相接触。具体地，包裹PCB板2的部分，即压电薄膜3包裹在PCB板2正极面以外的部分仅有负极涂层，负极涂层的背面为无涂层的绝缘材质。并且，所述的PCB板2其中一侧延伸有与外部数据收集仪器相连接的电极插接头2b，所述PCB板2的正极和负极均与电极插接头2b连接；在壳体1上设有与电极插接头2b相适应的插接头伸出孔1b。上述的结构，压电薄膜3包折PCB板2的结构，使压电薄膜3绷紧在PCB板2上，可以达到高灵敏度效果；同时，巧妙地将压电薄膜3的电信号通过电极插接头2b引出，使该传感器的信号输出接头灵活多样，可焊接，可插接。而且，压电薄膜3的负极面包折在PCB板2负极面上，压电薄膜3的负极涂层3c的卷起部分在柔软的脉搏触头4的挤压下与金属外壳接触，通过金属壳体与皮肤的传导形成接地；同时，又可以在PCB板2正极旁边引出负极，利用金属外壳很好地屏蔽了外界信号对压电薄膜的干扰。
同时，本实施例中所述的脉搏触头4由硅胶固定平台4a和设置在硅胶固定平台4a上的硅胶触头4b组成，所述脉搏触头4夹设在壳体1和脉搏传感机构之间；并且所述硅胶触头4b位于壳体1外部分的高度为1～2.4mm。所述硅胶触头4b与人体相接触的端部为弧形结构，硅胶触头4b的弧形结构及适当的高度，不仅使人体与硅胶触头4b相接触时感觉舒服，而且能够很好地接收脉搏震动信号。同时，柔性的硅胶触头4b在壳体1内挤压壳体，使壳体1形成密封，屏蔽噪音干扰、防水、防灰尘，同时挤压硅胶触头4b使硅胶固定平台4a的震动传递面沿压电薄膜震动行程工作腔2a产生自然凸起；
进一步地，为了使安装及维护方便，壳体1由相互配合的上壳1c和下壳1d组成，所述脉搏传感机构、上壳1c和下壳1d通过螺丝固定连接成整体；所述插接头伸出孔1b设置在下壳1d上；所述触头伸出孔1a设置在上壳1c上。同时，在PCB板2、压电薄膜3及硅胶固定平台4a均设有与螺丝相对应的定位孔，整个传感器通过螺丝进行固定连接，使压电薄膜3的负极涂层3c与壳体1接触更加良好，同时达到稳定的高灵敏度和较长使用寿命的目的。
使用时，将本发明的传感器组件通过外部固定装置固定在人体相应的部位上，调整好硅胶触头4b的位置，连接外部数据收集仪器，即可进行数据的收集。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (6)
1.一种便携式传感器组件，包括金属制成的壳体(1)，其特征在于，所述壳体(1)内设有脉搏传感机构，所述脉搏传感机构由PCB板(2)、设置在PCB板(2)上的压电薄膜(3)及贴紧设置在压电薄膜(3)外侧的脉搏触头(4)组成；所述PCB板(2)上设有与压电薄膜(3)相对应的压电薄膜震动行程工作腔(2a)，所述PCB板(2)的正负极与压电薄膜(3)的正负极相互连接，所述PCB板(2)与外部数据收集仪器电路连接；所述壳体(1)上设有与脉搏触头(4)相适应的触头伸出孔(1a)，所述脉搏触头(4)与人体相接触；所述的PCB板(2)其中一面为正极，另一面为负极；所述压电薄膜(3)由PVDF膜(3a)及设置在PVDF膜(3a)两侧的正极涂层(3b)和负极涂层(3c)组成，所述正极涂层(3b)位于PCB板(2)正极的外轮廓对应的PVDF膜(3a)上，所述负极涂层(3c)覆盖在PVDF膜(3a)的另一侧面上；所述正极涂层(3b)与PCB板(2)的正极面贴合接触，所述负极涂层(3c)通过边缘弯折后与PCB板(2)的负极面相连接；所述负极涂层(3c)与壳体(1)相接触；所述的压电薄膜(3)绷紧覆盖在PCB板(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种便携式传感器组件，其特征在于，所述的PCB板(2)其中一侧延伸有与外部数据收集仪器相连接的电极插接头(2b)，所述PCB板(2)的正极和负极均与电极插接头(2b)连接；在壳体(1)上设有与电极插接头(2b)相适应的插接头伸出孔(1b)。
3.根据权利要求1所述的一种便携式传感器组件，其特征在于，所述的脉搏触头(4)由硅胶固定平台(4a)和设置在硅胶固定平台(4a)上的硅胶触头(4b)组成，所述脉搏触头(4)夹设在壳体(1)和脉搏传感机构之间。
4.根据权利要求3所述的一种便携式传感器组件，其特征在于，所述硅胶触头(4b)位于壳体(1)外部分的高度为1～2.4mm。
5.根据权利要求3或4所述的一种便携式传感器组件，其特征在于，所述硅胶触头(4b)与人体相接触的端部为弧形结构。
6.根据权利要求2所述的一种便携式传感器组件，其特征在于，所述壳体(1)由相互配合的上壳(1c)和下壳(1d)组成，所述脉搏传感机构、上壳(1c)和下壳(1d)通过螺丝固定连接成整体；所述插接头伸出孔(1b)设置在下壳(1d)上；所述触头伸出孔(1a)设置在上壳(1c)上。
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