CN107847168B - 脉搏波传感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脉搏波传感装置10，具有压力传感器20，以及将所述压力传感器20固定于被测量部位101的粘着胶带80；压力传感器20具有隔膜部21，以及在支撑隔膜部21的同时具有使隔膜部21朝向被测量部位101的开口的环状支撑部22；通过粘着胶带80将压力传感器20固定于被测量部位101上，使得隔膜部21以及被测量部位101之间形成密闭空间28。

Description

脉搏波传感装置
技术领域
本发明涉及一种具有压力传感器的脉搏波传感装置，其中，该压力传感器具有隔膜部。
对于承认参考文献引用的指定国，将2014年9月24日在日本申请的特愿2014-194214中记载的内容通过参照援引到本说明书中，作为本说明书记载的一部分。
背景技术
众所周知，张力测量法为一种连续测定脉搏波的方法(例如参照特许文献1(段落0002))。
现有技术文献
特许文献
特许文献1：特开2007-289501号公报
发明内容
发明所要解决的问题
上述的张力测量法中，维持动脉被平坦压迫的状态测量动脉内部压力的变动。因此，虽然可连续测量脉搏波，但是存在由于长时间测量而变成了被验者的负担的问题。
本发明要解决的问题为，提供一种可持续长时间连续测量脉搏波的脉搏波传感装置。
用于解决问题的手段
[1]本发明的脉搏波传感装置，其特征在于，具有压力传感器，以及将所述压力传感器固定于被测量部位的固定机构；所述压力传感器具有隔膜部，以及在支撑所述隔膜部的同时具有使隔膜部朝向所述被测量部位的开口的环状支撑部；所述固定机构将所述压力传感器固定于所述被测量部位，从而在所述隔膜部以及所述被测量部之间形成密闭空间。
上述发明中，所述脉搏波传感装置具有安装所述压力传感器的布线基板也是可以的。
上述发明中，所述脉搏波传感装置具有将所述布线基板以及所述压力传感器机械且电气连接的连接机构，所述布线基板以及所述压力传感器通过所述连接机构相对也是可以的。
上述发明中，在所述隔膜部以及所述布线基板之间形成空间也是可以的。
上述发明中，所述空间通过所述连接机构形成也是可以的。
上述发明中，所述压力传感器具有设置于所述隔膜部上的压敏电阻，以及设置于所述支撑部的与所述布线基板相对的第一主面上的同时与所述压敏电阻电气连接的第一电极；所述布线基板具有设置于与所述压力传感器相对的第二主面上的第二电极；所述连接机构具含有用于连接第一电极以及第二电极的连接部也是可以的。
上述发明中，所述连接部由焊锡球形成，所述焊锡球具有核以及包覆所述核的焊锡层也是可以的。
上述发明中，所述脉搏波传感装置具有一端连接于所述布线基板的电缆，以及连接于所述电缆另一端的连接器也是可以的。
上述发明中，所述布线基板具有设置于所述第二主面反面的第三电极，以及将所述第二电极和所述第三电极电气连接的导电电路；所述电缆连接于所述第三电极上也是可以的。
上述发明中，所述脉搏波传感装置具有介于所述压力传感器以及所述被测量部位之间的环状密封部件也是可以的。
上述发明中，通过将所述压力传感器向所述被测量部位按压，所述固定机构将所述压力传感器固定于所述被测量部位也是可以的。
上述发明中，以所述隔膜部位于所述布线基板一侧的同时，所述开口朝向与所述布线基板相反的一侧开口的方式，将所述压力传感器安装于所述布线基板上也是可以的。
上述发明中，所述布线基板具有与所述隔膜部相对的贯通孔或者凹部也是可以的。
上述发明中，所述连接部由焊锡球或者导电性粘着剂形成也是可以的。
上述发明中，所述密封部件粘贴于所述支撑部上也是可以的。
发明的效果
本发明中，通过固定机构将压力传感器固定于被测量部位，从而在隔膜部以及被测量部位之间形成密闭空间。因此，不压迫血管，可基于血压变动引起的被测量部位皮肤表面的上下跳动测量脉搏波，从而可实现持续长时间连续测量脉搏波。
附图说明
图1为本发明的实施形态中表示脉搏波传感装置的剖面结构示意图。
图2为本发明实施形态中使用脉搏波传感装置测量脉搏波的原理图。
图3为表示本发明的实施形态的压力传感器的主视图。
图4为图3中沿IV-IV线的剖面结构示意图。
图5为表示本发明的实施形态中用于脉搏波传感装置的焊锡球的剖面结构示意图。
图6为表示本发明的实施形态中脉搏波传感装置的第一变形例的剖面结构示意图。
图7为表示本发明的实施形态中脉搏波传感装置的第二变形例的剖面结构示意图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施形态进行说明。
图1为表示本实施形态的脉搏波传感装置的剖面结构示意图，图2为本发明实施形态中使用脉搏波传感装置测量脉搏波的原理图。
本实施形态中脉搏波传感装置10为测量血管动脉波形(简称“动脉波”)的传感装置，在通过血压测量装置1测量血压时，连接在血压测量装置1上使用。该脉搏波传感装置10，如图1所示，具有压力传感器20，密封部件30，布线基板40，连接部51、52，电缆60，连接器70以及粘着胶带80。
在使用脉搏波传感装置10测量脉搏波的情况下，如图2所示，在压力传感器20的隔膜部21以及被测量部位101之间形成密闭空间28。之后，通过由设置于隔膜部21上的压敏电阻23(参照图4)检测出由血压变动引起的被测量部位101表面的压力变动，从而测量脉搏波。另外，为了更加容易地理解脉搏波的测量原理，在图2中，省略了布线基板40，连接部51、52，电缆60，连接器70以及粘着胶带80。
以下，针对本实施形态的脉搏波传感装置10的构成进行详细说明。
图3为表示本实施形态的压力传感器20的主视图，图4为图3中沿IV-IV线的剖面结构示意图。
压力传感器20为使用MEMS(微电机***)技术的压敏电阻型半导体压力传感器，如图3以及图4所示，具有隔膜部21，以及支撑所述隔膜部21的支撑部22。本实施形态中，如图4所示，隔膜部21由第一SiO2层91以及第一Si层92构成。另一方面，支撑部22由第1和第2SiO2层91、93以及第一和第二Si层92、94构成。另外，隔膜部21以及支撑部22的构成并没有特别限定于此。如图1所示，本实施形态中，支撑部22的上表面221与布线基板40的下表面412相对，隔膜部21靠近布线基板40的下表面412。本实施形态中，支撑部22的上表面221相当于本发明中第一主面的一个例子。
如图3以及图4所示，隔膜部21由圆形的隔膜构成。支撑部22包括具有圆形开口223的筒状体。该支撑部22的开口223的上部连接于隔膜部21的外周缘，隔膜部21由支撑部22所支撑。此时，支撑部22的开口223的上部由隔膜部21气密地密封。另外，隔膜部21以及开口223的形状并未特别限定于圆形。
隔膜部21上设有4个压敏电阻23a～23d。该压敏电阻23a～23d设置于隔膜部21的外周附近。各个压敏电阻23a～23d通过接触部24a～24h以及布线图案25a～25h与第一电极26a～26d电气连接。第一电极26a～26d设置于支撑部22的上表面221上。压敏电阻23a～23d以及接触部24a～24h，例如，通过在构成隔膜部21的第一Si层92上涂覆硼(B)形成。另外，虽然并未在图3中特别图示，接触部24a～24h分别设置于压敏电阻23a～23d以及布线图案25a～25h之间。
进一步地，本实施形态中，如图3所示，支撑部22的上表面221上设有至少两个第一假电极27。该第一假电极27为不与压敏电阻23、连接部24、布线图案25以及第一电极26等电气连接，且不具有电气功能的电极。该第一假电极27设置于支撑部22的上表面222的外缘附近，沿着所述外缘实质上等间隔设置。另外，支撑部22的上表面221的第一假电极27的位置设定为与第一电极26相适应，并不特别限定于所述上表面221的外缘附近。此外，第一假电极27的间隔并未特别限定于等间隔。
另外，本实施形态中，将压敏电阻23a～23d统称为“压敏电阻23”，将接触部24a～24h统称为“接触部24”，将布线图案25a～25h统称为“布线图案25”，将第一电极26a～26d统称为“第一电极26”。
如图1所示，压力传感器20的支撑部22上，安装有具有环形形状且可弹性形变的密封(封止)部件30。由于这样的密封部件30介于压力传感器20以及被测量部位101之间，提高了密闭空间28(参照图2)的密闭性。
该密封部件30具有基材31，第一粘着层32以及第二粘着层33。第一以及第二粘着层32、33分别层叠于基材31的上下表面。
该密封部件30通过第一粘着层32粘贴于支撑部22的下表面22。另外，测量血压时，通过第二粘着层33将密封部件30紧贴于被测量部位101上。因此，提高了密闭空间28的气密性。
另外，该密封部件30的基材31由树脂材料等电气绝缘的材料构成。因此，测量血压时，能够抑制来自活体的杂音混入至脉搏波传感装置10的输出中，能够提高压力传感器20的检测精度。
进一步的，本实施形态中，该密封部件20的内孔34的内径D1相对支撑部22的开口223的内径D2变大(D1＞D2)，内孔34的内周缘较开口223的内周缘相对靠外设置。因此，压力传感器20的可测量范围扩大，故在血压测量时容易将脉搏波传感装置10安装于被测验者的胳膊100上。
布线基板40，如图1所示，包括基材41，第二电极42，第三电极43以及通孔44。本实施形态中，通孔44相当于本发明导电电路的一个例子。
基材41由电气绝缘的材料构成。作为构成该基材41的具体材料，例如，可以以聚酰亚胺(PI)、玻璃环氧树脂等树脂材料、玻璃以及陶瓷等举例说明。
第二电极42设置于基材41的下表面412上。该第二电极42与上述压力传感器20的第一电极26对应设置。与此相对，第三电极43设置于基材41的上表面411上。通孔44贯通于基材41的上下表面411、422，将第二电极42以及第三电极43电气连接。本实施形态的基材41的下表面412相当于本发明“第二主面”的一个例子。
进一步的，本实施形态中布线基板40具有第二假电极45。该第二假电极45为不与第二电极42、第三电极43以及通孔44等电气连接的，且不具有电气功能的电极。该第二假电极45设置于基材41的下表面412上，与上述压力传感器20的第一假电极27对应设置。
另外，布线基板40的构成并不限定于上述记载。例如，使用多层布线基板作为布线基板40也是可以的。该情况下，在多层布线基板上形成通路孔以及内部布线，通过所述通路孔以及内部布线将第二电极42以及第三电极43电气连接，使变换电极42、43的中心距或者变换电极42、43的位置都是可以的。该情况中，通路孔以及内部布线，相当于本发明中导电电路的一个例子。
本实施形态中，在支撑部22的上表面221与布线基板40的下表面412相对的状态下，通过第一以及第二连接部51、52将压力传感器20以及布线基板40机械且电气连接。本实施形态中的第一连接部51相当于本发明连接机构的一个例子。
具体的，第一连接部51将压力传感器20的第一电极26以及布线基板40的第二电极42机械且电气连接。另外，第二连接部52，将压力传感器20的第一假电极27以及布线基板40的第二假电极45机械且电气连接。
如此，通过借助第二连接部52将第一以及第二假电极27、45连接，能够提高压力传感器20以及布线基板40的机械连接强度。
第一以及第二连接部51、52，通过将如图5所示的焊锡球53溶融后再硬化形成。该焊锡球53包括球状核(芯材)531，以及覆盖于所述核531外周的焊锡层532。作为构成核531的材料，可采用具有高于构成焊锡层532的焊锡融点的高耐热树脂材料，具体的，可以二乙烯基苯桥聚合物进行举例说明。在核531以及焊锡层532之间，设置铜层也是可以的。图5为表示本实施形态中用于脉搏波传感装置的焊锡球的剖面结构示意图。另外，焊锡球53的核531由融点高于构成焊锡层532的焊锡的铜等金属构成也是可以的。
通过使用这样的焊锡球53形成连接部51、52，可将压力传感器20以及布线基板40准确隔开规定的距离(参照图1)。因此，可在隔膜部21与布线基板40之间准确确保用于允许隔膜部21的变形空间46，可提高压力传感器20的检验精度(参照图1)。
本实施形态中，焊锡球53相当于本发明焊锡球的一个例子，本实施形态中核531相当于本发明核的一个例子，本实施形态中焊锡层532相当于本发明焊锡层的一个例子。
另外，通过使导电性粘着剂硬化来代替焊锡球53形成第一以及第二连接部51、52也是可以的。或者，通过用不具有核531的焊锡球来代替焊锡球53形成第一以及第二连接部51、52也是可以的。
图6为表示本实施形态中脉搏波传感装置的第一变形例的剖面结构示意图，图7为表示本实施形态的脉搏波传感装置的第二变形例的剖面结构示意图。
如图6所示，布线基板40的与隔膜部21相对的部分上形成由所述布线基板40的上表面411贯通至下表面412的贯通孔47也是可以的。该贯通孔47具有与所述隔膜部21相实质上等的面积等用于允许隔膜部21变形的面积。
或者，如图7所示，布线基板40的下表面412的与隔膜部21相对的部分形成凹部48也是可以的。该凹部48也具有与所述隔膜部21实质上相等的面积等用于允许隔膜部21变形的必要面积。
通过在布线基板上形成这样的贯通孔47以及凹部48，即使不在压力传感器20以及布线基板40之间确保规定的距离，也可确保用于允许隔膜部21变形的空间。
回到图1，电缆60的一端通过焊锡等连接于布线基板40的第三电极43。另一方面，该电缆60的另一端连接于连接器70。通过血压测量装置1测量血压时，通过将连接器70与血压测量装置1的连接器2相配合，可实现脉搏波传感装置10以及血压测量装置1电气连接。
粘着胶带80包括基材81以及设置于该基材81下表面的粘着层82。该粘着胶带80具有大于布线基板40的面积，布线基板40的上表面粘贴于所述粘着胶带80的一部分上。虽然没有特别图示，在所述粘着胶带80上粘着层82露出的部分上，粘贴剥离纸也是可以的。
通过将该粘着胶带80上粘着层82露出的部分粘贴在被验者的胳膊100上，在布线基板40被固定于所述胳膊100上的同时，压力传感器20通过密封部件30被按压于被测量部位101上。
本发明的粘着胶带80相当于本发明中固定机构的一个例子。另外，本发明中固定机构只要具有将压力传感器20固定于被测量部位10上的固定功能即可，并不特别限定为粘着胶带80。
例如，将具有尼龙搭扣的带状带，具有弹性的环状带，以及夹子等作为固定机构也是可以的。或者，通过上述密封部件30的第二粘着层33将压力传感器20固定于被测量部位101上来形成密闭空间28也是可以的。该情况下，省略粘着胶带80也是可以的。
以上说明的脉搏波传感装置10在通过与其连接的血压测量装置1测量血压时，首先，在将压力传感器20与被测量部位101相对的状态下，通过粘着胶带80将布线基板40固定于被验者的胳膊100上，并将压力传感器20按压于被测量部位101上。据此，压力传感器20被固定于被测量部位101上，在压力传感器20的隔膜部21以及被测量部位101之间形成密闭空间28(参照图2)。之后，随着血压变动引起的被测量部位101的表面的上下跳动，隔膜部21产生形变，并将所述隔膜部21产生的应力变化作为压敏电阻23的阻抗变化检测出，以此来测量脉搏波。
作为被测量部位101的具体例子，例如，可以以被验者胳膊100的与桡骨动脉102对应的皮肤表面进行举例说明。另外，成为通过脉搏波感应装置10测量脉搏波的对象的动脉，并不限定于桡骨动脉，上腕动脉以及尺骨动脉也是可以的。或者，作为通过脉搏波传感装置测量脉搏波的对象的动脉为胳膊100以外的动脉也是可以的，此种情况下，与该动脉对应的被验者的胳膊100以外的皮肤表面成为被测量部位101。
之后，具有计算机以及显示装置等的血压测量装置1，通过连接器70、2等，从脉搏波传感装置10取得表示脉搏波的电压值，并在将所述脉搏波电压值转换为血压值的同时，将该血压值表示出来。
如上所述，本实施形态中，通过粘着胶带80将压力传感器20固定于被测量部位101上，隔膜部21和被测量部位101之间形成密闭空间28。因此，由于不用压迫血管，可基于由血压变动引起的被测量部位101的皮肤表面的上下跳动来测量脉搏波，故能够实现持续长时间连续测量脉搏波。
另外，本实施形态中，由于压力传感器20直接安装于布线基板40上，可实现脉搏波传感装置10的小型化以及降低零件数量，结果上实现了低成本。因此，可实现脉搏波传感装置10一次性(disposable)使用，提高了卫生性。
而且，本实施形态中，密封部件30直接粘贴于压力传感器20上，且所述密封部件30与被测量部位101直接接触。如此，本实施形态中，由于可实现脉搏波传感装置10的小型化以及降低零件数量，结果上实现了低成本，故可选择更加适用于一次性使用的构造。
进一步的，本实施形态中，具有连接器70，可相对血压测量装置1容易安装与拆卸。另外，与通过无限通信将脉搏波传感装置以及血压测量装置连接的情况比较，本实施形态中，由于具有连接器70，没有必要在脉搏波传感装置10上设置电源以及回路。因此，本实施形态中，可选用更加适合一次性使用的构造。
进一步的，本实施形态中，由于将压力传感器20，布线基板40以及粘着胶带80模块化(一体化)，故可迅速且容易地将脉搏波传感装置10安装于被测量部位101上。
另外，以上说明的实施形态，是为了更加容易的理解本发明所记载的内容，并非用于限定本发明而记载的内容。因此，上述实施形态所明确表示的各个要素旨在包含属于本发明技术范围内的所有设计变更以及等效物。
符号说明
1…血压测量装置
2…连接器
10…脉搏波传感装置
20…压力传感器
21…隔膜部
22…支撑部
221…上表面
222…下表面
223…开口
23，23a～23d…压敏电阻
24，24a～24h…接触部
25，25a～25h…布线图案
26，26a～26d…第一电极
27…第一假电极
28…密闭空间
30…密封部件
31…基材
32…第一粘着层
33…第二粘着层
34…内孔
40…布线基板
41…基材
411…上表面
412…下表面
42…第二电极
43…第三电极
44…通孔
45…第二假电极
46…空间
47…贯通孔
48…凹部
51…第一连接部52…第二连接部53…焊锡球
531…核
532…焊锡层
60…电缆
70…连接器
80…粘着胶带
81…基材
82…粘着层
91…第一SiO2层
92…第一Si层
93…第二SiO2层
94…第二Si层
100…被验者的胳膊
101…被测量部位
102…桡骨动脉

Claims (9)

1.一种脉搏波传感装置，其特征在于，具有压力传感器，将所述压力传感器固定于被测量部位的固定机构，以及介于所述压力传感器以及所述被测量部位之间的环状密封部件；
所述压力传感器具有与所述被测量部位直接相对的隔膜部，以及在支撑所述隔膜部的同时具有使所述隔膜部朝向所述被测量部位的开口的环状支撑部；
所述隔膜部以及所述支撑部相互连接；
所述固定机构将所述压力传感器固定于所述被测量部位，所述隔膜部以及所述被测量部位之间形成密闭空间；
所述支撑部具有限定所述密闭空间的内侧面，以及露出于外部的外侧面；
所述密封部件直接粘贴于所述支撑部，通过所述固定机构将所述压力传感器固定于所述被测量部位，从而使得所述密封部件与所述被测量部位直接接触，
在测量所述被测量部位时，所述密闭空间内的空气将所述被测量部位的上下跳动传导至所述隔膜部；
所述隔膜部根据所述被测量部位的上下跳动而产生形变，所述压力传感器检测所述隔膜部的形变。
2.根据权利要求 1 所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述脉搏波传感装置具有安装有所述压力传感器的布线基板。
3.根据权利要求 2 所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述脉搏波传感装置具有将所述布线基板与所述压力传感器机械且电气连接的连接机构；
所述布线基板与所述压力传感器通过所述连接机构相对设置。
4.根据权利要求 3 所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述隔膜部与所述布线基板之间形成有空间。
5.根据权利要求 4 所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述空间通过所述连接机构形成。
6.根据权利要求 3~5任一项所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述压力传感器具有设置于所述隔膜部上的压敏电阻，以及设置于所述支撑部的与所述布线基板相对的第一主面上的同时与所述压敏电阻电气连接的第一电极；
所述布线基板具有设置于与所述压力传感器相对的第二主面上的第二电极；
所述连接机构包含用于连接第一电极与第二电极的连接部。
7.根据权利要求 6 所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述连接部由焊锡球形成，所述焊锡球具有核以及包覆所述核的焊锡层。
8.根据权利要求 6 所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述脉搏波传感装置具有一端连接于所述布线基板的电缆，以及连接于所述电缆另一端的连接器。
9.根据权利要求 8 所述的脉搏波传感装置，其特征在于，所述布线基板具有设置于所述第二主面反面的第三电极，以及将所述第二电极与所述第三电极电气连接的导电电路；
所述电缆连接于所述第三电极。
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