一種基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，通過(guò)由脈搏波檢測(cè)模塊、能量收集模塊、電壓調(diào)節(jié)模塊、模擬前端、數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊構(gòu)成，并封裝為一個(gè)芯片。脈搏波檢測(cè)模塊由柔性傳感器構(gòu)成，測(cè)量人體脈搏波速度，通過(guò)模擬前端校準(zhǔn)放大后送入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)字化、自校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理和異常判決；為了增強(qiáng)高血壓判決的準(zhǔn)確性，本發(fā)明引入了性別和年齡作為高血壓判決因素；無(wú)線(xiàn)通信模塊起到錄入用戶(hù)性別和年齡信息以及將數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)傳遞到用戶(hù)外設(shè)的作用。采用本發(fā)明的技術(shù)方法，單芯片即可實(shí)時(shí)連續(xù)完成人體血壓檢測(cè)，擁有系統(tǒng)體積小和準(zhǔn)確性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生理信息監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種基于柔性傳感器檢 測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片。

【背景技術(shù)】
[0002] 高血壓是影響公眾健康的主要疾病，是也血管疾病的主要誘因之一，僅由高血壓 導(dǎo)致的也臟病就造成數(shù)W百萬(wàn)人死亡。然而，高血壓在患病前期沒(méi)有明顯癥狀，有明顯癥狀 時(shí)高血壓已經(jīng)到達(dá)非常嚴(yán)重的程度。根據(jù)2010年中國(guó)疾病預(yù)防控制中也研究公布數(shù)據(jù)，中 國(guó)成年人中高血壓患病率高達(dá)33. 5%，患病總?cè)藬?shù)已突破3. 3億，其中有1. 3億人根本不知 道患有高血壓，同時(shí)由于中國(guó)人民的生活水平提升，高血壓人群比例增加，同時(shí)呈年輕化趨 勢(shì)發(fā)展。可W預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)，中國(guó)會(huì)為高血壓和高血壓衍生疾病花費(fèi)巨額的公共醫(yī)療投入。
[0003] 高血壓早期診斷可W預(yù)防性治療；同時(shí)在家檢測(cè)血壓也可W減小口診訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)， 節(jié)約寶貴的醫(yī)療資源和患者時(shí)間；更重要的是，實(shí)時(shí)血壓監(jiān)測(cè)記錄可W更加準(zhǔn)確的檢測(cè)身 體狀況，也可W為醫(yī)生治療方案提供有力的參考。綜上所述，低成本、實(shí)時(shí)、易于使用的人體 血壓監(jiān)測(cè)方法是很有必要的。
[0004] 血壓測(cè)量分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法，直接測(cè)量方法將測(cè)量導(dǎo)管直接插入動(dòng) 脈，可W實(shí)時(shí)和連續(xù)的測(cè)量血壓信號(hào)，結(jié)果最為準(zhǔn)確，但是該技術(shù)要求很高，并會(huì)對(duì)患者造 成損傷，因此僅在大型手術(shù)時(shí)采用。間接測(cè)量法中W柯氏音隸血壓計(jì)最為普遍，然而柯氏音 隸血壓計(jì)存在由操作人員的主觀誤差，及柯氏音法本身理論缺陷造成的客觀誤差，如假性 高壓和假性低壓壓力誤差，有時(shí)不能給出準(zhǔn)確血壓測(cè)量值，同時(shí)柯氏音隸血壓計(jì)還有個(gè)重 要缺陷在于不能連續(xù)和實(shí)時(shí)的測(cè)量血壓數(shù)據(jù)，此外數(shù)據(jù)不能直接數(shù)字化操作，不方便數(shù)據(jù) 的系統(tǒng)錄入和一些智能化管理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓 的指環(huán)式芯片，通過(guò)脈搏波速度和動(dòng)脈壓之間關(guān)系，通過(guò)Moens-Korteweg方程實(shí)現(xiàn)血壓測(cè) 量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片， 其特征在于，包括：
[0007] -基于柔性傳感器的脈搏波檢測(cè)模塊，位于指環(huán)下表面僅靠人體手指的一層，用 于檢測(cè)脈搏波速率，并發(fā)送至模擬前端；
[0008] -模擬前端，用于接收脈搏波檢測(cè)模塊發(fā)送的脈搏波速率，并對(duì)脈搏波速率進(jìn)行 校準(zhǔn)和放大，生成脈沖模擬信號(hào)，并發(fā)給數(shù)字處理模塊；
[0009] -數(shù)字處理模塊，用于接收無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送的被檢測(cè)者的年齡、性別和模擬前 端發(fā)送的脈沖模擬信號(hào)；
[0010] 數(shù)字處理模塊接收到無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送的被檢測(cè)者的年齡、性別，根據(jù)被檢測(cè)者 的年齡、性別參照內(nèi)部的存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)年齡、性別的血壓，獲取到被檢測(cè)者血壓的收縮壓和 舒張壓上限、下限值；
[0011] 數(shù)字處理模塊接收到脈沖模擬信號(hào)后，根據(jù)脈搏波速度和動(dòng)脈壓之間的關(guān)系，利 用Moens-Korteweg方程對(duì)被檢測(cè)者進(jìn)行血壓測(cè)量，將血壓測(cè)量的結(jié)果與被檢測(cè)者血壓的 收縮壓和舒張壓上限、下限值對(duì)比，進(jìn)行第一次判斷，判斷血壓測(cè)量的結(jié)果是否異常，如果 血壓出現(xiàn)異常，則進(jìn)一步確定血壓是輕度、中度或重度，同時(shí)將血壓為中度和重度的狀況生 成預(yù)警信息，再將被檢測(cè)者的血壓測(cè)量結(jié)果和預(yù)警信息一并發(fā)送給無(wú)線(xiàn)通信模塊；
[0012] 如果出現(xiàn)異常的血壓值不在被檢測(cè)者血壓的收縮壓和舒張壓上限、下限值范圍 內(nèi)，則分別對(duì)被檢測(cè)者血壓的收縮壓和舒張壓上限、下限值W及異常的血壓值進(jìn)行加權(quán)平 均，再將加權(quán)平均后的收縮壓和舒張壓上限、下限值和加權(quán)平均后的異常血壓值進(jìn)行第二 次判斷，其判斷方法與第一次判斷相同；
[0013] 最后將被檢測(cè)者的基本信息和血壓測(cè)量的結(jié)果存入內(nèi)部的存儲(chǔ)器；
[0014] 一無(wú)線(xiàn)通信模塊，用于負(fù)責(zé)數(shù)字處理模塊、用戶(hù)外設(shè)W及血壓異常預(yù)警間的通 信；
[0015] 用戶(hù)外設(shè)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊將被檢測(cè)者的年齡、性別寫(xiě)入到數(shù)字處理模塊中的內(nèi) 部存儲(chǔ)器；
[0016] 一能量收集模塊，用于收集壓電能量或熱電能量，并將收集的能量傳遞給電壓調(diào) 節(jié)模塊；
[0017] 一電壓調(diào)節(jié)模塊，包括電荷粟和片上集成LD0;電荷粟利用能量收集模塊傳遞的 能量對(duì)電壓調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行電壓升壓，片上集成LD0再將升壓后的電壓調(diào)整到指定值分別為 上述模塊供電；
[0018] 本發(fā)明的發(fā)明目的是該樣實(shí)現(xiàn)的：
[0019] 本發(fā)明基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，通過(guò)由脈搏波檢測(cè)模塊、能 量收集模塊、電壓調(diào)節(jié)模塊、模擬前端、數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊構(gòu)成，并封裝為一個(gè) 芯片。脈搏波檢測(cè)模塊由柔性傳感器構(gòu)成，測(cè)量人體脈搏波速度，通過(guò)模擬前端校準(zhǔn)放大 后送入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)字化、自校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理和異常判決；為了增強(qiáng)高血壓判決的準(zhǔn) 確性，本發(fā)明引入了性別和年齡作為高血壓判決因素；無(wú)線(xiàn)通信模塊起到錄入用戶(hù)性別和 年齡信息W及將數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)傳遞到用戶(hù)外設(shè)的作用。采用本發(fā)明的技術(shù)方 法，單芯片即可實(shí)時(shí)連續(xù)完成人體血壓檢測(cè)，擁有系統(tǒng)體積小和準(zhǔn)確性好等優(yōu)點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片的使用狀態(tài)圖；
[0021] 圖2是基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片的結(jié)構(gòu)方框圖；
[0022] 圖3是基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片的一種集成方式圖；
[0023] 圖4是基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片的另一種集成方式圖；
[0024] 圖5是男性年齡與收縮壓預(yù)警對(duì)照?qǐng)D；
[00巧]圖6是男性年齡與舒張壓預(yù)警對(duì)照?qǐng)D；
[0026] 圖7是女性年齡與收縮壓預(yù)警對(duì)照?qǐng)D；
[0027] 圖8是女性年齡與舒張壓預(yù)警對(duì)照?qǐng)D；
[002引圖9是基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片檢測(cè)高血壓的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，W便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在W下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，該些描述在該里將被忽略。
[0030] 實(shí)施例
[0031] 圖1是基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片的使用狀態(tài)圖。
[0032] 在本實(shí)施例中，如圖1所示，通過(guò)將指環(huán)式芯片附著在被檢測(cè)者的手指上，進(jìn)而來(lái) 測(cè)試被檢測(cè)者的血壓。
[0033] 如圖2所示，一種基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，包括：基于柔性傳 感器的脈搏波檢測(cè)模塊1、模擬前端2、數(shù)字處理模塊3、無(wú)線(xiàn)通信模塊4、能量收集模塊5和 電壓調(diào)節(jié)模塊6。
[0034] 如圖3所示，指環(huán)式芯片的集成方式為；能量收集模塊、電壓調(diào)節(jié)模塊、模擬前端、 數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊均與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容，并封裝在同一 CMOS基片下；基于柔 性傳感器的脈搏波檢測(cè)模塊封裝在柔性傳感器基片下；所述的CMOS基片和柔性傳感器基 片間再通過(guò)焊線(xiàn)連接。
[0035] 如圖4所示，指環(huán)式芯片的另一種集成方式為；能量收集模塊、電壓調(diào)節(jié)模塊、模 擬前端、數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線(xiàn)通信模和基于柔性傳感器的脈搏波檢測(cè)模塊還可W-起封裝 在具有CMOS工藝兼容柔性傳感器的片下。
[0036] 下面結(jié)合圖2對(duì)指環(huán)式芯片內(nèi)的各個(gè)組成器件及相互之間的功能進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明， 如下：
[0037] 基于柔性傳感器的脈搏波檢測(cè)模塊1，位于指環(huán)下表面僅靠人體手指的一層，用于 檢測(cè)脈搏波速率，并發(fā)送至模擬前端2。
[0038] 模擬前端2,用于接收脈搏波檢測(cè)模塊1發(fā)送的脈搏波速率，并對(duì)脈搏波速率進(jìn)行 校準(zhǔn)和放大，生成脈沖模擬信號(hào)，并發(fā)給數(shù)字處理模塊3。
[0039] 數(shù)字處理模塊3,用于接收無(wú)線(xiàn)通信模塊4發(fā)送的被檢測(cè)者的年齡、性別和模擬前 端2發(fā)送的脈沖模擬信號(hào)；
[0040] 數(shù)字處理模塊3接收到無(wú)線(xiàn)通信模塊4發(fā)送的被檢測(cè)者的年齡、性別，根據(jù)被檢測(cè) 者的年齡、性別參照內(nèi)部的存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)年齡、性別的血壓，獲取到被檢測(cè)者血壓的收縮壓 和舒張壓上限、下限值；
[0041] 在本實(shí)施例中，收縮壓

【權(quán)利要求】
1. 一種基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于，包括： 一基于柔性傳感器的脈搏波檢測(cè)模塊，位于指環(huán)下表面僅靠人體手指的一層，用于檢 測(cè)脈搏波速率，并發(fā)送至模擬前端； 一模擬前端，用于接收脈搏波檢測(cè)模塊發(fā)送的脈搏波速率，并對(duì)脈搏波速率進(jìn)行校準(zhǔn) 和放大，生成脈沖模擬信號(hào)，并發(fā)給數(shù)字處理模塊； 一數(shù)字處理模塊，用于接收無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送的被檢測(cè)者的年齡、性別和模擬前端發(fā) 送的脈沖模擬信號(hào)； 數(shù)字處理模塊接收到通信模塊發(fā)送的被檢測(cè)者的年齡、性別，根據(jù)被檢測(cè)者的年齡、性 別參照內(nèi)部的存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)年齡、性別的血壓，獲取到被檢測(cè)者血壓的收縮壓和舒張壓上 限、下限值； 數(shù)字處理模塊接收到脈沖模擬信號(hào)后，根據(jù)脈搏波速度和動(dòng)脈壓之間的關(guān)系，利用 Moens-Korteweg方程對(duì)被檢測(cè)者進(jìn)行血壓測(cè)量，將血壓測(cè)量的結(jié)果與被檢測(cè)者血壓的收縮 壓和舒張壓上限、下限值對(duì)比，進(jìn)行第一次判斷，判斷血壓測(cè)量的結(jié)果是否異常，如果血壓 出現(xiàn)異常，則進(jìn)一步確定血壓是輕度、中度或重度，同時(shí)將血壓為中度和重度的狀況生成預(yù) 警信息，再將被檢測(cè)者的血壓測(cè)量結(jié)果和預(yù)警信息一并發(fā)送給無(wú)線(xiàn)通信模塊； 如果出現(xiàn)異常的血壓值不在被檢測(cè)者血壓的收縮壓和張壓上限、下限值范圍內(nèi)，則分 別對(duì)被檢測(cè)者血壓的收縮壓和舒張壓上限、下限值以及異常的血壓值進(jìn)行加權(quán)平均，再將 加權(quán)平均后的收縮壓和舒張壓上限、下限值和加權(quán)平均后的異常血壓值進(jìn)行第二次判斷， 其判斷方法與第一次判斷相同； 最后將被檢測(cè)者的基本信息和血壓測(cè)量的結(jié)果存入內(nèi)部的存儲(chǔ)器。 一無(wú)線(xiàn)通信模塊，用于負(fù)責(zé)數(shù)字處理模塊、用戶(hù)外設(shè)以及血壓異常預(yù)警間的通信； 用戶(hù)外設(shè)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊將被檢測(cè)者的年齡、性別寫(xiě)入到數(shù)字處理模塊中的內(nèi)部存 儲(chǔ)器； 一能量收集模塊，用于收集壓電能量或熱電能量，并將收集的能量傳遞給電壓調(diào)節(jié)模 塊； 一電壓調(diào)節(jié)模塊，包括電荷泵和片上集成LD0 ;電荷泵利用能量收集模塊傳遞的能量 對(duì)電壓調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行電壓升壓，片上集成LD0再將升壓后的電壓調(diào)整到指定值分別為上述 模塊供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于， 所述的能量收集模塊、電壓調(diào)節(jié)模塊、模擬前端、數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊均與標(biāo)準(zhǔn) CMOS工藝兼容，并封裝在同一 CMOS基片下；所述的基于柔性傳感器的脈搏波檢測(cè)模塊封裝 在柔性傳感器基片下；所述的CMOS基片和柔性傳感器基片間再通過(guò)焊線(xiàn)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于， 所述的能量收集模塊、電壓調(diào)節(jié)模塊、模擬前端、數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線(xiàn)通信模和基于柔性傳 感器的脈搏波檢測(cè)模塊還可以一起封裝在具有CMOS工藝兼容柔性傳感器的片下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于， 所述的數(shù)字處理模塊還能夠?qū)Ρ粰z測(cè)者的血壓采集單位時(shí)間峰值或采集單位時(shí)間最低值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于， 所述的無(wú)線(xiàn)通信模塊還可以與血壓異常預(yù)警器連接，當(dāng)數(shù)字處理模塊檢測(cè)到被檢測(cè)者的血 壓異常時(shí)，可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送預(yù)警信息給血壓預(yù)警器，血壓預(yù)警器再通過(guò)報(bào)警的 方式提醒被檢測(cè)者。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于， 所述的血壓異常預(yù)警器可以為L(zhǎng)ED燈、手機(jī)等，可以通過(guò)LED燈閃爍、手機(jī)的振動(dòng)或鈴聲等 方式進(jìn)行報(bào)警。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于， 所述的用戶(hù)外設(shè)可以為手機(jī)、PC電腦、平板電腦和遠(yuǎn)程服務(wù)器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性傳感器檢測(cè)人體血壓的指環(huán)式芯片，其特征在于， 所述的對(duì)異常血壓值進(jìn)行加權(quán)平均的方法為： 50歲以前，異常血壓的加權(quán)平均公式為：加權(quán)血壓5(|^^=(舒張壓X 1. 5+收縮壓）/2 ; 50歲到60歲之間，異常血壓的加權(quán)平均公式為：加權(quán)血壓5(^S6(^=(舒張壓+收縮 壓）/2; 60歲之后，異常血壓的加權(quán)平均公式為：加權(quán)血壓6(|^^=(舒張壓+收縮壓X2)/3。
【文檔編號(hào)】A61B5/021GK104398246SQ201410785550
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】鄭文鋒, 屈熹, 李曉璐, 劉珊, 楊波, 郝志莉, 劉昶, 林鵬 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)