專利名稱：一種無線呼吸監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封裝技術(shù)和傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線呼吸監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的呼吸監(jiān)測手段有三種第一種是阻抗式傳感法，將電極片貼在人體胸部，讓 一股低頻電流流經(jīng)胸廓，利用胸廓的起伏引起電流變化來采集呼吸信號；第二種是二氧化 碳描記法，利用人體呼出二氧化碳量來檢測呼吸；第三種是熱敏式傳感法，通過呼氣和吸氣 引起的溫度變化來采集呼吸信號。其中，第二種方法需要鼻息插管，在臨床操作上有一定風(fēng)險，而且目前檢測設(shè)備主 要靠進口，價格非常高，因此第一種和第二種較為常用。但第一種方法采集的呼吸信號的精 度低，經(jīng)常是檢測不到呼吸或數(shù)值不準(zhǔn)確；而第三種方法則容易受環(huán)境溫度影響，從而使得 檢測得到的結(jié)果也不準(zhǔn)確或者不精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是，提供一種無線呼吸監(jiān)測裝置，能夠保證采集的 呼吸信號的精確性和準(zhǔn)確性，并且結(jié)構(gòu)簡單易于生產(chǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種無線呼吸監(jiān)測裝置，包括控制電路、壓電薄膜傳感器和天線，所述控制電路分 別與所述壓電薄膜傳感器和所述天線電性連接，所述壓電薄膜傳感器用于感應(yīng)呼吸運動， 并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號，再將所述電荷信號發(fā)送給所述控制電路；所述控制電路用 于對所述電荷信號進行處理，得到相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果；所述天線用于將所述監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出 去。進一步地，所述天線還用于接收天線接收范圍內(nèi)的讀寫器發(fā)送的高頻載波，并將 其發(fā)送給所述控制電路；所述控制電路用于將所述高頻載波轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電源電壓，并為控 制電路供電。其中，所述控制電路通過固定部件固定在所述壓電薄膜傳感器上。進一步地，所述固定部件為固定膠層。進一步地，所述控制電路包括電源模塊和信號處理模塊，所述電源模塊用于將所 述天線發(fā)送來的高頻載波轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電源電壓，并用于向所述信號處理模塊供電；所述信 號處理模塊用于處理所述壓電薄膜傳感器發(fā)送來的電荷信號，并將處理后得到的監(jiān)測結(jié)果 通過所述天線發(fā)送出去。進一步地，所述電源模塊包括整流器，電壓轉(zhuǎn)換子模塊，所述整流器用于接收所 述天線發(fā)送的高頻載波，并將所述高頻載波轉(zhuǎn)換為直流電壓，再發(fā)送給所述電壓轉(zhuǎn)換子模 塊，所述電壓轉(zhuǎn)換子模塊將其轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電源電壓，并向所述信號處理模塊供電；所述信號 處理模塊包括電荷放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器和數(shù)字子模塊，所述電荷放大器用 于接收所述傳感器輸出的電荷信號，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號發(fā)送給所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字子模塊用于向所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送相應(yīng)的控制信息，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器則用于根 據(jù)所述控制信息將該電壓信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果，再將所述監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給所述調(diào)制 解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器用于將所述監(jiān)測結(jié)果以反射調(diào)制的方式通過所述天線發(fā)送出去。進一步地，所述信號處理模塊還包括放大濾波子模塊，與所述電荷放大器、電壓轉(zhuǎn) 換子模塊和所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于將所述電荷放大器輸出的電壓信號進行放大和濾 波，從而得到呼吸信號，并將該呼吸信號發(fā)送給所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。進一步地，所述控制電路為一芯片，所述芯片包括第一導(dǎo)電引腳和第二導(dǎo)電引腳， 所述第一導(dǎo)電引腳與所述天線電性連接，所述第二引腳與所述壓電薄膜傳感器電性連接。進一步地，所述裝置還包括封裝填充體，所述封裝填充體包覆所述芯片，以及所述 控制電路與所述天線的連接處，和所述控制電路與所述壓電薄膜傳感器的連接處。進一步地，所述封裝填充體為陶瓷封裝填充體或者環(huán)氧樹脂封裝填充體。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過壓電薄膜傳感器來采集人體的呼吸信號，再由控制電路對采集的呼吸 信號進行處理，從而得到監(jiān)測結(jié)果，并通過天線將該監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出去。由于壓電薄膜傳感 器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高和線性度好的優(yōu)良特性，不僅保證了呼吸信號的準(zhǔn)確性和精 確性，并且由于本裝置通過天線將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出去，不需要額外的傳輸線將監(jiān)測結(jié)果發(fā) 送出去，從而使得本發(fā)明的無線呼吸監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)制造。同時本發(fā)明的天線還用于接收天線接收范圍內(nèi)的讀寫器發(fā)送的高頻載波的天線， 當(dāng)使用本發(fā)明的呼吸監(jiān)測裝置時，只需要通過該天線接收天線接收范圍內(nèi)的讀寫器發(fā)送的 高頻載波，再通過控制電路處理，即可為整個控制電路供電，不需要額外的電池或者電源， 并且控制電路將呼吸信號經(jīng)過處理后通過天線發(fā)送出去，從而使得本發(fā)明的無線呼吸監(jiān)測 裝置不需要額外的電纜線或者其他傳輸線，即本發(fā)明的裝置為無源工作方式，并以無線方 式傳輸信號，從而使得本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，易于生產(chǎn)制造。


圖1為本發(fā)明的無線呼吸監(jiān)測裝置的一種實施例的剖視圖；圖2為圖1的控制電路的一種實施例的功能模塊圖；圖3為圖2的電源模塊的一種實施例的功能模塊圖；圖4為圖2的信號處理模塊的一種實施例的功能模塊圖；圖5為圖3的電源模塊和圖4的信號處理模塊相結(jié)合的示意圖；圖6為圖1的無線呼吸監(jiān)測裝置應(yīng)用于呼吸監(jiān)測的示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。請參考圖1，為本發(fā)明的無線呼吸監(jiān)測裝置的一種實施例的剖視圖。本實施例的無 線呼吸監(jiān)測裝置包括控制電路1、壓電薄膜傳感器2以及天線3，其中控制電路1通過固定 膠層21固定在壓電薄膜傳感器2上，并且該控制電路1與該壓電薄膜傳感器2之間電性連 接；本實施例中采用印刷的方式在壓電薄膜傳感器2上設(shè)置了天線3，該天線3的兩端分別 設(shè)置在控制電路1兩側(cè)，與該控制電路1電性連接。
本實施例中的控制電路1為一芯片，包括第一導(dǎo)電引腳11和第二導(dǎo)電引腳12。本 實施例采用兩個第一導(dǎo)電引腳21分別與天線3的兩端焊接的方式，從而實現(xiàn)控制電路1與 天線3的電性連接；以及兩個第二導(dǎo)電引腳12分別與壓電薄膜傳感器2的兩側(cè)焊接的方 式，從而實現(xiàn)控制電路1與壓電薄膜傳感器2之間的電性連接。請參考圖1，為了更好的保證本實施例的芯片與天線3和壓電薄膜傳感器2之間 良好的電性連接，本實施例的無線呼吸監(jiān)測裝置還設(shè)置了封裝填充體4，該封裝填充體4包 覆芯片的第一導(dǎo)電引腳11與天線3的連接處，芯片的第二導(dǎo)電引腳12與壓電薄膜傳感器 2的連接處，并包覆該芯片和天線3，從而在壓電薄膜傳感器2上形成矩形封裝填充體4，當(dāng) 然該封裝填充體4也可以呈其它形狀。本實施例中的封裝填充體4采用陶瓷或者環(huán)氧樹脂制作。本實施例采用壓電薄膜傳感器2來采集人體呼吸信號，即當(dāng)人體進行呼吸時，呼 吸運動會使得該壓電薄膜傳感器2發(fā)生形變，壓電薄膜傳感器2將這種形變轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾尚?號，并將該電荷信號發(fā)送給控制電路1，由該控制電路1進行處理，得到相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果，再 由天線3將該監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出去。由于本實施例中采用的壓電薄膜傳感器2響應(yīng)速度快， 并且靈敏度高，線性度好，從而保證了采集的呼吸信號和監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性?，F(xiàn)有技術(shù)中的三種呼吸監(jiān)測方式，都需要額外的提供電源或者額外提供電纜，即 現(xiàn)有技術(shù)中的呼吸監(jiān)測方式都為有源工作方式或者有線傳輸方式。本實施例中，通過設(shè)置 天線3來接收附近的讀寫器發(fā)送的高頻載波，并將其發(fā)送給控制電路1，由控制電路1將其 轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電源電壓，從而向整個控制電路1供電，因此，本實施例的無線呼吸監(jiān)測裝置 不需要額外的電池電源。并且本實施例中經(jīng)過控制電路1處理后得到的監(jiān)測結(jié)果由控制電 路1發(fā)送至天線3，再由天線3發(fā)送出去，不需要額外的電纜或者連接線將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出 去，從而使得本實施例的無線呼吸監(jiān)測裝置為無線傳輸，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，易于生 產(chǎn)制造。并且本實施例的無線呼吸監(jiān)測裝置通過封裝填充體4將控制電路1，及其分別與天 線3、壓電薄膜傳感器2的連接處包覆，從而使得本裝置耐震、耐壓、可靠性高。請參考圖2，為本發(fā)明的無線呼吸監(jiān)測裝置的控制電路1的一種實施例的功能模 塊圖。本實施例的控制電路1包括電源模塊13和信號處理模塊14，該電源模塊13與信號 處理模塊14共同引出控制電路1的，與天線3相連的第一導(dǎo)電引腳11，并由信號處理模塊 14引出控制電路1的，與壓電薄膜傳感器2相連的第二導(dǎo)電引腳12。其中，電源模塊13通 過第一導(dǎo)電引腳11接收天線3傳輸來的高頻載波，并將其轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電源電壓，從而為 整個控制電路供電；信號處理模塊14則通過第二導(dǎo)電引腳12接收由壓電薄膜傳感器2輸 出的電荷信號，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果，再通過第一導(dǎo)電引腳11和天線3發(fā)送出去。請參考圖3和圖5，本實施例中的控制電路1的電源模塊13包括整流器131和 電壓轉(zhuǎn)換子模塊132，該整流器131與天線3通過第一導(dǎo)電引腳11電連接，用于接收天線3 發(fā)送的高頻載波，并將該高頻載波轉(zhuǎn)換為直流電壓，再發(fā)送給電壓轉(zhuǎn)換子模塊132，則電壓 轉(zhuǎn)換子模塊將其轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電源電壓，并向信號處理模塊14供電。請參考圖4和圖5，本實施例中的控制電路1的信號處理模塊14包括電荷放大 器141、放大/濾波子模塊142、ADC(Analog-to-Digital Converter，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)143、調(diào)制解調(diào)器144和數(shù)字子模塊145，該電荷放大器141通過第二導(dǎo)電 引腳12與壓電薄膜傳感器2相連，以接收其輸出的電荷信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并經(jīng)過放大/濾波子模塊142處理，得到呼吸信號；ADC(Analog-to-Digital Converter, 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)143則接收由放大/濾波子模塊142發(fā)送來的呼 吸信號，并同時觸發(fā)數(shù)字子模塊145，則數(shù)字子模塊145為該ADC(Anal0g-t0-Digital Converter,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)143匹配相應(yīng)的控制信息， ADC (Analog-to-DigitalConverter,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)143再根據(jù)該控 制信息將該呼吸信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號，該數(shù)字信號即為監(jiān)測結(jié)果，再將該監(jiān)測結(jié)果 發(fā)送給調(diào)制解調(diào)器144，則調(diào)制解調(diào)器144將該監(jiān)測結(jié)果以反射調(diào)制的方式發(fā)送到第一導(dǎo) 電引腳11，再發(fā)送到天線3，從而將信號發(fā)送出去。本實施例中，數(shù)字子模塊145被觸發(fā)后，根據(jù)不同的ADC接口，為相應(yīng)的ADC配置 相應(yīng)的控制信息，例如對ADC的工作方式、邏輯功能和時序等進行配置，則本實施例的控制 信息則為相應(yīng)的工作方式控制信息、邏輯功能控制信息或者時序控制信息等。下面結(jié)合本發(fā)明的無線呼吸監(jiān)測裝置的工作原理對本實施例的無線呼吸監(jiān)測裝 置進行詳細的說明。如圖6所示，將本實施例的無線呼吸監(jiān)測裝置10粘貼在胸前，該裝置通過天線3 接收附件讀寫器20發(fā)出的高頻載波，再通過芯片的第一引腳傳輸給整流器131，該整流器 131則將接收的高頻載波轉(zhuǎn)換為直流電壓，再發(fā)送給電壓轉(zhuǎn)換子模塊132，得到穩(wěn)定的電源 電壓，從而向整個芯片供電。當(dāng)人體呼吸時，呼吸運動使得壓電薄膜傳感器2變形，該壓電 薄膜傳感器2則將該變形轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號，并通過芯片第二導(dǎo)電引腳12發(fā)送給電 荷放大器141，電荷放大器141將該電荷信號進行放大后發(fā)送給放大/濾波子模塊142進 行放大和濾波，從而得到準(zhǔn)確的呼吸信號(即經(jīng)過放大和濾波后得到的電壓信號)，并將該 呼吸信號發(fā)送給ADC (Analog-to-Digital Converter,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換 器)143，則ADC (Analog-to-Digital Converter,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)143 同時觸發(fā)數(shù)字子模塊145為該ADC配置相應(yīng)的控制信息，并根據(jù)該控制信息將該呼吸信號 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(即監(jiān)測結(jié)果)，并發(fā)送給調(diào)制解調(diào)器144，調(diào)制解調(diào)器144則以反射調(diào)制 的方式通過天線3將該信號發(fā)送出去。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā) 明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護 范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線呼吸監(jiān)測裝置，其特征在于，包括控制電路、壓電薄膜傳感器和天線，所述 控制電路分別與所述壓電薄膜傳感器和所述天線電性連接，所述壓電薄膜傳感器用于感應(yīng) 呼吸運動，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號，再將所述電荷信號發(fā)送給所述控制電路；所述控 制電路用于對所述電荷信號進行處理，得到監(jiān)測結(jié)果；所述天線用于將所述監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出去。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述天線還用于接收天線接收范圍內(nèi)的讀 寫器發(fā)送的高頻載波，并將其發(fā)送給所述控制電路；所述控制電路用于將所述高頻載波轉(zhuǎn) 變?yōu)榉€(wěn)定電源電壓，并為控制電路供電。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制電路通過固定部件固定在所述壓 電薄膜傳感器上。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述固定部件為固定膠層。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制電路包括電源模塊和信號處理模 塊，所述電源模塊用于將所述天線接收到的高頻載波轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定電源電壓，并用于向所述 信號處理模塊供電；所述信號處理模塊用于處理所述壓電薄膜傳感器發(fā)送來的電荷信號， 并將處理后得到的監(jiān)測結(jié)果通過所述天線發(fā)送出去。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述電源模塊包括整流器，電壓轉(zhuǎn)換子模 塊，所述整流器用于將所述天線接收到的高頻載波轉(zhuǎn)換為直流電壓，再發(fā)送給所述電壓轉(zhuǎn) 換子模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換子模塊將其轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電源電壓，并向所述信號處理模塊供電；所 述信號處理模塊包括電荷放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器和數(shù)字子模塊，所述電荷放 大器用于接收所述傳感器輸出的電荷信號，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號發(fā)送給所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換 器，所述數(shù)字子模塊用于向所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送相應(yīng)的控制信息，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器則 用于根據(jù)所述控制信息將該電壓信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果，再將所述監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給所 述調(diào)制解調(diào)器，所述調(diào)制解調(diào)器用于將該監(jiān)測結(jié)果以反射調(diào)制的方式通過所述天線發(fā)送出 去。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述信號處理模塊還包括放大濾波子模塊， 與所述電荷放大器、電壓轉(zhuǎn)換子模塊和所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于將所述電荷放大器輸 出的電壓信號進行放大和濾波，從而得到呼吸信號，并將該呼吸信號發(fā)送給所述模/數(shù)轉(zhuǎn) 換器。
8.如權(quán)利要求2至7中任一項所述的裝置，其特征在于，還包括封裝填充體，所述封裝 填充體包覆所述控制電路，以及所述控制電路分別與所述天線和所述壓電薄膜傳感器的連 接處。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述封裝填充體為陶瓷封裝填充體或者環(huán) 氧樹脂封裝填充體。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述控制電路為一芯片，所述芯片包括第 一導(dǎo)電引腳和第二導(dǎo)電引腳，所述第一導(dǎo)電引腳與所述天線電性連接，所述第二引腳與所 述壓電薄膜傳感器電性連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線呼吸監(jiān)測裝置，包括控制電路、壓電薄膜傳感器和天線，所述控制電路分別與所述壓電薄膜傳感器和所述天線電性連接。本無線呼吸監(jiān)測裝置采用壓電薄膜傳感器來感應(yīng)呼吸運動，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號，由控制電路對該電荷信號進行處理，得到相應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果，再由天線將該監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出去。由于本發(fā)明采用的壓電薄膜傳感器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高和線性度好的優(yōu)良特性，保證了呼吸信號的準(zhǔn)確性和精確性，并且由于采用了天線將監(jiān)測結(jié)果發(fā)送出去，避免使用電纜或者其他傳輸線，從而使得本發(fā)明的無線呼吸監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)制造。
文檔編號A61B5/08GK102100558SQ20111004425
公開日2011年6月22日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者戴鵬, 沈勁鵬, 王新安, 黃錦鋒 申請人:北京大學(xué)深圳研究生院