本發(fā)明涉及生理參數(shù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于智能處理器平臺(tái)的多模式生物電傳感器。

背景技術(shù)：

人體是一個(gè)系統(tǒng)性的復(fù)雜生命體，這個(gè)生命體出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出很多癥狀，如：發(fā)燒、咳嗽、乏力等，往往這些癥狀產(chǎn)生時(shí)，已經(jīng)是后期表象了。中國(guó)古代醫(yī)療保健強(qiáng)調(diào)的“未病”理論，就是在人體還沒(méi)有生病之前，通過(guò)調(diào)整人體的自身免疫體系，預(yù)防疾病的發(fā)生，但中醫(yī)理論的缺陷在于缺乏量化指標(biāo)、完全依賴(lài)于醫(yī)生的學(xué)識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)的出現(xiàn)能夠幫助人們實(shí)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的量化、精確化，從而應(yīng)對(duì)慢性疾病、更快地從傷病中康復(fù)、分析可能引起疾病的異常環(huán)境情況，以及在出現(xiàn)問(wèn)題前檢測(cè)出不健康的生活習(xí)慣。

但現(xiàn)有的傳感器技術(shù)集成度較差，僅能夠?qū)崿F(xiàn)少數(shù)測(cè)量模式的集成，例如市場(chǎng)上推出的某些智能手表、智能手環(huán)，僅具有心率、脈搏和血壓兩種測(cè)量模式，要想同時(shí)測(cè)量血糖、血壓、體溫、脈搏、血氧等多種健康數(shù)據(jù)還需要在身體上同時(shí)佩戴多種傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，阻礙傳感器技術(shù)在身體健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于智能處理器平臺(tái)的多模式生物電傳感器，集人體電阻抗成像單元、人體電容抗成像單元、無(wú)創(chuàng)傷血糖、體溫、血壓、血氧和脈搏傳感單元為一體，高效、準(zhǔn)確的檢測(cè)并診斷人體健康信息。

為達(dá)到以上效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于智能處理器平臺(tái)的多模式生物電傳感器，包括多模式傳感單元，用于采集多種模式的生理信號(hào)并將采集到的生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，其中至少一個(gè)傳感單元是采用微機(jī)械加工工藝制成的mems傳感單元；智能處理器平臺(tái)，用于控制多模式傳感單元采集信號(hào)并且將采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析、控制、輸出；所述mems傳感單元和智能處理器平臺(tái)是采用單片集成工藝在襯底上一體化制作而成。

優(yōu)選地，所述多模式傳感單元的個(gè)數(shù)為7，分別是人體電阻抗成像單元、電容抗成像單元、高精度體溫傳感單元、無(wú)創(chuàng)傷血糖傳感單元、血壓傳感單元、血氧傳感單元和脈搏傳感單元，其中，高精度體溫傳感單元是mems傳感單元。

優(yōu)選地，所述人體電阻抗成像單元、人體電容抗成像單元通過(guò)128矩陣采集陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述血氧、血壓、脈搏傳感單元通過(guò)發(fā)射、接收光電二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述血糖傳感單元是通過(guò)發(fā)射、接收激光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述高精度體溫傳感單元是通過(guò)mems紅外體溫傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，所述mems紅外體溫傳感器是熱電堆傳感器。

優(yōu)選地，所述智能處理器平臺(tái)包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器cpu或微處理器mcu；配合cpu或mcu進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路dsp；接收cpu或mcu信號(hào)控制并向多模式傳感單元傳輸控制信號(hào)的數(shù)?；旌想娐穉/d；接收數(shù)?；旌想娐穉/d指令并向多模式傳感單元發(fā)送動(dòng)作指令的前端處理電路afe；與外部對(duì)接的系統(tǒng)接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明基于片上集成傳感器的架構(gòu)理念，利用單片集成加工工藝將mems傳感單元、智能處理器平臺(tái)集成在傳感器芯片內(nèi)部，形成集人體電阻抗成像、電容抗成像、高精度體溫、無(wú)創(chuàng)傷血糖、血壓、血氧、脈搏檢測(cè)為一體的7合1智能生物傳感器，解決傳統(tǒng)醫(yī)療傳感器集成度和測(cè)量精度低下的問(wèn)題，增強(qiáng)信號(hào)穩(wěn)定和可靠性能，有效推進(jìn)傳感器技術(shù)在身體健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用；另外，采用單片集成、立體電路加工工藝制成的片上多模式生物電傳感器，其體積較傳統(tǒng)產(chǎn)品有大幅度下降，制造成本和功耗也隨之降低，尤其適用于安裝至高精度、低功耗、小體積的終端產(chǎn)品上。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明邏輯框架示意圖；

圖2是本發(fā)明芯片示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖2，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述：

一種基于智能處理器平臺(tái)的多模式生物電傳感器，包括多模式傳感單元，用于采集多種模式的生理信號(hào)并將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其中至少一個(gè)傳感單元是采用微機(jī)械加工工藝制成的mems傳感單元；智能處理器平臺(tái)，用于控制多模式傳感單元采集信號(hào)并且將采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析、控制、輸出；所述mems傳感單元和智能處理器平臺(tái)是采用單片集成工藝在硅晶圓片襯底上一體化制作而成，相互之間通過(guò)立體電路互聯(lián)結(jié)構(gòu)組態(tài)起來(lái)。

參見(jiàn)圖2，具體地，所述多模式傳感單元的個(gè)數(shù)為7，分別是人體電阻抗成像單元、人體電容抗成像單元、高精度體溫傳感單元、無(wú)創(chuàng)傷血糖傳感單元、血壓傳感單元、血氧傳感單元和脈搏傳感單元。

其中，所述人體電阻抗成像單元、人體電容抗成像單元基于電阻抗成像技術(shù)eit（electricalimpedancetechnology）和電容抗成像技術(shù)cit（capacitiveimpedancetechnology），具體可通過(guò)外接的128矩陣采集裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗及容抗的信號(hào)采集。電阻抗成像技術(shù)eit和電電容抗成像技術(shù)cit能夠解決人體病理測(cè)量中的離散隨機(jī)的現(xiàn)象，有效提高數(shù)據(jù)采集和分析精度，為人體的檢測(cè)、診斷提供高效準(zhǔn)確的信息。

這里，所述血氧、血壓、脈搏傳感單元是外接的由發(fā)射、接收光電二極管組成的采集裝置，可實(shí)現(xiàn)血氧、血壓及脈搏信號(hào)的采集功能；所述無(wú)創(chuàng)傷血糖傳感單元是外接的由發(fā)射、接收激光二極管組成的采集裝置，可實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量；而所述高精度體溫傳感單元?jiǎng)t是mems紅外體溫傳感器，可以集成在多模式生物電傳感器芯片內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)人體高精度體溫采集，所述mems紅外體溫傳感器可以是熱電堆傳感器或其他半導(dǎo)體、金屬材料組成的mems傳感器

進(jìn)一步地，所述智能處理器平臺(tái)包括具有控制、計(jì)算、分析功能的中央處理器cpu或微處理器mcu；配合cpu或mcu進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理電路dsp；接收cpu或mcu信號(hào)控制并向多模式傳感單元前端處理電路afe傳輸控制信號(hào)的數(shù)?；旌想娐穉/d；接收數(shù)模混合電路a/d指令并向多模式傳感單元發(fā)送動(dòng)作指令的前端處理電路afe；用于與外部對(duì)接的系統(tǒng)接口，例如通信接口、電源接口等其他接口。其中，微碼化的cpu或mcu決定了多模式生物電傳感器的智能化控制，在這個(gè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上只需向傳感器內(nèi)部輸入基礎(chǔ)指令，例如when、what，cpu或mcu即可完成一系列控制運(yùn)算分析并將結(jié)果輸出。需要注意的是，本發(fā)明的智能處理器平臺(tái)還可以根據(jù)需求改變或增減相應(yīng)功能模塊，并不局限于此。

在本發(fā)明中，智能處理器平臺(tái)能夠同時(shí)控制多模式傳感單元對(duì)生理信號(hào)的采集并將其采集到的生理信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、分析、輸出。以熱堆傳感器為例闡述高精度體溫傳感單元的一次完整工作過(guò)程：通過(guò)系統(tǒng)接口，例如通信接口向cpu輸入信號(hào)，cpu開(kāi)始工作并可以指令數(shù)字信號(hào)處理電路dsp對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理后向數(shù)模混合電路a/d傳輸數(shù)字信號(hào)，數(shù)模混合電路a/d將接受到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳輸至前端處理電路afe，由前端處理電路afe向熱電堆傳感器發(fā)送動(dòng)作指令，熱電堆傳感器接收指令后采集被測(cè)信號(hào)并將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后發(fā)回至前端處理電路afe，afe接收后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行初步處理即傳送至數(shù)?；旌想娐穉/d，數(shù)?；旌想娐穉/d將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號(hào)后發(fā)送至智能控制電路cpu，cpu可以指令數(shù)字信號(hào)處理電路dsp對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后發(fā)回cpu，cpu將經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理分析后的信號(hào)通過(guò)通信接口輸出。而其他六種傳感單元工作過(guò)程類(lèi)似，本發(fā)明不再贅述。

在本發(fā)明中，智能處理器平臺(tái)和多模式傳感單元中的mems傳感單元是采用單片集成工藝在硅晶圓片上一體化制作而成。優(yōu)選采用單片集成工藝中的post-cmos工藝，具體是：準(zhǔn)備潔凈的硅晶圓片；在硅晶圓片的一個(gè)管芯上通過(guò)cmos、bcd等集成電路工藝平臺(tái)將數(shù)字電路、模擬電路、智能控制電路、數(shù)字運(yùn)算電路、前端處理電路afe等設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出來(lái)，形成智能處理器平臺(tái)；在智能處理器平臺(tái)上的部分區(qū)域上采用mems工藝，通過(guò)“蓋樓房”的方式將mems傳感單元，例如熱電堆傳感器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出來(lái)；而人體電阻抗成像單元、電容抗成像單元、無(wú)創(chuàng)傷血糖、血壓、血氧和脈搏傳感單元這六個(gè)傳感單元?jiǎng)t采用微機(jī)械和集成電路混合工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，形成一個(gè)完整的具有7種傳感模式的多模式生物電傳感器芯片，解決傳統(tǒng)醫(yī)療傳感器集成度和測(cè)量精度低下的問(wèn)題，同時(shí)增強(qiáng)信號(hào)穩(wěn)定和可靠性能，有效推進(jìn)傳感器技術(shù)在身體健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，最終可應(yīng)用于健康手表、健康手機(jī)、健康鼠標(biāo)、汽車(chē)方向盤(pán)、測(cè)量?jī)x器等智能終端產(chǎn)品上。

當(dāng)然，多模式生物電傳感器的制作還可以采用其他單片集成工藝，例如pre-coms或者intra-cmos集成工藝來(lái)完成，并不限定于此。

總之，以上僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在本發(fā)明的精神范圍之內(nèi)，對(duì)本發(fā)明所做的等同變換或修改均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。