一種微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及傳感器領域，更具體的說，涉及一種微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統。
【背景技術】
[0002]當前的光電式心率測量電路和光電式血液流速測量電路通常都采用分立元件，體積較大，在空間受限的場合不方便安裝。另外，由于采用分立元件，在安裝時需要分多次進行，安裝位置誤差較大，增加了發光元件與接收元件之間的位置的不一致性，造成接收信號的一致性較差。除此之外，現有技術還有制造成本高，功耗較大等其它缺點。

【發明內容】

[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可提高一致性、降低成本和功耗的微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0005]一種微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，包括:
[0006]基板；所述基板I兩端分別設有至少一顆紅光LED和紅外光LED ;基板中部設有用于接收紅光LED和紅外光LED光信號的處理裝置；
[0007]所述的處理裝置包括:光敏元件，用于接收從皮膚反射回來的紅光和紅外光信號；光源控制電路，控制紅光LED和紅外光LED發光；信號放大器，用于對光敏元件的輸出信號進行放大和濾波；模數轉換器，用于將信號放大器的輸出的模擬信號進行AD轉換，轉換成數字信號；微處理器，用于對經過模數轉換器轉換后的數字信號進行處理，計算出血液流速數據、心率數據和血氧數據；數據通信電路，將血液流速數據、心率數據和血氧數據發送到便攜電子設備的處理器；數據存儲電路；所述光敏元件(41)安裝在基板(I)上；
[0008]基板上設有印制PCB電路，所述紅光LED和紅外光LED (2)和紅外光LED (3)和處理裝置(4)通過基板上的PCB電路連接。
[0009]進一步的，所述兩端的紅光LED和紅外光LED上方設有發光端膠體；所述處理裝置上方設有接收端膠體；發光端膠體與接收端膠體中間填充有隔光物質。
[0010]進一步的，所述處理裝置是單顆未經封裝的晶片，采用半導體工藝制作在同一個襯底上。
[0011]進一步的，所述紅光LED和紅外光LED和光敏元件的布局如下所述:光敏元件位于基板兩端紅光LED和紅外光LED連線的中點位置。
[0012]進一步的，所述紅光LED和紅外光LED和光敏元件的布局如下所述:光敏元件位于基板兩端紅光LED和紅外光LED連線的中點位置；基板上設有印制PCB電路，所述紅光LED和紅外光LED和處理裝置通過基板上的PCB電路連接；
[0013]所述處理裝置是單顆未經封裝的晶片；或者，所述光敏元件、光源控制電路、信號放大器、模數轉換器、微處理器、數據通信電路和存儲電路，采用半導體工藝制作在同一個襯底上；
[0014]所述兩端的紅光LED和紅外光LED上方設有發光端膠體；所述處理裝置上方設有接收端膠體；發光端膠體與接收端膠體中間填充有隔光物質。
[0015]本實用新型采用半導體制造工藝，將紅光LED和紅外光LED、光敏元件與集成信號處理裝置集成在一個基板上，封裝成一個標準的SMD元件，并在集成信號處理芯片里的微處理器中集成了血氧、心率與血液流速的測量算法以及通信協議，用戶只需要按要求給本元件加上合適的工作電壓，就能夠從本元件的數據通信引腳讀出數字化的血氧、心率與血液流速數據，不必再關心信號和數據的處理過程。本實用新型具有以下優點:尺寸小，顯著縮小了心率與血液流速測量電路的體積；將心率與血液流速的測量集成到一個元件實現；直接輸出數字化的血氧、心率與血液流速數據，減少了傳感器的外圍電路；采用反射式結構，發光元件和接收元件安裝在同一個基板上，比透射式結構更方便安裝，只需要將其貼在PCB上即可；可以用其制造出體積更小的最終產品；可以方便地將其整合到現有的智能終端中；其抗干擾能力更強；產品的一致性更好、成本更低、重量更輕、功耗更低。
【附圖說明】
[0016]圖1是微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統的側視示意圖；
[0017]圖2是微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統的俯視視示意圖；
[0018]圖3是微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統的安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面描述本實用新型的優選實施方式，本領域普通技術人員將能夠根據下文所述用本領域的相關技術加以實現，并能更加明白本實用新型的創新之處和帶來的益處。
[0020]參照圖1，優選的硬件實施方式如下所述:
[0021]一種微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，包括:
[0022]基板I ;所述基板I兩端分別設有至少一顆紅光LED2和紅外光LED3 ;基板中部設有用于接收紅光LED2和紅外光LED3光信號的處理裝置4 ；
[0023]所述的處理裝置4包括:光敏元件41，用于接收從皮膚反射回來的紅光和紅外光信號；光源控制電路42，控制紅光LED發光；信號放大器43，用于對光敏元件41的輸出信號進行放大和濾波；模數轉換器44，用于將信號放大器的輸出的模擬信號進行AD轉換，轉換成數字信號；微處理器45，用于對經過模數轉換器44轉換后的數字信號進行處理，計算出血液流速數據、心率數據和血氧數據；數據通信電路46，將血液流速數據、心率數據和血氧數據發送到便攜電子設備的處理器；與便攜電子設備的處理器耦合的存儲電路47 ;其中，所述紅光LED2和紅外光LED3與光敏元件41安裝在同一塊基板I上。
[0024]將紅光LED2和紅外光LED3、處理裝置4采用固晶工藝固定在基板I上，基板I上面印制有PCB電路和引腳8，然后用超聲波鍵合工藝將以上芯片的電極與基板I上的PCB焊盤連接起來。然后，使用專用的模具對焊接后的元件灌入透光膠體61、62，然后再在發光端膠體61與接收端膠體62中間填入隔光物質7，阻止光源2、3對光敏元件41的干擾。
[0025]處理裝置4采用半導體生產工藝，在單顆裸晶片上集成了光敏元件41光源控制電路42、信號放大器43、模數轉換器44、微處理器45、數據通信電路46和存儲電路47。微處理器45將這兩種數據通過通信電路(46)從基板上的引腳按照一定的數據格式發送給便攜電子設備的處理器；存儲電路(47)能夠存儲一定量的數據，通過與便攜電子設備的處理器交互，可以將其中的數據讀出。
[0026]通常，本文中所描述的傳感器被貼近皮膚安裝，參見圖3所示，微處理器45通過光源控制電路42控制紅光LED2和紅外光LED3交替發光，發出的光線射向皮膚10，一部分被皮膚軟組織10吸收，另一部分被反射回來，被光敏元件41接收到。由于血液中氧含量的不同會造成對紅光和紅外光的吸收率不同，從而使反射回來的光線存在微弱變化，引起光敏元件41輸出電流的微小變化，這個變化被送入放大電路43放大然后經過濾波和AD轉換，送入微處理器45進行處理，微處理器45通過對比紅光信號和紅外光信號強度的差異，計算出血液中的氧含量。
[0027]另一方面，當心臟跳動時，血液會在皮膚內流動，會造成皮膚中血液含量的變化，通過計算紅光信號或者紅外光信號的變化與時間的關系，便可以計算出心率。
[0028]另外，發光LED芯片2與發光LED芯片3之間的距離是已知的，通過比較發光LED芯片2、3分別發光時光敏元件接收到的信號波形的相關性，可以計算出在發光LED芯片2、3連線方向上的血液流速。
[0029]本實用新型可以是各種部件及部件布置形式，以及各種步驟與步驟布置的形式。附圖僅僅用于說明優選實施例的目的，而不應理解為是對本實用新型的限制。
【主權項】
1.一種微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，其特征在于，包括: 基板(I);所述基板(I)兩端分別設有至少一顆紅光LED(2)和紅外光LED(3);基板中部設有用于接收紅光LED(2)和紅外光LED(3)光信號的處理裝置(4)； 所述的處理裝置(4)包括:光敏元件(41)，用于接收從皮膚反射回來的紅光和紅外光信號；光源控制電路(42)，控制紅光LED(2)和紅外光LED(3)發光；信號放大器(43)，用于對光敏元件(41)的輸出信號進行放大和濾波；模數轉換器(44)，用于將信號放大器的輸出的模擬信號進行AD轉換，轉換成數字信號；微處理器(45)，用于對經過模數轉換器(44)轉換后的數字信號進行處理，計算出血液流速數據、心率數據和血氧數據；數據通信電路(46)，將血液流速數據、心率數據和血氧數據發送到便攜電子設備的處理器；數據存儲電路(47);所述光敏元件(41)安裝在基板(I)上， 基板上設有印制PCB電路，所述紅光LED(2)和紅外光LED(3)和處理裝置(4)通過基板上的PCB電路連接。
2.根據權利要求1所述的微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，其特征在于，所述處理裝置(4)是單顆未經封裝的晶片。
3.根據權利要求1所述的微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，其特征在于，所述紅光LED和光敏元件的布局如下所述:光敏元件(41)位于基板(I)兩端紅光LED連線的中點位置。
4.根據權利要求1所述的微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，其特征在于，所述兩端的紅光LED上方設有發光端膠體出1、63);所述處理裝置(4)上方設有接收端膠體(62) ο
5.根據權利要求1所述的微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，其特征在于，所述光敏元件(41)、光源控制電路(42)、信號放大器(43)、模數轉換器(44)、微處理器(45)、數據通信電路(46)和存儲電路(47)采用半導體工藝制作在同一塊襯底上。
6.根據權利要求1所述的微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，其特征在于，能夠輸出數字化的血氧、心率與血液流速數據。
7.根據權利要求1所述的微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統，其特征在于，所述紅光LED和光敏元件的布局如下所述:光敏元件(41)位于基板(I)兩端紅光LED連線的中點位置；基板上設有印制PCB電路，所述紅光LED (2)和紅外光LED (3)和處理裝置(4)通過基板上的PCB電路連接； 所述處理裝置(4)是單顆未經封裝的晶片；或者，所述光敏元件(41)、光源控制電路(42)、信號放大器(43)、模數轉換器(44)、微處理器(45)、數據通信電路(46)和存儲電路(47)分成分立功能的未經封裝的晶片組合形成所述處理裝置(4); 所述兩端的紅光LED上方設有發光端膠體出1、63);所述處理裝置(4)上方設有接收端膠體(62)。
【專利摘要】本實用新型公開一種微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統。所述微型集成數字式光電血氧心率與血液流速系統包括：基板；所述基板兩端分別設有至少一顆紅光LED和紅外光LED；基板中部設有用于接收紅光LED光信號的處理裝置；所述的處理裝置包括：光敏元件、光源控制電路、信號放大器、模數轉換器、微處理器、數據通信電路、數據存儲電路；其中，所述紅光LED與光敏元件安裝在同一塊基板上；基板上設有印制PCB電路，所述紅光LED和紅外光LED和處理裝置通過基板上的PCB電路連接。能夠輸出數字化的血氧、心率與血液流速數據。本實用新型可提高一致性、降低成本和功耗。
【IPC分類】A61B5-0245, A61B5-026, A61B5-1455
【公開號】CN204445903
【申請號】CN201520046572
【發明人】黃雅凡
【申請人】黃雅凡
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月17日