一种柔性可穿戴多生理信号检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，包括前端柔性电路板(1)，前端柔性电路板(1)的正反面采用柔性注塑封装包裹，所述前端柔性电路板包括心电采集电子电路，所述心电采集电子电路具有2个输入端口，2个输入端口为金属按扣(8)或磁块或卡槽连接器嵌入到柔性注塑封装内，并从柔性注塑封装延伸到外部裸露；该金属按扣(8)或磁块或具有卡槽连接器可以直接与干电极和湿电极的适配部相配合连接，从而获得干电极和湿电极传导产生的心电信号。

A Flexible Wearable Multi-Physiological Signal Detection Device

【技术实现步骤摘要】
一种柔性可穿戴多生理信号检测装置
本专利技术属于可穿戴技术产品与移动健康医疗设备领域，具体涉及一种柔性可穿戴多生理信号检测装置。
技术介绍
人体的心电信号、体温数据是反映人体健康状况和病理特征的重要生理数据，对这些生理数据的精确测量需要传感器紧贴人体，并且不同人群存在个体差异，因此对设备的柔软性有较高的要求。对于电子设备而言，电路板是元器件的附着载体，采用柔性线路板（FPC）能够有效提高设备的整体柔性。但是要求采集多种生理信号时，就要增加相关调理电路，元器件和传感芯片的数量也会成倍增加，这会极大的降低设备的柔性。此外，目前本领域的产品大多只具备单一信号的采集功能，且不具有良好的柔性。例如，生理信号采集器件CN206759853U和CN201810316663.2分别只能采集人体的体温数据和心电数据，用户在同时测量多种生理信号时，需要佩戴多个器件，这无疑增加了用户的测量负担和经济成本。特别的，本领域心电监护设备大多只适配于一种电极，这极大的限制了监护设备的应用场合和穿戴方式。基于以上问题，本专利技术致力于在保障设备柔性的情况下，如何集成多种生理信号采集传感，并保证设备对不同电极具有良好的适配性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种柔性可穿戴多生理信号采集装置，该装置具有良好的柔性和穿戴舒适性，能有效实现多种生理信号的采集和实时传输，并且对于不同的心电电极具有较好的适配性。本专利技术的具体技术方案为：一种柔性可穿戴多生理信号采集装置：包括前端柔性电路板，前端柔性电路板采用柔性或其他材料封装，所述前端柔性电路板包括心电信号采集前端（或称为心电信号处理电路模块），简称前端电路。所述前端电路具有2个或多个输入端口，输入端口为金属按扣端口或磁吸或卡槽连接器端口，输入端口连接到前端柔性电路板并固定和嵌入到柔性注塑封装或其他工艺封装内，并从封装壳体内延伸到壳体外裸露或在卡槽内；该金属按扣或磁吸或卡槽连接器可以直接与适用于柔性胸带的干电极和适用于心电贴的湿电极端口适配并连接，从而将干电极或湿电极传导的心电信号传送到前端电路，形成两用柔性前端。本专利技术适合柔性胸带电极（导电织物、硅胶、橡胶、泡沫、金属膜）和心电贴的两用柔性前端，通过上述适当结构的连接器实现。其中，其他工艺封装还可以是滴膜、压膜中的任意一种。前端柔性电路板还包括温度或/和湿度或/和压力或/和惯性或/和声音或/和光学参数传感器以及相应电路，还包括用于传输上述参数的无线传输电路。所述柔性可穿戴多生理信号检测装置适配干电极时，在不影响干电极信号采集的一定范围内设置与金属暗扣或者磁扣或者具有卡槽连接器配合连接的适配部，柔性可穿戴多生理信号检测装置的心电输入接口通过适配部和干电极导电连接，以穿戴的方式贴合人体皮肤表面；所述柔性可穿戴多生理信号检测装置适配湿电极时，在湿电极背面设置与金属暗扣或者磁扣或者卡槽连接器配合连接的适配部，柔性可穿戴多生理信号检测装置通过适配部与湿电极导电连接，粘贴在人体皮肤表面。在现有技术中，常见的心电电极按照有无导电膏可分为干电极和湿电极两大类。干电极是不需要配合导电膏的电极，常见的干电极有金属板干电极、织物干电极等；湿电极需要在皮肤-电极之间涂抹导电膏，常见的湿电极有银/氯化银（Ag/AgCl）湿电极。干电极是非一次性电极，可以重复使用，但是干电极和皮肤之间的接触阻抗相对湿电极较大；湿电极是一次性电极，电极上的导电膏会随着使用时间逐渐变干，电极-皮肤之间的接触阻抗也会发生相应改变。对于上述2种心电电极，还没有一种穿戴式采集装置能同时适配干电极和湿电极，原因有两点：第一，目前的可穿戴心电采集设备大多不具有良好的轻柔性，导致在适配湿电极时，缺乏较好的稳定性；第二，干电极和湿电极与皮肤之间的接触阻抗不同，导致一些设备无法同时适配于两种不同电极。在本专利技术中，采用前端柔性电路板作为电子元件载体；在保证性能的基础上尽可能的选择封装较小的电子元件；前端柔性电路板周围用轻柔材料注塑包裹；采用金属按扣或磁块或卡槽连接器作为电极连接接口，该接口方便拆卸，且具有稳定的导电连接特性。本专利技术这样设计不仅提高了设备穿戴时的舒适性，还保证了适配干电极或者湿电极时具有稳定的连接。由于不同类型电极和皮肤的接触阻抗不同，心电采集电路的前端部分也相应有所不同。目前常见的做法是尽可能的提高心电采集芯片的输入阻抗，但是这受制于半导体工艺。为解决电极阻抗适配性问题，本专利技术在电极的后端加入仪表放大器、阻抗测量单元和高速微处理器。高速微处理器根据阻抗测量单元测得的阻抗值，构建等效RC网络，提高整体前端的输入阻抗。本专利技术这样设计能够较好的适配于不同类型的心电电极。并且，当输入端口两个电极与皮肤之间的间隙发生较大差异而导致阻抗匹配失衡时，会大量引入共模干扰，本专利技术能够有效抑制共模干扰。本专利技术在使用时可以选择佩戴和穿戴两种方式，即可以配合湿电极以佩戴的方式粘贴在人体测试部位；也可以配合采用干电极的智能织物或者胸带，以穿戴的方式贴合在人体测试部位。从医疗监护的设备成本、经济效益和用户的使用舒适度出发，本专利技术集成了多种传感器：心电传感器、体温传感器、惯性传感器、压力传感器和湿度传感器，采用低功耗蓝牙实时将采集到传感器数据发送到手机客户端或者PC端，动态监护用户的多项生理参数、运动参数和佩戴舒适度。本专利技术很大程度的解决了目前医疗穿戴设备采集功能单一、穿戴或佩戴舒适性差和适配电极单一的问题。优选的：所述前端柔性电路板分为至少2个电子元件分区，至少有1个电子元件留空分区介于相邻2个电子元件分区之间，电子元件留空分区为不设置电子元件的区域。本专利技术为了解决多个生理信号采集时，需要多设电子元件所造成的柔性降低的问题，本专利技术采用了分区设置电子器件的思想，即设置至少2个电子元件分区，且要设置至少1个电子元件留空分区介于相邻2个电子元件分区之间。由于电子元件留空分区不设置电子元件，那么在电子元件留空分区就仅有导线，因此该区域就会保留其柔软特性，就可以达到所需要的柔软需求，以达到贴身测量的目的。在传统电子元器件布局时，为了达到电路板小型化、节约电路板的目的，一般采用的布局方法是集中布局，即采用最小面积进行布局，不会特别的将电子元器件有意识的划分成一个个区域，在本领域中，由于采集装置的对象是人体、为了避免出现吊坠感，因此也需要将采集设备小型化，从而使得在本领域中的电路板布局就沿用了传统的密集布局法进行，而这种密集布局法在单个功能的信号采集时不会对柔性产生大的影响，但在多种生理信号采集时，电子元器件的增多，则会造成严重的柔性影响，本专利技术打破了传统惯性思维，创造性的在电路板上特定的设置了一段器件空白区域，该区域可以使得其端部能达到30°的弯曲。优选的，本专利技术采用了以下分区布局：所述前端柔性电路板上设置有蓝牙传输管理电子元件区、电池放电管理电子元件区、电池充电管理电子元件区、心电采集电子元件区、柔性电池；电子元件区有第一电子元件分区和第二电子元件分区，上述蓝牙传输管理电子元件区位于第一电子元件分区内，电池放电管理电子元件区、电池充电管理电子元件区、心电采集电子元件区位于第二电子元件分区内；其中柔性电池位于第二电子元件分区远离第一电子元件分区的一侧，然后与电池放电管理电子元件区、电池充电管理电子元件区中的电子元件电导连接；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，其特征在于，包括前端柔性电路板(1)，前端柔性电路板(1)采用柔性或其他材料封装，所述前端柔性电路板包括心电信号采集前端或称为心电信号处理电路模块，简称前端电路所述前端电路具有2个或多个输入端口，输入端口为金属按扣端口(8)或磁吸或卡槽连接器端口，输入端口连接到前端柔性电路板并固定和嵌入到柔性注塑封装或其他工艺封装内，并从封装壳体内延伸到壳体外裸露或在卡槽内；该金属按扣(8)或磁吸或卡槽连接器可以直接与适用于柔性胸带的干电极和适用于心电贴的湿电极端口适配并连接，从而将干电极或湿电极传导的心电信号传送到前端电路，形成柔性胸带和心电贴两用柔性前端。

【技术特征摘要】
1.一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，其特征在于，包括前端柔性电路板(1)，前端柔性电路板(1)采用柔性或其他材料封装，所述前端柔性电路板包括心电信号采集前端或称为心电信号处理电路模块，简称前端电路所述前端电路具有2个或多个输入端口，输入端口为金属按扣端口(8)或磁吸或卡槽连接器端口，输入端口连接到前端柔性电路板并固定和嵌入到柔性注塑封装或其他工艺封装内，并从封装壳体内延伸到壳体外裸露或在卡槽内；该金属按扣(8)或磁吸或卡槽连接器可以直接与适用于柔性胸带的干电极和适用于心电贴的湿电极端口适配并连接，从而将干电极或湿电极传导的心电信号传送到前端电路，形成柔性胸带和心电贴两用柔性前端。2.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，其特征在于，前端柔性电路板还包括温度或/和湿度或/和压力或/和惯性或/和声音或/和光学参数传感器以及相应电路，还包括用于传输上述参数的无线传输电路。3.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，其特征在于，所述柔性可穿戴多生理信号检测装置适配干电极时，在不影响干电极信号采集的一定范围内设置与金属暗扣或者磁扣或者具有卡槽连接器配合连接的适配部，柔性可穿戴多生理信号检测装置的心电输入接口通过适配部和干电极导电连接，以穿戴的方式贴合人体皮肤表面；所述柔性可穿戴多生理信号检测装置适配湿电极时，在湿电极背面设置与金属暗扣或者磁扣或者卡槽连接器配合连接的适配部，柔性可穿戴多生理信号检测装置通过适配部与湿电极导电连接，粘贴在人体皮肤表面。4.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，其特征在于，所述前端柔性电路板(1)分为至少2个电子元件分区，至少有1个电子元件留空分区(15)介于相邻2个电子元件分区之间，电子元件留空分区为不设置电子元件的区域。5.根据权利要求4所述的一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，其特征在于，所述前端柔性电路板(3)上设置有蓝牙传输管理电子元件区(111)、电池放电管理电子元件区(121)、电池充电管理电子元件区(131)、心电采集电子元件区(132)、柔性电池(4)；电子元件区有第一电子元件分区(11)和第二电子元件分区(12)，上述蓝牙传输管理电子元件区(111)位于第一电子元件分区(11)内，电池放电管理电子元件区(121)、电池充电管理电子元件区(131)、心电采集电子元件区(132)位于第二电子元件分区(12)内；其中柔性电池(4)位于第二电子元件分区(10)远离第一电子元件分区(11)的一侧然后与电池放电管理电子元件区(102)、电池充电管理电子元件区(112)中的电子元件电导连接；所述心电采集电子元件区(132)内有1心电采集芯片，其输入引脚连接有2个输入端口，这2个输入端口分别位于前端柔性电路板(1)的两端，且输入端口穿透柔性注塑封装后适配于干电极和湿电极；心电采集芯片的输出引线穿过电子元件留空分区(15)电导连接于蓝牙传输管理电子元件区(111)。6.根据权利要求4所述的一种柔性可穿戴多生理信号检测装置，其特征在于，所述前端柔性电路板(3)上设置有蓝牙传输管理电子元件区(111)、电池放电管理电子元件区(121)、电池充电管理电子元件区(131)、心电采集电子元件区(132)、柔性电池(4)；电子元件分区有第一电子元件分区(11)和第二电子元件分区(12)、第三电子元件分区(13)，蓝牙传输管理电子元件区(111)位于第一电子元件分区(11)内，电池放电管理电子元件区(121)位于第二电子元件分区(12)内，电池充电管理电子元件区(131)位于第三电子元件分区(13)内，心电采集电子元件区(132)位于第二电子元件分区(12)或者第三电子元件分区(13)内，第二电子元件分区(12)和第三电子元件分区(13)并排布局；其中柔性电池(4)位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东义，夏侯士戟，薛刘辉，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51