血压测量模块及可穿戴智能设备的制作方法

1.本技术涉及血压测量技术领域，特别是涉及一种血压测量模块及可穿戴智能设备。


背景技术：

2.血压是反映人体生命体征的一个重要生理参数，随着我国老龄化的发展趋势，高血压成为我国人群冠心病以及脑卒中发病甚至死亡的主要危险因素，因此血压变化成为临床医疗以及日常健康管理的一个重要关注点。而传统的袖带式血压计体积较大，通常作为医院的医用设备，限制了其应用场景，不能随时随地测量血压。
3.为了满足更多消费者的需求，市场上逐渐出现了腕式血压计，通过佩戴者的手腕部来测量人体的血压，其体积更小，易于携带，逐渐得到推广应用。
4.然而，现有的腕式血压计其检测原理和装置结构与传统血压计不同，导致其测量精度不够，误差较大，需要多次测量取平均值缩小误差。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对腕式血压计测量精度不够的问题，提供一种血压测量模块。
6.一种血压测量模块，包括基体、气囊组件、气泵以及气压传感器。其中基体被构造为能够固定于手腕上。气囊组件包括沿手腕周向方向设置于所述基体上的检测气囊及与所述检测气囊连通的缓冲气囊，气泵设置于所述缓冲气囊内且能够驱动气体从外界流入所述缓冲气囊，气压传感器设置于所述检测气囊内且能够检测所述检测气囊内的压强。
7.通过采用上述技术方案，气泵抽入的气体先进入缓冲气囊，再从缓冲气囊中进入检测气囊被气压传感器检测。由于手腕式血压计的气囊体积较小，因此对于检测气囊中的压强极为敏感，气泵的泵气量大小对气压传感器的有着较大影响。通过设置缓冲气囊，当泵气量较大时，缓冲气囊能够进行膨胀以降低向检测气囊中输出的气体；当泵气量较小时，缓冲气囊自身能够补偿部分向检测气囊中输出的气体，从而在弥补由于气泵工作的稳定性造成的误差，提高血压测量精度。
8.在其中一个实施例中，所述检测气囊及所述缓冲气囊之间形成连通腔，所述连通腔设置于所述缓冲气囊远离所述气泵的一端。
9.通过将连通检测气囊与缓冲气囊的连通腔设置于缓冲气囊远离气泵的一端，能够增加气体输入时的流动路径，有效利用缓冲气囊的内部空间，提高缓冲气囊的缓冲效果。
10.在其中一个实施例中，所述检测气囊及所述缓冲气囊连通于所述连通腔的同侧。
11.通过将检测气囊和缓冲气囊连接于连通腔的同侧，当气泵工作功率过高，使得缓冲气囊中气流速度较大时，气体在从缓冲气囊通过连通腔向检测气囊中流动时，移动路径被设置为u形或近似u形，以降低气流的移动速度，提高缓冲效果。
12.在其中一个实施例中，所述连通腔在气体流动路径上的截面面积大于所述缓冲气囊在气体流动路径上的截面面积。
13.通过采用上述技术方案，流通腔中气体流动时速度与管径为负相关关联，通过增加连通腔处的管径面积，间接降低从缓冲气囊中输出的气体流速，提高缓冲效果。
14.在其中一个实施例中，所述检测气囊及所述缓冲气囊平行地设置于所述基体的相对两侧。
15.通过将检测气囊及缓冲气囊平行设置于基体相对两侧，能够保证两个气囊并行设置不相互干扰。在增加一条缓冲气囊的同时，减少基体额外占用的空间体积。
16.在其中一个实施例中，所述血压测量模块还包括检测芯片，所述气泵及所述气压传感器集成设置于所述检测芯片上。
17.通过将气泵与气压传感器集成于一块检测芯片上，能够将血压测量模块的电路集成后统一设置，有效节约手腕式血压计的表盘的内部空间。
18.在其中一个实施例中，所述气泵的进气口设置于所述检测芯片的边缘处且与所述缓冲气囊的位置相对应。
19.通过将气泵的进气口设置于检测芯片的边缘处，能够使得进气口与缓冲气囊的位置对应，减少气泵与缓冲气囊的连通距离，从而降低加工成本。
20.在其中一个实施例中，所述血压测量模块还包括mcu，所述气泵及所述气压传感器与所述mcu通讯连接。
21.在其中一个实施例中，所述气泵、所述气压传感器及所述mcu均采用塑封固定于基体内。
22.本技术还提供一种可穿戴智能设备，包括如上所述的血压测量模块。
23.通过采用上述技术方案，塑封能够有效固定精密元件，同时降低内部静电噪音等干扰。
24.本技术提供的血压测量组件至少包括以下一种有益效果：
25.1.通过设置缓冲气囊，气泵抽入的气体先进入缓冲气囊，再从缓冲气囊中进入检测气囊被气压传感器检测。由于手腕式血压计的气囊体积较小，因此对于检测气囊中的压强极为敏感，气泵的泵气量大小对气压传感器的有着较大影响。通过设置缓冲气囊，当泵气量较大时，缓冲气囊能够进行膨胀以降低向检测气囊中输出的气体；当泵气量较小时，缓冲气囊自身能够补偿部分向检测气囊中输出的气体，从而在弥补由于气泵工作的稳定性造成的误差，提高血压测量精度。
26.2.通过将气泵与气压传感器集成于一块检测芯片上，并且将气泵的进气口设置于检测芯片的边缘处，能够将血压测量模块的电路集成后统一设置，有效节约手腕式血压计的表盘的内部空间。同时能够使得进气口与缓冲气囊的位置对应，减少气泵与缓冲气囊的连通距离，从而降低加工成本。
附图说明
27.图1为本技术一实施例中血压测量模块的第一视角的结构示意图；
28.图2为本技术一实施例中血压测量模块的第二视角的结构示意图；
29.图3为本技术一实施例中血压测量模块的第三视角的结构示意图；
30.附图标记说明：
31.100、基体；200、气囊组件；300、气泵；400、气压传感器；500、mcu；600、检测芯片；
210、缓冲气囊；220、检测气囊；230、连通腔；310、进气口；410、检测端。
具体实施方式
32.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
33.请参阅图1及图2，图1示出了本技术一实施例中的血压测量模块的第一视角的结构示意图，图2示出了本技术一实施例中的血压测量模块的第二视角的结构示意图。本技术一实施例提供的血压测量模块，包括基体100、气囊组件200、气泵300以及气压传感器400。基体100被固定于佩戴者的手腕上，气囊组件200包括设置于基体100上的缓冲气囊210以及检测气囊220，气泵300向缓冲气囊210以及检测气囊220中充气以使检测气囊220能够阻断佩戴者手腕上的桡动脉血管，气压传感器400记录检测气囊220中的压力以获取佩戴者的血压参数。
34.检测气囊220沿手腕周向方向设置于基体100上，以实现阻断佩戴者手腕上的桡动脉血管。具体地，检测气囊220为设置于基体100内的长条形空腔，且检测气囊220具有弹性。当血压监测模块处于休眠状态时，检测气囊220与外界空气连通，具有相同的气压，不对佩戴者手腕产生压迫。当血压检测模块处于第一工作状态时，检测气囊220间接连通于气泵300，气泵300向检测气囊220内不断输送气体以使检测气囊220膨胀，膨胀的检测气囊220压迫佩戴者手腕上的桡动脉血管，同时气压传感器400测量检测气囊220内的气体压强并将其转换为信号输出，输出的信号经调整校准后进一步输出为显示的收缩压。当血压检测模块处于第二工作状态时，气泵300逐渐降低输送气体量，以使检测气囊220逐渐收缩，不再压迫佩戴者手腕上的桡动脉血管，此时气压传感器400仍然测量检测气囊220内的气体压强并将其转换为信号输出，输出的信号经调整校准后进一步输出为显示的舒张压。最后，直至检测气囊220内的压强低于预设值，气泵300停止工作，检测气囊220由于与外界连通，其内部气体压强等于外界大气压强，此时检测气囊220恢复形变，不再对佩戴者手腕产生压迫。
35.需要说明的是，在采用上述方法测量血压的同时，还设置有脉搏波检测模块以检测佩戴者的脉搏，血压测量模块的mcu500同时接收到脉搏数据以及血压数据后，以一定算法进行调整校准后进行输出显示。脉搏波检测模块以及mcu500并非本技术发明构思的要点，因此在此不作赘述。
36.缓冲气囊210设置于基体100上且与检测气囊220连通，以实现在充气和泄气过程中对检测气囊220中气体进行缓冲的功能，从而降低气压传感器400测量检测气囊220中的气体压强的误差。具体地，缓冲气囊210与检测气囊220平行地设置于基体100的相对两侧，以保证两个气囊不会相互干扰。同时，缓冲气囊210被构造为与检测气囊220的规格相同，以使得两个气囊能够采用并行设置的方式，减少气囊组件200在基体100上占用的体积。具体到实施例中，基体100包括可佩戴智能设备的表带部分，气囊在与手腕的任一接触面的法向方向上不会重叠，从而降低了可佩戴智能设备的厚度，提高佩戴者的使用体验。
37.缓冲气囊210与检测气囊220之间形成有连通腔230，以将缓冲气囊210中的气体输送至检测气囊220中，实现检测气囊220的功能。具体地，连通腔230设置于缓冲气囊210与检
测气囊220远离气泵300的一端，以使气体在缓冲气囊210、连通腔230以及检测气囊220中具有较长的流动路径，充分利用缓冲气囊210及检测气囊220的内部空间，从而提高缓冲效果。
38.具体到实施例中，连通腔230为弹性材料构成的设置于基体100内的空腔。由于连通腔230设置于表带的末端，需要与相对应的另一端表带重叠设置且无需压迫佩戴者的手腕。因此，为了降低连通腔230处表带的厚度，连通腔230被设置为在手腕表面的法向方向上厚度较低，而在手腕表面的周向方向上宽度较长的形式。以同时实现降低表带厚度和提高连通腔230缓冲效果的效果。更具体地，连通腔230在气体流动路径上的截面面积大于缓冲气囊210在气体流动路径上的截面面积，以使从缓冲气囊210输出的气体在连通腔230中降低气体流速，实现缓冲效果。
39.在一些实施例中，连通腔230整体结构呈弧形设置，弧形的曲率中心位于靠近气泵300的一侧，连通腔230内腔的曲率半径从与缓冲气囊210连通的一端向与检测气囊220连通的一端先逐渐增加，再逐渐减小，且连通腔230的两端以几何中线为镜像对称设置。
40.请参阅图3，图,3示出了本技术一实施例中的血压测量模块的第三视角的结构示意图。气泵300与缓冲气囊210连通且能够驱动气体从外界流入缓冲气囊210，以实现气囊组件200的压迫手腕桡血管和缓冲气体的功能。具体地，气泵300设置于表盘内的检测芯片600上，气泵300的进气口310设置于检测芯片600的边缘处并且与设置于表带边缘的缓冲气囊210的位置相对应，以节约检测芯片600在表盘内占据的空间体积，提高表盘内的空间利用率。
41.具体到实施例中，气泵300为压电泵，无需额外的驱动电机，利用压电陶瓷的逆压电效应使压电振子产生变形，再由变形产生泵腔的容积变化实现流体输出。由于压电泵并非本技术发明构思的重点，在此不再对压电泵的结构及原理做赘述。
42.气压传感器400与所述检测气囊220连通且能够检测所述检测气囊220内的压强。具体地，气压传感器400设置于表盘内的检测芯片600上，气压传感器400的检测端410相对于气泵300的进气口310设置于检测芯片600的另一侧边缘处，并且与设置于表带边缘的检测气囊220相对应，以进一步缩减检测芯片600在表盘内占据的空间体积。
43.需要说明的是，在本技术实施例中，检测芯片600与气囊组件200为两孔连接。气囊组件200中缓冲气囊210上的一个孔连接于检测芯片600上的气泵300出气端，另一个孔连接于检测芯片600上的气压传感器400的检测端410。如此，气囊组件200本身就形成了缓冲器，能够缓解气泵300泵气时的产生机械波对气压传感器400的冲击，降低电气纹波对气压传感器400的干扰。
44.还需要说明的是，气压传感器400是测量血压过程中的主要器件，因此需要精准地监测气囊组件200中气压的变化。气压传感器400包括内置于芯片的带通滤波器bpf（band pass filter，简称bpf），bpf根据检测到的气囊组件200中的气压分解出脉搏波，再用“示波法”算出血压结果。因此，在测量血压的过程中，需要尽量减少气泵300泵气对气压传感器400的检测端410造成的机械波冲击，防止产生的电气纹波被误认为脉搏波从而影响测量的准确性。请再次参阅图2，在一些实施例中，血压测量模块还包括mcu500，mcu500与气泵300、气压传感器400集成设置于检测芯片600上，气泵300及气压传感器400通讯连接于mcu500，以使检测芯片600能够同时接收实时气压，对气压数据进行处理转换为血压数据进行传输并且根据实时血压数据调节气泵300工作状态。mcu500具体结构和功能也并非本技术发明
构思的重点，在此不作赘述。
45.通过将气泵300、气压传感器400以及mcu500集成于检测芯片600，使得血压测量模块为一个整体，能够与可佩戴智能设备中的其他模块进行对接，便于可佩戴智能设备的生产厂商进行整合。同时，由于对血压测量模块中占据体积最大的气压传感器400的检测端410以及气泵300的进气口310进行了位置上的优化，缩小了检测芯片600的体积，使得血压测量模块能够直接整合于可佩戴智能设备的中控芯片上，进一步节约表盘内部的空间。
46.在一些实施例中，检测芯片600能够以塑封的形式固定于表盘内，而无需采用螺丝等连接件进行固定，从而能够节约螺丝等连接件在检测芯片600上占据的空间，进一步降低检测芯片600占用的空间。
47.需要说明的是，检测芯片600的塑封不能直接进行，必须依赖于压电泵以及气压传感器400集成于检测芯片600上，否则塑封强度不足以支撑压电泵以及气压传感器400固定于检测芯片600上。进一步地，压电泵的进气口310以及气压传感器400的检测端410必须进行位置上的优化才能将压电泵以及气压传感器400集成于检测芯片600上，否则检测芯片600所占用的体积过大，无法装配于表盘内。
48.在一些实施例中，当检测芯片600被整合于中控芯片上时，检测芯片600能够以模拟信号的方式进行传输数据，提高信号传输的稳定性以及降低数据传输成本。
49.本技术还提供一种可穿戴智能设备，包括如上所述的血压测量模块，以对佩戴者的血压进行测量。在一些实施例中，可穿戴智能设备还包括时钟模块、通信模块以及其他健康指数检测模块等。具体地，可穿戴智能设备能够以升压式的测量方式对佩戴者进行血压测量。具体到本实施例中，首先压电泵缓慢连续泵气加压以对气囊组件200充气，在加压的同时测量佩戴者的血压及心跳，当血压或心跳其中一个测量指标达到预设值后，mcu500发出指令使得压电泵切换工作模式，结束充气。此时压电泵根据预设程序缓缓自动泄气，直到气囊组件200与外界气压达到平衡状态。最终泄气完毕后，mcu500根据充气过程测量的高压以及泄气过程测量的低压，进行修正处理后，传输数据至显示屏上显示血压测量结果。相较于现有的降压式测量过程：开始就将气压快速加压到一定的高度，然后停止打气，通过慢速泄气嘴缓慢降压，边降压边测量，直到测到结果，再打开快速泄气阀泄气，显示结果，本技术实施例中的升压式测量方式测量得到的数据具有较小的误差，因此具有更高的可靠性。本技术实施例中的血压测量模块的实施原理为：血压测量模块的气泵300工作，气泵300抽入的气体先进入缓冲气囊210，再从缓冲气囊210中进入检测气囊220被气压传感器400检测，由于手腕式血压计的气囊体积较小，因此对于检测气囊220中的压强极为敏感，气泵300的泵气量大小对气压传感器400的有着较大影响。通过设置缓冲气囊210，当泵气量较大时，缓冲气囊210能够进行膨胀以降低向检测气囊220中输出的气体；当泵气量较小时，缓冲气囊210自身能够补偿部分向检测气囊220中输出的气体，从而在弥补由于气泵300工作的稳定性造成的误差，提高血压测量精度。
50.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
52.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
53.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
54.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
55.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
56.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。