無線壓力檢測儀的制作方法

本發明涉及一種無線壓力檢測儀，特別是涉及一種可監測顱內壓(intracranialpressure,icp)的無線壓力檢測儀。

背景技術：

一般而言，顱內壓(intracranialpressure,icp)是因顱骨封閉所產生的壓力，當顱內出血或是增生腫瘤等情況發生時，因擠壓到顱內的空間，而導致顱內壓升高。

在顱內壓升高的情況下，可能會壓迫到顱內許多重要的大腦部位，諸如腦干或小腦等。因此，對于具有腦部病變、顱骨骨折、腫瘤或出血狀況的病人，有效的監測顱內壓屬于一門重要的課題。

而在加護病房或神經外科的手術中，對于顱內壓的監測更為重要。是因許多導致顱內壓升高的原因涉及物理性的創傷，大量內出血的結果會使得顱內壓急遽飆升。因此，站在第一線的醫護人員往往在這類手術中，最要緊的事是隨時觀看顱內壓力的變化，通過該變化進而判斷當危急情況發生時，得以執行引流等相關的減壓措施，防止病患腦部血流停滯、缺氧或是壓迫到顱內重要部位等情事發生。

此外，醫師執刀時的順暢度也會影響到手術順利的程度。而傳統的顱內壓監測儀多半使用有線的方式與主機或熒幕連接，但采用有線的方式，在手術過程器具移動及人員移動時，容易造成不必要的危險，是當前手術進行中伴隨使用的監測行為中，需要克服的一大問題。

技術實現要素：

為解決現有技術所提及的問題，本發明提供了一種無線壓力檢測儀，包含一殼體模組、一無線通訊模組、一運算電路模組以及一感測模組。

其中，該無線通訊模組設于該殼體模組內，該運算電路模組與該無線通訊模組連接，該感測模組則與該運算電路模組連接。該感測模組包含一感測導管，該感測導管上設有一感壓元件，該感壓元件量測該感測導管或與該感壓元件連接的一鼓膜因壓力產生的形變量，再通過一軟板走線傳送給該運算電路模組。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：

圖1是本發明一實施例的電路結構圖。

圖2是本發明另一實施例的電路結構圖。

圖3是本發明一實施例外觀示意圖。

圖4是本發明一實施例機構分解示意圖。

圖5是本發明一實施例感測模組內部構造縱切面示意圖。

圖6是本發明一實施例感測模組內部構造橫切面示意圖。

圖7是本發明另一實施例外觀示意圖。

圖8是本發明另一實施例機構分解示意圖。

圖9是本發明另一實施例感測模組內部構造縱切面示意圖。

圖10是本發明另一實施例感測模組感測區示意圖。

圖11是本發明實施例實際使用示意圖。

附圖標記：

10無線壓力檢測儀；

100無線通訊模組；

200運算電路模組；

201微控制器；

201a可程序化增益放大器；

201b模擬數字轉換器；

201c模擬數字轉換緩沖器；

201d數字信號處理器；

201e能源管理震蕩器；

201f數字緩存器；

201g電復位器；

201h集成電路總線/序列周邊介面；

202電源供應器；

203模擬前端電路；

204無線射頻收發器；

300感測模組；

301感測電路；

302溫度傳感器；

303感測調節器；

304感測導管；

305感壓元件；

306軟板走線；

3061通氣孔；

307感壓元件；

3071孔洞；

308傳導膠膜；

309鼓膜；

400殼體模組；

401轉接件；

402外殼；

403隔板；

404外蓋；

500連接件模組；

501第一走線；

502第一支撐件；

503第二支撐件；

504第二走線；

505支撐板；

fb覆凸塊；

ic顱內；

skn皮膚；

skl顱骨；

θ夾角。

具體實施方式

為能了解本發明的技術特征及實用功效，并可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：請先參照圖1，圖1是本發明一實施例的電路架構圖。如圖1所示，本實施例無線壓力檢測儀10包含殼體模組400(圖1未示，可先參照圖4或圖8)、無線通訊模組100、運算電路模組200以及感測模組300。

其中，無線通訊模組100設于殼體模組400內，本實施例的無線通訊模組100為線圈，更進一步來說是無線射頻線圈；而運算電路模組200與該無線通訊模組100連接，感測模組300則與運算電路模組200連接。

更進一步來說，運算電路模組200包含微控制器201、電源供應器202、模擬前端電路203、無線射頻收發器204。其中，無線射頻收發器204與微控制器201連接，電源供應器202則分別與微控制器201及無線射頻收發器204連接，而模擬前端電路203可包含可程序化增益放大器201a(圖1未示，可參照圖2)，協助將來自感測模組300的模擬信號轉換為數字信號，且模擬前端電路203分別與微控制器201及感測模組300連接。

本實施例中，電源供應器202主要提供整個運算電路模組200及感測模組300電力，其中一種實施方式是在無線壓力檢測儀10的殼體模組400中容置微型鋰電池等可充電電池提供電源，另一種實施方式則是通過無線射頻讀取器在與所述無線射頻收發器204接觸收發時，通過感應的方式直接通過電源供應器202提供整個運算電路模組200及感測模組300電力，本發明不以此為限。

此外，在某些實施樣態中，模擬前端電路203也可與微控制器201整合，如直接采用具有模擬數字信號轉換器(analog-to-digitalconverter,adc)功能的微控制器201，該類實施方式請參照圖2的相關說明。

請參照圖2，圖2是本發明另一實施例的電路結構圖。圖2所示的實施例中，主要著重于如圖1所示的微控制器201及感測模組300之間的實施方式；即圖2實施例和圖1實施例的差別在于，圖2所載的實施例不具有模擬前端電路203，而是將模擬前端電路203的功能整合于微控制器201中。因此在圖2的實施例中，微控制器201直接與感測模組300連接。

圖2實施例所述的微控制器201可進一步包含可程序化增益放大器201a(programmablegainamplifier,pga)、模擬數字轉換器201b(analog-to-digitalconverter,adc)、模擬數字轉換緩沖器201c、數字信號處理器201d(digitalsignalprocessor,dsp)、能源管理震蕩器201e(powermanagementoscillator,pmo)、數字暫存器201f(digitalregister)、電復位器201g(power-onreset,por)以及積體電路匯流排/序列周邊介面201h(i²c/spiinterface)。上述元件的連接關系及其資料或電力傳輸方向是依照圖2中箭頭方向所示。

其中電復位器201g設于微控制器201中，其位置并不加以限定，僅依照半導體制程上的差異設置。可程序化增益放大器201a可與感測模組300連接，而模擬數字轉換器201b與可程序化增益放大器201a連接，模擬數字轉換緩沖器201c則與該模擬數字轉換器連接。

數字信號處理器201d與模擬數字轉換器201b連接，能源管理震蕩器201e則與數字信號處理器201d及電源供應器202連接(詳見圖1)，最后數字暫存器201f也與數字信號處理器201d連接。經轉換為數字信號后的資料，則通過與數字信號處理器201d連接的積體電路匯流排/序列周邊介面201h傳輸，所述積體電路匯流排/序列周邊介面201h分別與無線射頻收發器204(可參照圖1)及數字信號處理器201d連接。

其中，可程序化增益放大器201a可接受來自感測模組300的訊息，更進一步來說，由于感測模組300多半發出的訊息是用于偵測外界的物理信號，如將溫度或壓力等數值轉換成電壓，屬于模擬信號。因此需通過可程序化增益放大器201a將有系統的將各種模擬信號放大后，再傳給模擬數字轉換器201b轉換為數字信號。

圖2的實施例中，感測模組300包含感測電路301、溫度感測器302、感測調節器303。其中感測電路301與溫度感測器302個別與可程序化增益放大器201a連接，而感測調節器303則與感測電路301連接。在此實施例中，感測電路301可以是任何一種傳感器的回路，舉以本發明的概念即為壓力感測電路，而感測調節器303可有效調節感測電路301的感測靈敏度等參數，本發明不以此為限。

此外，本實施例也多提供了溫度感測器302，除了監測壓力的同時能一并偵測溫度，諸如受試者的體溫等等，本發明也不以此為限。

接著請同時參照圖3及圖4，圖3是本發明一實施例外觀示意圖；圖4是本發明一實施例機構分解示意圖。如圖3所示，本實施例無線壓力檢測儀10的外觀可見得由殼體模組400中的轉接件401、外殼402、外蓋404以及感測模組300的感測導管304所共構組成。

而圖4所示為將無線壓力檢測儀10拆開后各零件組成的狀態，其中無線壓力檢測儀10主要包含殼體模組400、無線通訊模組100、運算電路模組200以及感測模組300。其中，感測模組300包含所述的感測導管304，感測導管上(或其中)設有感壓元件305。本實施例中，感壓元件305可量測感測導管因壓力產生的形變量，再經由軟板走線306(圖4未示，可先參照圖11)傳送給運算電路模組200。

本實施例中，殼體模組400包含轉接件401、外殼402、隔板403以及外蓋404。本實施例的機構連接樣態為轉接件401與感測導管304連接，其連接方式可以是旋接等方式，而外殼402則與轉接件401連接。在其他實施樣態中，感測導管304、轉接件401及外殼402也可為一體成形的構造，本發明不以此為限。

而隔板403則設于外殼402內，且隔板403可將無線通訊模組100與運算電路模組200隔開。本實施例中，無線通訊模組100為線圈，更進一步來說是無線射頻線圈，然實際上僅是要任何具有數字資料無線傳輸功能的裝置或元件皆可做為無線通訊模組100，本發明不加以限制。

此外，本實施例的運算電路模組200主要是由中間開有圓孔的圓形印刷電路板組成，其上的電子電路元件實施樣態可參照前述圖1及圖2的相關說明以及可能的實施樣態，此處不多加贅述。

最后，外蓋404與外殼402連接，可有效將前述無線通訊模組100及運算電路模組200包覆于無線壓力檢測儀10之內。此外，為有效支撐殼體模組400中的元件及結構，本實施例的殼體模組400更包含連接件模組500。

所述連接件模組500包含第一走線501、第一支撐件502、第二支撐件503、第二走線504以及支撐板505。其中第一走線501與運算電路模組200連接，第一支撐件502與隔板403連接，第二支撐件503與第一支撐件502連接，而第二走線504則穿過第二支撐件503與第一走線501連接。支撐板505與第二走線504連接，且支撐板505與無線通訊模組200連接。

所述連接件模組500可依據用戶需求選用，主要需具備電力傳輸及通訊的功能。以本實施例而言，第一走線501及第二走線504主要為金屬走線，可有效連接運算電路模組200以及無線通訊模組100；而第一支撐件502、第二支撐件503及支撐板505為機構上的支撐功能，用來支撐及絕緣運算電路模組200、第一走線501、第二走線504及無線通訊模組100，協助所有內部模組間的溝通及電力傳輸。

接著請同時參照圖11及圖6，圖11是本發明一實施例感測模組內部構造縱切面示意圖；圖6是本發明一實施例感測模組內部構造橫切面示意圖。如圖11所示，本實施例中的感測導管304為鈦合金圓管，更進一步說，所述鈦合金圓管為封閉圓管，其直徑為2毫米，壁厚0.25毫米，內部空腔半徑為0.75毫米，本實施例采用此數值是為使感測導管304可產生些微形變而設置。此外，未使感測導管304可與欲感測部位的壓力做出區隔，該感測導管304須為封閉狀態，且將其內部的大氣壓力控制在常壓的情況下。

本實施例中，感壓元件305可為半導體應變片(semiconductorstraingauge)，貼附或鑲嵌于感測導管304上，其實施方式可如圖6的夾角θ所示。本實施例中，夾角θ兩側的虛線箭頭為管內的半徑，且夾角θ的度數為40°，可有效偵測感測導管304的徑向與環向的形變，并將形變的資料通過全橋電路轉換為電壓。此外，本實施例中，軟板走線306可通過覆凸塊(flipbump)(圖11中符號覆凸塊fb虛線方框處)的方式與貼于感測導管304上的感壓元件305連接，借以傳送感壓元件305所產生的電壓信號給予運算電路模組200。

所述感壓元件305或感測導管304的長度、形狀或材質可由使用者依據欲偵測壓力的部位或組織自行調整，本實施例僅舉以最佳實施方式，實際上本發明并不以此為限。使用者也可以依照需要在感測導管304的外層甚至是整個殼體模組400的外層鍍上一層抗菌金屬鍍膜，防止與組織接觸的部分發生感染等事情。

接著請同時參照圖7～圖10，圖7是本發明另一實施例外觀示意圖；圖8是本發明另一實施例機構分解示意圖；圖9是本發明另一實施例感測模組內部構造縱切面示意圖；圖10是本發明另一實施例感測模組感測區示意圖。

如圖7及圖8所示，該實施例中的結構大體上與圖3及圖4所示的結構及相關說明相同，差異主要在于感壓元件307的設置方式及其感壓原理。

如圖9及4(d)所示，感壓元件307是設置于感測導管304的內部底面，該感壓元件307量測與之連接的鼓膜309因壓力產生的形變量，再經由軟板走線306傳送給運算電路模組200。感壓元件307可經硅穿孔(throughsiliconvia,tsv)后以三維積體電路(3dic)封裝的方式與軟板走線306連接，因此圖10所示的結構中包含孔洞3071的形成。

而與圖3～3(d)所載實施例相同，本實施例感測導管304內也須將大氣壓力保持于常壓，特別是與鼓膜309接觸的部份，因此軟板走線306上設有通氣孔3061，協助鼓膜309的內面保持常壓狀態。此外，由于如鼓膜309直接面對外界壓力，恐有破損之虞，因此在部分實施方式中，鼓膜309外更設有傳導膠膜308。

傳導膠膜308所扮演的角色在于防止鼓膜309破損以及確實的將外界造成的壓力傳遞到鼓膜309上，因此傳導膠膜308本身須以不容易形變的材質為主，本發明不以此為限。當然，在其他實施方式中，感壓元件307也可設置為同時感應鼓膜309及部分感測導管304管壁的形變量輔助決策，本發明不以此為限。

除上述兩種實施例外，在某些實施例中，感測導管304也可采用伸縮管的機構方式，手動或配合微型馬達以螺旋升降的方式調整其感測深度，因此，為確保感測導管304內為常壓狀態，殼體模組400上任意與感測導管304相通的零件更可設有一壓力調整閥，將感測導管304的內部空間控制在常壓的狀態下。

此外，在另一些實施方式中更可以在感測導管304中植入溫度傳感器，是因考慮到微型管狀物會因溫度變化產生熱脹冷縮的形變，因此非物理壓力產生的管壁形變必須同時考慮進去，才能測得實際因外界物理壓力產生的形變量為何，而非因熱脹冷縮產生的形變。

最后請參照圖11，圖11是本發明實施例實際使用示意圖。如圖11所示，本實施例的無線壓力檢測儀10可用來偵測顱內壓，因此感測模組300須穿過皮膚skn、顱骨skl到達顱內ic的欲偵測部位。此外，在部分實施方式中，殼體模組400可設計為具有螺紋等表面結構，以嚙咬、卡扣或螺旋旋合等方式使殼體模組400與顱骨skl的開口結合，防止脫落。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的范圍，即依本發明申請專利范圍及說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋的范圍內。