Pvdf柔性薄膜體溫心音集成傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種PVDF柔性薄膜體溫心音集成傳感 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚偏氟乙烯（PVDF)柔性薄膜已開始應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、醫(yī)療診斷、醫(yī)用超聲換能器 等方面，但是大多數(shù)醫(yī)用物理傳感器只能測量單個(gè)生物體的醫(yī)學(xué)參數(shù)，難以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的集 成測量。因此多參數(shù)的集成檢測一直也是廣大醫(yī)療康復(fù)科研人員和生物醫(yī)療器械科研人員 的研宄主題和關(guān)注焦點(diǎn)。自從1880年Curie發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)以來，已經(jīng)有100多年了。1969 年，日本的平治卡瓦依博士發(fā)現(xiàn)了 PVDF的壓電效應(yīng)，自此人們開始不斷地研宄PVDF薄膜的 各種特性和效應(yīng)。當(dāng)前人們已發(fā)現(xiàn)PVDF薄膜具有壓電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)和介電效應(yīng)。2004 年加拿大的肯高迪亞大學(xué)機(jī)械與工業(yè)工程系Javad Dargahi和Siamak Najarin利用PVDF 壓電薄膜研宄了一種薄膜觸覺傳感器，以檢測某些接觸點(diǎn)處的壓力。2007年加拿大肯高迪 亞大學(xué)機(jī)械工程系S Sokhanvar, M Packirisamy和J Dargahi利用PVDF研制了一種用于 非侵入式的多功能接觸傳感器系統(tǒng)，以便分析人體的接觸狀況如點(diǎn)載荷、載荷分布和接觸 物體的柔軟程度，主要用于外科手術(shù)。2013年瑞典查爾姆斯大學(xué)材料與制造技術(shù)系的Erik NilssonAuthor Vitae，Anja Lund，VitaeChristian Jonasson 等人研宄了可用于紡織傳感 器的PVDF壓電纖維特性，以便通過衣服檢測人體的心跳。在國內(nèi)，2012年吉林大學(xué)物理學(xué) 院的韓冰、王越等人利用有機(jī)聚偏二氟乙烯PVDF研制了一種壓力傳感器，通過將PVDF粘貼 到彈性鐵片上，通過彈性鐵片的振動(dòng)和PVDF薄膜實(shí)現(xiàn)了對壓力的測量。2013年清華大學(xué)新 型陶瓷與精細(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的王林、諸詳誠等人利用PVDF壓電薄膜研宄了一種觸 摸屏，最佳精度可達(dá)〇.5mmXO. 5mm，能夠滿足人機(jī)交互的要求?？梢?，時(shí)至今日人們已開始 利用PVDF的相關(guān)效應(yīng)和優(yōu)良的性能不斷地研宄與生物醫(yī)療相關(guān)的檢測元器件，其商業(yè)化 工作從未止步。2013年，中國臺灣長庚大學(xué)生物化學(xué)與生物醫(yī)療系的Yi-Yuan ChiuAuthor Vitae等人利用PVDF材料的壓電效應(yīng)開發(fā)出了一種可用于檢測呼吸的傳感器。當(dāng)人們需要 測量人體的多個(gè)參數(shù)時(shí)，必然需要使用多個(gè)物理傳感器。但是有時(shí)必然會(huì)受測量空間的限 制，這時(shí)可能不允許在檢測處放置多個(gè)傳感器。為了同時(shí)測量出多個(gè)參數(shù)，人們便開始研宄 生物醫(yī)療方面的集成傳感器，即一個(gè)傳感器能同時(shí)測量多個(gè)生物參數(shù)。在心臟手術(shù)、人體康 復(fù)監(jiān)測、人體心臟運(yùn)動(dòng)研宄過程中，由于受到了工作空間狹小的限制，同時(shí)要求能夠同時(shí)檢 測多個(gè)參數(shù)例如人體體溫和心音，并且在檢測過程中信號不能互相干擾，因此人們便越來 越多地關(guān)注如何利用PVDF的壓電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)研宄和制作出能夠同時(shí)滿足上述要求 的體溫心音集成傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的是當(dāng)需要測量人體的多個(gè)參數(shù)時(shí)，要使用多個(gè)物理傳感器，不能 只用一個(gè)物理傳感器同時(shí)檢測多個(gè)參數(shù)的技術(shù)問題。從而提供一種PVDF柔性薄膜體溫心 音集成傳感器。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下： 一種PVDF柔性薄膜體溫心音集成傳感器，包括心音檢測腔支架，心音PVDF薄膜邊緣粘 附在心音檢測支架的上端，并將心音檢測腔支架上端封閉；絕緣固定支架套裝在心音檢測 腔支架外圍，心音電極安裝在絕緣固定支架上端并通過導(dǎo)電膠粘附在心音PVDF薄膜外側(cè) 面；體溫電極套裝在絕緣固定支架下端，體溫PVDF薄膜通過導(dǎo)電膠粘附在體溫電極上；在 心音電極和體溫電極上均焊接有導(dǎo)線。
[0005] 所述的心音檢測腔支架包括環(huán)狀支架本體，在支架本體上端設(shè)有環(huán)狀凸臺，心音 PVDF薄膜薄膜通過導(dǎo)電膠粘附在凸臺側(cè)面上并將心音檢測腔支架上端封閉。
[0006] 所述絕緣固定支架為環(huán)狀支架，在絕緣固定支架上端設(shè)有環(huán)狀內(nèi)凸臺，內(nèi)凸臺與 心音檢測腔支架上端的凸臺相匹配；在絕緣固定支架下端設(shè)有環(huán)狀第一凸臺和環(huán)狀第二凸 臺，采用這種結(jié)構(gòu)保證了裝配與嵌套時(shí)的準(zhǔn)確性。
[0007] 絕緣固定支架下端的第二凸臺與體溫電極內(nèi)的凸臺與相匹配。
[0008] 體溫電極套裝安裝在絕緣固定支架的下端的第一凸臺上，體溫電極內(nèi)的凸塊位于 絕緣固定支架的第二凸臺的臺面上，體溫電極和絕緣固定支架的第二凸臺的側(cè)面形成凹槽 結(jié)構(gòu)，體溫PVDF薄膜通過導(dǎo)電膠安裝在凹槽內(nèi)。
[0009] 心音PVDF薄膜為β型薄膜，因?yàn)棣滦捅∧さ膲弘娤禂?shù)最大。
[0010] 心音PVDF薄膜利用PVDF薄膜的壓電效應(yīng)；體溫PVDF薄膜利用PVDF薄膜的熱電 效應(yīng)。
[0011] 體溫PVDF薄膜直接接觸人體胸前皮膚，心音PVDF薄膜、心音檢測腔支架和胸前皮 膚形成了一個(gè)密閉檢測腔室，同時(shí)分別檢測人體體溫信號和心音信號，并且互不干擾。
[0012] 心音PVDF薄膜也可直接接觸胸前皮膚，采用直接傳導(dǎo)方式測量人體心音信號。
[0013] 體溫PVDF薄膜上覆蓋有一層導(dǎo)熱薄膜，用于保護(hù)體溫PVDF薄膜，保證體溫PVDF 薄膜在與皮膚接觸磨損不會(huì)脫落。
[0014] 心音PVDF薄膜、心音檢測腔支架和胸前皮膚形成了一個(gè)密閉檢測腔室，密閉檢測 腔室呈倒杯形。
[0015] 本發(fā)明是根據(jù)PVDF薄膜的壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)制作而成的，在心音檢測腔支架 上端的凸臺側(cè)面上通過導(dǎo)電膠粘附有心音PVDF薄膜，心音PVDF薄膜距離凸臺臺面有一定 的距離。絕緣固定支架從心音PVDF薄膜端套裝在心音檢測腔支架上，絕緣固定支架的內(nèi)凸 臺卡接在心音檢測腔支架的凸臺上。環(huán)狀的心音電極通過導(dǎo)電膠粘附在心音PVDF薄膜的 外側(cè)面，且心音電極位于絕緣固定支架的上端面。在心音電極上焊接有導(dǎo)線，將心音PVDF 薄膜產(chǎn)生的信號引出。體溫電極套裝在絕緣固定支架的下端的第一凸臺上且體溫電極內(nèi)的 凸臺位于第二凸臺的臺面上。此時(shí)，體溫電極和絕緣固定支架的第二凸臺的側(cè)面形成凹槽 結(jié)構(gòu)。體溫電極內(nèi)的凸臺為凹槽的底部，在體溫電極內(nèi)的凸臺通過導(dǎo)電膠粘附有體溫PVDF 薄膜。在體溫電極上焊接導(dǎo)線，從而將體溫PVDF薄膜產(chǎn)生的信號引出。本發(fā)明設(shè)置的凸臺 結(jié)構(gòu)可保證裝配和嵌套時(shí)的準(zhǔn)確性。
[0016] 當(dāng)體溫PVDF薄膜直接接觸到人體皮膚時(shí)，由于PVDF柔性薄膜具有熱電效應(yīng)，這時(shí) 便會(huì)在PVDF柔性薄膜的表面產(chǎn)生一定的表面電荷，PVDF柔性薄膜上的表面電荷通過導(dǎo)電 膠傳遞至體溫電極，體溫電極經(jīng)導(dǎo)線將電荷信號導(dǎo)出，經(jīng)過電荷放大器將電荷信號轉(zhuǎn)換成 電壓信號后傳出。根據(jù)PVDF表面電荷與人體體溫的關(guān)系，便可知道接觸處的人體體溫的動(dòng) 態(tài)變化過程。
[0017] 同時(shí)心音PVDF薄膜、心音檢測腔支架和胸前皮膚形成了一個(gè)倒杯形的密閉檢測 腔室，在心臟的收縮和舒張過程中，血管的振動(dòng)傳遞至胸腔表面，形成心音。由于胸前皮膚 距心臟最近，當(dāng)人體心音傳遞到體表時(shí)，必然會(huì)引起皮膚體表的波動(dòng)，胸前皮膚體表波動(dòng)最 大。胸前皮膚的振動(dòng)必然會(huì)壓縮密閉檢測腔室中的空氣從而引