專利名稱：基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于齒科臨床檢驗用傳感裝置技術領域，具體涉及一種用于對牙齒咬合受力測量的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器。
背景技術：
在牙科(也稱齒科)臨床中包括對牙齒矯治、義齒種植和保健等，均需對牙齒的上下牙之間的接觸面上的各個點進行診斷，傳統(tǒng)的診斷方法費時費料，價格昂貴，同時也會給患者增加痛苦。美國Tekscan公司于1989年提出了一種測量牙齒嚙合的柔性壓力傳感器 (專利號為US4856993)，該壓力傳感器由薄膜和涂布在薄膜上的涂覆層構成，涂覆層由聚合物粘合劑、半導電的填充顆粒(炭黑)和有機溶劑經(jīng)攪勻構成。當患者咬住這種帶有網(wǎng)格狀接觸點的薄片時，便在網(wǎng)格的縱與橫之間的接觸點上產(chǎn)生的壓力導致電性能發(fā)生變化， 通過軟件使上下牙咬合的每一個接觸點的狀態(tài)在顯示器上顯示。這種壓力傳感器具有良好的高溫穩(wěn)定性、口腔使用安全和空間分辨率能區(qū)分分離0. 050英寸的接觸點等長處。但是，由于US4856993所描述的壓力傳感器的涂覆層材料采用的是炭黑材料，因而存在以下缺憾其一，由于炭黑材料具有一定的團聚性，經(jīng)分散攪拌后的均勻性比較差， 由此而引起的電導性能即壓力和電阻率的關系趨向于由圖4所示的指數(shù)衰減曲線形狀，難以真實地反映下牙齒咬合的受力情況，對牙齒矯治和義齒種植等的效果構成一定的影響； 其二，這種壓力傳感器雖然具有良好的柔性特點，但是由于材料和聚合的因素對諸如機械強度和穩(wěn)定性造成一定的影響，具體表現(xiàn)為回復性差，咬合使用的壽命次數(shù)僅為30次左右；其三，如前述，由于炭黑的團聚性而使其分散不均勻，使某些點的導電性能欠缺，使得空間分辨率不高，從而難以全面地反映咬合面的細微狀況。鑒于上述原因，本申請人作了積極而有益的探索與實踐，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的任務在于提供一種有助于真實地反映上下牙齒咬合的受力情況而藉以保障對牙齒矯治和義齒種植及保健的臨床效果，有利于顯著改善回復性而藉以顯著提高咬合使用的壽命次數(shù)，有益于顯著改善導電性能和確?？臻g分辨率而藉以保證在上下牙齒咬合接觸過程中端面上的每個細微點得以被測取的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，同時該傳感器會隨著牙齒的咬合壓力大小而輸出一個動態(tài)的電阻率的數(shù)據(jù)信號。本實用新型的任務是這樣來完成的，一種基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，包括一第一薄膜基片和一第二薄膜基片，該第一、第二薄膜基片彼此的形狀相同并且相互面對面配合；一組第一電極和一組第二電極，一組第一電極既彼此并行又相互間隔地敷設在所述的第一薄膜基片朝向所述的第二薄膜基片的一側(cè)，而一組第二電極同樣既彼此并行又相互間隔地敷設在第二薄膜基片朝向第一薄膜基片的一側(cè)，并且第一、第二電極彼此形成十字交錯關系，藉由第一、第二電極的十字交錯形成行與列的電極矩陣點陣，所述的一組第一電極中的每個第一電極通過第一連線與第一電極終端相連接，所述的一組第二電極中的每個第二電極通過第二連線與第二電極終端相連接；一第一復合層和一第二復合層， 位于所述的第一、第二薄膜基片之間，第一復合層覆蓋于第一電極上，第二復合層覆蓋于第二電極上；一第一絕緣層和一第二絕緣層，該第一、第二絕緣層位于第一、第二薄膜基片之間，所述的第一、第二復合層均為使用了碳納米管的樹脂復合層。在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的第一、第二薄膜基片均為聚酯薄膜， 所述的第一電極、第二電極、第一連線、第二連線、第一電極終端和第二電極終端的材料均為銀。在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述的第一、第二絕緣層均為使用了絕緣油墨的絕緣層。在本實用新型的又一個具體的實施例中，在所述的第一薄膜基片上并且在對應于所述的第二電極終端的位置構成有一第一凹腔，而在第二薄膜基片上并且在對應于所述的第一電極終端的位置構成有一第二凹腔，所述的第一電極終端位于所述第二凹腔內(nèi)，而所述第二電極終端位于所述第一凹腔內(nèi)。在本實用新型的再一個具體的實施例中，所述的第一電極和所述的第二電極的電極線的寬度均為0. 7-0. 9 mm，相鄰的第一電極之間的間距和相鄰的第二電極之間的間距均為 0. 4-0. 6 mm。在本實用新型的還有一個具體的實施例中，所述的行與列的電極矩陣點陣為 30X30 80X80。在本實用新型的更而一個具體的實施例中，所述的第一薄膜基片和所述的第二薄膜基片上共同地配設有一手柄，所述的第一電極終端和所述的第二電極終端在所述的手柄的部位通過輸出電纜與外部設備連接。在本實用新型的進而一個具體的實施例中，所述的碳納米管為10-60nm的碳納米管。本實用新型提供的技術方案由于摒棄了已有技術中的炭黑材料，第一、第二復合層為具有碳納米管的樹脂復合層，碳納米管能在樹脂中分散均勻，具有拔萃的回復性和彈性，咬合使用壽命達300次以上；上下牙齒咬合的受力的動態(tài)情況能夠得到真實反映，保障臨床對牙齒矯治和義齒種植及保健的優(yōu)異效果；第一、第二電極縱橫交錯，能以矩陣方式獲得每個傳感點的電阻率變化信息，以保證上下牙齒咬合接觸過程中端面上的每個細微點被測取。

圖1為本實用新型的局部結構放大圖。圖2為本實用新型的整體結構示意圖。圖3為本實用新型的第一、第二薄膜基片組裝后的示意圖。圖4為已有技術中的壓力傳感器的受力與電阻率關系曲線圖。
具體實施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術實質(zhì)和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本實用新型方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構思所作出的僅僅為形式上的而非實質(zhì)性的等效變換都應視為本實用新型的技術方案范疇。請見圖1至圖3，給出了由聚酯薄膜構成的一第一薄膜基片1和一第二薄膜基片 2，第一、第二薄膜基片1、2的各一端擴設成與人體口腔的牙床趨于吻合的形狀，這兩個薄膜基片頭部按照人體口腔結構加工成U型，U型底部延伸至與手柄7裝配，且第一聚酯薄膜基片1在延伸部位開口長方形，定位暴露第一電極3各個電極引出點，第二聚酯薄膜基片 2在尾部開口正方形，定位暴露第二電極4各個電極引出點，引出點采用全導電薄膜與第一電極3和第二電極4的各個電極相連；在第一薄膜基片1朝向第二薄膜基片2的一側(cè)的表面敷設或稱結合有一組第一電極3，而在第二薄膜2朝向第一薄膜1的一側(cè)的表面敷設有一組第二電極4，并且第一電極3與第二電極4彼此形成十字交錯關系。如果將第一電極3 定義為列電極，而將第二電極4定義為行電極，那么第一、第二電極3、4便構成了復數(shù)個列電極與復數(shù)個行電極的電極矩陣點。在本實施例中，第一電極3的列數(shù)為55條，即為55列，而第二電極4的行數(shù)為44 條，即為44行，采用矩陣方式獲得每個傳感點的電阻率變化信息。請重點見圖2，一組第一電極3中的各個第一電極3均具有一第一電極終端31，同樣，一組第二電極4中的各個第二電極4具有一第二電極終端41。由圖2所示，在前述的第一薄膜基片1上并且在對應于第二電極終端41的位置(部位)構成有一第一凹腔11，而在第二薄膜基片2上并且在對應于第一電極終端31的位置(部位)構成有一第二凹腔21。前述的第一電極終端31位于第二凹腔21內(nèi)，而前述的第二電極終端41位于第一凹腔11內(nèi)。前述的第一、第二電極3、4的寬度均優(yōu)選為0. 7-0. 9 mm，最好為8 mm，本實施例為 8 mm,并且每條相鄰的第一電極3和每條相鄰的第二電極4之間的間隔距離均優(yōu)選0. 4-0. 6 mm,最好為0. 5 mm,本實施例為0. 5 mm。請重點見圖1，在第一、第二薄膜基片1、2之間結合有第一復合層5和第二復合層 6，該第一復合層5為使用了 10-60nm的碳納米管的樹脂復合層，由該第一復合層5將前述的第一電極3覆蓋，該第二復合層6同樣為使用了 10-60nm的碳納米管的樹脂復合層，由該第二復合層6將前述的第二電極4覆蓋。也就是說，第一復合層5以涂抹方式均勻地涂抹在第一電極3的表面，第二復合層6同樣以涂抹方式均勻地涂抹在第二電極4的表面。請重點見圖3并且結合圖2，第一、第二薄膜基片1、2彼此的形狀相同，并且在相互面對面配合后共同地配設有手柄7，第一電極終端31及第二電極終端41在手柄7的過渡下即在手柄7的部位通過輸出電纜71與外部設備連接。第一電極3由第一連線32與第一電極終端31連接，第二電極4由第二連接線42與第二電極終端4連接。由圖2所示，一第一絕緣層8和一第二絕緣層9位于前述的第一、第二薄膜基片1、 2之間，該第一、第二絕緣層8、9均為使用了絕緣油墨的絕緣層。更具體地講，第一絕緣層 8覆蓋在第一連線32和第一電極終端31上，第二絕緣層9覆蓋在第二連線42和第二電極終端41上，覆蓋方式采用絲網(wǎng)印刷方式。藉由第一、第二絕緣層8、9起到對第一、第二連線 32,42之間以及起到對第一、第二電極終端31、41之間的絕緣作用?？梢?，第一絕緣層8不對除第一連線32和第一電極終端31以外的第一電極3的其它部分實施覆蓋，同例，第二絕緣層9不對除第二連線42和第二電極終端41以外的第二電極4的其它部分實施覆蓋。[0027]上述本實用新型的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器可通過以下實施例所舉的制備方法得到。實施例1 A)原料準備，選取第一、第二薄膜基片1、2、碳納米管、樹脂和溶劑，備用，其中第一、第二薄膜基片1、2均為聚酯薄膜，并且預先加工成圖2示意的幾何形狀，即加工成與人體口腔的牙床趨于吻合的形狀，具體是將第一、第二薄膜基片1、2的頭部即圖2、圖3所示位置狀態(tài)的左端設計成U形，第一薄膜基片1上構成有第一凹腔11，而第二薄膜基片2上構成有第二凹腔21，碳納米管為直徑10-60nm的碳納米管，樹脂為苯氧基樹脂，而溶劑為酮類或乙二醇醚類有機高分子溶劑，在本實施例中，使用酮類有機高分子溶劑例如使用丙酮、丁酮和環(huán)己酮中的任意一種，但并不排斥使用醚類有機高分子溶劑，醚類有機高分子溶劑如乙二醇甲醚、乙二醇乙醚和乙二醇丁醚中的任意一種；B)制備復合層，該制備復合層也可稱之為制備碳納米管油墨，先將苯氧基樹脂1 份(重量份計，以下同)加入到1. 8重量份的有機高分子溶劑(丙酮)中溶解，得到樹脂溶液， 再將0. 11重量份的15-50nm的碳納米管加入樹脂溶液內(nèi)，得到碳納米管樹脂混合液，而后采用超聲波分散儀對碳納米管樹脂混合液進行分散，分散頻率為30 50KHz之間，使碳納米管在樹脂即在苯氧基樹脂中均勻分散，得到用作第一、第二復合層5、6的復合層材料，備用；C)電路制版，依據(jù)作為列電極的第一電極3的條數(shù)和依據(jù)作為行電極的第二電極 4的條數(shù)、第一、第二電極3、4的寬度(線寬)和間隔距離進行電路制版，在本步驟中，第一電極3的條數(shù)為55條，而第二電極4的條數(shù)為44條，即行電極和列電極分別為44條和55條， 各電極的寬度(電極線寬度)為0. 8 mm，相鄰電極線之間的間隔距離為0. 5 mm,間隔距離的公差控制為0. 12 mm,形成即設計成0. 5 mm的間隔以便形成有復數(shù)個傳感點，得到作為構成第一、第二電極3、4、第一、第二連線32、42、第一電極終端31和第二電極終端42的導電層電路網(wǎng)板；D)導電層印刷，按照由步驟C)得到的導電層電路網(wǎng)板采用絲網(wǎng)印刷的方法將銀漿印刷到由步驟A)準備的第一薄膜基片1朝向第二薄膜基片2的一側(cè)的表面以及印刷到第二薄膜2面對第一薄膜1的一側(cè)的表面，待固化和/或自然冷卻后便在第一薄膜基片1上構成一組第一電極3、第一連線32和第一電極終端31以及在第二薄膜2上構成一組第二電極4、第二連線42和第二電極終端41，銀漿的厚度控制在0. 05 mm ；E)覆蓋復合層，將由步驟B)得到復合層材料采用絲網(wǎng)印刷方法涂抹(印刷)在由步驟D)得到的結合于第一薄膜基片1上的第一電極3的表面并且涂抹至結合于第二薄膜基片2上的第二電極4的表面，于是，在第一薄膜基片1上形成覆蓋第一電極3的第一復合層5，并且在第二薄膜基片2上形成覆蓋第二電極4的第二復合層6 ；F)覆蓋絕緣層，在第一連線32和第一電極終端31上使用絲網(wǎng)印刷的方法覆蓋第一層絕緣層8，在第二連線42和第二電極終端41上使用絲網(wǎng)印刷的方法覆蓋第二層絕緣層 9，由第一、第二絕緣層8、9起到第一連線32和第二連線42之間以及第一電極終端31和第二電極終端41之間的電絕緣作用，第一電極3和第二電極4之間不覆蓋絕緣層，經(jīng)固化粘合后得到基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器。使用時或稱裝配時，將第一電極終端31 與第二凹腔21相配合，并且將第二電極終端41與第一凹腔11相對應，并且共同地將第一、第二薄膜基片1、2的右端(圖2、圖3狀態(tài))在手柄7的過渡下通過輸出電纜71與外部設備連接。當然，本實用新型并不受到上述實施例的限制，例如行與列的電極矩陣點可在 30 X 30至80 X 80之間選擇任何行、列數(shù)目自由組合。綜上所述，本實用新型使用碳納米管聚合半導性材料。結構上采用兩層三明治兩端電極結構，按照牙床形狀，一層為行而另一層為列的電極排列，采用矩陣方式獲得每個傳感點的電阻率變化信息；使用超聲波分散技術進行分散和攪拌，使得碳納米管在苯氧基樹脂中分散得更均勻，混合后具有更好的回復性和彈性，可允許在大的壓力范圍下進行高分辨率的反復咬合檢測。咬合使用壽命達到300次；碳納米管的力學性能上相比于普通炭黑具有更高的強度，使得本實用新型具有大于1200Gpa楊氏模量強度，可以大于約IOOGpa的拉伸強有力度；咬合后其受力和電阻率的關系近乎于線性關系，為一條直線?？臻g分辨率可以區(qū)分分離0. 5 mm以下接觸點。
權利要求1.一種基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于包括一第一薄膜基片(1) 和一第二薄膜基片0)，該第一、第二薄膜基片(1、幻彼此的形狀相同并且相互面對面配合；一組第一電極C3)和一組第二電極G)，一組第一電極(3)既彼此并行又相互間隔地敷設在所述的第一薄膜基片(1)朝向所述的第二薄膜基片( 的一側(cè)，而一組第二電極(4) 同樣既彼此并行又相互間隔地敷設在第二薄膜基片(4)朝向第一薄膜基片(3)的一側(cè)，并且第一、第二電極(3、4)彼此形成十字交錯關系，藉由第一、第二電極(3、4)的十字交錯形成行與列的電極矩陣點陣，所述的一組第一電極(3)中的每個第一電極C3)通過第一連線 (32)與第一電極終端(31)相連接，所述的一組第二電極中的每個第二電極(4)通過第二連線0 與第二電極終端Gl)相連接；一第一復合層( 和一第二復合層(6)，位于所述的第一、第二薄膜基片(1、幻之間，第一復合層( 覆蓋于第一電極C3)上，第二復合層(6)覆蓋于第二電極(4)上；一第一絕緣層(8)和一第二絕緣層(9)，該第一、第二絕緣層(8、9)位于第一、第二薄膜基片(1、幻之間，所述的第一、第二復合層(5、6)均為使用了碳納米管的樹脂復合層。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于所述的第一、第二薄膜基片(1、幻均為聚酯薄膜，所述的第一電極(3)、第二電極0)、第一連線 (32)、第二連線(42)、第一電極終端(31)和第二電極終端Gl)的材料均為銀。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于所述的第一、第二絕緣層(8、9)均為使用了絕緣油墨的絕緣層。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于在所述的第一薄膜基片(1)上并且在對應于所述的第二電極終端Gl)的位置構成有一第一凹腔 (11)，而在第二薄膜基片( 上并且在對應于所述的第一電極終端(31)的位置構成有一第二凹腔(21)，所述的第一電極終端(31)位于所述第二凹腔內(nèi)，而所述第二電極終端 (41)位于所述第一凹腔(11)內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于所述的第一電極(3)和所述的第二電極(4)的電極線的寬度均為0. 7-0. 9mm，相鄰的第一電極(3) 之間的間距和相鄰的第二電極(4)之間的間距均為0. 4-0. 6 mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于所述的行與列的電極矩陣點陣為30X30 80X80。
7.根據(jù)權利要求1或4所述的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于所述的第一薄膜基片(1)和所述的第二薄膜基片( 上共同地配設有一手柄(7)，所述的第一電極終端(31)和所述的第二電極終端Gl)在所述的手柄(7)的部位通過輸出電纜(71) 與外部設備連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，其特征在于所述的碳納米管為10-60nm的碳納米管。
專利摘要一種基于碳納米管的點陣型壓力分布傳感器，屬于齒科臨床檢驗用傳感裝置技術領域。包括第一、第二薄膜基片；一組第一、第二電極；第一、第二復合層，位于所述的第一、第二薄膜基片之間，第一復合層覆蓋于第一電極上，第二復合層覆蓋于第二電極上；第一、第二絕緣層，該第一、第二絕緣層位于第一、第二薄膜基片之間，所述的第一、第二復合層均為使用了碳納米管的樹脂復合層。優(yōu)點具有拔萃的回復性和彈性，咬合使用壽命長；保障臨床對牙齒矯治和義齒種植及保健的優(yōu)異效果；保證上下牙齒咬合接觸過程中端面上的每個細微點被測取。
文檔編號G01L1/18GK202267555SQ20112040447
公開日2012年6月6日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權日2011年10月21日
發(fā)明者王慰 申請人:江蘇暢微電子科技有限公司