本發(fā)明屬于應變傳感裝置領域，具體涉及一種應變傳感裝置及方法，尤其涉及一種用于微弱應力測量和分析的應變傳感裝置及方法。

背景技術：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

2、心血管疾病(cvd)已成為全球健康的重大威脅，心肌細胞的電生理活動的幅值、頻率、節(jié)律和qt間期等參數已被廣泛用作cvd研究和藥物測試。盡管現有研究已經提出了收縮力的參數(如幅值和搏動頻率等)，然而與電生理活動參數相比，這些收縮力的參數還不足以構建完整的機械活動分析參數用于臨床診斷疾病。這主要歸因于傳感器缺少足夠的帶寬，導致無法檢測到包含多頻率成分(>1.48hz)的豐富收縮波形。

3、近年來，集成壓阻傳感器的柔性薄膜通過記錄傳感器的電阻變化來測量心肌細胞的收縮性。集成壓阻傳感器的柔性薄膜主要有兩種結構，一種是一端固定的懸臂梁裝置。然而，用于測量心肌細胞收縮的懸臂梁通常是韌性材料(如聚二甲基硅氧烷)制作的，在產生偏轉時(由心肌細胞誘導的)會耗散大量機械能(內部分子結構和分子鏈之間的相對移動造成的)，從而導致帶寬降低。另一種結構是周圍被完全固定的柔性膜裝置(如cell?drum)，這種裝置的低帶寬(1.48±0.14hz)歸因于其結構被完全固定和培養(yǎng)基自身重力造成的高阻尼系數(55.42±3.73)。

4、因此，迫切需要一種高帶寬(低阻尼系數)的應變傳感裝置用于捕獲心肌細胞收縮的波形。高頻信息可以體現詳細和細微的波形特征以建立收縮力的指標體系，為臨床診斷、治療和藥物篩選中全面評估心肌的收縮行為提供生物力學信息。

技術實現思路

1、本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種應變傳感裝置及方法。

2、根據一些實施例，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種應變傳感裝置，包括基底、薄膜層、微電極陣列、應變檢測模塊和封裝層，其中：

4、所述基底上設置有薄膜層，所述基底的中部設置有一孔洞，所述薄膜層的中部設置有兩個并排的開口，兩個開口之間設置有一分隔體，使得兩個開口不連通，且兩個開口處分別設置有一沿所述分隔體對稱分布的翅/翼型結構；

5、所述微電極陣列包括兩組陣列，分別設置于不同的開口的外側；

6、所述分隔體上設置有應變檢測模塊；

7、至少一部分的所述應變檢測模塊和微電極陣列上設置有封裝層。

8、上述技術方案在薄膜層的中部設置了一個類似于蝴蝶狀結構(由分隔體和翅/翼型結構構成)，并在其上設置應變檢測模塊/應變傳感器，利用分隔體兩端固定，翅/翼型結構一部分和分隔體連接，另一部分展開并懸空，相同應變下蝴蝶形的傳感器能夠產生更大的應變，結合微溝道，有效的提升心肌細胞收縮檢測的靈敏度。

9、作為可選擇的實施方式，所述基底為聚甲基丙烯酸甲酯即pmma材質。

10、作為可選擇的實施方式，所述薄膜層為pmma薄膜。

11、作為可選擇的實施方式，所述分隔體和所述翅/翼型結構均為pmma薄膜。

12、作為可選擇的實施方式，所述翅/翼型結構上沿設定方向，設置有若干并排設置的微溝道，微溝道用于當本應變傳感裝置用于檢測心肌細胞收縮時，自組裝成各向異性心肌組織。

13、作為可選擇的實施方式，所述設定方向為垂直于分隔體的分布方向，或和翅/翼型結構伸展方向相一致的方向。

14、作為可選擇的實施方式，所述開口為矩形，且兩個開口尺寸相同。

15、作為可選擇的實施方式，所述翅/翼型結構的一端連接在所述分隔體的一側，另一端不接觸相應開口的各邊。

16、作為可選擇的實施方式，所述微電極陣列的每組陣列均包括多個并列設置的微電極。用于檢測心肌細胞場電位。

17、作為可選擇的實施方式，所述應變檢測模塊沿所述分隔體布設，且中部設置有一突起部，所述突起部設置于其中一個翅/翼型結構上。

18、上述應變傳感裝置的制備方法，包括以下步驟：

19、在載玻片上粘合基底；

20、在另外一個載玻片上旋涂pmma溶液制作薄膜層；

21、在薄膜層上激光切割翅/翼型結構；

22、在薄膜層上3d打印制備應變檢測模塊和微電極陣列；

23、在基底上粘合薄膜層；

24、在微電極陣列和應變檢測模塊上利用丙酮-pmma溶液粘合封裝層；

25、進行固化，得到最終的應變傳感裝置。

26、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

27、本發(fā)明提供了基于仿蝴蝶結構的低阻尼系數、高帶寬的應變傳感裝置，可以在更大的頻率范圍內捕捉心肌細胞的高保真收縮波形，經過試驗仿真，可以檢測到傳統傳感裝置無法檢測到的頻率分量。

28、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

技術特征：

1.一種應變傳感裝置，其特征是，包括基底、薄膜層、微電極陣列、應變檢測模塊和封裝層，其中：

2.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述基底為聚甲基丙烯酸甲酯即pmma材質。

3.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述薄膜層為pmma薄膜；

4.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述翅/翼型結構上沿設定方向，設置有若干并排設置的微溝道，微溝道用于當本應變傳感裝置用于檢測心肌細胞收縮時，自組裝成各向異性心肌組織。

5.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述設定方向為垂直于分隔體的分布方向，或和翅/翼型結構伸展方向相一致的方向。

6.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述開口為矩形，且兩個開口尺寸相同。

7.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述翅/翼型結構的一端連接在所述分隔體的一側，另一端不接觸相應開口的各邊。

8.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述微電極陣列的每組陣列均包括多個并列設置的微電極。

9.如權利要求1所述的一種應變傳感裝置，其特征是，所述應變檢測模塊沿所述分隔體布設，且中部設置有一突起部，所述突起部設置于其中一個翅/翼型結構上。

10.如權利要求1-9中任一項所述的應變傳感裝置的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明提供了一種應變傳感裝置及方法，包括基底、薄膜層、微電極陣列、應變檢測模塊和封裝層，所述基底上設置有薄膜層，所述基底的中部設置有一孔洞，所述薄膜層的中部設置有兩個并排的開口，兩個開口之間設置有一分隔體，使得兩個開口不連通，且兩個開口處分別設置有一沿所述分隔體對稱分布的翅/翼型結構；所述微電極陣列包括兩組陣列，分別設置于不同的開口的外側；所述分隔體上設置有應變檢測模塊；至少一部分的所述應變檢測模塊和微電極陣列上設置有封裝層。本發(fā)明可以在更大的頻率范圍內捕捉心肌細胞的高保真收縮波形。

技術研發(fā)人員：王力,陳俊,陳浩,張文紅,尹祚坤
受保護的技術使用者：齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19