Pvdf柔性薄膜體溫心音集成傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種PVDF柔性薄膜體溫心音集成傳感 器。
【背景技術】
[0002] 聚偏氟乙烯（PVDF)柔性薄膜已開始應用于醫學成像、醫療診斷、醫用超聲換能器 等方面，但是大多數醫用物理傳感器只能測量單個生物體的醫學參數，難以實現參數的集 成測量。因此多參數的集成檢測一直也是廣大醫療康復科研人員和生物醫療器械科研人員 的研宄主題和關注焦點。自從1880年Curie發現壓電效應以來，已經有100多年了。1969 年，日本的平治卡瓦依博士發現了 PVDF的壓電效應，自此人們開始不斷地研宄PVDF薄膜的 各種特性和效應。當前人們已發現PVDF薄膜具有壓電效應、熱釋電效應和介電效應。2004 年加拿大的肯高迪亞大學機械與工業工程系Javad Dargahi和Siamak Najarin利用PVDF 壓電薄膜研宄了一種薄膜觸覺傳感器，以檢測某些接觸點處的壓力。2007年加拿大肯高迪 亞大學機械工程系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，以便分析人體的接觸狀況如點載荷、載荷分布和接觸 物體的柔軟程度，主要用于外科手術。2013年瑞典查爾姆斯大學材料與制造技術系的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，2012年吉林大學物理學 院的韓冰、王越等人利用有機聚偏二氟乙烯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和PVDF薄膜實現了對壓力的測量。2013年清華大學新 型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室的王林、諸詳誠等人利用PVDF壓電薄膜研宄了一種觸 摸屏，最佳精度可達〇.5mmXO. 5mm，能夠滿足人機交互的要求。可見，時至今日人們已開始 利用PVDF的相關效應和優良的性能不斷地研宄與生物醫療相關的檢測元器件，其商業化 工作從未止步。2013年，中國臺灣長庚大學生物化學與生物醫療系的Yi-Yuan ChiuAuthor Vitae等人利用PVDF材料的壓電效應開發出了一種可用于檢測呼吸的傳感器。當人們需要 測量人體的多個參數時，必然需要使用多個物理傳感器。但是有時必然會受測量空間的限 制，這時可能不允許在檢測處放置多個傳感器。為了同時測量出多個參數，人們便開始研宄 生物醫療方面的集成傳感器，即一個傳感器能同時測量多個生物參數。在心臟手術、人體康 復監測、人體心臟運動研宄過程中，由于受到了工作空間狹小的限制，同時要求能夠同時檢 測多個參數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 越多地關注如何利用PVDF的壓電效應和熱釋電效應研宄和制作出能夠同時滿足上述要求 的體溫心音集成傳感器。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的是當需要測量人體的多個參數時，要使用多個物理傳感器，不能 只用一個物理傳感器同時檢測多個參數的技術問題。從而提供一種PVDF柔性薄膜體溫心 音集成傳感器。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下： 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電膠粘附在心音PVDF薄膜外側 面；體溫電極套裝在絕緣固定支架下端，體溫PVDF薄膜通過導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線。
[0005] 所述的心音檢測腔支架包括環狀支架本體，在支架本體上端設有環狀凸臺，心音 PVDF薄膜薄膜通過導電膠粘附在凸臺側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狀支架，在絕緣固定支架上端設有環狀內凸臺，內凸臺與 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有環狀第一凸臺和環狀第二凸 臺，采用這種結構保證了裝配與嵌套時的準確性。
[0007] 絕緣固定支架下端的第二凸臺與體溫電極內的凸臺與相匹配。
[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面形成凹槽 結構，體溫PVDF薄膜通過導電膠安裝在凹槽內。
[0009] 心音PVDF薄膜為β型薄膜，因為β型薄膜的壓電系數最大。
[0010] 心音PVDF薄膜利用PVDF薄膜的壓電效應；體溫PVDF薄膜利用PVDF薄膜的熱電 效應。
[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 膚形成了一個密閉檢測腔室，同時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，采用直接傳導方式測量人體心音信號。
[0013] 體溫PVDF薄膜上覆蓋有一層導熱薄膜，用于保護體溫PVDF薄膜，保證體溫PVDF 薄膜在與皮膚接觸磨損不會脫落。
[0014] 心音PVDF薄膜、心音檢測腔支架和胸前皮膚形成了一個密閉檢測腔室，密閉檢測 腔室呈倒杯形。
[0015] 本發明是根據PVDF薄膜的壓電效應和熱電效應制作而成的，在心音檢測腔支架 上端的凸臺側面上通過導電膠粘附有心音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，絕緣固定支架的內凸 臺卡接在心音檢測腔支架的凸臺上。環狀的心音電極通過導電膠粘附在心音PVDF薄膜的 外側面，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線，將心音PVDF 薄膜產生的信號引出。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的 凸臺位于第二凸臺的臺面上。此時，體溫電極和絕緣固定支架的第二凸臺的側面形成凹槽 結構。體溫電極內的凸臺為凹槽的底部，在體溫電極內的凸臺通過導電膠粘附有體溫PVDF 薄膜。在體溫電極上焊接導線，從而將體溫PVDF薄膜產生的信號引出。本發明設置的凸臺 結構可保證裝配和嵌套時的準確性。
[0016] 當體溫PVDF薄膜直接接觸到人體皮膚時，由于PVDF柔性薄膜具有熱電效應，這時 便會在PVDF柔性薄膜的表面產生一定的表面電荷，PVDF柔性薄膜上的表面電荷通過導電 膠傳遞至體溫電極，體溫電極經導線將電荷信號導出，經過電荷放大器將電荷信號轉換成 電壓信號后傳出。根據PVDF表面電荷與人體體溫的關系，便可知道接觸處的人體體溫的動 態變化過程。
[0017] 同時心音PVDF薄膜、心音檢測腔支架和胸前皮膚形成了一個倒杯形的密閉檢測 腔室，在心臟的收縮和舒張過程中，血管的振動傳遞至胸腔表面，形成心音。由于胸前皮膚 距心臟最近，當人體心音傳遞到體表時，必然會引起皮膚體表的波動，胸前皮膚體表波動最 大。胸前皮膚的振動必然會壓縮密閉檢測腔室中的空氣從而引