Pvdf柔性薄膜体温心音集成传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种PVDF柔性薄膜体温心音集成传感 器。
【背景技术】
[0002] 聚偏氟乙烯（PVDF)柔性薄膜已开始应用于医学成像、医疗诊断、医用超声换能器 等方面，但是大多数医用物理传感器只能测量单个生物体的医学参数，难以实现参数的集 成测量。因此多参数的集成检测一直也是广大医疗康复科研人员和生物医疗器械科研人员 的研宄主题和关注焦点。自从1880年Curie发现压电效应以来，已经有100多年了。1969 年，日本的平治卡瓦依博士发现了 PVDF的压电效应，自此人们开始不断地研宄PVDF薄膜的 各种特性和效应。当前人们已发现PVDF薄膜具有压电效应、热释电效应和介电效应。2004 年加拿大的肯高迪亚大学机械与工业工程系Javad Dargahi和Siamak Najarin利用PVDF 压电薄膜研宄了一种薄膜触觉传感器，以检测某些接触点处的压力。2007年加拿大肯高迪 亚大学机械工程系S Sokhanvar, M Packirisamy和J Dargahi利用PVDF研制了一种用于 非侵入式的多功能接触传感器系统，以便分析人体的接触状况如点载荷、载荷分布和接触 物体的柔软程度，主要用于外科手术。2013年瑞典查尔姆斯大学材料与制造技术系的Erik NilssonAuthor Vitae，Anja Lund，VitaeChristian Jonasson 等人研宄了可用于纺织传感 器的PVDF压电纤维特性，以便通过衣服检测人体的心跳。在国内，2012年吉林大学物理学 院的韩冰、王越等人利用有机聚偏二氟乙烯PVDF研制了一种压力传感器，通过将PVDF粘贴 到弹性铁片上，通过弹性铁片的振动和PVDF薄膜实现了对压力的测量。2013年清华大学新 型陶瓷与精细工艺国家重点实验室的王林、诸详诚等人利用PVDF压电薄膜研宄了一种触 摸屏，最佳精度可达〇.5mmXO. 5mm，能够满足人机交互的要求。可见，时至今日人们已开始 利用PVDF的相关效应和优良的性能不断地研宄与生物医疗相关的检测元器件，其商业化 工作从未止步。2013年，中国台湾长庚大学生物化学与生物医疗系的Yi-Yuan ChiuAuthor Vitae等人利用PVDF材料的压电效应开发出了一种可用于检测呼吸的传感器。当人们需要 测量人体的多个参数时，必然需要使用多个物理传感器。但是有时必然会受测量空间的限 制，这时可能不允许在检测处放置多个传感器。为了同时测量出多个参数，人们便开始研宄 生物医疗方面的集成传感器，即一个传感器能同时测量多个生物参数。在心脏手术、人体康 复监测、人体心脏运动研宄过程中，由于受到了工作空间狭小的限制，同时要求能够同时检 测多个参数例如人体体温和心音，并且在检测过程中信号不能互相干扰，因此人们便越来 越多地关注如何利用PVDF的压电效应和热释电效应研宄和制作出能够同时满足上述要求 的体温心音集成传感器。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的是当需要测量人体的多个参数时，要使用多个物理传感器，不能 只用一个物理传感器同时检测多个参数的技术问题。从而提供一种PVDF柔性薄膜体温心 音集成传感器。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下： 一种PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，包括心音检测腔支架，心音PVDF薄膜边缘粘 附在心音检测支架的上端，并将心音检测腔支架上端封闭；绝缘固定支架套装在心音检测 腔支架外围，心音电极安装在绝缘固定支架上端并通过导电胶粘附在心音PVDF薄膜外侧 面；体温电极套装在绝缘固定支架下端，体温PVDF薄膜通过导电胶粘附在体温电极上；在 心音电极和体温电极上均焊接有导线。
[0005] 所述的心音检测腔支架包括环状支架本体，在支架本体上端设有环状凸台，心音 PVDF薄膜薄膜通过导电胶粘附在凸台侧面上并将心音检测腔支架上端封闭。
[0006] 所述绝缘固定支架为环状支架，在绝缘固定支架上端设有环状内凸台，内凸台与 心音检测腔支架上端的凸台相匹配；在绝缘固定支架下端设有环状第一凸台和环状第二凸 台，采用这种结构保证了装配与嵌套时的准确性。
[0007] 绝缘固定支架下端的第二凸台与体温电极内的凸台与相匹配。
[0008] 体温电极套装安装在绝缘固定支架的下端的第一凸台上，体温电极内的凸块位于 绝缘固定支架的第二凸台的台面上，体温电极和绝缘固定支架的第二凸台的侧面形成凹槽 结构，体温PVDF薄膜通过导电胶安装在凹槽内。
[0009] 心音PVDF薄膜为β型薄膜，因为β型薄膜的压电系数最大。
[0010] 心音PVDF薄膜利用PVDF薄膜的压电效应；体温PVDF薄膜利用PVDF薄膜的热电 效应。
[0011] 体温PVDF薄膜直接接触人体胸前皮肤，心音PVDF薄膜、心音检测腔支架和胸前皮 肤形成了一个密闭检测腔室，同时分别检测人体体温信号和心音信号，并且互不干扰。
[0012] 心音PVDF薄膜也可直接接触胸前皮肤，采用直接传导方式测量人体心音信号。
[0013] 体温PVDF薄膜上覆盖有一层导热薄膜，用于保护体温PVDF薄膜，保证体温PVDF 薄膜在与皮肤接触磨损不会脱落。
[0014] 心音PVDF薄膜、心音检测腔支架和胸前皮肤形成了一个密闭检测腔室，密闭检测 腔室呈倒杯形。
[0015] 本发明是根据PVDF薄膜的压电效应和热电效应制作而成的，在心音检测腔支架 上端的凸台侧面上通过导电胶粘附有心音PVDF薄膜，心音PVDF薄膜距离凸台台面有一定 的距离。绝缘固定支架从心音PVDF薄膜端套装在心音检测腔支架上，绝缘固定支架的内凸 台卡接在心音检测腔支架的凸台上。环状的心音电极通过导电胶粘附在心音PVDF薄膜的 外侧面，且心音电极位于绝缘固定支架的上端面。在心音电极上焊接有导线，将心音PVDF 薄膜产生的信号引出。体温电极套装在绝缘固定支架的下端的第一凸台上且体温电极内的 凸台位于第二凸台的台面上。此时，体温电极和绝缘固定支架的第二凸台的侧面形成凹槽 结构。体温电极内的凸台为凹槽的底部，在体温电极内的凸台通过导电胶粘附有体温PVDF 薄膜。在体温电极上焊接导线，从而将体温PVDF薄膜产生的信号引出。本发明设置的凸台 结构可保证装配和嵌套时的准确性。
[0016] 当体温PVDF薄膜直接接触到人体皮肤时，由于PVDF柔性薄膜具有热电效应，这时 便会在PVDF柔性薄膜的表面产生一定的表面电荷，PVDF柔性薄膜上的表面电荷通过导电 胶传递至体温电极，体温电极经导线将电荷信号导出，经过电荷放大器将电荷信号转换成 电压信号后传出。根据PVDF表面电荷与人体体温的关系，便可知道接触处的人体体温的动 态变化过程。
[0017] 同时心音PVDF薄膜、心音检测腔支架和胸前皮肤形成了一个倒杯形的密闭检测 腔室，在心脏的收缩和舒张过程中，血管的振动传递至胸腔表面，形成心音。由于胸前皮肤 距心脏最近，当人体心音传递到体表时，必然会引起皮肤体表的波动，胸前皮肤体表波动最 大。胸前皮肤的振动必然会压缩密闭检测腔室中的空气从而引