專利名稱：脈搏監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種脈搏監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
中醫(yī)自古便有號(hào)脈這一絕學(xué)。望，聞，問(wèn)，切等普遍應(yīng)用的技巧，尤其是切脈，這是一個(gè)非常具有神奇性的技巧。在公元前五世紀(jì)，我國(guó)就已經(jīng)出現(xiàn)了脈診，并一直沿用至今。但由于歷史條件的限制，中醫(yī)的各種脈象只能定性描述，多比作為自然現(xiàn)象。例如將弦脈比作為“如張弓弦”，將浮脈比作“如水漂木”等。由于只能定性描述，而且不同醫(yī)生對(duì)自然景觀的理解有差異，切脈技巧復(fù)雜難以掌握，切脈的手法也有不同，也就造成了在脈搏分析上的差異。隨著社會(huì)的發(fā)展，迫切需要有一種客觀、準(zhǔn)確的診脈方法用于臨床診斷。因此，研制一種脈搏傳感器顯得十分必要。脈搏傳感器可以采集人的脈搏波形，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析比較。這樣就能做到對(duì)脈搏信號(hào)的定量描述和分析，這樣的分析準(zhǔn)確、客觀，能給醫(yī)生的診斷帶來(lái)很大的方便，能夠大大降低誤診的可能性。另夕卜，脈搏傳感器還可以用在運(yùn)動(dòng)、健身器材設(shè)備中的心率測(cè)試，心血管功能檢測(cè)，妊高征檢測(cè)等系統(tǒng)中，對(duì)使用者或病人進(jìn)行相應(yīng)地監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有的脈搏傳感器一般采用PVDF壓力傳感器實(shí)現(xiàn)，由于PVDF需要極化，且極化設(shè)備價(jià)格昂貴，導(dǎo)致傳感器的制作工藝非常復(fù)雜，而且需要花費(fèi)很大的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種脈搏監(jiān)測(cè)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的脈搏傳感器制作工藝復(fù)雜的問(wèn)題。 一種脈搏監(jiān)測(cè)裝置，包括:置于待測(cè)脈搏處的納米摩擦傳感器，與所述納米摩擦傳感器相連的信號(hào)處理器，以及與所述信號(hào)處理器相連的顯示器，其中，所述納米摩擦傳感器包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極；其中，所述第一電極和第二電極為納米摩擦傳感器的脈搏信號(hào)輸出電極。本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)納米摩擦傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)脈搏信號(hào)，在脈搏跳動(dòng)時(shí)，由于第一高分子聚合物絕緣層與第二電極之間的摩擦，分別在第一電極與第二電極上感應(yīng)出異性的電荷，導(dǎo)致第一電極和第二電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差，從而產(chǎn)生電壓或電流信號(hào)，通過(guò)監(jiān)測(cè)該電壓或電流信號(hào)即可了解脈搏的跳動(dòng)情況。由于納米摩擦傳感器本身可以產(chǎn)生電能，因此無(wú)需外接電源給傳感器進(jìn)行供電，且降低了制作工藝的復(fù)雜度。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的脈搏監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a和圖2b分別示出了納米摩擦傳感器的第一種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a和圖3b分別示出了納米摩擦傳感器的第二種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a和圖4b分別示出了納米摩擦傳感器的第三種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的脈搏監(jiān)測(cè)裝置中的信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為充分了解本實(shí)用新型之目的、特征及功效，借由下述具體的實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不僅僅限于此。本實(shí)用新型提供了一種脈搏監(jiān)測(cè)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的脈搏傳感器制作工藝復(fù)雜的問(wèn)題。圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的脈搏監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該脈搏監(jiān)測(cè)裝置包括:置于待測(cè)脈搏處的納米摩擦傳感器1，與所述納米摩擦傳感器I相連的信號(hào)處理器2，以及與所述信號(hào)處理器2相連的顯示器3。其中，所述納米摩擦傳感器I包括:依次層疊設(shè)置的第一電極11，第一高分子聚合物絕緣層12，以及第二電極13 ;其中，所述第一電極11和第二電極13為納米摩擦傳感器I的脈搏信號(hào)輸出電極。本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)納米摩擦傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)脈搏信號(hào)，在脈搏跳動(dòng)時(shí)，由于第一高分子聚合物絕緣層與第二電極之間的摩擦，分別在第一電極與第二電極上感應(yīng)出異性的電荷，導(dǎo)致第一電極和第二電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差，從而產(chǎn)生電壓或電流信號(hào)，通過(guò)監(jiān)測(cè)該電壓或電流信號(hào)即可了解脈搏的 跳動(dòng)情況。由于納米摩擦傳感器本身可以產(chǎn)生電能，因此無(wú)需外接電源給傳感器進(jìn)行供電，且降低了制作工藝的復(fù)雜度。在上述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置中，還可以進(jìn)一步包括一個(gè)柔性固定帶，該柔性固定帶例如可以是布帶。通過(guò)柔性固定帶將納米摩擦傳感器固定到待測(cè)脈搏處。其中，納米摩擦傳感器本質(zhì)上是一個(gè)納米摩擦發(fā)電機(jī)。當(dāng)脈搏跳動(dòng)時(shí)，該納米摩擦傳感器受到擠壓并通過(guò)摩擦產(chǎn)生電壓或電流，該電壓或電流的強(qiáng)弱可以反映出脈搏的跳動(dòng)情況。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)介紹一下本實(shí)用新型實(shí)施例中的納米摩擦傳感器的幾種可能的結(jié)構(gòu):圖2a和圖2b分別示出了納米摩擦傳感器的第一種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該納米摩擦傳感器包括:依次層疊設(shè)置的第一電極11，第一高分子聚合物絕緣層12，以及第二電極13。具體地，所述第一電極11設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層12的第一側(cè)表面上；且所述第一高分子聚合物絕緣層12的第二側(cè)表面與第二電極13的表面接觸摩擦并在第二電極和第一電極處感應(yīng)出電荷。因此，上述的第一電極11和第二電極13為納米摩擦傳感器的電壓和電流輸出電極。為了提高脈搏跳動(dòng)時(shí)對(duì)納米摩擦傳感器產(chǎn)生的摩擦力，在第一高分子聚合物絕緣層12的第二側(cè)表面(即相對(duì)第二電極13的面上)進(jìn)一步設(shè)有微納結(jié)構(gòu)20。因此，當(dāng)脈搏跳動(dòng)時(shí)，所述第一高分子聚合物絕緣層12與第二電極13的相對(duì)表面能夠更好地接觸摩擦，并在第一電極11和第二電極13處感應(yīng)出較多的電荷。由于上述的第二電極主要用于與第一高分子聚合物絕緣層摩擦，因此，第二電極也可以稱之為摩擦電極。[0022]下面介紹一下上述的微納結(jié)構(gòu)的兩種可能的實(shí)現(xiàn)方式。第一種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是微米級(jí)或納米級(jí)的非常小的凹凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu)能夠增加摩擦阻力，提高發(fā)電效率，從而提高傳感器的靈敏度。所述凹凸結(jié)構(gòu)能夠在薄膜制備時(shí)直接形成，也能夠用打磨的方法使第一高分子聚合物絕緣層的表面形成不規(guī)則的凹凸結(jié)構(gòu)。具體地，該凹凸結(jié)構(gòu)可以是半圓形、條紋狀、立方體型、四棱錐型、或圓柱形等形狀的凹凸結(jié)構(gòu)。第二種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是納米級(jí)孔狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)第一高分子聚合物絕緣層所用材料優(yōu)選為聚偏氟乙烯(PVDF)，其厚度為0.5-1.2mm (優(yōu)選1.0mm)，且其相對(duì)第二電極的面上設(shè)有多個(gè)納米孔。其中，每個(gè)納米孔的尺寸，即寬度和深度，可以根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選的納米孔的尺寸為:寬度為IO-1OOnm以及深度為4_50 μ m。納米孔的數(shù)量可以根據(jù)需要的輸出電流值和電壓值進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選的這些納米孔是孔間距為2-30 μ m的均勻分布，更優(yōu)選的平均孔間距為9μπι的均勻分布。下面具體介紹一下上述的納米摩擦傳感器的工作原理。當(dāng)該納米摩擦傳感器的各層向下彎曲時(shí)，納米摩擦傳感器中的第二電極與第一高分子聚合物絕緣層表面相互摩擦產(chǎn)生靜電荷，靜電荷的產(chǎn)生會(huì)使第一電極和第二電極之間的電容發(fā)生改變，從而導(dǎo)致第一電極和第二電極之間出現(xiàn)電勢(shì)差。由于第一電極和第二電極之間電勢(shì)差的存在，自由電子將通過(guò)外電路由電勢(shì)低的一側(cè)流向電勢(shì)高的一側(cè)，從而在外電路中形成電流。當(dāng)該納米摩擦傳感器的各層恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)時(shí)，這時(shí)形成在第一電極和第二電極之間的內(nèi)電勢(shì)消失，此時(shí)已平衡的第一電極和第二電極之間將再次產(chǎn)生反向的電勢(shì)差，則自由電子通過(guò)外電路形成反向電流。通過(guò)反復(fù)摩擦和恢復(fù)，就可以在外電路中形成周期性的交流電信號(hào)。上述的第一電極所用材料可以是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金可以是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鑰合金、鈮合金或鉭合金。上述的第二電極所用材料是金屬或合金，其中金屬是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。上述的第一高分子聚合物絕緣層所用材料可以選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維再生海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚異丁烯薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚縮聚物薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯共聚物薄膜中的任意一種。根據(jù)發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，金屬與高分子聚合物摩擦，金屬更易失去電子，因此采用金屬電極與高分子聚合物摩擦也能提高能量輸出。因此，上述的納米摩擦傳感器主要通過(guò)金屬(第二電極)與聚合物(第一高分子聚合物絕緣層)之間的摩擦來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)，主要利用了金屬容易失去電子的特性，使第二電極與第一高分子聚合物絕緣層之間形成感應(yīng)電場(chǎng)，從而產(chǎn)生電壓或電流。
圖3a和圖3b分別示出了納米摩擦傳感器的第二種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該納米摩擦傳感器包括:依次層疊設(shè)置的第一電極11，第一高分子聚合物絕緣層12，第二高分子聚合物絕緣層14以及第二電極13。具體地，第一電極11設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層12的第一側(cè)表面上；其中，所述第二電極13設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層14的第一側(cè)表面上；其中，所述第一高分子聚合物絕緣層12的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層14的第二側(cè)表面接觸摩擦并在第一電極和第二電極處感應(yīng)出電荷。其中，所述第一電極和第二電極是所述納米摩擦傳感器的輸出電極。為了提高脈搏跳動(dòng)時(shí)對(duì)納米摩擦傳感器產(chǎn)生的摩擦力，所述第一高分子聚合物絕緣層12和第二高分子聚合物絕緣層14相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)20。因此，當(dāng)脈搏跳動(dòng)時(shí)，所述第一高分子聚合物絕緣層12與第二高分子聚合物絕緣層14的相對(duì)表面能夠更好地接觸摩擦，并在第一電極11和第二電極13處感應(yīng)出較多的電荷。下面介紹一下上述的微納結(jié)構(gòu)的兩種實(shí)現(xiàn)方式。第一種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是微米級(jí)或納米級(jí)的非常小的凹凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu)能夠增加摩擦阻力，提高發(fā)電效率，從而提高傳感器的靈敏度。所述凹凸結(jié)構(gòu)能夠在薄膜制備時(shí)直接形成，也能夠用打磨的方法使第一高分子聚合物絕緣層的表面形成不規(guī)則的凹凸結(jié)構(gòu)。具體地，該凹凸結(jié)構(gòu)可以是半圓形、條紋狀、立方體型、四棱錐型、或圓柱形等形狀的凹凸結(jié)構(gòu)。第二種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是納米級(jí)孔狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)，微納結(jié)構(gòu)通常僅設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層上，且第一高分子聚合物絕緣層所用材料優(yōu)選為聚偏氟乙烯(PVDF)，其厚度為0.5-1.2mm (優(yōu)選1.0mm)，且其相對(duì)第二高分子聚合物絕緣層的面上設(shè)有多個(gè)納米孔。其中，每個(gè)納米孔的尺寸，即寬度和深度，可以根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選的納米孔的尺寸為:寬度為IO-1OOnm以及深度為4-50 μ m。納米孔的數(shù)量可以根據(jù)需要的輸出電流值和電壓值進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選的這些多個(gè)納米孔是孔間距為2-30 μ m的均勻分布，更優(yōu)選的平均孔間距為9 μ m的均勻分布。下面具體介紹一下上述的納米摩擦傳感器的工作原理。當(dāng)該納米摩擦傳感器的各層向下彎曲時(shí)，納米摩擦傳感器中的第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層表面相互摩擦產(chǎn)生靜電荷，靜電荷的產(chǎn)生會(huì)使第一電極和第二電極之間的電容發(fā)生改變，從而導(dǎo)致第一電極和第二電極之間出現(xiàn)電勢(shì)差。由于第一電極和第二電極之間電勢(shì)差的存在，自由電子將通 過(guò)外電路由電勢(shì)低的一側(cè)流向電勢(shì)高的一側(cè)，從而在外電路中形成電流。當(dāng)該納米摩擦傳感器的各層恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)時(shí)，這時(shí)形成在第一電極和第二電極之間的內(nèi)電勢(shì)消失，此時(shí)已平衡的第一電極和第二電極之間將再次產(chǎn)生反向的電勢(shì)差，則自由電子通過(guò)外電路形成反向電流。通過(guò)反復(fù)摩擦和恢復(fù)，就可以在外電路中形成周期性的交流電信號(hào)。上述的第一電極和第二電極所用材料可以是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金可以是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。上述的第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層分別獨(dú)立選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維(再生)海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜以及聚乙烯丙二酚碳酸鹽薄膜中的任意一種。為了提高摩擦效果，第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層通常選自不同的材質(zhì)。上述的納米摩擦傳感器主要通過(guò)聚合物(第一高分子聚合物絕緣層)與聚合物(第二高分子聚合物絕緣層)之間的摩擦來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)。圖4a和圖4b分別示出了納米摩擦傳感器的第三種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該納米摩擦傳感器包括依次層疊設(shè)置的第一電極11、第一高分子聚合物絕緣層12、居間薄膜層10、第二高分子聚合物絕緣層14以及第二電極13。具體地，所述第一電極11設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層12的第一側(cè)表面上；其中，所述居間薄膜層10的第一側(cè)表面設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層14的第二側(cè)表面上；其中，所述第二電極13設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層14的第一側(cè)表面上；其中，所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與居間薄膜層的第二側(cè)表面接觸摩擦并在第一電極和第二電極處感應(yīng)出電荷；其中，所述第一電極和第二電極是所述納米摩擦傳感器的輸出電極；其中，所述居間薄膜層的第二側(cè)表面上(即相對(duì)第一高分子聚合物絕緣層的面上)設(shè)置有微納結(jié)構(gòu)20。居間薄膜層10的第一側(cè)表面(即未設(shè)有微納結(jié)構(gòu)的一側(cè))固定在第二高分子聚合物絕緣層14的第二側(cè)表面上，固定的方法可以是用一層薄的未固化的高分子聚合物絕緣層作為粘結(jié)層，經(jīng)過(guò)固化后，居間薄膜層10將牢牢地固定于第二高分子聚合物絕緣層14上。居間薄膜層10設(shè)有微納結(jié)構(gòu)的一側(cè)與第一高分子聚合物絕緣層12的第二側(cè)表面接觸，兩者之間形成一個(gè)摩擦界面。上述的微納結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)方式可參照前兩種納米摩擦傳感器中的實(shí)現(xiàn)方式，此處不再贅述。下面具體介 紹一下上述的納米摩擦傳感器的工作原理。當(dāng)該納米摩擦傳感器的各層向下彎曲時(shí)，納米摩擦傳感器中的第一高分子聚合物絕緣層與居間薄膜層相互摩擦產(chǎn)生靜電荷，靜電荷的產(chǎn)生會(huì)使第一電極和第二電極之間的電容發(fā)生改變，從而導(dǎo)致第一電極和第二電極之間出現(xiàn)電勢(shì)差。由于第一電極和第二電極之間電勢(shì)差的存在，自由電子將通過(guò)外電路由電勢(shì)低的一側(cè)流向電勢(shì)高的一側(cè)，從而在外電路中形成電流。當(dāng)該納米摩擦傳感器的各層恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)時(shí)，這時(shí)形成在第一電極和第二電極之間的內(nèi)電勢(shì)消失，此時(shí)已平衡的第一電極和第二電極之間將再次產(chǎn)生反向的電勢(shì)差，則自由電子通過(guò)外電路形成反向電流。通過(guò)反復(fù)摩擦和恢復(fù)，就可以在外電路中形成周期性的交流電信號(hào)。上述的第一電極和第二電極所用材料可以是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金可以是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。上述的第一高分子聚合物絕緣層、居間薄膜層與第二高分子聚合物絕緣層分別獨(dú)立選自透明高聚物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物(LCP)中的任意一種；其中，所述第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層的材料優(yōu)選透明高聚物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET);其中，所述居間薄膜層的材料優(yōu)選聚二甲基硅氧烷(PDMS)。為了提高摩擦效果，第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層通常選自不同的材質(zhì)；或者，居間薄膜層的材質(zhì)不同于第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層。上述的納米摩擦傳感器主要通過(guò)聚合物(第一高分子聚合物絕緣層)與聚合物(居間薄膜層)之間的摩擦來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)。其中，居間薄膜容易制備且性能穩(wěn)定。另外，根據(jù)納米摩擦傳感器的工作原理，在傳感器工作的過(guò)程中，兩個(gè)摩擦面需要不斷的接觸摩擦和分離，而一直處于接觸狀態(tài)或者分離狀態(tài)時(shí)，傳感器則無(wú)法具有很好的輸出性能。因此，為了能夠制作出性能優(yōu)異的傳感器，在本實(shí)用新型中可以對(duì)傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，例如，將圖2a至圖4b的三種納米摩擦傳感器分別制作為拱形結(jié)構(gòu)，使兩個(gè)摩擦面在不受力的情況下能夠自動(dòng)彈起。具體地，可以采用膠布粘接或熱封方法來(lái)制作拱形結(jié)構(gòu)，具體過(guò)程可以是:一邊把兩個(gè)接觸面的橫截面對(duì)齊后用膠布粘接或熱封方法封接，然后使其拱起，讓另一邊的兩個(gè)接觸面的橫截面也對(duì)齊后同樣粘接。以圖2a和圖2b為例來(lái)說(shuō)，需要將第二電極和第一高分子聚合物絕緣層中的至少一個(gè)向外拱起形成凸面，使得第二電極與第一高分子聚合物絕緣層之間形成間隙。由此提高摩擦效果，進(jìn)而提高傳感器的性能。通過(guò)上述的納米摩擦傳感器，就可以將脈搏跳動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。為了對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便了解脈搏的跳動(dòng)情況，本實(shí)用新型的脈搏監(jiān)測(cè)裝置還進(jìn)一步包括與所述納米摩擦傳感器I相連的信號(hào)處理器2，以及與所述信號(hào)處理器2相連的顯示器3。下面詳細(xì)介紹一下信號(hào)處理器2以及顯示器3的具體結(jié)構(gòu)和工作原理。如圖5所示，信號(hào)處理器2進(jìn)一步包括:濾波電路21，與所述濾波電路21的輸出端相連的放大電路22，與所述放大電路22的輸出端相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路23，以及與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路23的輸出端相連的中央處理器24。其中，濾波電路21用于將納米摩擦傳感器輸出的電壓信號(hào)中存在的干擾信號(hào)進(jìn)行濾除；放大電路22用于將濾波電路21輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路23用于將放大電路輸出的交流的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字電壓信號(hào)，從而提供給中央處理器24 ;中央處理器24用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，并且還可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行相關(guān)設(shè)置(例如:脈搏測(cè)量的時(shí)間等等)，從而通過(guò)外圍顯示設(shè)備(例如顯示器)將符合用戶要求的信息顯示出來(lái)。其中，中央處理器24進(jìn)一步包括:脈搏計(jì)數(shù)器、脈搏計(jì)時(shí)器和/或脈搏波形產(chǎn)生器。其中，脈搏計(jì)數(shù)器用于對(duì)脈搏跳動(dòng)的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，脈搏計(jì)時(shí)器用于設(shè)定對(duì)脈搏計(jì)數(shù)的時(shí)間，脈搏波形產(chǎn)生器可以提取出脈搏信號(hào)的波形圖。上述的脈搏計(jì)數(shù)器、脈搏計(jì)時(shí)器和脈搏波形產(chǎn)生器可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種硬件芯片、單片機(jī)或電路實(shí)現(xiàn)。另外，中央處理器24還可以進(jìn)一步計(jì)算出相鄰的兩次脈搏跳動(dòng)的時(shí)間間隔等信息。信號(hào)處理器2將處理后的電信號(hào)傳輸給顯示器3，由顯示器3進(jìn)行顯示。例如，顯示器3可以根據(jù)需要顯示脈搏跳動(dòng)的次數(shù)、時(shí)間及波形等相關(guān)信息。其中，顯示器3可以是計(jì)算機(jī)、IXD液晶顯示屏等顯示設(shè)備。上述的信號(hào)處理器2和顯示器3可以通過(guò)額外的外接電源進(jìn)行供電。本實(shí)用新型實(shí)施例中的脈搏監(jiān)測(cè)裝置采用納米摩擦傳感器作為脈搏傳感器進(jìn)行診脈，由于納米摩擦傳感器本身可以產(chǎn)生電能，所以不需外接電源給傳感器進(jìn)行供電。另外，本實(shí)用新型中的納米摩擦發(fā)電的靈敏度更高。并且本實(shí)用新型中傳感器的制作工藝簡(jiǎn)單，而且消耗成本低。所以采用本實(shí)用新型的傳感器及脈搏監(jiān)測(cè)裝置測(cè)試的結(jié)果可以為中醫(yī)診脈提供有效的參考信息，提高了中醫(yī)切脈的可靠性。還可以用在運(yùn)動(dòng)、健身器材設(shè)備中的心率測(cè)試，心血管功能檢測(cè)，妊高征檢測(cè)等系統(tǒng)中，對(duì)使用者或病人進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)測(cè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然上述說(shuō)明中，為便于理解，對(duì)方法的步驟采用了順序性描述，但是應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于上述步驟的順序并不作嚴(yán)格限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。還可以理解的是，附圖或?qū)嵤├兴镜难b置結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，表示邏輯結(jié)構(gòu)。其中作為分離部件顯示的模塊可能是或者可能不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可能是或者可能不是物理模塊。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括: 置于待測(cè)脈搏處的納米摩擦傳感器，與所述納米摩擦傳感器相連的信號(hào)處理器，以及與所述信號(hào)處理器相連的顯示器，其中， 所述納米摩擦傳感器包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極；其中，所述第一電極和第二電極為納米摩擦傳感器的脈搏信號(hào)輸出電極。
2.如權(quán)利要求1所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)第二電極的面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述納米摩擦傳感器進(jìn)一步包括:設(shè)置在所述第二電極和所述第一高分子聚合物絕緣層之間的第二高分子聚合物絕緣層。
4.如權(quán)利要求3所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求3所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述納米摩擦傳感器進(jìn)一步包括:設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層和所述第二高分子聚合物絕緣層之間的居間薄膜層，且所述居間薄膜層相對(duì)第一高分子聚合物絕緣層的面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一個(gè)所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述第二電極和第一高分子聚合物絕緣層中的至少一個(gè)向外拱起形成凸面，使得第二電極與第一高分子聚合物絕緣層之間形成間隙。
7.如權(quán)利要求2，4或5中任一個(gè)所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述微納結(jié)構(gòu)為微米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)或納米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2，4或5中任一個(gè)所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述微納結(jié)構(gòu)為納米級(jí)孔狀結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理器進(jìn)一步包括: 濾波電路，與所述濾波電路的輸出端相連的放大電路，與所述放大電路的輸出端相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，以及與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連的中央處理器。
10.如權(quán)利要求9所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述中央處理器進(jìn)一步包括:脈搏計(jì)數(shù)器、脈搏計(jì)時(shí)器和/或脈搏波形產(chǎn)生器。
11.如權(quán) 利要求1所述的脈搏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述脈搏監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)一步包括:將所述納米摩擦傳感器固定到待測(cè)脈搏處的柔性固定帶。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種脈搏監(jiān)測(cè)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的脈搏傳感器制作工藝復(fù)雜的問(wèn)題。該脈搏監(jiān)測(cè)裝置包括置于待測(cè)脈搏處的納米摩擦傳感器，與所述納米摩擦傳感器相連的信號(hào)處理器，以及與所述信號(hào)處理器相連的顯示器，其中，所述納米摩擦傳感器包括依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極；其中，所述第一電極和第二電極為納米摩擦傳感器的脈搏信號(hào)輸出電極。脈搏跳動(dòng)時(shí)，由于第一高分子聚合物絕緣層與第二電極之間的摩擦，分別在第一電極與第二電極上感應(yīng)出異性的電荷，導(dǎo)致第一電極和第二電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差，從而產(chǎn)生電信號(hào)，通過(guò)監(jiān)測(cè)該電信號(hào)即可了解脈搏的跳動(dòng)情況。
文檔編號(hào)A61B5/0245GK203074687SQ20132005744
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者徐傳毅 申請(qǐng)人:納米新能源(唐山)有限責(zé)任公司