一种柔性压力传感器及脉搏信号的检测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性压力传感器及脉搏信号的检测设备，柔性压力传感器的第一摩擦结构中包括弹性颗粒，各个弹性颗粒构成的弹性颗粒层具有丰富的表面纹理，能够有效增加比表面积，再结合弹性颗粒的弹性形变能力，可以有效增加同等外力作用下柔性压力传感器的形变能力，即使柔性压力传感器的尺寸较小时，依然可以实现对微弱的脉搏信号的检测。以实现对微弱的脉搏信号的检测。以实现对微弱的脉搏信号的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性压力传感器及脉搏信号的检测设备


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤指一种柔性压力传感器及脉搏信号的检测设备。

技术介绍

[0002]心脏的泵血过程产生了随心血管系统传播的脉搏信号，大量临床实验表明，脉搏波中包含的生理病理特征是评价心血管系统状态的重要依据。由于脉搏信号可在个体体表被监测，具有无创性和操作简单的特点，因此基于脉搏信号的心血管系统状态在临床、康复保健、个性化健康监测中具有良好的应用前景。那么，如何检测脉搏信号，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了一种柔性压力传感器及脉搏信号的检测设备，用以实现对脉搏信号的检测。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供了一种柔性压力传感器，包括相对而置的第一摩擦结构和第二摩擦结构；
[0005]所述第一摩擦结构包括：第一柔性衬底、位于所述第一柔性衬底朝向所述第二摩擦结构一侧表面的导电层、以及铺设于所述导电层之上的多个弹性颗粒；所述第二摩擦结构包括：第二柔性衬底、以及位于所述第二柔性衬底朝向所述第一摩擦结构一侧表面的摩擦层；所述弹性颗粒的制作材料与所述摩擦层的制作材料的电负性不同；
[0006]在外力作用下，所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生周期性的接触和分离，至少通过所述导电层向外输出所述外力对应的电信号。
[0007]第二方面，本专利技术实施例提供了一种脉搏信号的检测设备，包括：如上述第一方面中介绍的柔性压力传感器。
[0008]本专利技术有益效果如下：
[0009]本专利技术实施例提供的一种柔性压力传感器及脉搏信号的检测设备，柔性压力传感器的第一摩擦结构中包括弹性颗粒，各个弹性颗粒构成的弹性颗粒层具有丰富的表面纹理，能够有效增加比表面积，再结合弹性颗粒的弹性形变能力，可以有效增加同等外力作用下柔性压力传感器的形变能力，即使柔性压力传感器的尺寸较小时，依然可以实现对微弱的脉搏信号的检测。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例中提供的一种柔性压力传感器的结构示意图；
[0011]图2为本专利技术实施例中提供的另一种柔性压力传感器的结构示意图；
[0012]图3为本专利技术实施例中提供的静电纺丝加工系统的结构示意图；
[0013]图4为本专利技术实施例中提供的纳米纤维层的扫描电镜图；
[0014]图5为本专利技术实施例中提供的第一摩擦结构的工艺流程图；
[0015]图6为本专利技术实施例中提供的一种检测设备的结构示意图；
[0016]图7为本专利技术实施例中提供的电信号的示意图；
[0017]图8为本专利技术实施例中提供的心率的示意图；
[0018]图9为本专利技术实施例中提供的PWV的示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合附图，对本专利技术实施例提供的一种柔性压力传感器及脉搏信号的检测设备的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]本专利技术实施例提供了一种柔性压力传感器，如图1所示，可以包括：相对而置的第一摩擦结构10和第二摩擦结构20；在外力(如压力)作用下，第一摩擦结构10和第二摩擦结构20发生周期性的接触和分离，并输出外力对应的电信号。其中输出的电信号与施加的外力相对应，所以施加的外力信息可以通过输出的电信号反映出来，从而可以实现对压力的检测，实现压力传感器的功能。并且，外力可以从第二摩擦结构20一侧施加，还可以从第一摩擦结构10一侧施加，或者还可以从第一摩擦结构10一侧和第二摩擦结构20一侧均施加，具体可以根据实际需要而定，在此并不限定。
[0021]具体地，如图1所示，第一摩擦结构10包括：第一柔性衬底11、位于第一柔性衬底11朝向第二摩擦结构20一侧表面的导电层12、以及铺设于导电层12之上的多个弹性颗粒13，各个弹性颗粒13构成了弹性颗粒层m1；第二摩擦结构20包括：第二柔性衬底21、以及位于第二柔性衬底21朝向第一摩擦结构10一侧表面的摩擦层22；弹性颗粒13的制作材料与摩擦层22的制作材料的电负性不同，使得在接触过程中其中一个失去电子，另一个得到电子，实现电子在二者的接触界面转移，且在向外输出电信号时，可以至少通过导电层12输出。
[0022]这样，在外力的驱动下，弹性颗粒与摩擦层之间能够形成有效的接触和分离，基于弹性颗粒的弹性形变能力，在外力施加时导致弹性颗粒发生形变，在外力撤去时弹性颗粒可以恢复本身的轮廓形状，所以外力可以改变弹性颗粒与摩擦层的接触面积、以及接触和分离的状态。并且，弹性颗粒层具有丰富的表面纹理，能够有效增加比表面积，再结合弹性颗粒的弹性形变能力，可以有效增加同等外力作用下柔性压力传感器的形变能力，即使柔性压力传感器的尺寸较小(例如但不限于柔性压力传感器的面积可以小至毫米级)时，依然可以实现对微弱的脉搏信号的检测，使得柔性压力传感器具有较好的检测灵敏度。
[0023]在一些实施例中，本专利技术实施例提供的柔性压力传感器是基于摩擦发电技术，结合静电感应和电荷转移原理来实现的，以图1所示的结构为例，具体的工作原理包括：
[0024]在未受到外部压力时，弹性颗粒13并未发生形变，弹性颗粒层m1与摩擦层22之间可能并未接触，或者只有非常小的接触的面积以至于可以忽略二者之间的电荷转移，这时无电信号输出；
[0025]在受到外部压力且施加在第二摩擦结构20之上时，压力的传递作用使摩擦层22产生向弹性颗粒层m1靠近的位移并与弹性颗粒层m1发生接触或接触面积增加，基于摩擦起电效应，弹性颗粒层m1与摩擦层22之间发生电荷转移，且在接触表面，弹性颗粒层m1与摩擦层22所带的电荷量相等、极性相反，此时导电层12与接地端GND之间无电势差，这时依然无电
信号输出；
[0026]在外部压力撤去时，基于弹性颗粒13的回弹能力，弹性颗粒13恢复至原始轮廓形状，促使摩擦层22与弹性颗粒层m1发生分离，为了平衡因摩擦起电效应产生电荷，导电层12与接地端GND之间存在电子的流动而产生电势差，这时有电信号(记为第一电信号)输出，并且在摩擦层22与弹性颗粒层m1之间的分离距离达到最大时，电势差达到最高，输出的电信号也达到最大；
[0027]在外部压力继续施加在第二摩擦结构20之上时，使得摩擦层22与弹性颗粒层m1再次接触，为了平衡因分离时产生的电子的流动，在导电层12与接地端GND之间会再次出现电子的流动而产生相反的电动势，这时输出相反的电信号(记为第二电信号)；
[0028]在之后的接触和分离过程中，第一电信号和第二电信号交替输出，如果第一电信号和第二电信号中，一个为正性信号另一个为负性信号时，就会得到柔性压力传感器连续输出的电信号，该电信号可以反映出外部压力的信息，例如但不限于外部压力的大小等，从而实现对压力的检测。
[0029]应理解，外部压力不仅可以施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括相对而置的第一摩擦结构和第二摩擦结构；所述第一摩擦结构包括：第一柔性衬底、位于所述第一柔性衬底朝向所述第二摩擦结构一侧表面的导电层、以及铺设于所述导电层之上的多个弹性颗粒；所述第二摩擦结构包括：第二柔性衬底、以及位于所述第二柔性衬底朝向所述第一摩擦结构一侧表面的摩擦层；所述弹性颗粒的制作材料与所述摩擦层的制作材料的电负性不同；在外力作用下，所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生周期性的接触和分离，至少通过所述导电层向外输出所述外力对应的电信号。2.如权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一摩擦结构还包括：覆盖所述弹性颗粒的弹性层，所述弹性层的制作材料与所述摩擦层的制作材料的电负性不同。3.如权利要求2所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述弹性层的厚度范围为10μm至40μm。4.如权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述摩擦层为纳米纤维层。5.如权利要求4所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述纳米纤维层包括多条纳米纤维，各所述纳米纤维层状堆叠形成孔隙。6.如权利要求4所述的柔性压力传感器，其特征在于，还包括：设于所述第二柔性衬底与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，王雪，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：