【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性电子器件设计领域，具体涉及一种针对手部康复监测的基于三重巨磁效应的电感式传感器及制备方法和应用。
技术介绍
1、脑卒中是全球常见的严重致残性疾病之一，其中70％-85％的首次脑卒中伴有偏瘫，其中痉挛性偏瘫的特点是肌张力显著增加，因此上肢屈曲，下肢伸直，手指屈曲并拢，被动伸直的手有僵硬和阻力感。目前大多数脑卒中后护理仍然依赖于康复干预，但由于康复训练过程漫长且缺乏康复效果的评估，患者容易失去信心而半途而废。
2、近年来，柔性电子技术因其在人体生理信号测量、柔性机器人、可穿戴设备等领域的广泛应用而备受关注。电感是电的基本参数之一，但由于缺乏相应的力响应材料，很少被用作柔性电子器件的响应信号。目前针对电感型传感器的研究大多以导电线圈的结构设计的方式实现，存在着灵敏度低、结构复杂等缺点，限制了其进一步的发展。自1992年日本名古屋大学的k.mohri等人在cofeb软磁非晶丝中发现巨磁电感效应(后被拓展为巨磁阻抗gmi效应)以来，其磁场灵敏度高、尺寸小、响应速度快及功耗低的优势使其在弱磁探测中具有广阔的应用前景。1995年m.vazquez等人发现gmi的频散特性能够被外加应力强烈影响，这种应力阻抗(gsi)效应能够应用于结构健康监测、应力传感器等领域。然而，非晶丝由于其刚性特质很少被用于开发柔性传感器件。
3、将非晶丝嵌入到柔性基体(如硅橡胶pdms)中是能够将非晶丝这种传感元件柔性化的最直接的方式。但是，由于非晶丝在受压状态下阻抗存在先上升后下降的趋势，这种非单调性对于传感信号的解析是不利的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种基于三重巨磁效应的电感式传感器及制备方法和应用。该传感器具有高达1000kpa的宽应力感应范围、超过15000次循环的出色鲁棒性以及40毫秒的快速响应和恢复时间，并且与680pf标准电容串联后其在高达100kpa的应力范围内，灵敏度为6.6％/kpa、线性度为0.99717。将串联有电容的传感器和商用分指板集成在一起，能够动态监测手部康复效果，并且具有进一步优化的空间。
2、本专利技术所采用的具体技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，具体如下：
4、将非晶丝以平面螺旋方式绕制，并通过注入硅橡胶后固化得到下层结构；通过糖模板法在所述下层结构上制备含有钕铁硼微粒的硅橡胶泡沫以作为上层结构，得到具有双层结构的基于三重巨磁效应的电感式传感器。
5、作为优选，所述下层结构的制备方法具体如下：
6、在模具上可拆卸式嵌入若干支柱，将非晶丝在支柱上以平面螺旋方式进行绕制，随后将框架置于模具上方，向框架中注入真空除泡后的硅橡胶预聚物与固化剂，在150℃下固化15min后得到下层结构。
7、进一步的，所述模具、支柱和框架均为不锈钢材质。
8、作为优选，所述非晶丝的成分为co68.7fe4si11b13ni1mo2.3，直径为30μm，绕制匝数为3.5匝。
9、作为优选，所述绕制方式包括所有能产生电感效应的圆蚊香型、方蚊香型和环形及类平面螺旋结构。
10、作为优选，所述上层结构的制备方法具体如下：
11、拆下模具上的若干支柱，将白砂糖倒入框架中并压平，随后将钕铁硼粉末、硅橡胶预聚物与固化剂三者的混合物倒入框架中并刮平表面，接着在150℃下固化15min，脱模后将产物在水中浸泡以使白砂糖溶解，形成海绵结构，得到上层结构。
12、作为优选，所述钕铁硼微粒的粒径为5μm，糖模板法中白砂糖的粒径为300-600μm。
13、第二方面，本专利技术提供了一种利用第一方面任一所述制备方法得到的基于三重巨磁效应的电感式传感器。
14、第三方面，本专利技术提供了一种根据第二方面所述基于三重巨磁效应的电感式传感器在动态监测偏瘫病人手部复健效果的智能分指板中的应用。
15、作为优选，所述智能分指板是将串联有标准电容的电感式传感器集成到分指板上所得。
16、本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
17、(1)本专利技术在非晶丝本身脆性特征的限制下，采用软硬结合的策略，将非晶丝拓展到柔性传感领域。
18、(2)本专利技术利用平面螺旋结构，既解决了受压状态下非晶丝阻抗信号与压力的非单调性问题，又提升了非晶丝的磁敏感度。
19、(3)本专利技术通过复合含有ndfeb磁性微粒的pdms泡沫，调谐其作用在非晶丝所在平面的磁场大约在各向异性场附近，提高了其应力敏感性；同时耦合了受压状态下其磁化强度降低与gmi效应带来的阻抗下降，进一步提升了其压力敏感性。
20、(4)得益于非晶丝的软磁特性，刚性及高力学强度，通过该方法制备得到的传感器具备具有高达1000kpa的宽应力感应范围、超过15000次循环的出色鲁棒性以及40毫秒的快速响应和恢复时间。
21、(5)本专利技术通过人工构筑lc谐振的方式，进一步提升了器件的传感灵敏度，并且该传感器在0-100kpa的范围内具备6.6％/kpa的灵敏度与0.99717的线性度。
22、(6)本专利技术不仅提供了一种综合非晶丝的导电性、软磁特性、力学特性、gmi效应和gsi效应的研究范例，还赋予了gme效应检测静压的能力。
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1.一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述下层结构的制备方法具体如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述模具、支柱和框架均为不锈钢材质。
4.根据权利要求1所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述非晶丝的成分为Co68.7Fe4Si11B13Ni1Mo2.3，直径为30μm，绕制匝数为3.5匝。
5.根据权利要求1所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述绕制方式包括所有能产生电感效应的圆蚊香型、方蚊香型和环形及类平面螺旋结构。
6.根据权利要求2所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述上层结构的制备方法具体如下：
7.根据权利要求1所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述钕铁硼微粒的粒径为5μm，糖模板法中白砂糖的粒径为300-6
8.一种利用权利要求1～7任一所述制备方法得到的基于三重巨磁效应的电感式传感器。
9.一种根据权利要求8所述基于三重巨磁效应的电感式传感器在动态监测偏瘫病人手部复健效果的智能分指板中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述智能分指板是将串联有标准电容的电感式传感器集成到分指板上所得。
...【技术特征摘要】
1.一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述下层结构的制备方法具体如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述模具、支柱和框架均为不锈钢材质。
4.根据权利要求1所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述非晶丝的成分为co68.7fe4si11b13ni1mo2.3，直径为30μm，绕制匝数为3.5匝。
5.根据权利要求1所述的一种基于三重巨磁效应的电感式传感器的制备方法，其特征在于，所述绕制方式包括所有能产生电感效应的圆蚊香型...
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