【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医用传感器领域，尤其涉及一种柔性模量传感器及其制造方法。
技术介绍
1、当下，随着人类对数字化诊疗以及医疗大数据的密切关注，各类医用传感器乃至传感系统的需求日益激增。触诊作为早期诊断及康复治疗中常用并且重要的诊断方法，备受研究人员的关注。模量反映人体组织、器官的健康程度，是触诊关注的关键指标。准确、便捷、无损的模量传感器为数字化诊疗提供了基础。
2、目前，现有的模量传感系统分为两类，且均包含缺点：一种是基于成像的大型仪器，这种仪器体积庞大，成本高昂，无法适用于穿戴式/贴肤式应用；一种是可穿戴式小型传感器，这种传感器通常只对单点进行模量传感，难以进行大面积检测。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种柔性模量传感器及其制造方法，以克服现有技术的缺点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
3、第一种柔性模量传感器，依次包括：柔性衬底、应力层、结构层、应变片层、导线层、绝缘层和封装层；结构层和绝缘层包裹导线层和应变片层，形成四层结构；应力层卷曲并与所述四层结构形成三维结构；封装层包裹所述三维结构并连接到柔性衬底上。
4、第二种柔性模量传感器，依次包括：柔性衬底、结构层、应变片层、导线层、绝缘层、应力层和封装层；结构层和绝缘层包裹导线层和应变片层，形成四层结构；应力层卷曲并与所述四层结构形成三维结构；封装层包裹所述三维结构并连接到柔性衬底上。
5、优选地，所述三维结构包括应力层、结构层、应变片层、导
6、优选地，所述柔性衬底、结构层、绝缘层的材料为pi(polyimide，聚酰亚胺)，或pet(polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)，或pen(polyethylenenaphthalate two formic acid glycol ester，聚萘二甲酸乙二醇酯)，或pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)，或pu(polyurethane，聚氨酯)，或ecoflex(smooth-on.)，或parylene(union carbideco.)，或pedot:pss(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate)，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)，或其他具备柔性、生物相容性的绝缘材料。
7、优选地，所述应力层的材料为sio2，或si3n4，或多晶/非晶硅，或者其他在薄膜制备过程中产生压应力(对应上述第一种柔性模量传感器)或拉应力(对应上述第二种柔性模量传感器)的材料。
8、优选地，所述应变片层、导线层的材料为金属类材料，比如au、cu、al，或者合金类材料，比如crni、cuni。
9、优选地，所述封装层的材料为硅胶类材料，比如pdms、ecoflex，通过倒模封装进行制备，所述倒模封装的过程使用的模具通过3d打印或者cnc加工制备，所述倒模封装的形状为半球形，或者锥形，或者金字塔型，或者长方体形等，分别形成半球形封装层，或者锥形封装层，或者金字塔型封装层，或者长方体形封装层等形状。
10、优选地，所述应变片层经导线层与外部电路相连，所述外部电路的功能包括通道选择、信号处理、无线数据传输、能量供应等，所述外部电路与传感器连接部分使用柔性排线，保证传感器部分的柔性。
11、优选地，所述应变片层包含至少两个应变片，所述柔性模量传感器的输出数据为所述两个应变片的电阻数据，所述两个应变片的电阻数据比值反映了测试样品的模量数据。
12、第一种柔性模量传感器的制造方法，包括以下步骤：
13、在基底上制备柔性衬底；
14、在柔性衬底上依次制备牺牲层、应力层、结构层、应变片层、导线层、绝缘层；
15、通过湿法刻蚀腐蚀掉牺牲层，使应力层及其支撑的结构层、应变片层、导线层、绝缘层产生卷曲，形成三维结构；
16、在三维结构上制备封装层；
17、使柔性衬底从基底上脱落，得到柔性模量传感器。
18、第二种柔性模量传感器的制造方法，包括以下步骤：
19、在基底上制备柔性衬底；
20、在柔性衬底上依次制备牺牲层、结构层、应变片层、导线层、绝缘层、应力层；
21、通过湿法刻蚀腐蚀掉牺牲层，使应力层及结构层、应变片层、导线层、绝缘层产生卷曲，形成三维结构；
22、在三维结构上制备封装层；
23、使柔性衬底从基底上脱落，得到柔性模量传感器。
24、优选地，所述柔性衬底、结构层、绝缘层通过旋涂制备。
25、优选地，所述牺牲层、应力层、应变片层、导线层通过物理气相沉积(pvd)，或者化学气相沉积(cvd)制备。
26、优选地，所述牺牲层的材料为金属类材料，比如al、mg、zn，或者聚合物类材料，比如pmma(polymethyl methacrylate，有机玻璃)、光刻胶。
27、优选地，所述制备流程包含了未提到的薄膜图形化过程，所述图形化的方式包括光刻，或者剥离，或者刻蚀。
28、由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术提出的基于微纳加工工艺的柔性模量传感系统技术，与现有微电子工艺高度兼容，允许并行化生产，并且传感器的性能可以根据需要进行参数化调整，低成本，可批量，尺寸小，易携带；另外，与电路分立的设计允许所述传感器如同“芯片”一样，同已有功能相集成，检测范围大，分辨率高。因此，本专利技术真正意义上同时实现了大面积、高分辨率的柔性模量传感器。
29、本专利技术附加的方面和优先将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种柔性模量传感器，其特征在于，依次包括：柔性衬底、应力层、结构层、应变片层、导线层、绝缘层和封装层；结构层和绝缘层包裹导线层和应变片层，形成四层结构；应力层卷曲并与所述四层结构形成三维结构；封装层包裹所述三维结构并连接到柔性衬底上。
2.根据权利要求1所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述应力层的材料为在薄膜制备过程中产生压应力的材料。
3.一种柔性模量传感器，其特征在于，依次包括：柔性衬底、结构层、应变片层、导线层、绝缘层、应力层和封装层；结构层和绝缘层包裹导线层和应变片层，形成四层结构；应力层卷曲并与所述四层结构形成三维结构；封装层包裹所述三维结构并连接到柔性衬底上。
4.根据权利要求3所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述应力层的材料为在薄膜制备过程中产生拉应力的材料。
5.根据权利要求1或3所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述柔性衬底、结构层、绝缘层为具备柔性、生物相容性的绝缘材料；所述应变片层、导线层为金属类材料或者合金类材料；所述封装层为硅胶类材料，通过倒模封装进行制备，所述封装层为半球形封装层，或者锥形封装层，
6.根据权利要求1或3所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述应变片层包含至少两个应变片，所述柔性模量传感器的输出数据为所述两个应变片的电阻数据，所述两个应变片的电阻数据比值反映测试样品的模量数据。
7.根据权利要求1或3所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述应变片层经导线层与外部电路相连，所述外部电路的功能包括通道选择、信号处理、无线数据传输、能量供应中的至少一种，所述外部电路与所述柔性模量传感器的连接部分使用柔性排线。
8.一种权利要求1所述柔性模量传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种权利要求3所述柔性模量传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其特征在于，所述柔性衬底、结构层、绝缘层通过旋涂制备；所述牺牲层、应力层、应变片层、导线层通过物理气相沉积或者化学气相沉积制备；所述牺牲层的材料为金属类材料或者聚合物类材料。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性模量传感器，其特征在于，依次包括：柔性衬底、应力层、结构层、应变片层、导线层、绝缘层和封装层；结构层和绝缘层包裹导线层和应变片层，形成四层结构；应力层卷曲并与所述四层结构形成三维结构；封装层包裹所述三维结构并连接到柔性衬底上。
2.根据权利要求1所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述应力层的材料为在薄膜制备过程中产生压应力的材料。
3.一种柔性模量传感器，其特征在于，依次包括：柔性衬底、结构层、应变片层、导线层、绝缘层、应力层和封装层；结构层和绝缘层包裹导线层和应变片层，形成四层结构；应力层卷曲并与所述四层结构形成三维结构；封装层包裹所述三维结构并连接到柔性衬底上。
4.根据权利要求3所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述应力层的材料为在薄膜制备过程中产生拉应力的材料。
5.根据权利要求1或3所述的柔性模量传感器，其特征在于，所述柔性衬底、结构层、绝缘层为具备柔性、生物相容性的绝缘材料；所述应变片层、导线层为金属类材料或者合金类材料；所述封装层为硅胶类材料，通过倒模封装进...
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