[發明專利]一種柔性的MEMS雙電層電容壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810053477.4
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108383075B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 劉景全;唐龍軍;洪雯;孫文熙;楊斌;陳翔;王曉林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00;A61B5/00;A61B5/0215
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明涉及一種柔性的MEMS雙電層電容壓力傳感器及其制備方法，所述傳感器包括微腔體，測量電極，參考電極，引出線，所述參考電極或所述測量電極與所述電解質溶液接觸表面的正負離子層形成的電容即稱為雙電層電容，所述電解質溶液與所述測量電極接觸面積變化即雙電層電容值變化。利用雙電層電容測量液體環境的壓力值及改變量；液體環境壓力發生變化時，進入微腔體內的電解質溶液體積隨微腔體內微氣泡體積變化而變化，測得進入微腔體內電解質溶液體積變化即可求得環境壓力。本發明結構緊湊、尺寸小、靈敏度高、工藝簡單且生物兼容性良好，可用于植入體內的壓力測量。

技術領域

本發明涉及一種微型壓力傳感器，尤其是一種柔性的MEMS雙電層電容壓力傳感器及其制備方法，用于測量液體環境壓力，屬于可植入醫療器械領域。

背景技術

根據微創介入式治療目前的發展，手術中使用的壓力傳感器一般載體為導絲或是導管，現在冠狀動脈壓力測量中使用的壓力導絲直徑為360μm，其上搭載的壓力傳感器尺寸僅為100×150×1300μm³，所以要求心血管介入手術中使用的壓力傳感器尺寸必須極小；另外，由于該傳感器的使用環境為人體環境，所以該傳感器中使用的所有材料必須具有良好的生物兼容性，以防止在使用過程中引起炎癥等反應或形成血栓；最后，為避免交叉感染等，生物領域內此類傳感器均為一次性用品，所以該傳感器的工藝流程必須精簡，從而降低成本以保證其推廣應用。

經對現有技術文獻的檢索發現，Peter Sarr,Keith Bartel等在SENSORS ANDACTUATORS A 248(2016)38-45撰文“A thin-film pressure transducer forimplantable and intravascular blood pressure sensing”(“用于可植入的血管內血壓測量的薄膜壓力傳感器”《傳感器與執行器A》)。該文獻中提及了一種通過電容傳感器測量血壓的壓力傳感器，原理是基于傳統的薄膜形變改變電極間距的方式，其缺點在于使用剛性基底，不利于植入且需要封裝，傳統測量原理導致靈敏度較低且傳感器體積較大。

基于以上觀點，一種結構緊湊、尺寸極小、靈敏度高、工藝簡單、無需封裝且生物兼容性良好的MEMS壓力傳感器急需被開發制造，該壓力傳感器對生物醫學領域具有非常重要的意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種柔性的MEMS雙電層電容壓力傳感器及其制備方法，以便得到一種結構緊湊、尺寸極小、靈敏度高、工藝簡單、無需封裝且生物兼容性良好的MEMS壓力傳感器。

根據本發明的第一方面，提供一種柔性的MEMS雙電層電容壓力傳感器，所述傳感器包括微腔體、兩個微通道、一個測量電極、一個參考電極和一對引出線，其中：

微腔體，位于第一薄膜、第二薄膜之間，所述微腔體的底部為所述第一薄膜的一部分，所述微腔體的上部為所述第二薄膜的一部分，所述微腔體的一端封閉、另一端開口，在所述微腔體的開口端側面形成至少兩個微通道，所述微腔體在浸入電解質溶液中后，所述電解質溶液從所述開口端進入所述微腔體并阻止所述微腔體內氣體逸出；

測量電極，用于測量所述電解質溶液與氣體界面位置，位于所述微腔體內并位于所述第一薄膜之上；

參考電極，位于所述微腔體外并位于所述第一薄膜之上；

至少一對引出線，用于分別連接所述測量電極、所述參考電極；

所述參考電極或所述測量電極與所述電解質溶液接觸表面的正負離子層形成的電容即稱為雙電層電容，所述電解質溶液與所述測量電極接觸面積變化即雙電層電容值變化。

優選的，在電解質溶液進入所述微腔體后，在測量雙電層電容值的過程中微通道能有效可靠的防止微腔體內微氣泡溢出微腔體。

更優選的，所述微氣泡為難溶于電解質溶液的氣體。