[發(fā)明專利]一種多孔石墨烯心音檢測傳感器及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810828229.2
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108996463A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張旻;劉易鑫;李宏正;錢翔
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00;A61B7/04
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

本發(fā)明公開了一種多孔石墨烯心音檢測傳感器及其制作方法，該多孔石墨烯心音檢測傳感器包括應(yīng)變敏感區(qū)和電極，所述應(yīng)變敏感區(qū)包括多孔石墨烯薄膜和包裹所述多孔石墨烯薄膜的聚合物彈性體包裹層，所述聚合物彈性體包裹層的聚合物彈性體填充所述多孔石墨烯薄膜的空隙。該傳感器既具有多孔石墨烯帶來的高靈敏度的優(yōu)點，又避免了多孔石墨烯結(jié)構(gòu)過于疏松，容易發(fā)生破損失效的問題。本發(fā)明特別適用于穿戴式的心音檢測設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生理信號檢測傳感器領(lǐng)域，特別是涉及一種多孔石墨烯心音檢測傳感器及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟水平的提高和居民飲食習(xí)慣的改變，多種心血管疾病的發(fā)病率也逐漸攀升，成為威脅全球人民生命健康的主要疾病之一。心血管疾病的診斷，主要是利用心血管功能參數(shù)來實現(xiàn)。臨床進行心血管功能測量，為保證測量精度的準(zhǔn)確性，多為有創(chuàng)測量，給病患帶來非常大的痛苦和創(chuàng)傷，且測試儀器十分復(fù)雜、昂貴，不適用于推廣使用，難以作為可穿戴設(shè)備，長時間佩戴、檢測。因此，研究無創(chuàng)、便捷且低成本的心血管功能參數(shù)測量方法具有非常高的價值。

心音信號是心臟跳動時，由于心臟的收縮與舒張，導(dǎo)致血流沖擊心室壁和大動脈等部位而產(chǎn)生的機械振動，通過周圍組織傳遞至胸壁而產(chǎn)生的聲音信號。基于心音信號的心血管檢測是通過檢測胸壁特定表面的振動，從而對人體心血管功能進行檢測和分析，具有便捷、無創(chuàng)等優(yōu)點。但心音信號比較微弱，且頻率較高，需要設(shè)計具有足夠的靈敏度、寬帶寬、全柔性、生物兼容性的傳感器，以實現(xiàn)足夠精準(zhǔn)的、實時的心音信號測量。

激光誘導(dǎo)石墨烯作為一種多孔石墨烯，具有結(jié)構(gòu)疏松、多孔、蓬松的特點，受到外力(比如胸壁表面機械振動的壓力)后，其結(jié)構(gòu)極易發(fā)生形變，從而帶來導(dǎo)電能力的極大改變。激光誘導(dǎo)石墨烯具有這種高靈敏度的特點，是作為心音檢測傳感器的優(yōu)良的敏感材料。然而由于其結(jié)構(gòu)過于疏松，容易發(fā)生破損失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多孔石墨烯心音檢測傳感器及其制作方法，使其既具有多孔石墨烯帶來的高靈敏度的優(yōu)點，又避免多孔石墨烯結(jié)構(gòu)過于疏松，容易發(fā)生破損失效的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多孔石墨烯心音檢測傳感器，包括應(yīng)變敏感區(qū)和電極，所述應(yīng)變敏感區(qū)包括多孔石墨烯薄膜和包裹所述多孔石墨烯薄膜的聚合物彈性體包裹層，所述聚合物彈性體包裹層的聚合物彈性體填充所述多孔石墨烯薄膜的空隙。

進一步地：

所述多孔石墨烯薄膜為激光誘導(dǎo)石墨烯薄膜。

所述多孔石墨烯薄膜的孔隙率為25％-65％。

所述多孔石墨烯薄膜的厚度為40-200μm。

所述多孔石墨烯薄膜形成為蛇形、渦狀線形和直線形中的至少一種圖形。

所述圖形的線寬為30-2000μm，優(yōu)選地，蛇形圖形的轉(zhuǎn)角處的寬度為線寬的2倍到4倍。

所述聚合物彈性體為聚二甲基硅氧烷PDMS、硅橡膠或聚氨酯橡膠。

所述多孔石墨烯薄膜利用激光燒蝕聚合物薄膜生成，所述聚合物薄膜的材質(zhì)為聚酰亞胺或聚醚酰亞胺；優(yōu)選地，所述激光的波長為405nm-10.6μm，功率為4W到10W，更優(yōu)選地，所述激光為二氧化碳激光或藍(lán)色激光；優(yōu)選地，激光燒蝕所述聚合物薄膜的相對運動速率為50mm/s到500mm/s。

所述聚合物彈性體是由液態(tài)施加于所述多孔石墨烯薄膜上熱固化成型的。

一種制作所述的多孔石墨烯心音檢測傳感器的方法，包括以下步驟：

S1、在硅片表面覆蓋聚酰亞胺薄膜；

S2、通過激光燒蝕所述聚酰亞胺薄膜，誘導(dǎo)生成激光誘導(dǎo)石墨烯薄膜；