[發(fā)明專利]自供能呼吸氣傳感器陣列及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811439696.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109567808B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇元捷;謝光忠;楊葉;潘虹;王斯;楊鉑汐;張秋平;太惠玲;杜曉松;蔣亞東
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: A61B5/09
• 分類號: A61B5/09;G01N27/407
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

1.一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：包括供能部分和探測部分，

供能部分包括密閉的氣體動能收集腔（6），氣體動能收集腔（6）內(nèi)設(shè)有聚合物定子（3）、平行于聚合物定子（3）并繞轉(zhuǎn)軸（1）轉(zhuǎn)動的聚合物轉(zhuǎn)子（2），聚合物定子、聚合物轉(zhuǎn)子、氣體動能收集腔和氣體測試腔關(guān)于轉(zhuǎn)軸（1）同心設(shè)置，聚合物轉(zhuǎn)子包括至少一個扇形葉片，扇形葉片靠近圓心的一端與轉(zhuǎn)軸固定；聚合物轉(zhuǎn)子和聚合物定子作為能量收集及傳輸單元：聚合物轉(zhuǎn)子的表面有第一聚合物薄膜，聚合物定子的表面設(shè)有第二聚合物薄膜；第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜材料為摩擦電極性具有差別的材料，氣體動能收集腔（6）上設(shè)有進(jìn)氣口（9），呼吸氣進(jìn)入進(jìn)氣口（9）后驅(qū)動聚合物轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，聚合物定子固定不轉(zhuǎn)動，聚合物轉(zhuǎn)子和聚合物定子兩者相對轉(zhuǎn)動在其表面形成等量異號的摩擦電荷，并對外輸出時變電位移場能量；

探測部分包括圓形密閉的氣體測試腔，氣體測試腔和氣體動能收集腔相互分離，二者通過氣流通道連通，氣體測試腔用于收集、測試氣體；氣體測試腔內(nèi)設(shè)有至少一根金屬接收極（4）以及一根參比電極；金屬接收極和參比電極的兩端都分別連接引線，引線用于引出信號到電流測試儀器的測試端；引線支撐金屬接收極和參比電極使其平行于聚合物轉(zhuǎn)子和聚合物定子所在平面，金屬接收極的整個表面沉積著氣敏薄膜，每個金屬接收極表面的氣敏薄膜材料不同，參比電極上不固定任何敏感材料，金屬接收極用于無線收集時變電位移場能量并轉(zhuǎn)化成感應(yīng)電流，金屬接收極呈條狀；氣敏薄膜固定在金屬接收極上，構(gòu)成氣體敏感單元，氣體敏感單元將其表面處由于氣體吸附產(chǎn)生的化學(xué)特異性反應(yīng)過程調(diào)制到輸出信號當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)待測氣體種類和濃度的自發(fā)主動檢測；氣體測試腔上設(shè)有出氣口，出氣口與出氣管連接，用于排出待測呼吸氣體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：金屬接收極的材料選用鋁、鎳、銅、銀、金、鉑、氧化銦錫的一種；金屬接收極直徑范圍為30-700微米，長度范圍為15mm~50mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：所述氣敏薄膜材料為對目標(biāo)氣體敏感的有機(jī)聚合物、金屬氧化物以及無機(jī)材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：所述氣敏薄膜為聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯亞胺、聚苯乙烯磺酸鈉、聚苯胺、聚酰亞胺、殼聚糖以及氧化石墨烯其中兩種或三種不同材料所組成的復(fù)合膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：聚合物轉(zhuǎn)子表面的第一聚合物薄膜選用鐵氟龍或聚氟乙烯或聚氯乙烯或聚酰亞胺，薄膜厚度范圍為10-50微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：聚合物定子表面的第二聚合物薄膜選用尼龍或聚氨酯或氟化鎂，厚度范圍為10-50微米。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：采用旋涂、噴涂、滴涂、sol-gel、自組裝、化學(xué)氣相沉積其中一種方法將氣敏薄膜材料沉積在金屬接收極表面形成氣體敏感單元。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自供能呼吸氣傳感器陣列，其特征在于：多個扇形葉片在聚合物轉(zhuǎn)子所在圓周上沿周向均勻分布，金屬接收極及參比電極在氣體測試腔內(nèi)部沿周向均勻分布。