[發明專利]一種吸盤式壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910244238.1
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109959476A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 王宗榮;劉劍;牛韶玉;簡閱;陳國瑞;王珊;李皓盛;董亞波;王洪柱;杜丕一
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04;A61B5/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種吸盤式壓力傳感器及其制備方法，所述傳感器包括外框、吸盤、電極材料和壓敏材料；所述的外框底面開有凹槽，吸盤包括固連為一體的吸盤柄部和盤身，吸盤柄部插入外框底面凹槽內，吸盤柄部中空與盤身所圍空間連通，電極材料附著于壓敏材料兩側整體設置于吸盤柄部中空內，電極材料從吸盤柄部引出至外框外。所述的壓敏材料是由彈性基體、導電相復合通過化學發泡制得，壓敏材料的孔徑為100?800μm，其壓敏區間為0～12kPa，結合吸盤產生的壓強，測量的應變區間可以達到0％?90％，彈性形變區間電阻靈敏度達600Pa^?1，本發明的傳感器可應用于人體脈搏的測量和其他具有微小壓力或微小形變的場所，有著巨大的潛力和優勢。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，涉及一種吸盤式壓力傳感器及其制備方法。

背景技術

近年來，人們生活水平不斷提高和社會發展的速度越來越快，對生活的品質的要求也越來越高，逐漸向著智能化自動化發展，越來越關注人體的健康。而輕便可穿戴的各式傳感器使人們能隨時隨地監測人體的各項健康數據，比如血壓，脈搏等，這樣身體的異樣能夠更早地被發現并能及時治療挽救生命。現有技術中很多應用于脈搏的測量，即為脈搏計等電子設備。所謂脈搏計，用于檢測源于人體的心跳的波動的裝置，是基于來自安裝于例如前臂、手掌、手指等的脈波傳感器的信號而檢測源于心跳的信號的裝置。

對于的一般的測量脈搏脈波傳感器的壓力傳感器或光電傳感器。光電傳感器通過檢測對生物體進行照射的光的反射光或者透過光的方法測量脈博。但是這兩種傳感器測得的振幅都會隨著按壓不同而不同，由于過大的按壓或過小的按壓都會導致脈波信號的下降，因此精度良好的脈波信號的處理，需要設定適當的按壓。而光電傳感器無法準確的完成對脈波壓力的測量，一些壓力傳感器就會存在器件笨重，需要靠外力對其加壓才能測量。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種吸盤式壓力傳感器。

本發明的一種吸盤式壓力傳感器，所述傳感器包括外框、吸盤、電極材料和壓敏材料；所述的外框底面開有凹槽，吸盤包括固連為一體的吸盤柄部和盤身，吸盤柄部插入外框底面凹槽內，吸盤柄部中空與盤身所圍空間連通，電極材料附著于壓敏材料兩側整體設置于吸盤柄部中空內，電極材料從吸盤柄部引出至外框外。

所述的壓敏材料為電導率大于0.01S/cm且楊氏模量不超過2.5MPa的材料。

所述的壓敏材料是由彈性基體、導電相復合通過化學發泡制得，采用米酒和淀粉作為發泡劑，具體方法是：將米酒和淀粉均勻混合得到共混混合物，之后加入彈性基體和導電相，攪拌后固化。

所述的吸盤采用楊氏模量不高于2.5MPa的硅膠材料。

所述的電極材料選自金、銅、鉑、銀、碳納米管的一種或多種。

上述的吸盤式壓敏傳感器的制備方法，包括如下步驟：

a.使用3D打印技術將外框打印出來、并打印吸盤模具；

b.采用PDMS、Ecoflex或二者的混合溶液，澆筑到獲得的吸盤模具后放入真空干燥箱100℃加熱20min固化成型脫模即可得到吸盤，將吸盤裝入外框，并用密封膠膠縫連接處；

c.稱取米酒以及淀粉于容器中，加水溶解，以2000r/min轉速混勻至少10s；再稱取乙炔黑、ecoflex加入其中，加入乙醇防止混合物成團，再將混合物以3000r/min速度混勻至少10s，獲得漿料；取出混勻好的漿料，倒入下凹形玻璃模具，放入真空干燥箱，在真空環境下保持10min對漿料除氣泡，取出后利用玻璃板將漿料表面刮平，減少不規則凸起，之后放入加熱板，90度加熱1h，之后將溫度升至110度，繼續加熱3h，獲得壓敏材料；

d.將導電材料制備成薄片，貼置于壓敏材料兩側，整體置于吸盤內并將導電材料連接引線穿出外框。