[發(fā)明專利]基于蜿蜒線的柔性MEMS可延展傳感器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911410058.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111134831A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉景全;洪雯
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B18/02
• 分類號: A61B18/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發(fā)明提供了一種基于蜿蜒線的柔性MEMS可延展傳感器，包括可延展基底層、底部絕緣層、金屬層和頂部絕緣層；其中，可延展基底層位于結(jié)構(gòu)最底層；底部絕緣層設(shè)置于可延展基底層的上；金屬層設(shè)置于底部絕緣層的上方；頂部絕緣層設(shè)置于金屬層的上方；底部絕緣層、金屬層和頂部絕緣層的形狀呈蜿蜒狀延伸，用以增強其延展性。本發(fā)明傳感器貼附于其他物體，隨其他物體表面的伸縮被重復(fù)拉伸收縮后，基于基底層本身的可延展性以及蜿蜒狀的底部絕緣層、金屬層和頂部絕緣層的延展性，該傳感器可以正常工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于MEMS器件設(shè)計和加工領(lǐng)域，涉及一種大延展結(jié)構(gòu)及其加工工藝，尤其是一種基于蜿蜒線的柔性MEMS可延展傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

心房顫動是一種常見的心律失常，迄今為止，超過500萬65歲以上的老年人患有心房顫動的疾病。與傳統(tǒng)的射頻消融的治療手段相比，冷凍消融具有疼痛少、炎癥少、血管狹窄可能性小、操作過程簡易等優(yōu)點。目前市場上已推出兩代冷凍消融球囊，雖然二代產(chǎn)品的標測電極和消融點之間的距離較上一代產(chǎn)品有所縮短，但是仍然無法做到原位標測，所以需要一種可貼附于球囊表面的柔性電極；另外，考慮到球囊本身具有可延展性以及該器件的使用環(huán)境為人體環(huán)境，所以該器件必須具有較大的可延展性和良好的生物兼容性，以減少消融過程的炎癥以及血栓生成的可能性；另外，由于此器件為一次性使用的消耗品，所以要求制造工藝簡單可靠，從而降低其成品。

目前采用傳統(tǒng)金屬制作的柔性可延展MEMS器件中，普遍使用以下三種結(jié)構(gòu)：第一種結(jié)構(gòu)是將基于絕緣層-金屬層-絕緣層的三明治結(jié)構(gòu)器件嵌入一層大延展基底和一層大延展的封層中，但是由于此結(jié)構(gòu)無法將局部區(qū)域裸露于環(huán)境中，所以該結(jié)構(gòu)不適用于電極點等器件；第二種結(jié)構(gòu)是將金屬直接在預(yù)拉伸的大延展基底上加工，但是由于后期對準等工藝的精度要求，該結(jié)構(gòu)不適用于精度要求較高的器件；第三種是通過轉(zhuǎn)印工藝，將基于絕緣層-金屬層-絕緣層的三明治結(jié)構(gòu)器件局部貼附于可延展基底，該工藝較為復(fù)雜且可靠性較低。

基于以上觀點，一種可靠的、易加工、金屬層可直接接觸環(huán)境的柔性的大延展結(jié)構(gòu)及其加工工藝急需被設(shè)計及制造，該結(jié)構(gòu)對穿戴電子器件和植入醫(yī)療器件領(lǐng)域具有非常重要的意義。

經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01910109128.4的中國專利，公開了一種陣列微針式柔性肌電電極及其制備方法，電極包括柔性基底、微針及導(dǎo)線，微針陣列布設(shè)于柔性基底上，導(dǎo)線設(shè)置于柔性基底上，每一微針均與一導(dǎo)線相連，導(dǎo)線呈蜿蜒狀延伸。該發(fā)明中陣列微針式柔性肌電電極通過使導(dǎo)線呈蜿蜒狀延伸，當該陣列微針式柔性肌電電極貼于皮膚上時，柔性基底會隨人體表面發(fā)生拉伸或壓縮變形，此時，蜿蜒狀延伸的導(dǎo)線會隨著柔性基底的變形而變形，柔性基底及導(dǎo)線不會對微針形成拉扯力，微針可以牢牢地軋在皮膚上部脫離，陣列微針式柔性肌電電極就會具有較大的延展性。

但是上述專利存在以下不足：該設(shè)計及工藝復(fù)雜且繁瑣，涉及有電極胚板以及兩層金屬層，在加工過程中需要先制備上層柔性器件再將其釋放轉(zhuǎn)印至柔性基底，大大降低了其工藝可靠性以及量產(chǎn)的可能性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于蜿蜒線的柔性MEMS可延展傳感器及其制備方法。

根據(jù)本發(fā)明第一個方面，提供一種基于蜿蜒線的柔性MEMS可延展傳感器，包括可延展基底層、底部絕緣層、金屬層和頂部絕緣層；其中，

所述可延展基底層位于結(jié)構(gòu)最底層；

所述底部絕緣層設(shè)置于所述可延展基底層上；

所述金屬層設(shè)置于所述底部絕緣層的上方；

所述頂部絕緣層設(shè)置于所述金屬層的上方；

所述底部絕緣層、所述金屬層和所述頂部絕緣層的形狀呈蜿蜒狀延伸，用以增強其延展性。

優(yōu)選地，所述蜿蜒狀為二階蛇形線。