[發(fā)明專利]一種適于曲面應(yīng)力測量的柔性壓力傳感器及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111780898A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鳳霞;林起航;王銘炯;陳濤;孫立寧
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 蘇州見山知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32421
• 代理人: 袁麗花

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種適用于曲面應(yīng)力測量的柔性壓力傳感器及其制備方法。該柔性壓力傳感器包括具有第一容納腔和第二容納腔的墊片模具，均勻分布在第一容納腔內(nèi)和第二容納腔內(nèi)的多個力感應(yīng)層，用于將多個力感應(yīng)層連接的絲網(wǎng)印刷電極，用于將多個力感應(yīng)層和絲網(wǎng)印刷電極分別封裝在第一容納腔內(nèi)和第二容納腔內(nèi)的柔性封裝層。該柔性壓力傳感器同時兼具柔性與生物兼容性，從而與膝關(guān)節(jié)的曲面很好地貼合，真實(shí)地反應(yīng)膝關(guān)節(jié)的應(yīng)力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于曲面應(yīng)力測量的柔性壓力傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是為減輕患者膝關(guān)節(jié)疼痛、改善膝關(guān)節(jié)功能和維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定所采取的一種外科手術(shù)方式。人工全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)將關(guān)節(jié)假體直接植入人體內(nèi)，目前已成為關(guān)節(jié)嚴(yán)重病變的主要治療手段之一。在人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中，軟組織平衡性能不僅影響膝關(guān)節(jié)動力學(xué)，還直接影響手術(shù)后人工膝關(guān)節(jié)壽命以及病人在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的生活質(zhì)量。

目前，常規(guī)的全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的軟組織平衡主要依靠臨床醫(yī)生的視覺觀察，其很大程度上依賴于醫(yī)生的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)，給手術(shù)增加了很大的不確定性和危險性。因此，軟組織平衡的可量化是一個迫切的需求。

很多公司基于軟組織平衡量化的需求，采用微型傳感器布置在人工假體上。微型傳感器作為應(yīng)力感知裝置，可以有效測量全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的軟組織的應(yīng)力。然而，在實(shí)際使用過程中，微型傳感器為剛性傳感器，使得微型傳感器與膝關(guān)節(jié)表面不能很好的貼合，單點(diǎn)式的應(yīng)力測量不能很好地反映膝關(guān)節(jié)應(yīng)力的大小。進(jìn)一步地，傳統(tǒng)的剛性傳感器由于寬的檢測范圍和高的靈敏度不能兼具，極大地限制了手術(shù)成功率和患者術(shù)后康復(fù)。雖然目前市場上也有柔性傳感器，但是現(xiàn)有的柔性傳感器結(jié)構(gòu)和制備方法復(fù)雜、成本高昂，無法直接適用于醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種結(jié)構(gòu)及制備方法簡單且能夠直接適用于曲面應(yīng)力測量的柔性壓力傳感器及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)及制備方法簡單且能夠直接適用于曲面應(yīng)力測量的柔性壓力傳感器及其制備方法。本發(fā)明實(shí)施例提供適用于曲面應(yīng)力測量的柔性壓力傳感器同時兼具柔性與生物兼容性，從而與膝關(guān)節(jié)的曲面很好地貼合，真實(shí)地反應(yīng)膝關(guān)節(jié)的應(yīng)力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：一種適用于曲面應(yīng)力測量的柔性壓力傳感器，其中，所述柔性壓力傳感器包括：墊片模具，用于作為待檢測曲面物的替換物，包括第一容納腔和第二容納腔，所述第一容納腔和所述第二容納腔關(guān)于中心軸對稱；多個力感應(yīng)層，用于感應(yīng)膝關(guān)節(jié)的應(yīng)力大小，均勻分布在第一容納腔內(nèi)和第二容納腔內(nèi)；絲網(wǎng)印刷電極，用于連接所述多個力感應(yīng)層；柔性封裝層，用于將所述多個力感應(yīng)層和所述絲網(wǎng)印刷電極分別封裝在第一容納腔內(nèi)和第二容納腔內(nèi)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一容納腔內(nèi)分布3個力感應(yīng)層，每個力感應(yīng)層通過所述絲網(wǎng)印刷電極連接；所述第二容納腔內(nèi)分布3個力感應(yīng)層，每個力感應(yīng)層通過所述絲網(wǎng)印刷電極連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，3個力感應(yīng)層均勻間距地分布在第一容納腔內(nèi)或者第二容納腔內(nèi)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每個力感應(yīng)層包括柔性基底、印刷電極單元、力感應(yīng)層單元、柔性封裝單元。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述力感應(yīng)層采用生物兼容的柔性壓阻材料制成。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柔性壓阻材料包括導(dǎo)電織物、氣凝膠和離子凝膠的一種或者多種。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絲網(wǎng)印刷電極采用絲網(wǎng)印刷方式結(jié)合導(dǎo)電油墨印刷而成。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述柔性封裝層采用生物兼容的柔性聚合物將所述力感應(yīng)層、絲網(wǎng)印刷電極與墊片模具固定。