脉搏波传感器、传感器阵列及采用其的脉搏波测量装置制造方法及图纸

一种脉搏波传感器、传感器阵列及采用其的脉搏波测量装置。该脉搏波传感器包括传感器骨架和柔性压电传感器，其中：柔性压电传感器包括柔性压电薄膜，用于感测脉搏波并将其转化成电信号；传感器骨架用于固定；传感器骨架连接柔性压电传感器的一侧包含一向下凹的空间，从而柔性压电传感器的柔性压电薄膜是全部或部分悬空的。本发明专利技术的传感器将静态压力信号与动态脉搏波压力信号分开测量，利用压电薄膜测量动态压力波动，压阻式传感器测量静态压力，从而动态灵敏度不受静态压力量程影响，能够在宽范围静态压力下，对脉搏波保持高灵敏度；本发明专利技术的传感器采用柔性骨架，从而组成的阵列可以满足不同人群手腕特征，实现对手臂表面良好的贴合。

【技术实现步骤摘要】
脉搏波传感器、传感器阵列及采用其的脉搏波测量装置
本专利技术属于人体健康状态无创检测
，具体地涉及一种用于采集桡动脉脉搏波的装置，更具体地涉及一种脉搏波传感器、传感器阵列及采用其的脉搏波测量装置。
技术介绍
脉搏波形可以反映人体健康程度以及多种疾病。脉搏波测量方法分为侵入和非侵入。侵入式脉搏波测量方法对病人造成极大伤害，非侵入式对病人伤害小，比如压力传感器、超声传感器、光电传感器等。这些传感器都可实现非侵入式测量脉搏波。但是目前主流的测量脉搏波的方法依旧是压力传感器测脉搏波。有些设备利用薄膜压阻式压力传感器对腕部多点进行脉搏采集，有些设备采用了应变计作为脉搏波传感器，还有一些设备采用MEMS压阻传感器检测脉搏。上述传感器动态范围由于受材料本身限制，灵敏度受到量程制约，相同供电和灵敏度下，测力量程越大，对力的分辨率越低，输出电压越低。后续的放大电路也只是单纯放大，放大倍数过高在大压力下电压输出容易饱和。另外从静态压力中提取动态脉搏波增加了后续处理电路和算法复杂度。单纯的压电原理的压力传感器尽管具有很高的灵敏度且输出幅值不会受静态压力影响，但是压电传感器不能测量静态压力。因此这两种传感器独立的用于脉搏波测量都不能有效反映被测人的身体状况。如果想通过脉搏波反映疾病类型，必须在宽范围静态压力采集脉搏波。但是当前的压阻式传感器的灵敏度由施加力的量程决定。这就导致了小量程压力传感器量程不能满足测试要求，大量程传感器输出电压对力的分辨能力较低，在低压力下不能输出有形态意义的脉搏波。另外，现有的传感器阵列存在两个问题，一个问题是传感器阵列不能满足不同人群手臂外形贴合问题，阵列贴合度差无法保障采集脉搏波的保真度；另一个问题是传感器形变带来的传感器间相互干扰问题，该问题可使相邻传感器采集的脉搏波相互叠加，影响脉搏波准确性。因此有必要研究一种既能测量大静态压力，同时又保持高灵敏度、动态测量范围广泛的脉搏波传感器，并组成能够减轻传感器间干扰，与手臂贴合的传感器。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种脉搏波传感器、传感器阵列及采用其的脉搏波测量装置，以解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种脉搏波传感器，包括传感器骨架和柔性压电传感器，其特征在于：所述柔性压电传感器包括柔性压电薄膜，用于感测脉搏波并将其转化成电信号；所述传感器骨架用于固定所述柔性压电传感器；以及所述传感器骨架连接所述柔性压电传感器的一侧包含一向下凹的空间，所述柔性压电传感器全部或部分固定在该向下凹的空间的四周，从而所述柔性压电传感器的柔性压电薄膜是全部或部分悬空的。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种脉搏波传感器阵列，包括弹性缓冲材料和若干如上所述的脉搏波传感器，其中若干所述脉搏波传感器以一定间隔分布在所述弹性缓冲材料上。作为本专利技术的再一个方面，本专利技术还提供了一种脉搏波测量装置，其特征在于，其中采用如上所述的脉搏波传感器阵列。基于上述技术方案可知，本专利技术的脉搏波传感器具有如下有益效果：该传感器给柔性薄膜较大的变形空间，从而能够产生更强的电信号，灵敏度更高；该传感器克服了现有技术中脉搏波采集装置无法精准、全面地反映出人体的脉象信息的问题，传统压阻式传感器量程与灵敏度成反比，脉搏波传感器需要在大量程范围捕捉微弱脉搏信号，而传统压阻传感器在大量程范围中灵敏度较低，而本专利技术的传感器将静态压力信号与动态脉搏波压力信号分开测量，利用压电薄膜测量动态压力波动，压阻式传感器测量静态压力，从而动态灵敏度不受静态压力量程影响，能够在宽范围静态压力下，对脉搏波保持高灵敏度；本专利技术的传感器采用长条形曲面形状的骨架及弹性缓冲材料作为支撑，从而组成的阵列可以满足不同人群手腕特征，实现对手臂表面良好的贴合。附图说明图1是本专利技术的脉搏波传感器的结构原理图；图2是本专利技术的脉搏波传感器阵列结构的侧视示意图；图3A-3C分别是本专利技术的传感器骨架上向下凹的空间与柔性压电传感器的柔性薄膜之间的位置关系示意图；图4是本专利技术的脉搏波测量装置与桡动脉的位置关系示意图；图5是本专利技术的脉搏波传感器阵列结构与桡动脉的位置关系的正视图。在上图中，附图标记含义如下：1、传感器骨架2、柔性压电传感器3、柔性压电传感器的触点4、静态压力传感器5、静态压力传感器的触点6、传感器单元6-1、第一传感器单元6-2、第二传感器单元6-3、第三传感器单元6-4、第四传感器单元6-5、第五传感器单元7、弹性缓冲材料8、向下凹的空间9、加压装置10、桡动脉11、桡骨12、皮肤具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是为了解决现有技术中的脉搏波采集装置无法精准、全面地反映出人体的脉象信息的问题。传统压阻式传感器量程与灵敏度成反比，脉搏波传感器需要在大量程范围捕捉微弱脉搏信号，而传统压阻传感器在大量程范围中灵敏度较低。为了解决此问题，本专利技术中将静态压力信号与动态脉搏波压力信号分开测量，利用压电薄膜测量动态压力波动，压阻式传感器测量静态压力，从而提高了压电薄膜传感器的灵敏度，使得脉搏波信号更加清晰，并且在大压力范围下准确测量静态压力。此外，本专利技术针对现有传感器阵列中传感器状态相互影响问题和手臂贴服问题，提供了一种减轻传感器间相互干扰，又能适应不同人群手臂的结构。具体地，作为本专利技术的一个方面，本专利技术公开了一种脉搏波传感器，所述脉搏波传感器包括传感器骨架和柔性压电传感器，柔性压电传感器用于感测脉搏波；传感器骨架用于固定该柔性压电传感器；所述传感器骨架连接所述柔性压电传感器的一侧包含一向下凹的空间，该柔性压电传感器全部或部分固定在该向下凹的空间的四周时，该柔性压电传感器的敏感区域，即柔性压电薄膜是全部或部分悬空的，从而在受到外力时能够向该向下凹的空间内弯曲，而不会出现向向下凹的空间外弯曲的现象，这样可以避免柔性压电薄膜的压电感应产生相反的极性；此外，向下凹的空间的存在也使柔性压电薄膜有更大的形变空间，从而产生更强的电信号。其中，该柔性压电传感器为压电式压力传感器，其压电材料例如包括但不限于PVDF(聚偏氟乙烯)、PZT(锆钛酸铅压电陶瓷)、BaTiO3等。其中，柔性压电传感器上还设置有触点，触点一侧与待测的皮肤相连，用于贴合手臂表面和传导待测的脉搏波，触点另一侧与柔性压电传感器的检测单元(通常即为该柔性压电薄膜)相连或相接触，将待测的脉搏波传导到柔性压电传感器的检测单元上。其中，该脉搏波传感器还包括静态压力传感器，其中该静态压力传感器用于测量施加在该脉搏波传感器上的静态压力；该静态压力传感器也固定于该传感器骨架上。其中，静态压力传感器可以为压阻式传感器，例如包括但不限于MEMS传感器、压阻膜传感器、应变计式传感器。其中，静态压力传感器上也设置有触点，静态压力传感器的触点用于将承受的静态压力传导到静态压力传感器的检测单元上。其中，两种传感器的触点的材质包括但不限于硅胶、泡棉、海绵等材料，触点的邵氏硬度A例如在1-80度之间。其中，传感器骨架可以设计成围棋棋子形状、长条形状、纽扣形状或其它形状，优选为球缺、圆柱体或弯曲成曲面的长条形体。当其为球缺或圆柱体形状时，通过该传感器骨架形成的脉搏波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉搏波传感器，包括传感器骨架和柔性压电传感器，其特征在于：所述柔性压电传感器包括柔性压电薄膜，用于感测脉搏波并将其转化成电信号；所述传感器骨架用于固定所述柔性压电传感器；以及所述传感器骨架连接所述柔性压电传感器的一侧包含一向下凹的空间，所述柔性压电传感器全部或部分固定在该向下凹的空间的四周，从而所述柔性压电传感器的柔性压电薄膜是全部或部分悬空的。

【技术特征摘要】
1.一种脉搏波传感器，包括传感器骨架和柔性压电传感器，其特征在于：所述柔性压电传感器包括柔性压电薄膜，用于感测脉搏波并将其转化成电信号；所述传感器骨架用于固定所述柔性压电传感器；以及所述传感器骨架连接所述柔性压电传感器的一侧包含一向下凹的空间，所述柔性压电传感器全部或部分固定在该向下凹的空间的四周，从而所述柔性压电传感器的柔性压电薄膜是全部或部分悬空的。2.如权利要求1所述的脉搏波传感器，其特征在于，所述柔性压电传感器为压电式压力传感器，其压电材料选自聚偏氟乙烯、锆钛酸铅压电陶瓷或BaTiO3。3.如权利要求1所述的脉搏波传感器，其特征在于，所述柔性压电传感器上还设置有触点，触点一侧与待测的皮肤相连，用于贴合手臂表面和传导待测的脉搏波，触点另一侧与所述柔性压电传感器的柔性压电薄膜相连或相接触，将待测的脉搏波传导到所述柔性压电传感器的柔性压电薄膜上。4.如权利要求1所述的脉搏波传感器，其特征在于，所述脉搏波传感器还包括静态压力传感器，其中所述静态压力传感器用于测量施加在所述脉搏波传...

【专利技术属性】
技术研发人员：张劭龙，刘苏，耿兴光，张以涛，张俊，侯洁娜，张海英，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11