包括响应伸长生成电信号的材料的传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种传感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料。更特别地，本发明专利技术涉及一种用于测量长度或体积变化的装置，所述装置包括传感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的压电材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种传感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料。更特别地， 本专利技术涉及一种用于测量长度或体积变化的装置，所述装置包括传感器，所述传感器包括 响应伸长生成电信号的压电材料。
技术介绍
呼吸率和心率是指示哺乳动物(包括人)的健康状况的基本指标，并且从脉搏波 的测量算出的脉搏波速度(PWV)是用于评估动脉的弹性和阻塞的良好指标。呼吸率通常被定义为当生物在休息时表示每分钟吸气和呼气的运动的数量。可以 通过测量每分钟胸和腹扩张和收缩的次数来确定呼吸率，原因是当呼吸一次时胸和腹分别 扩张和收缩一次。通过计数每分钟脉搏波的数量来测量心率，响应心脏的舒张和收缩脉搏波由动脉 的扩张和收缩导致。可以通过计数响应心搏由动脉的扩张和收缩生成的每分钟搏动的数量 来测量心率，可以在左胸、头部、腕部和踝部触诊心搏。脉搏延迟时间(从心搏生成的动脉的搏动到达头部、腕部、踝部等的一段时间)是 彼此不同的。可以从分别从心脏到头部、腕部、踝部等的动脉的长度计算脉搏波速度。在健 康者与动脉部分阻塞的动脉硬化患者之间PWV有显著差异。由于动脉的阻塞产生的动脉的 内径越小，脉搏波速度越快。可以通过周期性地测量在身体的某些部位的脉搏波速度来监 测分别从心脏到头部、到腕部和到踝部的动脉的弹性和阻塞。在呼吸时，主要是胸和腹的围长随着时间变化，并且在心脏跳动时，头部、腕部、踝 部等的围长由于动脉的扩张和收缩随着时间周期性地变化。心搏所导致的头部、腕部、踝部 等的围长的变化幅度远远小于呼吸所导致的胸和腹的围长的变化幅度，而头部、腕部、踝部 等的围长的变化频率远远高于胸和腹的围长的变化频率并且随着时间周期性地变化。用于连续监测正在医院中进行手术的患者、应当连续观察心搏和呼吸的状况的心 血管疾病患者和身体机能失调的老年人的心率和呼吸率的设备已在使用。根据移动技术的 最新发展，用于很可能由于心肌梗塞、冠状动脉疾病、心律不齐等而突然死亡的患者的便携 式心电图_呼吸信号测量装置一直在进行开发和小型化。所以，这样的装置可以容易携带 并且它们的电池消耗显著减小。潮气末二氧化碳(ETCO2)测量装置(一种目前主要用于正在医院中进行手术的患 者的呼吸测量装置)监测呼吸气体中的二氧化碳的浓度，并且计算至少15-30秒期间的呼 吸的数量，由此获得呼吸率。优点在于该方法精确地测量呼吸气体中的二氧化碳的量使得 可以知道患者的当前代谢状况以及呼吸率。然而，该方法为患者带来疼痛，原因是在收集呼吸气体期间管子必须通过鼻腔插 入支气管中以便测量呼出空气中的二氧化碳的精确量。所以，ETCOjBU量装置的使用被限制 于在手术或无意识期间全身麻醉下的重症患者。而且，缺点在于这样的ETCO2测量装置的 可靠性高度依赖于呼吸气体收集装置的类型。因此，研究了用于从患者消除ETCO2测量装置所导致的疼痛的各种方法以便对轻度患者使用ETCO2测量装置。作为用于处理常规ETCO2测量装置的上述问题的一种方法，有利用听诊器的原理 的心音描记术，该方法通过将呼吸期间生成的气道中的音波转换为电信号来测量呼吸率。 然而，该方法并不表现良好，原因是心音描记器对周围噪声很敏感并且因此周围噪声必须 低于心音。备选地，有另一种方法通过使用低频滤波器从心电图(ECG)信号测量呼吸信号。 然而，难以在实践中使用该方法，原因是ECG信号的强度很低并且ECG信号的误差范围大。此外，又有获得呼吸信号的另一种方法。在该方法中，包含双线圈的皮带围绕胸和 腹系着，并且由此测量呼吸期间由胸的身体变化(即，扩张和收缩)导致的双线圈的电感或 电容的变化。然而，双线圈容易受到外部电磁干扰(EMI)影响并且因此需要用于消除外部 EMI的影响的附加传感器。所以，需要开发一种用于测量心率和呼吸率的传感器，其不容易受到外部EMI影 响，容易穿戴并且因此不会使患者不舒服，可以以低成本生产，并且比常规装置更精确。
技术实现思路
技术问题本专利技术的主要目标是提供一种用于测量长度或体积的变化的传感器，所述传感器 包括响应伸长生成电信号的材料。本专利技术的另一个目标是提供一种用于测量长度或体积变化的装置，所述装置包括 传感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料，其中所述传感器安装在测量对象上 或周围，并且响应由于对象的长度或围长的增加产生的材料的伸长变形从电信号测量对象 的长度或体积变化。本专利技术的又一个目标是提供一种用于测量呼吸率或心率的装置，所述装置包括传 感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料，其中所述传感器安装在测量生物上或 周围，并且响应由于生物的围长的增加产生的材料的伸长变形从电信号测量生物的呼吸率 或心率。本专利技术的再一个目标是提供一种用于测量呼吸率或心率的弹性带式装置，所述装 置包括响应伸长生成电信号的材料层；两个电极层，每个电极层覆盖所述材料层的各自侧 面；和弹性带，其包裹所述材料层和所述两个电极层。本专利技术再进一步目标是提供一种用于测量呼吸率或心率的系统，所述系统包括 感测单元，其包括响应伸长生成电信号的传感器；模拟信号处理单元，其从所述传感器测量 的模拟信号消除噪声并且放大经消除噪声的模拟信号；模数转换单元，其将所述经消除噪 声的模拟信号转换为数字信号；数字信号处理单元，其分析来自所述模数转换单元的数字 信号并且由此计算呼吸率或心率；和显示单元，其显示来自所述数字信号处理单元的呼吸 率或心率的数据。技术方案可以通过提供一种用于测量长度或体积的变化的传感器实现本专利技术的上述主要 目标，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料。用于本专利技术的传感器的材料优选地是压电聚合物。在本文中使用的术语“压电聚 合物”指的是一些材料能够响应施加的机械应力生成电信号(电势或电流)。优选地，压电聚合物选自聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯混合物、偏二氟乙烯共聚物 或尼龙-11等。此外，聚偏二氟乙烯混合物优选地选自聚偏二氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯混合 物、聚偏二氟乙烯/聚醋酸乙烯酯混合物、聚偏二氟乙烯/聚醋酸乙烯酯共聚物混合物等。另外，偏二氟乙烯共聚物选自聚(偏二氟乙烯共三氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯共四 氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯共六氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯共三氟氯乙烯)(poly (vinyliden efluoride-co-trichlorofluoroethylene))等。优选地可以用于本专利技术的传感器的压电聚合物采用选自薄膜、薄片、圆柱、线、绞 线、纤维、编织织物、纳米纤维网等的形式。可以通过提供一种用于测量长度或体积变化的装置实现本专利技术的上述另一个目 标，所述装置包括传感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料，其中所述传感器安 装在测量对象上或周围，并且响应由于对象的长度或围长的增加产生的材料的伸长变形从 电信号测量对象的长度或体积变化。用水泥、钢等构造的结构，例如建筑结构(例如建筑物和住宅)、土木工程结构(例 如桥梁、天桥和水坝)、轮船结构(例如油船和货船)、车辆(例如汽车和火车)，可以在需要 测量由于弯曲等产生的线材的长度的变化或由于结构的围长的变化产生的体积的变化的 部分配备有用于测量长度或体积变化的装置，并且由此可以获得该部分的长度或体积的变 化。这样，可以连续地监测结构的安全性。除了上述结构以外，本专利技术的用于测量长度或体积变化的装置可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量长度或体积的变化的传感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2007-9-21 10-2007-0096409;KR 2008-9-21 10-2008-一种用于测量长度或体积的变化的传感器，所述传感器包括响应伸长生成电信号的材料。2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述材料是压电聚合物。3.根据权利要求2所述的传感器，其中所述压电聚合物选自由聚(偏二氟乙烯)、聚 (偏二氟乙烯)混合物、偏二氟乙烯共聚物和尼龙-11组成的组。4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述聚(偏二氟乙烯)混合物选自由聚(偏二 氟乙烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)混合物、聚(偏二氟乙烯)/聚(醋酸乙烯酯)混合物，和 聚(偏二氟乙烯)/聚(醋酸乙烯酯)共聚物混合物组成的组。5.根据权利要求3所述的传感器，其中所述偏二氟乙烯共聚物选自由聚(偏二氟乙烯 共三氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯共四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯共六氟乙烯)和聚(偏二氟 乙烯共三氟氯乙烯)组成的组。6.根据权利要求2所述的传感器，其中所述压电聚合物的形式采用选自由薄膜、薄片、 圆柱、线、绞线、纤维、编织织物和纳米纤维网组成的组。7.一种用于测量长度或体积变化的装置，所述装置包括传感器，所述传感器包括响应 伸长生成电信号的材料，其中所述传感器安装在测量对象上或周围，并且响应由于对象的 长度或围长的增加产生的材料的伸长变形从电信号测量对象的长度或体积变化。8.根据权利要求7所述的用于测量长度或体积变化的装置，其中所述材料是压电聚合物。9.根据权利要求8所述的用于测量长度或体积变化的装置，其中所述压电聚合物选自 由聚(偏二氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯)混合物、偏二氟乙烯共聚物和尼龙-11组成的组。10.根据权利要求9所述的用于测量长度或体积变化的装置，其中所述聚(偏二氟乙 烯)混合物选自由聚(偏二氟乙烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)混合物、聚(偏二氟乙烯)/聚 (醋酸乙烯酯)混合物，和聚(偏二氟乙烯)/聚(醋酸乙烯酯)共聚物混合物组成的组。11.根据权利要求9所述的用于测量长度或体积变化的装置，其中所述偏二氟乙烯共 聚物选自由聚(偏二氟乙烯共三氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯共四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯 共六氟乙烯)和聚(偏二氟乙烯共三氟氯乙烯)组成的组。12.根据权利要求8所述的用于测量长度或体积变化的装置，其中所述压电聚合物的 形式采用选自由薄膜、薄片、圆柱、线、绞线、纤维、编织织物和纳米纤维网组成的组。13.一种用于测量呼吸率或心率的装置，所述装置包括传感器，所述传感器包括响应伸 长生成电信号的材料，其中所述传感器安装在测量生物上或周围，并且响应由于生物的围 长的增加产生的材料的伸长变形从电信号测量生物的呼吸率或心率。14.根据权利要求13所述的用于测量呼吸率或心率的装置，其中所述材料是压电聚合物。15.根据权利要求14所述的用于测量呼吸率或心率的装置，其中所述压电聚合物选自 由聚(偏二氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯)混合物、偏二氟乙烯共聚物和尼龙-11组成的组。16.根据权利要求15所述的用于测量呼吸率或心率的装置，其中所述聚(偏二氟乙 烯)混合物选自由聚(偏二氟乙烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)混合物、聚(偏二氟乙烯)/聚 (醋酸乙烯酯)混合物，和聚(偏二氟乙烯)/聚(醋酸乙烯酯)共聚物混合物组成的组。17.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：金炫廷，金甲振，
申请(专利权)人：生物ABC实验室公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]