颅内压力传感器、检测设备及制备方法技术

本公开提供一种颅内压力传感器，包括：压力敏感电容，其电容值随颅内压力变化而变化，包括：压力敏感层，其形变量随颅内压力变化而改变；第一电极层和第二电极层，分别形成于所述压力敏感层的两侧，形成电容结构，其间距随所述压力敏感层的形变量改变而变化；以及柔性包裹层，包裹于所述压力敏感层、所述第一电极层和所述第二电极层外侧，贴附于颅骨和硬膜之间；以及固定电感，与所述压力敏感电容形成LC振荡电路，植入于颅骨内，用于将电容信号转换为谐振频率信号，并耦合至外部检测设备，获取颅内压力值。植入颅内的传感器电容部分采用柔性材料，对颅内组织损伤极小，可极大降低颅内出血等并发症风险；柔性材料易与脑膜贴合，测量更为精准。

Intracranial pressure sensor, detection equipment and preparation method

The present disclosure provides an intracranial pressure sensor, which includes a pressure sensitive capacitance whose capacitance value varies with the change of intracranial pressure, including a pressure sensitive layer, whose shape variable changes with the change of intracranial pressure; the first electrode layer and the second electrode layer are formed on both sides of the pressure sensitive layer to form a capacitive structure, The distance varies with the shape variable of the pressure sensitive layer, and the flexible wrapping layer, wrapped in the pressure sensitive layer, the first electrode layer and the second electrode layer, attached to the skull and the dura, and the fixed inductor, and the LC oscillation circuit is formed with the pressure sensitive capacitor to be implanted in the skull, It is used to convert capacitance signals into resonant frequency signals and to be coupled to external detection devices to obtain intracranial pressure values. The capacitive part of the implanted sensor uses flexible materials, which has minimal damage to the intracranial tissue and can greatly reduce the risk of complications such as intracranial hemorrhage. Flexible materials are easily fitted with the meninges, and the measurement is more accurate.

【技术实现步骤摘要】
颅内压力传感器、检测设备及制备方法
本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种颅内压力传感器、检测设备及制备方法。
技术介绍
颅内压是脑组织、脑脊液、血液等颅腔内容物对颅腔内壁的压力，在脑外伤和神经内科病人的临床诊断上都具有重要意义。正常颅内压范围介于70至180mmH2O，临床上将颅内压持续5min以上超过180mmH2O称为颅内压增高。颅内压增高可引起一系列的神经内科和神经外科的病理改变，初期主要表现为具有头痛恶心、呕吐、视乳头水肿等；严重的颅内压增高还可导致脑积水、脑肿瘤、脑膜炎等并发症，甚至在短时间内危机生命。因此，发展颅内压监测方法对于准确诊断病情和及时确定临床治疗方案都具有非常重要的意义。现有颅内压力检测技术根据是否将传感器植入颅内，可分为植入式和非植入式两类。植入式颅内压力检测技术相较非植入式颅内压力检测技术，受环境干扰因素更小，可直接接触测量颅内压力值，在临床应用中更为广泛。目前，在临床上取得应用的植入式颅内压力检测技术均为有线式，即植入于颅内的传感器需要通过导管与外部检测设备连接，在持续监测过程中存在诸多不便，如颅内感染风险大，护理难度高等。针对这一问题，近年来多项研究中采用了无线无源技术，该技术无需导线将植入传感器与外部设备连接且不需要采用电池等任何形式的电源为传感器供电，能够有效降低感染风险，在颅内压力长期监测领域具有极大的应用潜力。然而在实现本公开的过程中，申请人发现现有技术中植入式无线无源颅内压力检测技术所采用的植入式传感器均为硬质材料，包括硅、玻璃以及塑料等，将基于硬质材料的传感器植入颅内甚至脑组织内，具有颅内出血等风险，并且传感器尺寸较大，对植入传感器周围组织有推挤作用，从而使得所测压力存在一定程度的失真。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于上述问题，本公开提供一种颅内压力传感器、检测设备及制备方法，以缓解现有的植入式传感器，由于采用硬质材料，容易造成颅内出血，并且测量结果存在一定程度的失真的技术问题。(二)技术方案在本公开的一个示例性实施例中，提供一种颅内压力传感器，包括：压力敏感电容，其电容值随颅内压力变化而变化，包括：压力敏感层，其形变量随颅内压力变化而改变；第一电极层和第二电极层，分别形成于所述压力敏感层的两侧，形成电容结构，其间距随所述压力敏感层的形变量改变而变化；以及柔性包裹层，包裹于所述压力敏感层、所述第一电极层和所述第二电极层外侧，贴附于颅骨和硬膜之间；以及固定电感，与所述压力敏感电容形成LC振荡电路，植入于颅骨内，用于将电容信号转换为谐振频率信号，并耦合至外部检测设备，获取颅内压力值。在本公开中，所述压力敏感层上形成有空腔，所述空腔内设置有锥形凸起阵列，所述第一电极层或所述第二电极层扣合于所述空腔内，并抵设在所述锥形凸起阵列上。在本公开中，所述第一电极层包括：第一子电极层；第二子电极层，与所述第一子电极层相邻设置且形状相同；所述第一子电极层和所述第二电极层以及所述第二子电极层和所述第二电极层构成双电容串联结构。在本公开中，所述第一子电极层和所述第二子电极层上均设置有导线连接点；所述柔性包裹层上对应所述导线连接点处设置有导线孔。在本公开中，所述固定电感为磁芯绕线电感，电感值介于10至50mH之间，直径小于8mm，高度低于8mm；和/或所述柔性包裹层的厚度介于10至20μm之间。在本公开中，所述压力敏感层包含PDMS，所述第一电极层和所述第二电极层包含金属金，所述柔性包裹层包含Parylene。在本公开的另一个示例性实施例中，还提供一种颅内压力检测设备，包括：本公开提供的颅内压力传感器；以及外部检测设备，与所述固定电感磁耦合，用于将谐振频率信号转换为颅内压力值。在本公开的再一个示例性实施例中，还提供一种制备方法，采用MEMS加工工艺，包括：步骤A：分别在两块玻璃基板上沉积Parylene，形成两块柔性包裹层；步骤B：在其中一块所述柔性包裹层上形成第一电极层，在另一块所述柔性包裹层上形成第二电极层；步骤C：将所述第一电极层和所述第二电极层相对设置，并在其中形成压力敏感层；步骤D：去除玻璃基板，刻蚀柔性包裹层，形成导线孔；步骤E：将固定电感与第一电极层通过导线孔电气连接，形成LC振荡电路，得到本公开提供的颅内压力传感器。在本公开中，所述步骤C包括：步骤C1：在带有锥形凹陷阵列的倒模模具上旋涂PDMS，将步骤B形成的第二电极层倒扣在PDMS上，固化PDMS并去除倒模模具，得到锥形凸起阵列；步骤C2：在步骤B形成的第一电极层上旋涂PDMS，刻蚀PDMS至露出第一电极层，并形成与锥形凸起阵列匹配的空腔；步骤C3：将步骤C1和步骤C2形成的PDMS进行键合，形成压力敏感层。在本公开中，所述步骤C1中，采用氢氧化钾腐蚀液腐蚀硅片基板，形成带有锥形凹陷阵列的倒模模具。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的颅内压力传感器、检测设备及制备方法具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)植入颅内的传感器电容部分采用柔性材料，对颅内组织损伤极小，可极大降低颅内出血等并发症风险；柔性材料易与脑膜贴合，测量更为精准；(2)压力敏感层采用具有锥形凸起阵列的空腔结构，可有效提升传感器压力灵敏度，同时在受压变形过程中可增大电容相对介电常数；(3)压力敏感电容采用双电容串联结构，可降低与固定电感形成电气连接的引线难度；(4)压力敏感电容采用具备柔性及生物兼容性的材料制成，进一步降低对使用者脑部的刺激；(5)采用MEMS加工工艺制备柔性压力敏感电容，可使植入颅内的传感器电容部分体积小，厚度薄，对颅内组织推挤作用极小，且制备成本低，便于在临床中推广使用。附图说明图1为本公开提供的颅内压力传感器中压力敏感电容的爆炸示意图。图2为本公开提供的颅内压力传感器中压力敏感层的结构示意图。图3为本公开提供的颅内压力检测设备的工作状态示意图。图4为本公开提供的制备方法的流程示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】10-压力敏感电容；20-固定电感；30-外部检测设备；11-压力敏感层；12第一电极层；13-第二电极层；14-柔性包裹层；111-空腔；112-锥形凸起阵列；121-第一子电极层；122-第二子电极层；123-导线连接点；141-导线孔；1121-倒模模具。具体实施方式本公开中，通过柔性材料制作传感器电容，植入颅骨内后对颅内组织损伤极小，可极大降低颅内出血等并发症风险；柔性材料易与脑膜贴合，测量更为精准。为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。图1为本公开提供的颅内压力传感器中压力敏感电容的爆炸示意图。在本公开的一个示例性实施例中，如图1所示，提供一种颅内压力传感器，包括：压力敏感电容10，其电容值随颅内压力变化而变化，包括：压力敏感层11，其形变量随颅内压力变化而改变；第一电极层12和第二电极层13，分别形成于压力敏感层11的两侧，形成电容结构，其间距随压力敏感层11的形变量改变而变化；以及柔性包裹层14，包裹于压力敏感层11、第一电极层12和第二电极层13外侧，贴附于颅骨和硬膜之间；以及固定电感20，与压力敏感电容10形成LC振荡电路，植入于颅骨内，用于将电容信号转换为谐振频率信号，并耦合至外部检测设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颅内压力传感器，包括：压力敏感电容，其电容值随颅内压力变化而变化，包括：压力敏感层，其形变量随颅内压力变化而改变；第一电极层和第二电极层，分别形成于所述压力敏感层的两侧，形成电容结构，其间距随所述压力敏感层的形变量改变而变化；以及柔性包裹层，包裹于所述压力敏感层、所述第一电极层和所述第二电极层外侧，贴附于颅骨和硬膜之间；以及固定电感，与所述压力敏感电容形成LC振荡电路，植入于颅骨内，用于将电容信号转换为谐振频率信号，并耦合至外部检测设备，获取颅内压力值。

【技术特征摘要】
1.一种颅内压力传感器，包括：压力敏感电容，其电容值随颅内压力变化而变化，包括：压力敏感层，其形变量随颅内压力变化而改变；第一电极层和第二电极层，分别形成于所述压力敏感层的两侧，形成电容结构，其间距随所述压力敏感层的形变量改变而变化；以及柔性包裹层，包裹于所述压力敏感层、所述第一电极层和所述第二电极层外侧，贴附于颅骨和硬膜之间；以及固定电感，与所述压力敏感电容形成LC振荡电路，植入于颅骨内，用于将电容信号转换为谐振频率信号，并耦合至外部检测设备，获取颅内压力值。2.根据权利要求1所述的颅内压力传感器，所述压力敏感层上形成有空腔，所述空腔内设置有锥形凸起阵列，所述第一电极层或所述第二电极层扣合于所述空腔内，并抵设在所述锥形凸起阵列上。3.根据权利要求1所述的颅内压力传感器，所述第一电极层包括：第一子电极层；第二子电极层，与所述第一子电极层相邻设置且形状相同；所述第一子电极层和所述第二电极层以及所述第二子电极层和所述第二电极层构成双电容串联结构。4.根据权利要求3所述的颅内压力传感器，所述第一子电极层和所述第二子电极层上均设置有导线连接点；所述柔性包裹层上对应所述导线连接点处设置有导线孔。5.根据权利要求1所述的颅内压力传感器，所述固定电感为磁芯绕线电感，电感值介于10至50mH之间，直径小于8mm，高度低于8mm；和/或所述柔性包裹层的厚度介于10至20μm之间。6.根据权利要求1所述的颅内压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军波，魏秋旭，陈德勇，陈健，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11