用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器制造技术

本发明专利技术提供一种用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，包括三个独立的脉象复现通道，每个脉象复现通道由一个脉搏感应组件以及对应设置的一个CNT

【技术实现步骤摘要】
用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器


[0001]本专利技术涉及碳基场效应管
，尤其是在中医脉象复现领域的应用，具体而言涉及一种用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器。

技术介绍

[0002]把脉又称为切脉，是中医师用手按病人的动脉(寸关尺)，根据脉象，以了解疾病内在变化的诊断方法。人体大致有28种脉象，每一种脉象都是对人体机能的反映，都有所对应的病症范围。
[0003]医学研究和临床诊断上对脉搏的监测是十分重要的。由于外界环境微不足道的变化，在脉象上都可能会出现明显的变化。如果在生理的调节范围内，是正常的脉象；超过生理范围，就是病态的脉象。有了干扰，脉象有时就不准确可靠。在这时，经验显得尤其重要，诊脉技艺高超、经验丰富的中医大夫可以较准确地发现病变，而一般的中医大夫就可能诊断不清，甚至诊断失误。
[0004]同时，经验丰富的中医师在切脉过程中所获得的脉象以及根据脉象进行的诊断，是基于其自身的经验积累以及脉象来进行判断的，脉象众多，不同的脉象以及其变化，有时很难用直观的文字和语言来准确表达，因此导致在针对实习/见习中医师的岗前培训以及实践过程中，难以获得直接的直观、客观的脉搏、脉象数据进行学习和实践，也无法通过可视化的方式进行教学和实践仿真。
[0005]目前，中医院用来监测脉象的仪器非常庞大，也难以对脉象持续的监测。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器及其制备，旨在实现中医脉象的复现，得到可视化结果，既有利于作为临床诊断参考或者日常健康诊断，同时基于可视化的表达，更利于中医诊断和教学，促进中医传承。
[0007]根据本专利技术目的的第一方面，提出一种微纳加工的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，达到微米级水平，能够实现对脉搏信号高灵敏度、低功耗、便携、安全的实时监测，同时，能够复现脉象，得到可视化结果，促进中医传承。
[0008]作为一个示例的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，包括三个独立的脉象复现通道，每个脉象复现通道由一个脉搏感应组件以及对应设置的一个CNT
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FET型传感组件构成；
[0009]每个脉象复现通道的CNT
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FET型传感组件通过导电介质与直接作用于人体皮肤表面的脉搏感应组件电连接，脉搏感应组件具有一手指模拟通道，用于感应脉象及其变化，手指模拟通道的感应输出通过导电介质传输至对应的CNT
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FET型传感组件，基于三个脉象复现通道的CNT
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FET型传感组件的响应输出，获得脉象数据。
[0010]作为可选的示例，所述脉搏感应组件由压电材料、下电极、上电极、手指模拟通道以及气管构成；
[0011]所述CNT
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FET型传感组件由硅基衬底、CNT沟道层、介电层、源极电极、漏极电极以及顶栅电极构成。
[0012]作为可选的示例，所述硅基衬底限定了第一表面和相对的第二表面，以第一表面作为后续制备的生长表面；
[0013]CNT沟道层位于硅基衬底的第一表面，并位于源极电极与漏极电极之间的位置；
[0014]位于源极电极和漏极电极之间的CNT薄膜通过刻蚀在沟道区域形成CNT沟道层；
[0015]介电层位于CNT沟道层的上表面；
[0016]源极电极与漏极电极位于介电层、CNT沟道层的两侧位置，源极电极与漏极电极相对地设置并隔开布置；
[0017]顶栅电极位于介电层远离硅基衬底的一侧，并且顶栅电极与源极电极、漏极电极及CNT沟道层均不接触。
[0018]作为可选的示例，每个脉象复现通道中，所述压电材料限定了上表面和下表面；
[0019]下电极和上电极分别位于压电材料的下表面和上表面；下电极和上电极均为薄层结构；
[0020]下电极与源极电极之间，可通过第一介质进行电连接；
[0021]上电极与栅极电极之间，可通过第二介质进行电连接；
[0022]手指模拟通道位于上电极的表面；
[0023]气管通入手指模拟通道内，用于向手指模拟通道内通入气体，或者从手指模拟通道内排出气体；
[0024]其中，在每个脉象复现通道中，通过气管向手指模拟通道通入气体的流量与体积控制，以实现对手指模拟通道的内部压力控制，向下施加到压电材料、下电极，从而作用于人体表面的把脉位置。
[0025]作为可选的示例，每个手指模拟通道均独立且相互隔离开，使得每一个手指模拟通道均被独立地进行气压控制。
[0026]作为可选的示例，所述压电材料、下电极和上电极均被PET包裹，其中PET的厚度在25
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50um。其中，上电极、压电材料、下电极整体被PET封装后，PET直接与人体表面接触。
[0027]作为可选的示例，所述手指模拟通道包括薄层结构的第一层PDMS和凹微结构的第二层PDMS，薄层结构的第一层PDMS位于上电极的上表面，凹微结构的第二层PDMS位于第一层PDMS的上表面，第一层PDMS与第二层PDMS键合在一起形成手指模拟通道，其内部形成空腔；
[0028]通过向手指模拟通道的内部的空腔通入气体使其压力发生变化，从而模拟中医把脉。
[0029]由以上本专利技术的技术方案，其显著的有益效果在于：
[0030]本专利技术提出的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，解决了传统中医把脉因经验不足、主观性强而导致诊断不正确以及无法利用可视化的脉搏体现的脉象变化来教学和实践的问题，通过本专利技术的微纳加工的制备工艺，可与CMOS半导体制备工艺兼容，抛弃采用传统的庞大的设备去监测脉搏，通过本专利技术的设计可实现微米级器件的制备和集成，实现器件的小型化和实时便携检测，结合CNT
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FET传感器的高灵敏度、低功耗的优点，可实现对脉象的实时监测复现，达到可视化的脉象复现；
[0031]本专利技术提出的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，通过压电材料将脉搏信号转化为电压信号，由于压电材料两端的电极通过导线连接到场效应晶体管的栅极和源极，因此压电材料电压的变化表现为栅极上电压的变化，从而引起场效应晶体管沟道电流的变化。因此可以将脉象转化为可视化结果，提高了中医把脉效率和诊断的准确率，促进中医传承。
[0032]同时，高性能的场效应晶体管与压电材料结合后，可以高灵敏度、低功耗的进行实时监测，与现有技术采用传统的庞大的设备去监测脉搏，本专利技术能够集成化、小型化，更加便携和轻巧，可实现对脉搏信号的高灵敏度、低功耗、便携、安全的实时监测，实现实时、高灵敏的脉象复现。
[0033]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。
[0034]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，其特征在于，包括三个独立的脉象复现通道(100)，每个脉象复现通道(100)由一个脉搏感应组件(110)以及对应设置的一个CNT
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FET型传感组件(120)构成；每个脉象复现通道的CNT
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FET型传感组件(120)通过导电介质与直接作用于人体皮肤表面的脉搏感应组件(110)电连接，脉搏感应组件(110)具有一手指模拟通道(72)，用于感应脉象及其变化，手指模拟通道(72)的感应输出通过导电介质传输至对应的CNT
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FET型传感组件(120)，基于三个脉象复现通道的CNT
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FET型传感组件(120)的响应输出，获得脉象数据。2.根据权利要求1所述的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，其特征在于，所述脉搏感应组件(110)由压电材料(60)、下电极(50)、上电极(51)、手指模拟通道(72)以及气管(80)构成；所述CNT
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FET型传感组件(120)由硅基衬底(10)、CNT沟道层(20)、介电层(30)、源极电极(40)、漏极电极(41)以及顶栅电极(42)构成。3.据权利要求2所述的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，其特征在于，所述硅基衬底(10)限定了第一表面和相对的第二表面，以第一表面作为后续制备的生长表面；CNT沟道层(20)位于硅基衬底(10)的第一表面，并位于源极电极(40)与漏极电极(41)之间的位置；位于源极电极(40)和漏极电极(41)之间的CNT薄膜通过刻蚀在沟道区域形成CNT沟道层(20)；介电层(30)位于CNT沟道层(20)的上表面；源极电极(40)与漏极电极(41)位于介电层(30)、CNT沟道层(20)的两侧位置，源极电极(40)与漏极电极(41)相对地设置并隔开布置；顶栅电极(42)位于介电层(30)远离硅基衬底(10)的一侧，并且顶栅电极(42)与源极电极(40)、漏极电极(41)及CNT沟道层(20)均不接触。4.根据权利要求3所述的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，其特征在于，所述CNT沟道层(20)采用网状碳纳米管，具有一定的厚度，其厚度控制在0.5
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2nm。5.根据权利要求3所述的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，其特征在于，所述介电层(30)采用氧化钇，其厚度在6
‑
10nm。6.根据权利要求3所述的用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器，其特征在于，所述源极电极(40)与漏极电极(41)均为相同厚度的条状金电极，厚度在60
‑
80nm，长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘逸为，吴思敏，曹觉先，张志勇，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：