微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器制造技术

人体体表生理信息的实时监测是可穿戴医疗装备的核心功能。微流控技术在生物化学类生理信息传感领域备受关注，但在机械力生理信息传感方面的潜力却尚未得到充分挖掘，这阻碍了多参量一体化探测平台的实现。在此，我们提出了一种基于微流体形变的双模柔性生理力传感器。该传感器创新性地融合了电容和摩擦电效应，突破了单一传感机制的局限。液滴既可作为可变形电极与底电极形成电容结构，实现静态力检测，又能与PDMS介电层接触起电，捕捉动态力信号。通过精确调控传感器的几何参数，实现灵敏度与检测量程的协同优化，并达到21ms的超快动态响应。实验验证可进行168小时稳定的水下脉搏监测，证实了其在机械生化信号融合和整体生理分析方面的生物医学潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是柔性压力传感器领域，具体涉及一种微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，有源电容机理检测动、静压力激励，无源摩擦电机理检测静态压力激励的传感器，通过调控传感器的几何参数，实现灵敏度与量程的协同优化。

技术介绍

1、生理信息，包括化学信息和力信息，是预先判断人体疾病的重要临床信息指标。近年来，基于新机制，新材料，新结构，新工艺发展的可穿戴医疗设备，无疑为面向生命健康的重要战略挑战提供了生理信息的实时监测方案。在众多生理信息监测平台中，微流控技术通过在微尺度上精确操纵流体，可以更好地控制分子浓度和相互作用。它将基本功能单元集成到微型芯片上，实现了整个分析过程的自动化，在生物和化学生理信号传感领域引起了广泛关注。汗液作为生理指标的信号源具有非侵入性监测的优势，liu等人提出了一种柔性微流控电化学传感器，通过优化微流控结构实现了汗液钠离子浓度的实时、定量分析。zahed等人开发了一种微流控集成多模态可穿戴混合贴片，通过融合生物化学(葡萄糖、ph、温度)与电生理(ecg)传感，结合无线传输技术，实现了对汗液代谢物和心脏活动的实时、连续、精本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器包括高精度部分和大量程部分，高精度部分和大量程部分共用同一PET底衬(6)，并分布在PET底衬(6)两侧；

2.根据权利要求1所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，感应腔通过注水口注满水，且微流通道末端封闭，在无外力作用下，末端气压与感应腔内水压保持平衡；施加压力时，感应腔内水滴会不同程度地被压入传感通道，与传感通道对应的流道ITO电极形成电容器，产生电容信号；同时水滴在与摩擦层接触过程中产生摩擦电效应，产生电压信号，从而通过输...

【技术特征摘要】

1.一种微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器包括高精度部分和大量程部分，高精度部分和大量程部分共用同一pet底衬(6)，并分布在pet底衬(6)两侧；

2.根据权利要求1所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，感应腔通过注水口注满水，且微流通道末端封闭，在无外力作用下，末端气压与感应腔内水压保持平衡；施加压力时，感应腔内水滴会不同程度地被压入传感通道，与传感通道对应的流道ito电极形成电容器，产生电容信号；同时水滴在与摩擦层接触过程中产生摩擦电效应，产生电压信号，从而通过输出电信号反映施加压力的大小。

3.根据权利要求1所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，所述第一pdms结构层(1)的感应腔直径10mm，高0.3mm，均匀分布三个直径1mm的支撑柱；

4.根据权利要求1所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，所述第一pdms结构层(1)的传感通道形状与第一流道ito电极(4)形状相同；

5.根据权利要求1所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，第一流道ito电极(4)在最外圈中心与第一感应腔ito电极(5)在同一条直线的位置设置引出电极，用于将电信号从传感器中引出；第一感应腔ito电极(5)为直线结构，从中心位置一直延伸至器件边缘处，并在边缘处设置引出电极。

6.根据权利要求1所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器，其特征在于，所述微流体形变产生界面电容与摩擦电效应的柔性力传感器制备方法包括：

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【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，祁鹏，郭恒宇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：