[发明专利]一种压电柔性传感器的制备方法

说明书

本发明属于传感器制作技术领域，特别是一种压电柔性传感器的制备方法；其主要工艺步骤包括绘制3D图、3D打印、溶液喷涂、涂覆防水底层、涂银胶电极、3D打印传感器、传感器固化、控温退火、涂胶电极、防水封装和压电传感器电极化，应用制得的压电柔性传感器与肌电信号前处理模块、蓝牙无线发射模块、蓝牙无线接收模块、肌电信号分析处理模块和控制假肢动作模块组合成压电柔性传感装置；该设备的制备工艺科学合理，产品稳定性好，使用寿命长，采用内置式的传感器能够避开表皮组织直接用运用肌电信号，能够有效准确地采集信号去辅助操控假肢，同时采用PVDF‑TrFE及其复合材料的液态原料作为3D打印材料的方式，能够节约原材料，应用环境友好。

技术领域：

本发明属于传感器制作技术领域，具体涉及一种压电柔性传感器的制备方法，使用柔性压电材料(聚偏氟乙烯-三氟乙烯)(PVDF-TrFE)及其复合材料作为传感器材料，采用液态原料浆打印，将传感器3D打印成无缝贴合残存肢体肌肉及相邻组织的形状，采集肌张力信号，传感器能够在自由无张力状态的最佳工作点附近工作，灵敏度更高，设计工艺对传感器工作性能的稳定性与可靠性非常有益，大脑发出的控制原来残肢肌肉的压电信号被放大滤波处理后无线传输到相应的假肢部位控制其动作，使假肢动作功能接近原肢体。

背景技术：

现有的传感器种类及其制备方法多种多样，用传感器控制假肢的技术也多有报道。如果能准确获得截肢病人的残存肢体中原来感觉和控制失去的肢体的肌肉、筋腱的肌张力就可以更好地控制义肢，使其更加接近原来肢体功能(Kuiken TA,Marasco PD,LockBA,Harden RN,Dewald JPA.Redirection of cutaneous sensation from the hand tothe chest skin of human amputees with targeted reinnervation.Proc Natl AcadSci USA.2007；104(50):20061-6；Kevin Kit，Anisotroic muscular tissue deviceswith integrated electrical force readouts.United States Patent Application20170016875,Kind Code A1,Parker；January 19,2017；李涛,向馗,王金凤,宋全军,孙建,葛运建在2011年发明的一种肌肉张力传感器[P]，专利号为CN202086486U；李涛,向馗,王金凤,宋全军,孙建,葛运建等2011年发明的一种肌肉张力传感器及肌肉张力检测方法[P]，专利号为CN102247151A。)；人体相关应用的压电传感器需要无毒、柔软。共聚物P(VDF-TrFE)无毒柔软，符合这一特征要求，而且共聚物P(VDF-TrFE)是目前有机压电材料中压电性能最好的传感器材料；另外由于残肢部位具有一定形状，3D打印可以使打印出的传感器具有能够与残存肢体肌肉无缝贴结合的结构形状，在体外检测肌张力时，这样的传感器也能够更好的采集肌张力信号；从体表获取肌张力数据的方式存在易受噪音干扰、皮肤本身或牵动变形造成的信号衰减问题，而内置式的传感器能够避开表皮组织直接运用肌电信号，更有效地去辅助操控假肢(Loeb GE,Peck RA,Moore WH,Hood K.BION(TM)system fordistributed neural prosthetic interfaces.Med Eng Phys.2001；23(1):9-18。)；在内置使用时，传感器周围的肌肉组织结构就更加复杂，通过3D打印做出一个柔软的贴合受体部位形状的肌电传感器能够更加有效转达肌肉运动指令和更好地控制假肢；另外尽管是柔性材料的传感器，把它的工作点设置在其自然无张力状态下效果最佳，而一体化的直接打印制成形状可控的PVDF-TrFE传感器能够实现这种设计理念(苏江舟,张延,廖励志,王宇翔等于2017年发明的基于3D打印的仿生假肢手和装置[P]，专利号为CN106974749A；刘利彪,周炼等于2017年发明的复合3D打印成型系统、成型方法及血管支架[P]，专利号为CN106584836A；夏志东,黄培,崔颂,聂京凯,雷永平等于2017年发明的一种3D打印柔性导电复合材料及其制备方法[P]，专利号为CN106751908A。)。