[发明专利]一种柔性阵列式湿度压力传感器及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种柔性阵列式湿度压力传感器及其制备工艺，柔性阵列式湿度压力传感器从下到上依次包括柔性基底、下层电路、绝缘层、吸水层、上层电路和柔性保护层，本发明通过喷墨打印工艺，首先在柔性基底上制作下层电路，下层电路包括至少一个湿度和多个压力单元的下层电路，之后覆盖绝缘层，之后在湿度传感单元上覆盖吸水层，然后在吸水层和压力传感单元分别喷墨打印电路，制备上层电路，其中，湿度传感区域的电容顶极板上设有便于吸湿和蒸发的大量微孔；最后覆盖柔性保护层，并预留湿敏窗口。本发明同时集成了湿度和压力测量单元，并且相互不干扰，本发明结构简单、使用方便、使用范围广。

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及一种复合传感器，具体涉及一种柔性阵列式湿度压力传感器及其制备工艺。

背景技术

传感器的实际检测工况较为复杂，需要探测评估的物理参数也不仅只有一种。为了更贴近实际情况，确保探测的真实性和可靠性，充分考虑压力、湿度、温度，甚至速度、加速度等多物理参数的影响，需要获取足够多有用的环境参数信息，使用多物理参数检测的传感器单元。

复合型传感器就是这样一类集成了两个及以上传感器单元、可同时检测两个及以上不同性质物理量的电子器件。随着柔性电子技术逐步渗透入传感器的生产制造领域，传感器已经不像传统器件那样体积大、便携性差、需接导线接电源，许多新涌现的微型传感器已具备优异的延展便携性能，能实时探测各种复杂类型的工况，性能相较于先前有极大提升。但是，由于各类传感器的制造材料、生产工艺、传感原理各不相同，因此将多个传感器单元集成到一个复合型传感器上的同时仍具备柔性、高性能等各项优点相对较困难。有些复合型传感器即使实现了基本功能也具备了较好的检测性能，其生产成本仍然较大，对于大规模批量制造来说也难以实现。

本发明旨在改善此种困境，提出了一种柔性、阵列式的集湿度、压力检测功能于一体的复合型传感器，不仅能同时检测湿度和多点压力，还能直观地进行数据解析输出，其微型可变的尺寸可适配各类特殊工况。

例如在医疗领域中，监测人的脉搏和汗液分泌状况具备重要的临床意义。当大量血液由心室挤压入主动脉时，动脉压力会变大，管径扩张。在体表较浅处(如人体的手腕处)能感受到这种细微扩张，这便是脉搏。正常人的脉搏与心跳一致，不会出现间隔时间长短不一、强弱交替的现象，但心脏病患者的脉搏与正常人的脉搏不同，因此在临床脉诊中，探测不同点位的脉搏波动状况是诊断心脏功能是否健康的必经项目。在中医中辨识不同类型的脉象也可协助诊断疾病发生部位、气息是否调和均匀。汗液分泌状况也十分重要，众所周知，汗水是我们身体的“空调”，正常人一天会不知不觉蒸发约600-700毫升水。人体通过蒸发汗液能带走体内热量，保持体温在正常范围内波动，同时也能帮助人体排出一定量的体内垃圾，有利于人体的新陈代谢与免疫系统的健康。对于新陈代谢等其他生理功能紊乱的患者，监测其汗液分泌状况是一种有效的诊断方式。将这种复合型传感器应用于患者的手腕桡动脉处，可以在探测患者多点位脉搏压力的同时探测患者手腕处的皮肤湿度(进而反应汗腺分泌状况)，为症状评估提供辅助意见。

发明内容

针对目前复合型传感器生产制造成本高、柔性延展性差等缺点，本发明提出了一种柔性阵列式湿度压力传感器及其制备工艺，柔性阵列式湿度压力传感器是一种能同时进行湿度和多点位压力检测的复合型传感器，此种复合型传感器能在感应环境湿度的同时实时探测多点外加压力的波动状况，且具备柔性、无源无线、可阵列式生产等优点，大大提高了工艺效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种基于喷墨打印技术的柔性阵列式湿度压力传感器，其特征在于，从下到上依次包含：

柔性基底，采用可弯曲的生物相容性材料，柔性基底上分为湿度传感区域和压力传感区域，所述湿度传感区域至少设有一个湿度传感单元，所述压力传感区域设有多个压力传感单元；

下层电路，使用喷墨打印技术打印在柔性基底上，每个传感单元均包括一个电容底极板和与该电容底极板相连的电感线圈；