專利名稱：測量脈搏的pvdf陣列觸覺傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種脈搏傳感器，尤其涉及一種測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器。
背景技術：
兩千多年來，中醫在脈診方面積累起了非常豐富的經驗，是中華民族的瑰寶。 但由于歷史條件的限制，中醫的各種脈象只能定性描述，多比作為自然現象。例 如將弦脈比作為"如張弓弦"，將浮脈比作"如水漂木"等。由于只能定性描述， 而且不同醫生對自然景觀的理解有差異，切脈技巧復雜難以掌握，切脈的手法也 有不同，也就造成了在脈搏分析上的差異。隨著社會的發展，迫切需要有一種客 觀、準確的脈診方法用于臨床診斷。
因此，研制一種脈搏傳感器是十分必要的。脈搏傳感器采集人的脈搏波形， 經過信號處理后輸入到計算機進行分析比較。這樣就能做到對脈搏信號的定量描 述和分析，這樣的分析準確、客觀，能給醫生的診斷帶來很大的方便，能夠大大 降低了誤診的可能性。
中醫切脈時取寸、關、尺三個部位，按浮、中、沉三種診法切脈。現有的脈 搏傳感器均采用單點測量方法，這種單點測量方法雖然簡單易行，但是脈搏傳感 器在手腕部位放置位置的偏差對測量信號會造成較大影響，而且這種單點測量的 脈搏傳感器都不能模擬切診時的三種診法。本發明測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳 感器是一種基于PVDF壓電材料的陣列式脈搏傳感器，能同時提取寸、關、尺的 信號。
發明內容
本發明提供一種信息采集全面且準確的測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器。本發明采用如下技術方案
一種測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器，包括金屬襯底，在金屬襯底中央區 設有中央PVDF壓電薄膜，在金屬襯底的邊緣區設有第一 PVDF壓電薄膜、第 二 PVDF壓電薄膜、第三PVDF壓電薄膜和第四PVDF壓電薄膜。
與現有技術相比，本發明測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器具有如下優點
(1) 現有的脈搏傳感器均采用單點測量方法，每次只能測量一路脈搏信 號。而本發明測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器由于采用中間一片PVDF壓電 薄膜為圓形，周圍的PVDF壓電薄膜為環形的陣列結構，這種陣列式的脈搏傳感 器能一次同時采集到寸、關、尺部位的脈搏信號，不遺漏的采集復雜的脈搏信息， 彌補了以往單點脈搏傳感器只能采集一路信號，信息不全面的缺點。
(2) 本發明測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器，在金屬襯底1中央區設 有中央PVDF壓電薄膜2，在金屬襯底1的邊緣區設有第一 PVDF壓電薄膜3和 第二PVDF壓電薄膜5。雖然按照上述技術方案可以解決寸、關、尺部位脈搏信 號的一次性采集問題，但是，上述僅僅采用三片PVDF壓電薄膜構成的脈搏傳感 器在采集脈搏信號時，對傳感器的放置角度要求非常嚴格，三片PVDF壓電薄膜 必須分別對準寸、關、尺部位，稍有偏差便會造成測量信號失真。但是，本發明 在金屬襯底1的邊緣區還設有第三PVDF壓電薄膜4和第四PVDF壓電薄膜6， 并且，第一PVDF壓電薄膜3、第二PVDF壓電薄膜5、第三PVDF壓電薄膜4 及第四PVDF壓電薄膜6構成對稱的環形排列。這種對稱結構的脈搏傳感器在手 腕切診部位的放置角度不會對信號采集造成影響，無論此脈搏傳感器在手腕部位 以怎樣的角度放置，傳感器總能同時采集到寸、關、尺部位的脈搏信號。
(3) 雖然人體脈搏信號的頻率很低，約lHz左右，最高頻率分量也不超 過40Hz。但是因為PVDF壓電薄膜的頻率響應范圍大(O.l — lOOMHz),能完全 覆蓋脈搏信號的頻率范圍，因此能不失真的采集脈搏信號。
本發明所述的PVDF壓電薄膜的壓電常數很大，比石英晶體高十倍。PVDF 壓電薄膜輕且柔韌，方便制作，PVDF壓電薄膜阻尼小，密度低，頻率響應范 圍大(O.l — lOOMHz)。雖然人體脈搏信號的頻率很低，約為lHz左右，最高頻 率分量也不超過40Hz，但完全在PVDF壓電薄膜的帶寬范圍內。
根據中醫切脈的方法，本發明提出的基于PVDF壓電薄膜的陣列觸覺傳感器。壓電薄膜固定在金屬襯底上，金屬襯底為共陽極，PVDF的另一面為陰極。PVDF 薄膜共有五片，中間一片為圓形，外部四片為環形，從而使本發明在使用時脈搏 信息采集全面且準確。
當PVDF壓電薄膜受到來自脈搏信號的壓力時，PVDF薄膜兩側感應出等量 異種電荷，電荷量跟PVDF壓電薄膜所受的壓力相關。如圖2所示，此電荷信號 經引線引出后先經過電荷放大器進行放大，每一時刻多路選通開關選通一路脈搏 信號，脈搏信號經過濾波、放大處理后，然后經A/D轉換器進行轉換，轉換后 的數字信號送入單片機，單片機可通過RS232串口將脈搏信號送到計算機。
圖1是本發明測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器結構圖。 圖2是本發明原理框圖。
具體實施例方式
一種測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器，包括金屬襯底1，在金屬襯底1 中央區設有中央PVDF壓電薄膜2，在金屬襯底1的邊緣區設有第一PVDF壓電 薄膜3和第二PVDF壓電薄膜5。雖然按照上述技術方案可以解決寸、關、尺部 位脈搏信號的一次性采集問題，但是，上述僅僅采用三片PVDF壓電薄膜構成的 脈搏傳感器在采集脈搏信號時，對傳感器的放置角度要求非常嚴格，三片PVDF 壓電薄膜必須分別對準寸、關、尺部位，稍有偏差就會造成測量信號失真。因此， 本實施例采用如下技術措施就能解決上述問題在金屬襯底1的邊緣區還設有第 三PVDF壓電薄膜4和第四PVDF壓電薄膜6，并且，第一PVDF壓電薄膜3、 第二 PVDF壓電薄膜5、第三PVDF壓電薄膜4及第四PVDF壓電薄膜6構成對 稱的環形排列。這種對稱結構的脈搏傳感器在手腕切診部位的放置角度不會對信 號采集造成影響，無論此脈搏傳感器在手腕部位以怎樣的角度放置，傳感器總能 同時采集到寸、關、尺部位的脈搏信號。
下文結合附圖及具體實施例對本發明測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器進 行詳細描述。
如圖1所示，測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器由金屬襯底和固定在金屬襯 底上的五片PVDF壓電薄膜組成。在圓形金屬襯底1上固定五片PVDF壓電薄膜，PVDF壓電薄膜2、第一PVDF壓電薄膜3、第二 PVDF壓電薄膜5、第三 PVDF壓電薄膜4及第四PVDF壓電薄膜6,其中PVDF壓電薄膜2為圓形，位于 金屬底1的中心，另外四片PVDF薄膜為環形，均勻對稱的分布在金屬襯底1的 外側。
測量脈搏信號時，將PVDF陣列觸覺傳感器緊貼在人手腕處中醫切診的部位， PVDF壓電薄膜就能感受到來自脈搏信號的壓力，此時PVDF薄膜兩側感應出等 量異種電荷，電荷量跟PVDF壓電薄膜所受的脈搏的壓力有關，此電荷信號經引 線引出后先通過電荷放大器進行放大；每一時刻單片機控制多路選通開關只選通 一路脈搏信號，選通的脈搏信號經過濾波、放大處理后，然后經A/D轉換器進 行轉換，轉換后的數字信號再送入單片機，單片機通過RS232串口將脈搏信號 送到計算機。
權利要求
1. 一種測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器，其特征在于包括金屬襯底(1)，在金屬襯底(1)中央區設有中央PVDF壓電薄膜(2)，在金屬襯底(1)的邊緣區設有第一PVDF壓電薄膜(3)和第二PVDF壓電薄膜(5)。
2. 根據權利要求1所述的測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器，其特征在于: 在金屬襯底(1)的邊緣區還設有第三PVDF壓電薄膜(4)和第四PVDF壓電 薄膜(6)，并且，第一PVDF壓電薄膜(3)、第二PVDF壓電薄膜(5)、第三 PVDF壓電薄膜(4)及第四PVDF壓電薄膜(6)呈對稱、環形排列，所述第一 PVDF壓電薄膜(3)、第二PVDF壓電薄膜(5)、第三PVDF壓電薄膜(4)或 第四PVDF壓電薄膜(6)為弧形PVDF壓電薄膜條。
全文摘要
本發明公開了一種信息采集全面且準確的測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器，包括金屬襯底，在金屬襯底中央區設有中央PVDF薄膜，在金屬襯底的邊緣區設有第一PVDF壓電薄膜、第二PVDF壓電薄膜，第三PVDF壓電薄膜及第四PVDF壓電薄膜。與現有技術相比，本發明測量脈搏的PVDF陣列觸覺傳感器具有如下優點由于采用中間一片圓形PVDF壓電薄膜，周圍四片弧形條狀PVDF壓電薄膜的對稱、環形結構，這種對稱結構在使用時脈搏傳感器在手腕切診部位的放置角度不會對信號采集造成影響，測量的脈搏信息全面且準確。
文檔編號A61B5/024GK101474067SQ200810243318
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月26日 優先權日2008年12月26日
發明者涓 吳, 宋愛國, 屈傳坤, 崔建偉, 李會軍, 李建清, 王愛民 申請人:東南大學