起心音PVDF薄膜的振动，心 音PVDF薄膜由于具有压电效应，在心音PVDF薄膜内部产生极化现象，在心音PVDF薄膜上 下两个表面便会产生符号相反、大小相等的电荷。心音PVDF薄膜上的信号经导电胶传递到 心音电极，心音电极上的导线将电荷信号导出，经过电荷放大器将电荷信号转换成电压信 号后传出。根据心音信号的变化，便可知道人体心音的变化。
[0018] 本发明还可直接将心音PVDF柔性薄膜直接接触胸前皮肤，采用直接传导心音方 式动态检测心音。本发明基础理论成熟、成本低、制作工艺简单、可批量化生产、可反复使 用、寿命长、使用方便灵活。可应用于医院手术、心脏康复监测、医疗器械、人体运动研宄、心 脏研宄等医疗康复领域。
【附图说明】
[0019] 图1为实施例1的结构示意图。
[0020] 图2为实施例1的结构剖视图。
[0021] 图3为图2的局部放大图B。
[0022] 图4为实施例1的结构爆炸图。
[0023] 图5为实施例1的信号检测原理框图。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1 :如图1-5所示，一种PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，包括心音检测 腔支架1，心音检测腔支架1包括环状支架本体，在支架本体的上端设有环状凸台I 1，心音 PVDF薄膜2边缘通过导电胶粘附在凸台I 1的侧面上并将心音检测腔支架1上端封闭。
[0025] 绝缘固定支架4为环状支架，且绝缘固定支架4上端设有环状内凸台4-1，内凸台 4-1与凸台I 1相匹配。在绝缘固定支架4下端设有环状第一凸台4-2和环状第二凸台 4_3 〇
[0026] 绝缘固定支架4从心音PVDF薄膜2的一端套装在心音检测腔支架1外围，绝缘固 定支架的内凸台4-1卡接在心音检测腔支架1的凸台I 1上。心音电极5安装在绝缘固 定支架4上端面并通过导电胶粘附在心音PVDF薄膜2侧面，且心音电极5上焊接有导线7。
[0027] 体温电极6安装在绝缘固定支架4的下端的第一凸台4-2上，且体温电极6内的 凸台II 2位于第二凸台4-3的台面上。体温电极6和绝缘固定支架4的第二凸台4-3的侧 面形成凹槽结构。体温电极内的凸台II 2为凹槽的底部，在体温电极6内的凸台II 2上通 过导电胶粘附有体温PVDF薄膜8。在体温电极6上焊接导线7,从而将体温PVDF薄膜8产 生的电荷信号引出。
[0028] 其中，心音PVDF薄膜为β型薄膜，β型薄膜的压电系数最大。
[0029] 工作原理如下：当体温PVDF薄膜直接接触到人体皮肤时，由于体温PVDF薄膜的热 释电效应，会在体温PVDF薄膜的表面产生一定的表面电荷，体温PVDF柔性薄膜上的表面电 荷通过导电胶传递至体温电极，体温电极经导线将信号传出，并且通过电荷放大器进行处 理后便形成了体温信号，根据PVDF表面电荷与人体体温的关系，便可知道接触处的人体体 温的动态变化过程。体温PVDF薄膜表面电荷与人体体温的关系如下： Qr = pATA (1_1) 其中：〇 一一由温度变化在PVDF薄膜产生的表面电荷； P 一一PVDF薄膜热释电系数； ΔΓ 一一PVDF薄膜接触面在某一时间内的温度变化； A 一一PVDF薄膜与皮肤的有效接触面积。
[0030] 当体温PVDF接触至胸前皮肤后，心音PVDF薄膜、心音检测腔支架和胸前皮肤形成 了一个密闭检测腔室即倒杯形的空腔。在心脏的收缩和舒张过程中，血管的振动必然会传 递至胸腔表面，这时就形成了心音。由于胸前皮肤距心脏最近，当人体心音传递到体表时， 必然会引起皮肤体表的振动，胸前皮肤体表振动最大。胸前皮肤的振动必然会压缩密闭检 测腔室中的空气，密闭腔中受压缩的空气必然会将胸前皮肤的振动传导至心音PVDF薄膜 上，从而引起了 PVDF薄膜的振动，或者将心音PVDF薄膜直接接触胸前皮肤，采用直接传导 方式，使得PVDF薄膜和胸前皮肤同步振动。由于PVDF薄膜的压电效应作用，薄膜的振动必 然使其内部产生极化现象，于是PVDF薄膜在其上下两个表面便会产生符号相反、大小相等 的电荷。心音PVDF薄膜表面电荷与胸前皮肤振动的关系如下： Qf = drJ (1-2) 其中：一一PVDF薄膜的压电系数； F 一一由于皮肤振动而作用到PVDF薄膜表面上的瞬时作用力； Of--由于振动而在PVDF薄膜表面产生的表面电荷。 由于PVDF所产生的表面电荷比较弱，因此需要利用电荷放大器将其放大，同时将其转 换成电压信号。电荷放大器的输出电压与输入电荷间的关系如下：
【主权项】
1. 一种PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，其特征在于：包括心音检测腔支架，心音 PVDF薄膜边缘粘附在心音检测支架的上端，并将心音检测腔支架上端封闭；绝缘固定支架 套装在心音检测腔支架外围，心音电极安装在绝缘固定支架上端并通过导电胶粘附在心音 PVDF薄膜外侧面；体温电极套装在绝缘固定支架下端，体温PVDF薄膜通过导电胶粘附在体 温电极上；在心音电极和体温电极上均焊接有导线。
2. 根据权利要求1所述的PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，其特征在于：所述的心 音检测腔支架包括环状支架本体，在支架本体上端设有环状凸台，心音PVDF薄膜边缘通过 导电胶粘附在凸台侧面上并将心音检测腔支架上端封闭。
3. 根据权利要求2所述的PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，其特征在于：所述绝缘 固定支架为环状支架，在绝缘固定支架上端设有环状内凸台，内凸台与心音检测腔支架上 端的凸台相匹配；在绝缘固定支架下端设有环状第一凸台和环状第二凸台。
4. 根据权利要求3所述的PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，其特征在于：绝缘固定 支架下端的第二凸台与体温电极内的凸台与相匹配。
5. 根据权利要求1所述的PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，其特征在于：心音PVDF 薄膜为β型薄膜。
6. 根据权利要求1所述的PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，其特征在于：体温PVDF 薄膜上覆盖有一层导热薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种PVDF柔性薄膜体温心音集成传感器，包括心音检测腔支架，心音PVDF薄膜边缘粘附在心音检测支架的上端，并将心音检测腔支架上端封闭；绝缘固定支架套装在心音检测腔支架外围，心音电极安装在绝缘固定支架上端并通过导电胶粘附在心音PVDF薄膜外侧面；体温电极套装在绝缘固定支架下端，体温PVDF薄膜通过导电胶粘附在体温电极上；在心音电极和体温电极上均焊接有导线。本发明既可动态检测体温信号和心音信号并且它们不互相干扰，也可只将心音PVDF薄膜直接接触胸前皮肤而单独检测心音信号。本发明基础理论成熟、应用广泛、成本低、可反复使用、可批量化生产、制作工艺简单、寿命长、使用方便灵活的特点。
【IPC分类】A61B7-02, A61B5-01
【公开号】CN104545825
【申请号】CN201410683135
【发明人】周高峰, 赵则祥, 张洪, 崔陆军, 尚会超, 贺红勋
【申请人】中原工学院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月25日