一种基于仿生微纳结构的血压检测装置、方法及制备方法

本技术涉及检测设备领域，特别涉及一种基于仿生微纳结构的血压检测装置、方法及制备方法。

背景技术：

1、心血管疾病是在全球范围内致死人数最多的疾病。而高血压作为诱发心血管疾病的重要因素，可以导致中风、心肌梗死、心力衰竭、痴呆、肾功能衰竭、失明等病症。监测血压的波动，对于了解患者心血管疾病的发展情况和指导临床治疗具有重要的意义。

2、相关技术中，血压检测主要分为有创式血压检测和无创式血压检测两大类。多数普通患者都还是采用传统的袖带式电子无创血压测量方法进行血压检测，常规的袖带式电子无创血压测量方法，多数采用示波法(震荡法)进行血压间接测量，存在体积大、携带不便、血压值离散、测量时姿势需要固定等问题，难以对血压实现日常的连续监测。另外，这种方法在测量时需要对患者的测量部位进行人工加压，导致患者血液流动间歇性受阻，严重影响患者的正常活动。现有的一些通过脉搏、心率等参数间接测量血压的方法，则由于人体生理特征的多样性和差异化，在血压检测的准确性和一致性方面无法得到保障。因此，连续血压监测传感技术的发展仍存在诸多挑战，现有技术还缺乏能够可靠而且精准的可穿戴血压检测设备。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术实施例提供了一种基于仿生微纳结构的血压检测装置、方法及制备方法，有利于解决袖带血压检测器中无法连续地实时动态检测患者血压，且个体差异适应性较差的问题，本技术通过设置摩擦电脉搏传感器放置于患者的动脉树上以实现连续实时动态检测患者的血压，并结合脉搏波-血压模型精准得到患者的血压值，提高了基于仿生微纳结构的血压检测装置的适配性。

3、第一方面，本技术实施例提供了一种基于仿生微纳结构的血压检测装置，包括第一摩擦电脉搏传感器和第二摩擦电脉搏传感器，所述第一摩擦电脉搏传感器用于放置在患者动脉树上的第一预设位置以得到第一脉搏波数据，所述第二摩擦电脉搏传感器用于放置在所述动脉树上的第二预设位置以得到第二脉搏波数据，所述基于仿生微纳结构的血压检测装置用于根据预设的脉搏波-血压模型得到与所述第一脉搏波数据和所述第二脉搏波数据对应的血压值。

4、本技术上述第一方面的技术方案至少具有如下的优点或有益效果之一：通过设置第一摩擦电脉搏传感器和第二摩擦电脉搏传感器分别设置于同一动脉树的第一预设位置和第二预设位置，实现无袖连续地实时动态检测患者的血压，通过将第一摩擦电脉搏传感器和第二摩擦电脉搏传感器输出的脉搏波数据输入至预设的脉搏波-血压模型，该脉搏波-血压模型能够适配不同患者自身的生理特征具体情况精准推导出患者血压值，提高了基于仿生微纳结构的血压检测装置的适配性，同时提高了基于仿生微纳结构的血压检测装置的精准度。

5、进一步，所述第一摩擦电脉搏传感器和所述第二摩擦电脉搏传感器的结构相同，所述第一摩擦电脉搏传感器包括正极摩擦层，所述正极摩擦层由具有微纳结构的柔性复合材料制备而成，所述柔性复合材料由纳米导电材料和柔性材料混合而成，所述纳米导电材料包括cnts、mxene、石墨烯、纳米纤维中的一种或多种，所述柔性材料包括聚pdms、硅胶、ecoflex中的一种或多种。

6、进一步，所述第一摩擦电脉搏传感器还包括负极摩擦层，所述负极摩擦层由负电子亲和薄膜材料制备而成，所述负电子亲和薄膜材料包括fep、pet、ptfe中的一种或多种。

7、进一步，所述预设的脉搏波-血压模型通过以下方式进行训练：

8、采集用于训练的患者的脉搏波数据；

9、利用电子血压检测仪获取与所述脉搏波数据对应的用于表征患者血压的电压值，以构建双脉搏波-血压训练组数据集；

10、根据所述双脉搏波-血压训练组数据集得到双脉搏波特征；

11、将所述双脉搏波特征作为输入、将所述电压值作为输出，对plsr算法模型进行训练，将训练后的所述plsr算法模型作为所述脉搏波-血压模型。

12、第二方面，本技术实施例提供了一种基于仿生微纳结构的血压检测装置的检测方法，所述基于仿生微纳结构的血压装置包括第一摩擦电脉搏传感器和第二摩擦电脉搏传感器，所述检测方法包括：

13、接收脉搏波数据，所述脉搏波数据由分别设置于患者的同一动脉树的第一预设位置和第二预设位置的所述第一摩擦电脉搏传感器和所述第二摩擦电脉搏传感器进行预设周期的采集得到；

14、将所述第一摩擦电脉搏传感器和所述第二摩擦电脉搏传感器采集到的脉搏波数据输入至脉搏波-血压模型；

15、其中，所述脉搏波-血压模型用于根据所述脉搏波数据输出与所述脉搏波数据相对应的血压值。

16、本技术上述第二方面的技术方案至少具有如下的优点或有益效果之一：通过接收设置于于患者的同一动脉树中的第一摩擦电脉搏传感器和第二摩擦电脉搏传感器进行预设周期的采集得到脉搏波数据，实现无袖连续地实时动态检测患者的血压，将脉搏波数据直接输入至脉搏波-血压模型便可直接得出与脉搏波数据对应的血压值，提高了血压检测的效率，同时脉搏波-血压模型能够适配不同患者自身的生理特征具体情况精准推导出患者后续检测中仍未知的血压值，提高了血压检测方法的精准度。

17、第三方面，本技术实施例提供了一种基于仿生微纳结构的血压检测装置的制备方法，包括：通过软光刻技术将表面具有微纳结构的生物材料作为仿生对象进行复制，得到正极摩擦层；

18、利用等离子电晕处理机对高负离子亲和薄膜材料进行处理，得到负极摩擦层；

19、将所述正极摩擦层和所述负极摩擦层经过导线引出、组合拼接以及封装，得到所述基于仿生微纳结构的血压检测装置中的摩擦电脉搏传感器；

20、将两个所述摩擦电脉搏传感器以第一间隔设置以组成所述基于仿生微纳结构的血压检测装置。

21、本技术上述第三方面的技术方案至少具有如下的优点或有益效果之一：通过软光刻技术将具有微纳结构的生物材料作为仿生对象进行复制，得到正极摩擦层，具有柔性导电特征的仿生微纳结构有效地提高摩擦电脉搏传感器在感应信号过程中的效率和性能；通过等离子电晕处理机对负电子亲和薄膜材料进行处理，使得摩擦电脉搏传感器能够以自供电的方式对外部施加的压力具有高度的响应性和灵敏性，从而有效且灵敏的检测出各类微弱信号，实现无袖连续实时动态检测患者的血压。两个相同的摩擦电脉搏传感器相对设置形成基于仿生微纳结构的血压检测装置降低了制作成本，同时提高制备基于仿生微纳结构的血压检测装置制备的效率。

22、进一步，所述通过软光刻技术将表面具有微纳结构的生物材料作为仿生对象进行复制，得到正极摩擦层，包括：

23、将表面具有微纳结构的生物材料放置在去离子水中，利用超声机对所述生物材料进行超声清洗第一预设时间；

24、将所述生物材料取出，再次放置于去离子水中清洗，并放置于第一预设温度的真空中烘干；

25、利用粘合剂将所述生物材料固定于洁净玻璃基板衬底上，得到正极摩擦层样品；

26、对所述正极摩擦层样品进行一次倒模，将pegda溶液滴至所述正极摩擦层样品上，并放入紫外光固机中进行固化，将固化后的pegda模具与所述生物材料分离，得到一级正极摩擦层；

27、对所述一级正极摩擦层进行二次倒模，将pdms和cnts的混合液旋涂于一级正极摩擦层，并放置于第二预设温度的恒温箱进行固化，并将固化后的pdms和cnts模具与所述一级正极摩擦层分离，得到二级正极摩擦层；

28、利用磁控溅射仪对所述二级正极摩擦层进行双面喷金处理，得到正极摩擦层。

29、进一步，所述利用等离子电晕处理机对高负离子亲和薄膜材料进行处理，得到负极摩擦层，包括：

30、将高负离子亲和薄膜材料剪成预设尺寸；

31、利用去离子水对所述高负离子亲和薄膜材料进行清洗、烘干并利用等离子电晕处理机进行电晕处理，得到初级负极摩擦层；

32、利用磁控溅射仪对所述初级负极摩擦层进行双面喷金处理，得到负极摩擦层。

33、进一步，所述将所述正极摩擦层和所述负极摩擦层经过导线引出、组合拼接以及封装，得到所述基于仿生微纳结构的血压检测装置中的摩擦电脉搏传感器，包括：

34、利用柔性导电胶带将所述正极摩擦层黏附固定；

35、利用液晶连接线黏附于所述正极摩擦层背面作为所述正极摩擦层的引出导线；利用液晶连接线黏附于所述负极摩擦层背面作为所述负极摩擦层的引出导线；

36、将所述正极摩擦层背面和所述负极摩擦层背面相对设置；

37、利用固化后的pdms填充于所述正极摩擦层和所述负极摩擦层之间的间隙，得到初级摩擦电脉搏传感器；

38、利用液态ecoflex对所述初级摩擦电脉搏传感器进行封装与固定，得到摩擦电脉搏传感器。