一种柔性阵列式湿度压力传感器及其制备工艺

1.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：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。


技术实现要素：

6.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。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：
8.一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：
9.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；
10.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；
11.绝缘层，采用具有介电性能的柔性绝缘材料覆盖于整个下层电路上，并且露出每个电感线圈的引线头；
12.吸水层，设于湿度传感区域的绝缘层上能够吸水膨胀用于感湿的柔性高分子薄膜；
13.上层电路，包括使用喷墨打印技术分别打印在吸水层和压力传感区域绝缘层上每个传感单元的电容顶极板以及与相应电容顶极板相连的连接引线，并使得连接引线与相应传感单元的电感线圈电连通，所述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；
14.柔性保护层，覆盖于上层电路上，用于保护上层电路，所述湿度传感区域的柔性保护层上设有与该区域电容顶极板对应的湿敏窗口；
15.湿度传感区域每个传感单元的电容底极板、绝缘层、吸水层及电容顶级板一起构成平板湿敏电容，平板湿敏电容和湿度传感区域的电感线圈一起构成湿度lc谐振电路；
16.压力传感区域每个传感单元的电容底极板、绝缘层、吸水层及电容顶级板一起构成平板压敏电容，平板压敏电容和压力传感区域的电感线圈一起构成压力lc谐振电路；
17.通过选择谐振电路的参数，使得在各自测量量程内每个传感单元的lc谐振电路的谐振频率错开。
18.本发明所设计的柔性阵列式湿度压力传感器，配合一个矢量网络分析仪即可同时测量湿度和压力，并且相互不干扰，因此是一种复合型传感器，复合型传感器的物理检测功能基于lc谐振原理实现。
19.本发明所设计的复合型传感器不同于单个压力传感器或单个湿度传感器，也不同于简单的两部分合并，它不仅由一体化电路工艺设计生产，也能在功能上实现双物理参数的检测，且通过特殊的数据传输手段，实现多响应曲线的精确区分与集成。
20.以临床脉诊和肤诊为例，将本发明设计的复合型传感器贴合在手腕桡关节处，可同时检测脉搏多点位波动与皮肤湿度，并解决传统阵列式传感器中传感单元相互干扰的问题。
21.本复合型传感器拥有湿度和压力感应单元，集成在一起并分别感知环境变化。随心脏周期性搏动，脉搏也对应存在一个波动周期，此时复合型传感器中的压力传感单元会感知脉搏压力的细微变化，进而转化为电容器极板间距变化，影响lc电路的谐振频率；不同
生理状态下的皮肤湿度存在差异，对于湿度较大的皮肤，复合型传感器中的吸水层会吸水膨胀至一定厚度，进而转化为电容器极板间距变化、电容器极板间介电层的相对介电常数变化，影响lc电路的谐振频率。由此本复合型传感器便实现了从双物理信号到双电路信号的转变。
22.优选的，为避免多个传感单元感知物理参数时相互产生电磁串扰，并更好地适应脉搏这一特殊工况，应使压力传感器与皮肤贴合更为紧密。
23.当压力传感器与皮肤贴合足够紧密时，压力传感器能更为准确捕获脉搏周期性的细微变化，贴合不够紧密时往往不会对这种细微压力波动产生敏感，便无法实现检测功能。
24.优选的，湿度传感器与皮肤贴合应较为宽松。由于湿度传感器中的吸水层需要吸水膨胀，贴合过于紧密时会阻止膨胀趋势，亦无法实现检测功能。
25.仅通过单测量端口近距离感应复合型传感器所传递的电路信号，可在矢量网络分析仪的示波屏上实现两类多响应曲线的集成。根据实验结果分别对每条响应曲线进行标定，得到压力、湿度-谐振频率的复合曲线，从而实现检测目的。
26.传统阵列式传感器的设计准则往往仅考虑物理参数的感应、信号类型的转化，忽略可实施的各类优化，以数据解析最为突出。因此使用单端口感应天线进行探测时，会得到多条相互影响的波动曲线，类似于交叉状，基本无法分别标定曲线和传感单元的对应关系。而多单端口天线对于一些特殊情形并不适用，如本例中的脉诊和肤诊，正常个体的手腕宽度不超过10cm，单个感应天线直径也在5cm左右，布置多个感应天线极不方便，且可能由于电磁串扰而失去检测可靠性。本发明所设计的复合型传感器依靠多套个性化lc电路和单端口感应天线，可解决传统阵列式传感器中暴露出的此类数据解析难题。
27.lc电路的谐振频率只由电容单元和电感单元决定，与电路本身的寄生电阻、其他输出组件无关。本发明设计的多套个性化lc电路，分别具有不同的电感单元与电容单元，且本复合型传感器包含了吸水层，湿度传感单元会具备差异性更强的电容。只要保证压力或湿度的变化引起的谐振频率变化分布在不同区间内，便能直观地进行数据解析，标定出的压力、湿度-谐振频率曲线也是多条独立清晰的曲线。
28.本发明还提供了一种柔性阵列式湿度压力传感器的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
29.s1，准备柔性基底，并对其进行氧化处理改变其亲水性，使得可以在其上进行喷墨打印；
30.s2，基于喷墨打印技术加工下层电路，包括每个传感单元的电容底电极板和与其相连的电感线圈，每个电感线圈均预留一个引线头；
31.s3，烘干下层电路，使其固化后具备导电能力；
32.s4，基于喷墨打印技术或者涂覆技术在下层电路上覆盖绝缘层，并露出每个传感单元的电感线圈的引线头；
33.s5，基于喷墨打印技术或者涂覆技术在湿度传感区域的绝缘层上制备吸水层，并露出湿度传感区域的引线头；
34.s6，对吸水层和进行氧化处理改变其亲水性，使得可以在其上进行喷墨打印；
35.s7，基于喷墨打印技术湿度传感区域的吸水层上和压力传感区域的绝缘层上加工上层电路，所述上层电路包括分别设于两个区域每个传感单元的电容顶电极板和与相应电
容顶级板相连的连接引线，并使得连接引线与相应传感单元的电感线圈的引线头相连通；
36.s8，烘干上层电路，使其固化后具备导电能力；
37.s9，在压力传感区域的上层电路上覆盖柔性保护层，所述湿度传感区域的柔性保护层上设有与该区域电容顶极板对应的湿敏窗口，完成柔性阵列式湿度压力传感器的制备。
38.本发明所提供的复合型传感器制备工艺使用全喷墨打印技术，流程操作简单方便，成本低廉，能在一定程度上实现阵列式打印。通过设计多个传感器单元的电路层，可以使得多条响应曲线互不干扰，谐振频率在独立区间内波动。当测量点位由两个变为三个，甚至多个时，也可使用原方案设计多套电路，同时阵列式喷墨打印，将多个传感单元一次性制造出来。此外，制造本复合型传感器的材料具有良好的柔韧性和生物相容性，可作为一种穿戴设备使用。
39.与现有技术相比，本发明中复合型传感器实现的更有益效果是：
40.(1)本发明集湿度传感单元与阵列式压力传感单元于一体，同时实现了对两种物理参数的感应探测。
41.(2)本发明一体化的生产设计流程与独特新颖的封装方式，使用成本低廉的喷墨打印技术可实现阵列式传感单元制造，无需昂贵的半导体加工，极大缩短了制造周期，提高了制造效率。
42.(3)本发明独特可靠的电路设计方案，使得响应曲线互不干扰、变动区间相互独立，直观体现了传感单元与响应曲线间的对应关系，数据解析方便直观。
43.(4)本发明无源无线，内部电信号无线传输，能在一定程度上实现实时检测。
44.(5)本发明制造材料柔韧性强，生物相容性好，对多类复杂工况的适配性强。
附图说明
45.图1是本发明实施例中柔性阵列式湿度压力传感器立体图。
46.图2是1中局部剖切图。
47.图3是本发明实施例中柔性阵列式湿度压力传感器分解示意图。
48.图4是本发明实施例中柔性阵列式湿度压力传感器使用方式示意图。
49.图5本发明实施例中柔性阵列式湿度压力传感器工作原理图。
50.1-柔性基底，101-湿度传感区域，102-压力传感区域，2-下层电路，21-湿度传感下层电路，211-湿度传感电容底极板，212-湿度电感线圈，22-压力传感a下层电路，221-压力传感a电容底极板，222-压力电感线圈a，23-压力传感b下层电路，231-压力传感b电容底极板，232-压力电感线圈b，3-绝缘层，31、32-引线通口，4-吸水层，41-引线通口，5-上层电路，51-湿度传感电容顶极板，52-压力传感a电容顶极板，53-湿度传感连接引线，54-压力传感a连接引线，55-压力传感b电容顶极板，56-压力传感b连接引线，6-柔性保护层，61-湿敏窗口，7-矢量网络分析仪，71-感应天线，8-复合型传感器，9-湿度传感单元的响应曲线波动区间，10-压力传感单元的响应曲线波动区间。
具体实施方式
51.下面结合附图对本发明设计的一个湿度传感单元和两个压力传感单元的柔性阵
列式湿度压力传感器进行详细说明。
52.如图1至图3所示，本发明提供了一种基于喷墨打印技术的柔性阵列式湿度压力传感器，从下到上依次包含：
53.柔性基底1，采用可弯曲的生物相容性材料，柔性基底1上分为湿度传感区域101和压力传感区域102，湿度传感区域101上设有一个湿度传感单元，压力传感区域102上设有两个压力传感单元，分别为第一压力传感单元和第二压力传感单元，总共三个传感单元；
54.下层电路2，使用喷墨打印技术打印在柔性基底1上，包括设于每个传感单元上的电容底极板和相应电容底极板相连的电感线圈；
55.具体的，湿度传感区域101的柔性基底1上为湿度传感下层电路21，所述湿度传感下层电路21包括湿度传感电容底极板211和设于湿度传感电容底极板211侧方的湿度电感线圈212，湿度电感线圈212上预留一部分区域作用引线头；压力传感区域102的柔性基底1上为压力传感a下层电路22和压力传感b下层电路23；所述压力传感a下层电路22包括压力传感a电容底极板221和环绕在压力传感a电容底极板221四周的压力电感线圈a 222，压力电感线圈a 222在端部延伸出一段作为引线头；所述压力传感b下层电路23包括压力传感b电容底极板231和环绕在压力传感b电容底极板231四周的压力电感线圈b 232，压力电感线圈b 232在端部延伸出一段作为引线头；
56.绝缘层3，覆盖于整个下层电路2上具有介电性能的柔性绝缘材料，并且露出三个电感线圈的引线头；
57.吸水层4，设于湿度传感区域101的绝缘层3上能够吸水膨胀用于感湿的柔性高分子薄膜；
58.上层电路5，包括使用喷墨打印技术分别打印在吸水层4和压力传感区域102绝缘层3上的电容顶极板以及与相应电容顶极板相连的连接引线，并使得连接引线与相应传感单元的电感线圈电连通，所述湿度传感区域101的电容顶极板上设有便于吸湿和蒸发的大量微孔；
59.具体的，压力传感区域102绝缘层3上的电容极板分别为压力传感a电容顶极板52和压力传感b电容顶极板55，压力传感a电容顶极板52通过压力传感a连接引线54与压力电感线圈a 222的引线头电连通；压力传感b电容顶极板55通过压力传感b连接引线56与压力电感线圈b 232的引线头电连通；吸水层4上的电容极板记为湿度传感电容顶极板51，湿度传感电容顶极板51通过湿度传感连接引线53与湿度电感线圈212的引线头电连通；
60.柔性保护层6，覆盖于上层电路5上，用于保护上层电路5，所述湿度传感区域101的柔性保护层6上设有与该区域电容顶极板对应的湿敏窗口61；湿敏窗口61大小和位置刚好与湿度传感电容顶极板51对应，便于湿度传感电容顶极板51下发的吸水层4进行吸湿和蒸发；
61.湿度传感区域101的湿度传感电容底极板211、绝缘层3、吸水层4及电容顶级板一起构成平板湿敏电容，平板湿敏电容和湿度传感区域101的电感线圈一起构成湿度lc谐振电路；
62.压力传感区域102的压力传感a电容底极板221、绝缘层3、吸水层4及压力传感a电容顶极板52一起构成第一平板压敏电容，第一平板压敏电容和压力传感区域102的压力电感线圈a 222一起构成第一压力传感单元的压力lc谐振电路；
63.压力传感区域102的压力传感b电容底极板231、绝缘层3、吸水层4及压力传感b电容顶极板55一起构成第二平板压敏电容，第二平板压敏电容和压力传感区域102的压力电感线圈b 232一起构成第二压力传感单元的压力lc谐振电路；
64.通过选择谐振电路的参数，使得在各自测量量程内湿度lc谐振电路和两个压力lc谐振电路之间两两的谐振频率错开，有效防止多个传感单元相互干扰问题。
65.作为一种优选实施例，所述柔性基底1的厚度为50-100μm，材料为具有良好生物相容性的聚亚酰胺(pi)，但不限于此。
66.作为一种优选实施例，所述绝缘层3厚度为300-500nm，材料为具有良好介电性能的聚二甲基硅氧烷(pdms)，但不限于此。
67.作为一种优选实施例，所述吸水层4厚度为180-360nm，材料为具有良好黏着性和吸水性的聚乙烯醇(pva)，但不限于此。
68.作为一种优选实施例，所述上层电路5和下层电路2均使用纳米银墨水打印，具有良好的导电性能和可打印性能。
69.作为一种优选实施例，所述上层电路5和下层电路2的厚度均为100-300nm，相对于柔性基底1来说厚度可以忽略不计。
70.需要说明的是，为了方便说明，本发明附图中绝缘层3、吸水层4、上层电路5、下层电路2和柔性保护层6相对于柔性基底1放大很多，实际上远小于柔性基底1来的厚度，使得所述柔性阵列式湿度压力传感器整体上具备良好的柔性。
71.作为一种优选实施例，所述湿度传感区域101的电容顶极板为阵列式网孔电极，网孔构成便于吸湿和蒸发的大量微孔，在靠近与其电感线圈相连一端预留有一定宽度的非开孔区域。
72.作为一种优选实施例，所述非开孔区域的宽度大约为电感线圈线路宽度的两倍左右。
73.作为一种优选实施例，所述柔性保护层6为聚亚酰胺或聚二甲基硅氧烷，柔性保护层6仅仅起到绝缘保护电路作用，因此具有绝缘性的柔性材料都可以使用。
74.参见图3所示，本发明还提供一种柔性阵列式湿度压力传感器的制备工艺，包括以下步骤：
75.s1，准备柔性基底1，并对其进行氧化处理改变其亲水性，使得可以在其上进行喷墨打印；
76.s2，基于喷墨打印技术加工下层电路2，包括分别位于两个区域每个传感单元的电容底电极板和与其相连的电感线圈，每个电感线圈均预留一个引线头；
77.s3，烘干下层电路2，使其固化后具备导电能力；
78.s4，基于喷墨打印技术或者涂覆技术在下层电路2上覆盖绝缘层3，并露出每个传感单元的电感线圈的引线头；
79.s5，基于喷墨打印技术或者涂覆技术在湿度传感区域101的绝缘层3上制备吸水层4，并露出湿度传感区域101的引线头；
80.s6，对吸水层4和进行氧化处理改变其亲水性，使得可以在其上进行喷墨打印；
81.s7，基于喷墨打印技术湿度传感区域101的吸水层4上和压力传感区域102的绝缘层3上加工上层电路5，所述上层电路5包括分别设于两个区域每个传感单元的电容顶电极
板和与相应电容顶级板相连的连接引线，并使得连接引线与传感单元的电感线圈的引线头相连通；
82.s8，烘干上层电路5，使其固化后具备导电能力；
83.s9，在压力传感区域102的上层电路5上覆盖柔性保护层6，所述湿度传感区域101的柔性保护层6上设有与该区域电容顶极板对应的湿敏窗口61，完成柔性阵列式湿度压力传感器的制备。
84.本发明所制备的柔性阵列式湿度压力传感器采用一个矢量网络分析仪7配合即能同时测量湿度和压力，并且两个传感单元的测量相互不干扰，因此是一种复合型传感器8，能大大降低制作成本和使用成本。
85.下面详细说明其中的制造细节：
86.步骤s1中柔性基底1一般选择聚亚酰胺(pi)，厚度约100μm。此种材料与人体皮肤相容性好，贴合在皮肤上检测湿度和脉搏时不会造成伤害。
87.需要注意的是，在选择好基底投入使用前，需要先进行亲疏水改性处理，方便后续喷墨打印的墨水与基底结合更为紧密，利于线路成型。一般选择使用紫外光灯照射40-60s为宜。
88.步骤s2即使用喷墨打印技术打印的下层电路2，厚度约200nm。
89.在打印前需分别完成对三个传感单元电路结构的设计，即设计不同样式的电感线圈与电容极板，使得测定的谐振频率及其波动范围在独立区间之内。假设设计的湿度传感单元的电感为l1，电容为c1；第一压力传感单元的电感为l2，电容为c2；第二压力传感单元的电感为l3，电容为c3。l1、l2、l3互不相同，c1、c2、c3互不相同。
90.对于湿度传感单元：谐振频率假设湿度变动范围为rh∈(rh1,rh2),使得电容极板距离d
rh
∈(d1,d2)，进而c1∈(c
a1
,c
a2
),从而使得谐振频率f1∈(f
a1
,f
a2
)；
91.对于第一压力传感单元：谐振频率假设压力变动范围为f∈(f1,f2),使得电容极板距离df∈(d3,d4)，进而c2∈(c
b1
,c
b2
)，从而使得谐振频率f2∈(f
b1
,f
b2
)。；
92.对于第二压力传感单元：谐振频率假设压力变动范围为f∈(f3,f4),使得电容极板距离df∈(d5,d6)，进而c2∈(c
c1
,c
c2
)，从而使得谐振频率f3∈(f
c1
,f
c2
)。
93.如附图5所示，曲线a和曲线a’分别是湿度传感单元的响应曲线与波动后的情形，但波动保持在区间9内，即(f
a1
，f
a2
)内；曲线b和曲线b’分别是第一压力传感单元的响应曲线与波动后的情形，但波动保持在区间10内，即(f
b1
，f
b2
)内；曲线c和曲线c’分别是第二压力传感单元的响应曲线和波动后的情形，但波动保持在区间11内，即(f
c1
，f
c2
)内。上述三个区间相互独立、互不干扰，使用单测量端口(单感应天线71)也能直观地分辨出传感器单元与响应曲线的对应关系，便于准确标定压力、湿度-谐振频率复合曲线。
94.打印完电路后，由于喷墨打印出的墨水线路属于有机溶剂和纳米金属的混合物，因此需要置于真空干燥箱中进行高温蒸发处理，一般为180℃处理约30min为宜。
95.步骤s3即在电路层的上方打印绝缘层3，厚度约为500nm。此种绝缘材料还需具备一定的介电性质，适宜作为电容器两极板间的介电层，一般可选用聚二甲基硅氧烷(pdms)。还需注意两点：第一，为了方便上层电路5中的电容器上级板与下层电路2的电感线圈相连
通，绝缘层3需留出一定大小的引线通口31、32；第二，完成上述步骤后等待一段时间使pdms具备一定的固化性质，便于后续操作。
96.步骤s4的目的是打印湿度传感单元的吸水层4，同样需要留出一定大小的引线通口41。吸水层4材料一般选用聚乙烯醇(pva)，打印完pva溶液后45℃低温烘干其中的水分，得到厚度为180nm(完全吸水将膨胀到360nm)的pva薄膜。随后再次进行对湿度传感单元的pva层和压力传感单元的pdms层进行改性处理，便于喷墨打印上层电路5。
97.步骤s5即打印上层电路5，主要是电容器的上极板及连接引线。将引线与下层电路2的电感线圈相连，整个电路回路便制造完成。同步骤s2，为了便于电路成型，打印完后需进行高温蒸发处理。
98.步骤s6即进行封装操作。本发明所制备的复合型传感器8封装方式特殊简易，避免了传统半导体加工中各类繁杂的操作。直接使用喷墨打印技术将柔性保护层6打印到上层电路5上，一般材料也可选用pdms，等待一段时间后pdms保护层便具备固化性能，其耐高温耐腐蚀的优良特性适宜作为封装材料。
99.本发明的优势：
100.本发明设计的复合型传感器8集成了湿度传感器和压力传感器，能同时实时检测环境湿度与外加压力波动，可应用于手腕处的脉搏监测和皮肤湿度监测，协助判断患者健康状态。
101.本发明提及的复合型传感器8的设计和生产过程方便快捷，使用全喷墨打印技术，能一定程度上实现阵列式批量制造，大大节省机器成本。
102.本发明所设计的复合型传感器8中，压力传感单元与湿度传感单元分别对应不同的谐频区间，响应曲线直观易分辨。
103.本发明所设计的复合型传感器8所用材料不仅柔韧性好，生物相容性也较为优异，适配多类工况。
104.本发明所设计的复合型传感器8封装方式特殊，无需传统半导体加工方案，在一定程度上节省了加工成本，提高其制造效益。
105.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干技术改进和变形，这些改进和变形也应该视为本发明的保护范围。