【摘 要】
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生物医学信号的实时监测为我们现代生活方式提供了巨大的生活便利。可穿戴设备可以实时地监测和识别生理信号(心率、血压、呼吸率和步频等)。然而,传统的实时监测设备具有严
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生物医学信号的实时监测为我们现代生活方式提供了巨大的生活便利。可穿戴设备可以实时地监测和识别生理信号(心率、血压、呼吸率和步频等)。然而,传统的实时监测设备具有严重的缺点,例如:刚性结构、灵敏性差,导致在日常生活和医疗应用上受到诸多限制。因此,本文以可穿戴设备为研究对象,通过制备柔性传感器并重点探究其力电响应性、稳定性和敏感性。本研究首先通过将丙烯腈与对苯乙烯磺酸钠共聚制备了一种力学回弹性优异和具有力电响应性的弹性体。弹性体的微观结构具有双向褶皱结构,在力学循环压缩100次后,弹性体的应力-应变曲线基本重合,应力-应变回滞环小,表明这种双向褶皱结构的弹性体具有优异的能量耗散机制。通过不同外力作用下输出电信号实验,表明弹性体具有优异的力电响应性,能够准确地区分外力的大小;通过5N循环外力作用下输出电信号实验,前10次输出电压为70mV,400次后输出电压依旧维持在70mV,在740次循环压缩后电压输出值略微下降到67mV,与初始的电压输出值相当,表明弹性体具有稳定的力电响应性能。通过脉搏、步频、吹气微小振动的传感实验验证了弹性体具有用作柔性传感器的灵敏性、准确性和稳定性。本研究为下一代新型可穿戴电子设备的研发做出了新的探索。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种超疏水的压电高分子,所以往往用于生物传感器受到限制。本研究通过将PVDF与柔性基底水凝胶复合制备了一种柔性压电式压力传感器。通过红外、XRD、DSC表征证明了复合水凝胶中PVDF主要以β相存在。通过手指弯曲角度大小和声带发声强弱对柔性传感器力电响应性输出电压值大小实验,证实该传感器具有稳定和准确的力电响应性,表明该传感器具有用作柔性传感器的应用潜力,为可植入体内的柔性传感器的设计和使用提供了新的思路。
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