可植入式柔性眼壓傳感器及其測(cè)控技術(shù)研究.pdf

1、眼壓信號(hào)是青光眼患者特別是重癥青光眼患者需要實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)非常重要的生理信號(hào)。目前醫(yī)院常用的眼壓測(cè)量?jī)x器，由于其尺寸大，無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)且需要外人協(xié)助測(cè)量等因素的影響，無(wú)法滿足患者24小時(shí)眼壓較為準(zhǔn)確、方便地測(cè)量。為此，本文研究了一種可植入式柔性眼壓傳感器用于青光眼患者的眼壓長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)，并且主要圍繞眼壓傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝制作、測(cè)控系統(tǒng)、表征和性能測(cè)試等方面進(jìn)行研究。
　　本文首先分析總結(jié)了國(guó)內(nèi)外可植入式眼壓傳感

2、器和柔性壓力傳感器的研究現(xiàn)狀并提出了一種基于微納接觸敏感機(jī)制的電容式壓力傳感器。這種微納接觸敏感結(jié)構(gòu)的電容式壓力傳感器受壓力作用后，具有易變形、介電常數(shù)變化大的特點(diǎn)，因此能夠提高傳感器的靈敏度。根據(jù)傳感器的原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可植入的特殊應(yīng)用，本文選用了可生物兼容的材料，并且主要研究了兩種微納接觸結(jié)構(gòu)的電容式壓力傳感器的制作工藝。一種是利用規(guī)則的金字塔結(jié)構(gòu)，另一種是利用多壁碳納米管制作微納接觸結(jié)構(gòu)。綜合分析比較了兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并重點(diǎn)對(duì)多

3、壁碳納米管制作的微納接觸結(jié)構(gòu)的電容式壓力傳感器進(jìn)行研究。
　　傳感器的測(cè)控系統(tǒng)也是本文的重要研究?jī)?nèi)容，它主要由密封腔體、環(huán)境控制模塊、信號(hào)處理模塊組成?？紤]到眼壓的特殊環(huán)境，本文設(shè)計(jì)、制作的密封腔體和環(huán)境控制模塊能夠控制密封腔體內(nèi)的壓力、溫度等環(huán)境因素。信號(hào)處理模塊主要包括電容檢測(cè)電路和電子測(cè)量?jī)x器，用于檢測(cè)和傳輸傳感器的信號(hào)。此外，設(shè)計(jì)、制作的固態(tài)壓力系統(tǒng)，用于傳感器對(duì)固態(tài)壓力的響應(yīng)。建立的傳感器測(cè)控系統(tǒng)能滿足眼壓傳感器的性能測(cè)

4、試和模擬體內(nèi)眼壓環(huán)境的要求。
　　最后通過(guò)高精密測(cè)量?jī)x器和傳感器測(cè)控系統(tǒng)對(duì)傳感器進(jìn)行表征和性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文研究的基于微納接觸敏感結(jié)構(gòu)的電容式壓力傳感器具有良好的穩(wěn)定性、重復(fù)性、遲滯，傳感器的靈敏度可達(dá)1.3/kPa，傳感器對(duì)微小壓力的響應(yīng)時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)，并且不易受溫度的影響。這種高性能的可植入式柔性眼壓傳感器，經(jīng)過(guò)合適的封裝后，不僅適用于體內(nèi)眼壓的測(cè)量，而且也會(huì)有力地推進(jìn)新型微傳感器在醫(yī)療、健康監(jiān)測(cè)、移動(dòng)健康服務(wù)等領(lǐng)域