本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其是在人體血氧及脈搏監(jiān)測領(lǐng)域，用于非入侵式人體血氧及脈搏監(jiān)測。

背景技術(shù)：

血氧飽和度是人體最重要的生理體征參數(shù)之一，在臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域有極為重要的參考價值。目前檢測血氧飽和度的主要手段是利用血氧檢測儀，其中，非入侵式血氧傳感器具有對人體無損、可連續(xù)測量的特點，其產(chǎn)生的臨床效應(yīng)已經(jīng)被廣泛認(rèn)同。

非入侵式柔性可延展血氧傳感器具有便攜性、實時監(jiān)測、探測機(jī)體部位廣等特點，可以及時評價血氧飽和狀態(tài)，了解機(jī)體氧和功能，目前已經(jīng)成為血氧傳感器領(lǐng)域的研究熱點。

基于光電特性的非入侵式血氧檢測是以Beer-Lambert定律為理論基礎(chǔ)，利用吸光光度法測定原理來實現(xiàn)的。兩束波長不同的光交替點亮，產(chǎn)生的光波穿過檢測部位組織后，到達(dá)光電探測器，通過對隨著脈搏變化的光強(qiáng)進(jìn)行分析和計算，從而獲得脈搏和血氧飽和度值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種柔性可延展脈搏血氧傳感器。本發(fā)明在探測血氧飽和度的同時，又可以探測機(jī)體脈搏。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于柔性可延展襯底的血氧傳感器，其特征在于，包括一空腔體，該空腔體是由柔性可延展支撐襯底和封裝結(jié)構(gòu)組合而成，空腔體內(nèi)注滿液體，在液體中有一柔性可延展襯底，光電二極管和用于檢測光電二極管光波的光電探測器集成在柔性可延展襯底上，上述光電二極管和光電探測器通過可延展金屬導(dǎo)線與外部電路相連共同構(gòu)成基于光電特性的血氧傳感器。

本發(fā)明是為了在實現(xiàn)應(yīng)變隔離的同時，當(dāng)整個器件貼付到人體皮膚并隨皮膚彎曲或拉伸變形時，內(nèi)部的器件不會一起跟著變形，并且由于光電二極管和光電探測器在同一柔性襯底上，此約束關(guān)系可以使得光電二極管和光電探測器的相對位置保持不變。這種設(shè)計能夠在期間發(fā)生變形的同時，維持探測光路的不變性，消除大部分運動變形對血氧光電信號帶來的干擾。

所述的柔性可延展襯底及封裝結(jié)構(gòu)可以選擇柔韌性好、具備生物兼容性的材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)，多聚膜類敷料等。通過模具將兩者按照中空結(jié)構(gòu)塑性(中空圓柱體、正方體等)定型，內(nèi)部空間要充足到至少能夠容納柔性可延展襯底。

所述液體為具備適當(dāng)粘性的流體，如硅油、液體的PDMS等。液體應(yīng)當(dāng)具備一定的親水性，能夠和柔性可延展襯底及封裝結(jié)構(gòu)的材料兼容。同時，該液體對所采用的光電二極管光波吸收率盡可能的小(透過率大于95％)，并且是絕緣體。選擇合適的液體能夠大大降低封裝漏液的可能性，并使得外部變形產(chǎn)生的應(yīng)力盡可能少的傳播到內(nèi)部的整體結(jié)構(gòu)。

在柔性可延展襯底上集成光電二極管和光電探測器。柔性可延展襯底應(yīng)當(dāng)盡可能的薄，最好是小于10um，以節(jié)約腔內(nèi)空間，并且能夠與金屬有一定的兼容性，即可以通過一定的工藝使得金屬導(dǎo)線粘結(jié)在柔性襯底上。金屬導(dǎo)線的制備直接在柔性可延展襯底上完成，可以利用濕法刻蝕的工藝完成。光電二極管和光電探測器分別固定到金屬導(dǎo)線一端的電極上，導(dǎo)線另一端通過極細(xì)的銀線和外部電路板相連。

一組光電二極管可以選擇不同波長的的發(fā)光二極管組合，例如波長620nm和850nm，550nm和940nm等，光電探測器的響應(yīng)波長范圍應(yīng)當(dāng)包括二極管發(fā)光波長。光電二極管和探測器應(yīng)選擇厚度薄的，經(jīng)過減薄工藝處理的，厚度小于50um的最佳。

所述的金屬導(dǎo)線連接外部電路和傳感器光電器件，可以采用柔性可延展結(jié)構(gòu)設(shè)計，也可以使用直徑較小、具有柔性彎曲特性的金屬線或兩者混合使用連接光電器件與外部電路，并可以隨著傳感器整體產(chǎn)生相應(yīng)的形變。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的柔性可延展血氧傳感器，由于采用了浮島結(jié)構(gòu)的設(shè)計，因而在緊貼人體皮膚的時候，隨著皮膚的變化產(chǎn)生相應(yīng)的形變，并且保持浮島結(jié)構(gòu)上光電二極管與探測器的相對位置不變。這種設(shè)計能夠有效消除人體運動時對光電探測信號產(chǎn)生的干擾使用部位靈活，可在機(jī)體活動的過程中實時探測脈搏及血氧飽和度的特點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的柔性可延展脈搏血氧探測器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1—柔性可延展支撐襯底；2—柔性可延展襯底；3—具備柔性可延展特征的金屬導(dǎo)線；4—一組光電二極管；5—光電探測器；6—液體；7—封裝結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，并舉例實施方案對該發(fā)明的可實現(xiàn)性做進(jìn)一步說明。

血氧傳感器即可以檢測血氧，又可以檢測脈搏。為表述方便，以下只使用血氧監(jiān)測來描述，附圖1為反射式血氧傳感器，本發(fā)明也可以是透射式血氧傳感器。

下面結(jié)合實例說明該傳感器的制備過程。

首先，柔性可延展支撐襯底1選用PDMS制備。將液體PDMS與固化劑混合，倒入鋁制的圓柱形模具內(nèi)，加熱固化后，仔細(xì)從模具上剝離下來，形成中空圓柱形；

柔性可延展襯底2是厚度僅4um的PEI(聚醚酰亞胺)。首先將PEI鋪平并粘貼到硅片上，通過電子束蒸發(fā)(ebeam)在PEI的表面沉積600nm厚的金屬Au(金)。將PEI從硅片剝離，并裁切成適當(dāng)?shù)拇笮?，通過濕法刻蝕將Au圖形化，制備出柔性可延展形狀的導(dǎo)線，其形狀可采用且不限于波浪形、蛇形線、自相似結(jié)構(gòu)。之后將適用于血氧檢測的光電二極管4和光電探測器5用銀膠等粘接劑分別固定到通過濕法刻蝕得到的Au電極處。光電二極管4可采用功率和波長能夠用于血氧監(jiān)測的組合(例如波長620nm和850nm等)，可延展金屬導(dǎo)線一端Au電極與光電二極管4連接，可延展金屬導(dǎo)線一端連接外部電路用于給光電二極管4供電；光電探測器5能夠檢測相應(yīng)的光電二極管發(fā)出的光波，光電探測器固定到可延展金屬導(dǎo)線一端Au電極，可延展金屬導(dǎo)線另一端和外部電路板相連，用于獲得光電探測信號。內(nèi)部的血氧傳感器結(jié)構(gòu)制備完成。

然后在得到的柔性可延展支撐襯底1空腔里注入PDMS液體6，并將集成有光電二極管4和光電探測器5的柔性可延展襯底結(jié)構(gòu)侵入PDMS液體內(nèi)，加蓋封裝結(jié)構(gòu)7，器件制備完成。

不同于傳統(tǒng)血氧飽和度傳感器，由于采用了這種特殊的柔性可延展結(jié)構(gòu)，可用于機(jī)體血氧監(jiān)測的部位及監(jiān)測環(huán)境被大大擴(kuò)展，既可以用與同一機(jī)體不同部位的監(jiān)測，也可以用于其在不用環(huán)境條件下(例如運動等)的脈搏及血氧監(jiān)測。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。