本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种柔性压力传感器及脉象测量装置。
背景技术：
人体脉象能传递心血管系统的生理、病理信息，是窥视体内功能变化的窗口，可为诊断疾病提供重要依据。由于“脉理精微、其体难辨、在心易了，指下难明”，要在手下能感觉出明显的变化不仅需要经验还有个人的领悟，以至于很难学习和传承。而利用现代计算机辅助分析能够部分克服上述缺点，从而提高中医脉诊的应用。由于受传感器技术发展的限制，目前主要以单部、单点脉搏传感器获得的脉搏波形分析为主。但是单点的脉搏传感器重复性较差，采集位置的微小差距会造成信号很大的误差，而且信息量不够丰富，难以模拟中医切脉过程，出现“脉不对症，症脉不依”的现象。
中医诊脉的过程是中医利用三个手指在寸、关、尺三部进行举、按、寻操作，然后凭借经验和指下感觉进行诊病。手指的结构仿佛多个柔性的、微小的、可感受多维力的触觉传感器单元，通过诸多传感单元获得的信息，经过一定生物过程，形成感觉，最终加之经验给出最后结论。
在中医客观化、定量化方面，前人做了大量的工作，发明了各种形式的脉象仪。但是这些脉象仪大多以单元型压力传感器为主，多为刚性、笨拙，易引起受试者不适感，且信息量少，只能得到一维脉象信息，不能全面准确的反应中医脉象信息特征。
目前，柔性压力传感器主要分为四类：压阻式、压电式、晶体管式和电容式。其中电阻式的精度不高，且弛豫时间长，易受温度影响，漂移大；压电式的只用于动态监测，且需要专用的型号放大装置，不易集成；晶体管式的结构复杂；电容式的主要用半导体工艺制备，成本高，灵敏度不高，易受干扰。
要解决中医脉象的采集问题，所研制的脉象传感器必须是柔性接触式的且符合以下这些特征：点阵式、高精度、高灵敏度、大的检测范围，有静态压和动态压，可在浮、中、沉等外压下精准检测到脉搏的跳动。然而，现今具有高灵敏度的柔性压力传感器只在非常有限的低压力区间下工作，而检测范围大的其灵敏度却又很低。
技术实现要素：
为了达到上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种柔性压力传感器，包括：
柔性基板，包括分隔设置的至少三个分支；
至少三个第一柔性电极，分别设置于每个所述分支上；
柔性介电层，设置于每个所述第一柔性电极上，所述柔性介电层的介电常数在不同压力的作用下而改变；
第二柔性电极，设置于每个所述柔性介电层上。
优选地，所述柔性压力传感器还包括：
模数转换器件，设置于所述柔性基板上，各个第一柔性电极独立地与所述模数转换器件电连接。
优选地，所述柔性介电层包括石墨烯、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线、纳米碳酸钡颗粒、纳米二氧化钛中的至少一种与高分子聚合物弹性体的复合物。
优选地，所述高分子聚合物弹性体包括苯乙烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯系弹性体、聚苯乙烯系弹性体、聚酰胺系弹性体、硅橡胶中的一种。
优选地，所述第一柔性电极和/或所述第二柔性电极由导电纤维编制而成。
优选地，所述柔性介电层的厚度为50μm～200μm。
优选地，所述第一柔性电极的面积为1mm2～4mm2，和/或相邻的两个第一柔性电极之间的间距为0.1mm～0.2mm。
优选地，所述多个第一柔性电极所占面积为0.6cm2～1cm2。
优选地，所述第一柔性电极呈正方形。
本发明还提供了一种脉象测量装置，包括如上述的柔性压力传感器和处理器，所述处理器用于接收所述模数转换器件发送的数字信号。
与现有技术相比，本发明的柔性压力传感器的介电层的介电常数在不同的外部压力的变化而发生巨大的变化，从而使柔性压力传感器的电容值随着压力变化率增加。从而提升了柔性压力传感器的灵敏度和压力检测范围。
附图说明
图1为本发明的柔性压力传感器的结构示意图；
图2为本发明的柔性压力传感器的截面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供的柔性压力传感器，包括、柔性基板1、至少三个第一柔性电极2、柔性介电层3、第二柔性电极4和模数转换器件5。所述柔性基板1包括分隔设置的至少三个分支1a。所述第一柔性电极2分别设置与每个所述分支1a上，所述柔性介电层3设置于每个所述第一柔性电极2上，所述第二柔性电极4设置于每个所述柔性介电层3上。所述模数转换器件5同样设置于所述柔性基板上，并与每个所述第一柔性电极2和所述第二柔性电极4独立地电性连接。
其中，所述柔性介电层3为石墨烯、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线、纳米碳酸钡颗粒、纳米二氧化钛中的至少一种与高分子聚合物弹性体的复合物(例如：苯乙烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯系弹性体、聚苯乙烯系弹性体、聚酰胺系弹性体、硅橡胶中的一种)，厚度为50μm～200μm。所述柔性介电层3的介电常数在不同压力的作用下会产生巨大的改变。从而增加了柔性压力传感器的灵敏度，提高了压力传感器的检测范围。
作为进一步的改进，所述第一柔性电极2和/或所述第二柔性电极4呈正方形，由导电纤维编制而成。其中，所述第一柔性电极2的面积为1mm2～4mm2。每个第一柔性电极2所占面积为0.6cm2～1cm2。
实施例2
基于实施例1，本实施例中，柔性压力传感器可以包括多个矩阵排布的第一柔性电极2。所述第一柔性电极2的横排数量范围为4～5个，纵排数量范围为5～6个。本实施例的柔性压力传感器具有足够的传感单元，有利于覆盖桡动脉。
实施例3
基于实施例1，本实施例中，所述柔性介电层3优选为石墨烯与硅橡胶的复合物，石墨烯在复合物中的体积分数为1％。所述柔性介电层3的介电常数在不同压力的作用下会产生巨大的改变，从而增加了柔性压力传感器的灵敏度。
实施例4
基于实施例1，本实施例中，所述柔性介电层3优选为铜纳米线与聚酰胺系弹性体的复合物，铜纳米线在复合物中的体积分数为2.5％。所述柔性介电层3的杨氏模量相对较高，因此可检测的压力范围相对较大，进一步提高了柔性压力传感器的检测范围。
实施例5
基于实施例1，本实施例中，所述柔性介电层3优选为银纳米线与聚酰胺系弹性体的复合物，银纳米线在复合物中的体积分数为2％。所述柔性介电层3的杨氏模量相对较高，因此可检测的压力范围相对较大，而且提高了柔性压力传感器的弯折性能。
实施例6
基于实施例1，本实施例中，所述柔性介电层3优选为碳纳米管与热塑性聚氨酯的复合物，碳纳米管在复合物中的体积分数为1％，少量的掺杂不仅使复合材料的介电常数大大增加，而且还保留原有聚合物的柔性。
在本发明的另一方面提供了一种脉象测量装置。该装置包括上述任一实施例的柔性压力传感器和处理器。所述处理器用于接收所述模数转换器件5发送的数字信号，并转化为三维的动态图，可以显示更加准确、形象、生动、直观的脉象特征。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括：
柔性基板(1)，包括分隔设置的至少三个分支(1a)；
至少三个第一柔性电极(2)，分别设置于每个所述分支(1a)上；
柔性介电层(3)，设置于每个所述第一柔性电极(2)上，所述柔性介电层(3)的介电常数在不同压力的作用下而改变；
第二柔性电极(4)，设置于每个所述柔性介电层(3)上。
2.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，还包括：
模数转换器件(5)，设置于所述柔性基板上，各个第一柔性电极(2)独立地与所述模数转换器件(5)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性介电层(3)包括石墨烯、碳纳米管、银纳米线、铜纳米线、纳米碳酸钡颗粒、纳米二氧化钛中的至少一种与高分子聚合物弹性体的复合物。
4.根据权利要求3所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述高分子聚合物弹性体包括苯乙烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚烯系弹性体、聚苯乙烯系弹性体、聚酰胺系弹性体、硅橡胶中的一种。
5.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一柔性电极(2)和/或所述第二柔性电极(4)由导电纤维编制而成。
6.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性介电层(3)的厚度为50μm～200μm。
7.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一柔性电极(2)的面积为1mm2～4mm2。
8.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，每个所述第一柔性电极(2)所占面积为0.6cm2～1cm2。
9.根据权利要求1或7或8所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一柔性电极(2)呈正方形。
10.一种脉象测量装置，其特征在于，包括如权利要求2-9任一项所述的柔性压力传感器和处理器，所述处理器用于接收所述模数转换器件(5)发送的数字信号。
技术总结