可植入式柔性眼壓傳感器及其測控技術研究.pdf

1、眼壓信號是青光眼患者特別是重癥青光眼患者需要實時、準確監(jiān)測的一項非常重要的生理信號。目前醫(yī)院常用的眼壓測量儀器，由于其尺寸大，無法連續(xù)監(jiān)測且需要外人協(xié)助測量等因素的影響，無法滿足患者24小時眼壓較為準確、方便地測量。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時間連續(xù)監(jiān)測，并且主要圍繞眼壓傳感器的工作原理、結構設計、工藝制作、測控系統(tǒng)、表征和性能測試等方面進行研究。
　　本文首先分析總結了國內外可植入式眼壓傳感

2、器和柔性壓力傳感器的研究現狀并提出了一種基于微納接觸敏感機制的電容式壓力傳感器。這種微納接觸敏感結構的電容式壓力傳感器受壓力作用后，具有易變形、介電常數變化大的特點，因此能夠提高傳感器的靈敏度。根據傳感器的原理、結構設計和可植入的特殊應用，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構的電容式壓力傳感器的制作工藝。一種是利用規(guī)則的金字塔結構，另一種是利用多壁碳納米管制作微納接觸結構。綜合分析比較了兩種方法的優(yōu)缺點，并重點對多

3、壁碳納米管制作的微納接觸結構的電容式壓力傳感器進行研究。
　　傳感器的測控系統(tǒng)也是本文的重要研究內容，它主要由密封腔體、環(huán)境控制模塊、信號處理模塊組成。考慮到眼壓的特殊環(huán)境，本文設計、制作的密封腔體和環(huán)境控制模塊能夠控制密封腔體內的壓力、溫度等環(huán)境因素。信號處理模塊主要包括電容檢測電路和電子測量儀器，用于檢測和傳輸傳感器的信號。此外，設計、制作的固態(tài)壓力系統(tǒng)，用于傳感器對固態(tài)壓力的響應。建立的傳感器測控系統(tǒng)能滿足眼壓傳感器的性能測

4、試和模擬體內眼壓環(huán)境的要求。
　　最后通過高精密測量儀器和傳感器測控系統(tǒng)對傳感器進行表征和性能測試。實驗結果表明，本文研究的基于微納接觸敏感結構的電容式壓力傳感器具有良好的穩(wěn)定性、重復性、遲滯，傳感器的靈敏度可達1.3/kPa，傳感器對微小壓力的響應時間達到毫秒級，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，經過合適的封裝后，不僅適用于體內眼壓的測量，而且也會有力地推進新型微傳感器在醫(yī)療、健康監(jiān)測、移動健康服務等領域