微型壓力傳感器制造技術

本發(fā)明專利技術涉及一種用于測量在導管（300）中輸送的流體的壓力的裝置（100），包括：a.第一電極；b.第二電極；c.與上述兩個電極接觸的導電或半導電納米粒子集合體;d.測量裝置，其提供與納米粒子集合體的電特性成比例的信息，電特性在第一和第二電極之間測量，所述電特性對集合體的納米粒子之間的距離靈敏；e.納米粒子集合體與柔性襯底（130）機械接合，并且與在導管中輸送的流體機械接觸，從而使所述集合體的納米粒子之間的距離按照流體壓力的變化而改變。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】微型壓力傳感器本專利技術涉及一種微型壓力傳感器。本專利技術對于測量在導管中輸送的流體的壓力特別有用，對于測量導管中壓力的空間分布、軸向分布或者周向分布尤其有用。對于在導管中輸送的流體的壓力的相對或絕對的測量，尤其是壓力的空間分布或時間分布的測量，允許確定與流體的流動狀態(tài)有關的許多參數(shù)，以及可以確定在導管中輸送的流體的固有特性，例如流體的粘度或它的瞬時流量。當被輸送的流體是人類或動物的體液(例如血液或尿液)時，了解這樣的參數(shù)尤為有用。例如，當用血管搭橋術使在儀表化導管中的流體進行體外循環(huán)時，測量流體的壓力或該壓力的空間分布允許在不進行流體采樣的情況下收集關于該流體的特性和循環(huán)狀態(tài)的信息。根據(jù)另一個應用例子，特別有利的是，壓力和壓力空間或時間分布的測量可以在體內(nèi)導管例如血管上實現(xiàn)。現(xiàn)有技術中已知的非侵入性壓力測量裝置由檢測對象組成，通過測定計測量檢測對象的形變，其被稱作應力，檢測對象應與導管機械地耦合以便導管在導管輸送的流體的壓力作用下的形變傳遞給檢測對象。國際專利申請W02006122750描述了這樣的壓力傳感器，壓力傳感器適于被植入體內(nèi)導管，例如血管。獲得導管和傳感器的檢測對象之間的機械耦合的需要會局部地改變導管的機械響應，甚至改變導管的形狀，并且可能對流體的流動狀態(tài)造成影響。因此，這樣的傳感器不能在短距離上測量壓力的周向或軸向分布。為了解決現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提出了一種測量在導管中輸送的流體的壓力的裝置，其特征在于，包括:a.第一電極； b.第二電 極；c.與上述兩個電極接觸的導電或半導電納米粒子集合體；d.測量裝置，其提供與納米粒子集合體的電特性成比例的信息，電特性是在第一和第二電極之間測量的，所述電特性對集合體的納米粒子之間的距離靈敏；e.納米粒子集合體與柔性襯底機械接合，并且與被輸送的流體機械接觸，從而使所述集合體的納米粒子之間的距離按照述流體壓力的變化而改變。因此，納米粒子的使用允許實現(xiàn)靈敏度高同時體積小的傳感器，這樣的傳感器適用于許多測量情形。實際上，納米粒子集合體被布置于柔性襯底上并適合被用作為檢測對象，可以直接測量施加于其上的力不受與放置裝置的支撐物的剛性的影響，或者納米粒子集合體可以被添加在檢測對象上以測量檢測對象的形變，這兩種實施例可以結(jié)合起來。從下面描述的有利的實施例將給出使用納米粒子的其它優(yōu)點，這些實施例可以單獨考慮，或者以技術上可行的任意組合來考慮。本文中，動詞“連接”和術語“接觸”表示兩個元件之間功能上的聯(lián)系，尤其是術語“機械接觸”表示兩個元件之間的力的傳遞，這種傳遞要么是直接的，要么力的傳遞還通過其它元件。有利的是，本專利技術的目標裝置包括用于將柔性襯底機械地連接到輸送流體的導管的壁上的部件，柔性襯底上布置有納米粒子集合體。本實施例對于可能以臨時方式將本專利技術的目標裝置添加到導管(例如體內(nèi)導管)上的情況尤其有利。有利的是，柔性襯底適于被連接到導管，以使納米粒子集合體處在所述柔性襯底和導管的壁之間的界面處。這種結(jié)構尤其允許將納米粒子集合體作為壓力傳感器檢測對象，柔性襯底對于流體的流動狀態(tài)只有很小的影響。根據(jù)本專利技術的目標裝置的實施例，在柔性襯底和導管之間機械連接的部件包括環(huán)，可以通過接合部打開環(huán)以將導管插入到環(huán)中，在柔性襯底上形成環(huán)的接合部。該實施例使得能夠提出夾接形式的測量裝置，夾的分支為易于操作的剛性結(jié)構，由于接合部的柔韌性，分支的剛性不影響導管的響應，這允許可以對在導管中輸送的流體的壓力變化，尤其是時間上的變化進行精細測量。有利的是，納米粒子由金構成，柔性襯底由生物可吸收材料構成。因此，本專利技術的目標裝置可以布置在體內(nèi)導管上，并且會自然消除。根據(jù)本專利技術的目標裝置的特定實施例，納米粒子集合體的測得的電特性是集合體的電容。因此，對電特性變化的測量，由此對導管輸送的流體的壓力的測量可以尤其通過諧振電路以非接觸和遠程方式實現(xiàn)，而無需通過線連接將裝置連接到電路。本實施例對于在將本專利技術的目標裝置用于在體內(nèi)導管中輸送的流體的壓力的測量時尤其有利。本專利技術還涉及一種用于輸送流體的儀表化導管，其包括根據(jù)上述任何一個實施例的裝置。根據(jù)本專利技術的目標導管的實施例，測量裝置被連接到導管的壁上，所述導管構成檢測對象。該實施例尤其適于測量在體外回路中循環(huán)的流體的壓力。儀表化導管可以被容易地放入回路中。根據(jù)與前面實施例相符合的另一實施例，壓力測量裝置被連接到導管的內(nèi)壁與被輸送的流體接觸。這種實施例對于將壓力測量裝置的納米粒子集合體直接被用作檢測對象的情況尤其有利。在這種情況下，儀表化導管可以提供關于流動中壓力分布的相當精確的信息，并且能推斷出在流體流動狀態(tài)`下關于流體特性的信息。將在本專利技術的優(yōu)選但絕非限定性的實施例框架下和附附圖說明圖1至6中更確切地描述本專利技術，在附圖中:-圖1表示構成根據(jù)本專利技術的目標裝置的一個實施例的一部分的基本傳感器的俯視透視圖；-圖2的截面圖示出根據(jù)本專利技術的目標裝置的一個實施例的基本傳感器的工作原理，基本傳感器對大致平行于納米粒子層堆積方向的外力靈敏，圖2A中基本傳感器不受外力作用，圖2B的情況下基本傳感器受到機械外力作用；-圖3的端部截面圖示出在導管上應用本專利技術的目標裝置的兩個變型，圖3A中裝置在導管內(nèi)壁上，圖3B中裝置在導管外壁上；-圖4的俯視透視圖示出被稱為連續(xù)型的基本傳感器的運轉(zhuǎn)；-圖5是使用圖4所示的連續(xù)型基本傳感器的端部截面的示例示圖，為實現(xiàn)根據(jù)本專利技術實施例的裝置，在圖5A中連續(xù)型基本傳感器安裝在導管的內(nèi)部，在圖5B中安裝在導管的外部；-圖6按照端部截面圖表示使用帶有接合部區(qū)域的環(huán)的本專利技術的目標裝置的實施例；以及-圖7是根據(jù)本專利技術實施例的儀表化導管的實施例的端部透視圖。根據(jù)一個實施例，在圖1中本專利技術的目標測量裝置包括基本傳感器(100)，基本傳感器(100)包括第一電極(101)和第二電極(102)，以及通過電絕緣的配位體(未標出)結(jié)合的導電或半導電納米粒子集合體(110)。根據(jù)該實施例，所述集合體包括沿堆積方向(Z)堆積的至少兩層納米粒子(110)。兩個電極(101，102)與納米粒子集合體電接觸。測量部件(120)可以測量納米粒子集合體的電特性，例如它的電阻。兩個電極和納米粒子集合體組成的整體被布置于襯底(130)上，并且有利的是被絕緣薄膜(未標出)覆蓋。對于相同的形變，這種基本傳感器至少有傳統(tǒng)的稱為惠斯登的橋接壓阻式應變計100倍靈敏。納米粒子(110)的大小可介于2.10_9米或幾納米之間，并且可能達到50微米，以使基本傳感器的厚度相當小，根據(jù)納米粒子的大小和堆積層的數(shù)量，傳感器厚度至多為0.2毫米的程度，但可減小到0.02微米(10_6米)。圖2A是無外力時的截面圖，基本傳感器的集合體的納米粒子按密集的堆排列。在圖2B中，當機械外力(200)作用于納米粒子集合體時，集合體的所有或部分納米粒子(110)之間的距離被改變，這改變了所述集合體的電特性。因此測量對距離靈敏的電特性可以確定機械外力的強度。機械外力可以是施加于本專利技術的目標裝置的力，壓力或形變，其可以直接給目標裝置，也可以通過檢測對象施加。襯底(130)被稱為柔性的，這是因為當集合體直接受外力作用時襯底并不阻止納米粒子之間距離的改變。在圖3中，根據(jù)本專利技術的目標裝置的實施例，目標裝置包括一個或多個基本傳感器本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：埃里克·穆謝爾拉福瑟，利昂內(nèi)爾·松容，
申請(專利權)人：納米制造概念公司，
類型：
國別省市：