压电薄膜拥有环球无双的特点，作为一种动态应变传感器，异常合适应用于人体皮肤外面或植入人体内部的生命旌旗灯号监测。一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测进出体脉搏。本文将侧重介绍几种压电薄膜在生命特点监护方面的典范应用。

当你拉伸或曲折一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜高低电极外面之间就会产生一个电旌旗灯号（电荷或电压），并且同拉伸或曲折的形变成比例。一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大年夜的应力，而如不雅对薄膜大年夜面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。是以，压电薄膜对动态应力异常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典范值为10 ~ 15mV / 微应变（长度的百万分率变更）。

应用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会大年夜与薄膜连接的电路流掉，所以压电薄膜并不克不及探测静态应力。当须要探测不合程度的预应力时，这反而成钪抗电薄膜的优势地点。薄膜只感触感染到应力的变更量，最低响应频率可达0.1Hz.

压电薄膜很薄，质轻，异常柔嫩，可以无源工作，是以可以广泛应用于医用传感器，尤其是须要探测细微的旌旗灯号时。显然，该材料的特点在供电受限的情况下尤为凸起（在某些构造中，甚至还可以产生少量的能量）。并且压电薄膜极其耐用，可以经受数百万次的曲折和振动。

接触式传感器

应悠揭捉电薄膜的动态应变片特点，可以轻松的将压电薄膜直接固定在人体皮肤上（例如手段内侧）。精量电子—美国MEAS传感器的产品型号1001777是一款通用传感器，传感器的一侧涂有压力敏感胶。但这款胶未经生物兼容性认证，在短期实验中可以将3M9842（聚亚安酯胶带）固定在皮肤上，再将压电薄膜传感器粘贴在3M胶带上。



压电薄膜之所以即能探测异常渺小的物理旌旗灯号又能感触感染到大年夜幅度的晃荡，是因为PVDF膜的压电响应在相昔时夜的动态范围内都是线性的（大年夜约14个数量级）。多半情况下，只要能明显区分目标旌旗灯号和噪声的带宽，渺小的目标旌旗灯号都可以经由过程过滤器采冀】担


加快度传感器

Minisense100是精量电子的一款标准产品，采取悬臂梁设计，一端用硬性PCB板夹紧并带有连接引脚，另一端装有质量块。

质量块使传感器在受到振动时连贯反竽暌功。质量块‘保持不动’，而薄膜部分产生形变，大年夜而产生异常高的电压灵敏度（大年夜约1V/g）。由这个元件派生出其他生命特点传感器，例如工作人员或病患佩带的智能胸卡（内置RF遥感设备）。经由过程阶段性采集佩沃森WSEN戴者的旌旗灯号来肯定其地位和跟踪其状况。传感器感测到胸卡被摘下时会将胸卡设置成睡眠状况；如不雅传感器感触感染到身材任何部位的活动，肌肉的┞佛颤，甚至是脉搏的┞否动，会唤醒胸卡。

听诊

很多电子听诊器都采取了压电薄膜作为传感器元件，因为它耐用，灵敏度高，带宽范围宽。在该应用中，传感器元件平日都封装在传统的金属听诊头中，因为传感器须要与身材形成‘感化力’。一旦动态的压力旌旗灯号转换成电旌旗灯号，就可以有选择性的过滤或放大年夜、作为音频旌旗灯号回放、应用更复杂的运算办法断定出具体的状况、或传输到长途基站进行进一步分析存储等。
传感器组

一个复合声传感器可以同时监控多个点。Deep Breeze公司用一个有差不多100个传感器的传感器构成集病人吸气和呼气的声音信息。用真空罩将传感器贴在皮肤外面。采集到的旌旗灯号在加工处理后转换成声音的‘图像’，因而气管和肺里的气流可以像动画片一样成像。任何异物和不正常现象在这些图像中都一目了然。这种方法比X光靠得住，并且安然。

病床监护
压电薄膜和压电电缆都可以安装在床垫上探测病人的心跳，呼吸和身材活动。Hoana Medical Inc.的监护床报警体系在床垫和被单之间安装了一组传感器。病人坐或躺在监护床上时，传感器可以隔着衣服和被单精确测量收集患者的生命特点信息。柔性开关用于采集静态旌旗灯号，病患所有的动态旌旗灯号都由压电薄膜采集并转换成响应的电旌旗灯号，在病床边上的显驶吩示。病人的心率和呼吸速度不正常，或病人擅自下床时，体系可以提前报警。这一切都由传感器完成，而无需与病人直接接触。

婴儿呼吸监控仪

Infantrust 公司应用PVDF对应力极端敏感的特点开辟了一款帮助育儿产品Respisense。把监控仪夹在纸尿片切近婴儿腰部的地位，监控婴儿心跳。Respisense中的压电薄膜与腹部皮肤直接接触，在设定的时光内如不雅没探测到婴儿在晃荡，震动蜂鸣器将被启动，轻轻地拨动婴儿，刺激它呼吸。如不雅在此后的一段时光内婴儿仍没有反竽暌功，报警器将被启动。


PVDF对温度的动态变更也相当敏感（28μm厚压电薄膜的典范值是8V/oC）。英国C-Lect医疗公司开辟了一款监控器，用来监测呼吸速度。用面罩将一小块压电薄膜元件固定在口鼻处，吸进和呼出气体的温度变更产生强健的电旌旗灯号。即使吸入的是加热过的氧气/空气，测量结不雅仍然十分精确。PIPPA监控器由电池供电，LCD显示每分钟的呼吸次数。

悠揭捉电薄膜制造的嘴唇接触式传感器应用了雷同的道理，探测经由过程嘴或鼻子的气流。相对于热敏电阻来说，压电薄膜灵敏度高，响应速度快，柔嫩，并且探测面积大年夜。
呼吸热电监测

结论

类似的传感器已在睡眠混乱研究顶用于探测胸部，腿部，眼部肌肉和皮肤的活动。别的，传感器可以经由过程探测肌肉（例如拇指和食指之间的肌肉）对电击的反竽暌功作为考验麻醉效不雅的指导器（神经肌肉传导）。
大年夜以上应用案例看出，压电薄膜可以替代传统元件来探测并传送生命特点旌旗灯号至医疗监护体系。信赖在不久的将来，压电薄膜会凭借其诸多长处，更广泛的应用于治疗和监护中。(end)