[发明专利]测量全口牙齿咬合力的新型凝胶薄膜电容式传感器及方法

权利要求书

1.一种测量全口牙齿咬合力的凝胶薄膜电容式传感器，其特征在于：包括绝缘介质(3)，绝缘介质(3)的上层若干点处粘接若干个立方体凝胶，该若干个立方体凝胶形成上离子凝胶(2)，绝缘介质(3)的下层整体粘接有下离子凝胶(4)，所述绝缘介质(3)和下离子凝胶(4)与上离子凝胶(2)中的若干个立方体凝胶分别形成若干个电容器，上离子凝胶(2)的上表面整体粘贴一层上绝缘介质(1)，下离子凝胶(4)的下表面粘贴一层下绝缘介质(5)，在上绝缘介质(1)和形成上离子凝胶(2)的若干个立方体凝胶之间分别通过金属电极引出若干条导线连接到上总线(6)，在下绝缘介质(5)和下离子凝胶(4)连接处粘贴的金属电极引出下总线(7)。

2.根据权利要求1所述的测量全口牙齿咬合力的凝胶薄膜电容式传感器，其特征在于：所述上离子凝胶(2)和下离子凝胶(4)采用的材料为水凝胶离子导体，其厚度为微米量级；所述绝缘介质(3)、上绝缘介质(1)和下绝缘介质(5)的厚度也为微米量级。

3.根据权利要求1所述的测量全口牙齿咬合力的凝胶薄膜电容式传感器，其特征在于：所述上离子凝胶(2)和下离子凝胶(4)以及绝缘介质(3)、上绝缘介质(1)和下绝缘介质(5)均柔软透明。

4.根据权利要求1所述的测量全口牙齿咬合力的凝胶薄膜电容式传感器，其特征在于：测量中由直流稳压电源供电，下总线(7)接触的金属电极与下离子凝胶(4)形成电子-离子混合电流回路传递电信号，连接到上总线(6)的若干条导线接触的金属电极分别与上离子凝胶(2)中的若干个立方体凝胶形成电子-离子混合电流回路传递电信号，几乎所有的电压降都发生在绝缘介质(3)上，下总线(7)接触的金属电极-下离子凝胶(4)交界面的双电层处电压降远小于1V，连接到上总线(6)的若干条导线接触的金属电极-上离子凝胶(2)的若干个立方体凝胶交界面的双电层处电压降都远小于1V，使得下离子凝胶(4)和上离子凝胶(2)中的若干个立方体凝胶不会发生电化学反应，并且上离子凝胶(2)、绝缘介质(3)和下离子凝胶(4)形成的电容结构在垂直方向上多次受到相同压力后，电容与咬合力值的对应关系只有很小的漂移，几乎可以忽略，因此具有良好的重复测量精度。

5.权利要求1所述的测量全口牙齿咬合力的凝胶薄膜电容式传感器的测量方法，其特征在于：受压时，若对应于上离子凝胶(2)的某一立方体凝胶的那一部分绝缘介质(3)长度和宽度方向被拉伸为l倍，变形后认为体积不变，则厚度方向被压缩为倍，变形后电容C为初始状态电容C₀的l⁴倍，电容值随变形的变化十分明显，易于测量，上总线(6)和下总线(7)连接到通过直流稳压电源供电的采集卡上并将得到电容值信号传递给采集卡，通过采集卡得到总电容值信号C，根据公式P＝kC计算得到全口牙齿咬合力值，其中k为实验确定的常数,范围为1～5N/pF。