[发明专利]一种脉搏压力传感器、芯片、装置、系统及其制备方法

说明书

本申请涉及一种脉搏压力传感器、芯片、装置、系统及其制备方法，该传感器由有机晶体管构成，其特征在于：所述有机晶体管包括绝缘衬底、金属电极、有源层、介电薄膜，在所述绝缘衬底上依次平行相邻设置源、栅和漏金属电极，在所述源、漏金属电极上设置有源层，在所述有源层和金属电极之上设置介电薄膜，且所述有源层与所述介电薄膜之间通过空气间隔。其中的介电薄膜为具有弹性、矩形凹槽结构的凝胶。所述有机晶体管的金属电极通过柔性导线引出，从而实现脉搏压力信号的检测。该传感器、芯片、装置、系统具有柔性、超薄、低工作电压、高灵敏度的特点，可用于可穿戴设备中，可以实现脉搏压力信号的持续性检测。

技术领域

本申请涉及一种基于脉搏压力传感器、芯片、装置、系统及其制备方法，特别涉及一种基于柔性、透明、超薄、低电压有机晶体管的脉搏压力传感器、装置、系统及其制备方法。

背景技术

生命体征是用来判断病人的病情轻重和危急程度的指征，对其进行长期实时的监测具有重要意义。传统的生命体征检测和监测设备价格昂贵，操作复杂，并且体积庞大，适用于医院、检验机构等。未来人体生命体征的检测和监测设备必然会向体积小，价格低，操作简单，低工作电压等方向发展。在脉搏监测领域，脉搏压力信号的实时、连续、高灵敏度、低电压探测是目前国内外学者主要的研究方向。基于有机薄膜晶体管的脉搏压力传感器具有柔性、制备成本低廉、灵敏度高、生物兼容性好等特点,在无创健康监测方面具有潜在的应用价值优势。然而，传统的有机薄膜晶体管厚度较大，无法完全贴附于非平整的皮肤表面；工作电压过高,无法适合于具有长续航能力的可穿戴设备中。

发明内容

为了解决现有技术中芯片的工作电压大、体积庞大、无法实施持续测量等技术问题，本申请提出一种基于柔性、超薄有机晶体管的可穿戴脉搏压力传感器芯片，该传感器由有机晶体管构成，所述有机晶体管包括绝缘衬底、金属电极、有源层、介电薄膜，在所述绝缘衬底上依次平行相邻设置源、栅和漏金属电极，在所述源、漏金属电极上设置有源层，在所述有源层和金属电极之上设置介电薄膜，且所述有源层与所述介电薄膜之间通过空气间隔。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述的有机晶体管的绝缘衬底为柔性薄膜。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述有机晶体管的源、漏和栅金属电极通过异方性导电胶膜分别引出，所述晶体管贴敷于皮肤表面，在胶膜导线的栅极和漏极上施加一定电压，源极上随脉搏压力实时变化的电流通过输出电路读出，实现脉搏压力信号检测过程。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述的介电薄膜的上表面为平面形状，作为脉搏压力信号的接触面，下表面为矩形凹槽结构，作为脉搏压力信号的感应面。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述凹槽结构根据有机薄膜晶体管中有源区源、漏电极的形状而调整，包括矩形、圆形、椭圆形至少之一。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述有源层为有机半导体薄膜层，所述的介电薄膜的材料为柔性、弹性的凝胶。所述的脉搏压力传感器，其中，在所述有源层、金属电极之上利用贴敷方法设置介电薄膜。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述凝胶包括水凝胶、离子凝胶至少之一。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述凝胶的制备材料包括海藻酸钠（Alginate），丙烯酰胺（Acrylamide）,过硫酸铵（ammonium persulphate），N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（N,N′-Methylenebisacrylamide），硫酸钙（Calcium sulfate slurry(CaSO₄·2H₂O）, 1,2-双(二甲基氨基)乙烷（N,N,N′,N′-Tetramethylethylenediamine）。

所述的脉搏压力传感器，其中，所述传感器在一定的工作电压下，所述凝胶的上表面未探测到压力或者压力小于某个阈值时，有源层中无法积累电荷，无法形成导电沟道，输出的电流处于较低的量级。