CN111035400A - 一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法，一种柔性张力传感器，包括设置在夹层结构中的柔性电阻器，所述柔性电阻器采用设置在柔性夹层结构中的至少一根液态金属线；所述柔性电阻器包括至少一组与所述液态金属线连接的拉伸电极。本发明提供了一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法，通过将设置有液态金属丝的柔性张力传感器能够方便、精准、有效地利用柔性张力传感器从外部检测出皮肤张力。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及柔性传感器领域，具体涉及一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法。
背景技术
现有技术中，皮肤扩张术是通过在皮肤深面埋植扩张器并逐步注水扩张的方法，扩大其被覆皮肤面积的一种技术。皮肤扩张后能提供“额外”的“多余”皮肤，用以修复和替代邻近的瘢痕或其它皮肤病损及畸形。
目前临床上广泛开展的皮肤扩张术，是利用一种可控式扩张器，材质为医用硅橡胶，由扩张囊、注射壶和导管三部分组成。使用时通过手术将扩张器植入皮下或深筋膜下层，经皮肤以细针穿刺定期向注射壶内注入无菌等渗生理盐水，后者顺导管流入扩张囊从而使组织扩张。注水时，医生通常通过观察扩张区皮肤的色泽、硬度及患者的反应，预估一次注水量。在皮肤扩张注水操作及间歇期，扩张皮肤的张力难以准确评估，医生与患者均无法及时发现皮肤扩张出现的合理张力，只能凭经验判断。因此，容易出现要么因注水不足而无法达到最佳张力状态，无谓增加注水次数，延长扩张时间，增加患者的精神压力和经济费用，要么因皮肤张力过大导致皮肤局部血循环障碍而出现疼痛、切口开裂、皮肤菲薄甚至坏死、破溃。
有研究人员尝试使用皮肤温度测定，或血氧监测设备来判断扩张皮肤的血液循环情况，以期指导注水量，但该类方法易受环境温度、患者健康状况和情绪状态的影响，而难以精准反映皮肤实际张力情况。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法，通过将设置有液态金属丝的柔性张力传感器能够方便、精准、有效地利用柔性张力传感器从外部检测出皮肤张力。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器，包括设置在夹层结构中的柔性电阻器，所述柔性电阻器采用的是设置在柔性的夹层结构中的至少一根液态金属线；所述柔性电阻器包括至少一组与所述液态金属线连接的拉伸电极。
本发明一个较佳实施例中，所述夹层结构包括设置在所述柔性电阻器两侧，且用于包裹住所述柔性电阻器的硅胶底层和硅胶封层。
本发明一个较佳实施例中，每根所述液态金属线连接有至少一组所述拉伸电极，每组所述拉伸电极包括至少一组X轴拉伸电极和Y轴拉伸电极。
本发明一个较佳实施例中，设置在所述夹层结构中的所述液态金属线是弯曲的结构。
本发明一个较佳实施例中，用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的制备方法：
步骤1，将胶带贴覆在玻璃基板上；
步骤2，在胶带上涂覆硅胶底层；
步骤3，在硅胶底层上印刷至少一根弯曲的液态金属线作为柔性电阻器；
步骤4，将硅胶封层涂覆在设置有柔性电阻器的硅胶底层外部，并在75°C ~95°C下固化15~25分钟以封装液态金属图案；
步骤5，将柔性张力传感器从玻璃基板上取下，裁切成需要的形状；
步骤6，在裁切后的柔性电阻器上连接有若干组拉伸电极。
本发明一个较佳实施例中，在步骤3中，在液态金属线上预留有若干根能与拉伸电极连接的引线。
本发明一个较佳实施例中，采用用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的张力测量系统包括与所述拉伸电极电连接的电阻测量仪。
本发明一个较佳实施例中，电阻测量仪包括与所述X轴拉伸电极电连接的X轴电阻测量仪，和与所述Y轴拉伸电极电连接的Y轴电阻测量仪。
本发明一个较佳实施例中，用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的使用方法：步骤a，利用电阻测量仪的X轴电阻测量仪和Y轴电阻测量仪分别检测柔性电阻器在X轴方向和Y轴方向受力拉伸后的电阻值；
步骤b，通过X轴方向和Y轴方向受力拉伸后的电阻值利用公式；
；获得柔性张力传感器中柔性电阻器在X轴方向和Y轴方向受力拉伸值;△R是电阻的变化值，R0是初始电阻；R是电阻；l是传感器长度；l0是传感器初始长度；ε是传感器形变量。
本发明一个较佳实施例中，步骤a之前，还包括将柔性张力传感器贴覆在人体皮肤表面；
在步骤b中，还包括通过张力测量系统中的电阻测量仪检测柔性张力传感器在人体皮肤表面拉伸时的张力。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的有益效果：
本发明提供一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法，通过将设置有液态金属丝的柔性张力传感器能够方便、精准、有效地利用柔性张力传感器从外部检测出皮肤张力。
在玻璃基板上贴覆胶带减轻在玻璃基板上的附着力，便于后期将制作好的柔性张力传感器取下，通过将硅胶底层和硅胶封层组合形成将柔性电阻器包括的额夹层结构在满足能柔性贴合的情况下还能具有与外部绝缘隔绝的作用。
通过将设置有液态金属丝的柔性张力传感器用于皮肤扩张中，能够检测皮肤二维方向的张力，将极大的提高皮肤扩张操作的精准性，合理控制皮肤扩张状态，提升皮肤扩张的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明优选实施例中用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的结构示意图；
图2是本发明优选实施例中用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器制备工序结构示意图；
图3是本发明优选实施例的采用用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的测量系统的结构示意图；
其中，1-玻璃基板，2-夹层结构，21-硅胶底层，22-硅胶封层，3-胶带，4-柔性电阻器，41-液态金属线，42-X轴拉伸电极，43-Y轴拉伸电极，44-引线，5-电阻测量仪。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1~图3所示，本实施例公开了一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器，包括柔性的夹层架构2，夹层结构2包括设置在柔性电阻器4两侧，且用于包裹住柔性电阻器4的硅胶底层21和硅胶封层22；柔性电阻器4包括设置在柔性的夹层结构2中的至少一根液态金属线41，且设置在夹层结构2中的液态金属线41是弯曲结构弯，每一根液态金属线41上引出2组呈X轴、Y轴向外相对延伸的引线44。柔性电阻器4还连接至少一组与每组液态金属线41上引线44电连接的拉伸电极。每组拉伸电极包括至少一组X轴拉伸电极42和一组Y轴拉伸电极43。
进一步的，液态金属线41采用的是EGaIn在硅胶制成的夹层结构2中的硅胶底层21上印刷制成。液态金属线41外部包裹封层的夹层结构2是与液态金属线41构成的扁平的柔性电阻器4贴合的扁平的结构。夹层结构2的总厚度为600μm~700μm。本发明中夹层结构2的总厚度优选为650μm。
本发明一个较佳实施例中，用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的制备方法：
步骤1，将胶带3贴覆在玻璃基板1上。本发明优选，胶带采用3Kapton胶带。
步骤2，在胶带3上涂覆硅胶底层21。具体的，胶带3上涂覆130~170μm厚的硅胶底层21。本发明优选，胶带3上涂覆150μm厚的硅胶底层21。
步骤3，在硅胶底层21上印刷至少一根弯曲的液态金属线41作为柔性电阻器4，在液态金属线41上预留有若干根能与拉伸电极连接的引线44。
步骤4，将硅胶封层22涂覆在设置有柔性电阻器4的硅胶底层21外部，并在75°C ~95°C下固化15~25分钟以封装液态金属图案。本发明优选，将硅胶封层22涂抹全覆盖在设置有柔性电阻器4的硅胶底层21的玻璃基板1上，形成300μm厚的硅胶封层22。在90°C下固化20分钟以封装液态金属图案。
步骤5，将柔性张力传感器从玻璃基板1上取下，裁切成需要的形状。
步骤6，在裁切后的柔性电阻器4上连接有若干组拉伸电极。拉伸电极优选直径为90μm ~110μm的实心导线。本发明，拉伸电极优选直径为100μm的实心导线。
本发明一个较佳实施例中，采用用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的张力测量系统包括与拉伸电极电连接的电阻测量仪5。电阻测量仪5包括与X轴拉伸电极42电连接的X轴电阻测量仪，和与Y轴拉伸电极43电连接的Y轴电阻测量仪。
本发明一个较佳实施例中，用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的使用方法：
将柔性张力传感器贴覆在人体皮肤表面。
步骤a，利用电阻测量仪5的X轴电阻测量仪和Y轴电阻测量仪分别检测柔性电阻器4在X轴方向和Y轴方向受力拉伸后的电阻值。
步骤b，通过X轴方向和Y轴方向受力拉伸后的电阻值利用公式；
；△R是电阻的变化值，R0是初始电阻；R是电阻；l是传感器长度；l0是传感器初始长度；ε是传感器形变量；获得柔性张力传感器中柔性电阻器4在X轴方向和Y轴方向受力拉伸值。还包括通过张力测量系统中的电阻测量仪5检测柔性张力传感器在人体皮肤表面拉伸时的张力。
张力测量系统中的张力测量方法中，能实时动态监测扩张皮肤张力，精确合理地控制皮肤扩张的速度，既保证了皮肤得以充分扩张，又避免了因皮肤张力过大而存在的问题和隐患。
在扩张器注水时为医护人员和患者提供客观的数据指导。随着注水的增加，可以实时监测到扩张皮肤表面压力的变化，如果压力增加过大则可以减少注水，压力不足则可增加注水。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (10)
1.一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器，包括设置在夹层结构（2）中的柔性电阻器（4），其特征在于：所述柔性电阻器（4）包括设置在柔性的夹层结构（2）中的至少一根液态金属线（41）；所述柔性电阻器（4）包括至少一组与所述液态金属线（41）连接的拉伸电极。
2.根据权利要求1所述的用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器，其特征在于：所述夹层结构（2）包括设置在所述柔性电阻器（4）两侧，且用于包裹住所述柔性电阻器（2）的硅胶底层（21）和硅胶封层（22）。
3.根据权利要求2所述的用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器，其特征在于：每根所述液态金属线（41）连接有至少一组所述拉伸电极，每组所述拉伸电极包括至少一组X轴拉伸电极（42）和Y轴拉伸电极（43）。
4.根据权利要求1所述的柔性张力传感器，其特征在于：设置在所述夹层结构（2）中的所述液态金属线（41）是弯曲的结构。
5.权利要求1~4中任一权利要求所述的用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的制备方法，其特征在于：
步骤1，将胶带（3）贴覆在玻璃基板（1）上；
步骤2，在胶带（3）上涂覆硅胶底层（21）；
步骤3，在硅胶底层（21）上印刷至少一根弯曲的液态金属线（41）作为柔性电阻器（4）；
步骤4，将硅胶封层（22）涂覆在设置有柔性电阻器（4）的硅胶底层（21）外部，并在75°C~95°C下固化15~25分钟以封装液态金属图案；
步骤5，将柔性张力传感器从玻璃基板（1）上取下，裁切成需要的形状；
步骤6，在裁切后的柔性电阻器（4）上连接有若干组拉伸电极。
6.根据权利要求5所述的柔性张力传感器的制备方法，其特征在于：在步骤3中，在液态金属线（41）上预留有若干根能与拉伸电极连接的引线（44）。
7.采用权利要求1~4中任一权利要求所述的柔性张力传感器的张力测量系统，其特征在于：包括与所述拉伸电极电连接的电阻测量仪（5）。
8.根据权利要求7所述的张力测量系统，其特征在于：电阻测量仪（5）包括与所述X轴拉伸电极（42）电连接的X轴电阻测量仪，和与所述Y轴拉伸电极（43）电连接的Y轴电阻测量仪。
9.根据权利要求8所述的用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的使用方法，其特征在于：步骤a，利用电阻测量仪（5）的X轴电阻测量仪和Y轴电阻测量仪分别检测柔性电阻器（4）在X轴方向和Y轴方向受力拉伸后的电阻值；
步骤b，通过X轴方向和Y轴方向受力拉伸后的电阻值利用公式，
；获得柔性张力传感器中柔性电阻器（4）在X轴方向和Y轴方向受力拉伸值;△R是电阻的变化值，R0是初始电阻；R是电阻；l是传感器长度；l0是传感器初始长度；ε是传感器形变量。
10.根据权利要求9所述的用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器的使用方法，其特征在于：步骤a之前，还包括将柔性张力传感器贴覆在人体皮肤表面；
在步骤b中，还包括通过张力测量系统中的电阻测量仪（5）检测柔性张力传感器在人体皮肤表面拉伸时的张力。
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