CN111938629A - 传感器、监护仪及传感器制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种传感器，包括一传感部，所述传感部包括依次叠设的一第一基体、一第一铜层和一第一三元合金层，所述第一三元合金层包括铜、锡和锌，所述第一三元合金层远离所述第一铜层的表面形成感测面，所述感测面用于感测人体的生物电流，所述第一三元合金层用以将所述生物电流转换成心电信号。本发明还提供一种监护仪和一种传感器制备方法。传感器通过所述第一三元合金层收集人体的生物电流转换成心电信号，并传导心电信号，提高了传导心电信号的速度和稳定性，并且具有耐磨损和耐腐蚀的特性。
Description
技术领域
本发明涉及智能医疗检测设备技术领域，尤其涉及一种传感器、监护仪、检测装置及传感器制备方法。
背景技术
为了了解和维护身体健康，人们需要采用各种医疗检测设备获取身体状况的信息，例如，采用心电监护仪查看人体的心电状况。然而，现有的监护仪的心电镀层采用镀银等金属，使用时，心电信号导通较慢而且不稳定，且心电镀层不耐磨导致容易受损。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种提高心电信号导通性能及耐磨性的传感器。
还有必要提供一种监护仪及传感器制备方法。
一种传感器，包括一传感部，所述传感部包括依次叠设的一第一基体、一第一铜层和一第一三元合金层，所述第一三元合金层包括铜、锡和锌，所述第一三元合金层远离所述第一铜层的表面形成感测面，所述感测面用于感测人体的生物电流，所述第一三元合金层用以将所述生物电流转换成心电信号。
还提供一种监护仪，一种监护仪，包括上述的传感器、一壳体及一处理器，所述壳体开设有至少一容置孔，所述传感器设置于所述壳体中且所述感测面暴露于所述容置孔，所述处理器用于记录所述心电信号的变化过程并生成心电图。
还提供一种传感器制备方法，包括以下步骤：
提供一第一基体；
于所述第一基体的表面镀铜，以形成一第一铜层；
于所述第一铜层表面镀三元合金，以形成一第一三元合金层，其中，所述第一三元合金包括铜、锡和锌。
如此，所述传感器通过所述第一三元合金层收集人体的生物电流转换成心电信号，并传导心电信号，提高了传导心电信号的速度和稳定性，并且具有耐磨损和耐腐蚀的特性。
附图说明
图1是本发明实施例中传感器的结构示意图。
图2是图1中传感器的截面图。
图3是本发明实施例中监护仪的结构示意图。
图4是本发明实施例中传感器制备方法的流程图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了使本发明的目的、技术方案及优点能更加清楚明白，以下将会结合附图及实施方式，以对本发明的传感器10、监护仪100及传感器制备方法作进一步详细的描述及相关说明。
请参阅图1，本发明之实施方式提供一种传感器10，所述传感器10包括一传感部11和连接所述传感部11的连接部12。所述传感部11用以感测人体的生物电流并将所述生物电流转换成心电信号，所述连接部12用以传递所述心电信号。
请参阅图2，所述传感部11包括依次叠设的一第一基体111、一第一铜层112和一第一三元合金层113。所述连接部12包括依次叠设的一第二基体121、一第二铜层122以及一第二三元合金层123，所述第二基体121连接所述第一基体111，所述第二铜层122连接所述第一铜层112，所述第二三元合金层123连接所述第一三元合金层113。所述连接部12设有一贯穿所述第二基体121、所述第二铜层122以及所述第二三元合金层123的通孔124，所述通孔124用以连接一导线(图未示)。
所述第一三元合金层113和所述第二三元合金层123都包括铜、锡和锌。所述第一三元合金层113远离所述第一铜层112的表面形成感测面1131，所述感测面1131用于感测人体的生物电流，所述第一三元合金层113用以将所述生物电流转换成心电信号。
在本实施方式中，所述第一铜层112和所述第二铜层122的厚度均为5微米，所述第一铜层112和所述第二铜层122柔韧而孔隙率低，对于提高镀层间的结合力和耐蚀性起重要作用。
在本实施方式中，所述第一三元合金层113和所述第二三元合金层123的厚度均为2微米。所述第一三元合金层113和所述第二三元合金层123能提高传导心电信号的速度和稳定性，且提高所述第一三元合金层113的感测面1131的耐腐蚀性、耐磨损性及对磕碰不敏感的特性。所述第一三元合金层113和所述第二三元合金层123的外观与不锈钢相似且具有光泽。
所述传感部11上的第一三元合金层113将人体的生物电流转换成心电信号，再传递至所述连接部12的第二三元合金层123，再通过所述导线将所述心电信号传输至一处理器。
请参阅图3，本发明之实施方式提供一种监护仪100，包括至少一所述传感器10、一壳体20及一开关键30、一显示装置40、一导线(图未示)及所述处理器(图未示)。所述传感器10、所述开关键30及所述显示装置40都设置于所述壳体20上，所述壳体20开设有至少一容置孔(图未示)，所述传感器10设置于所述壳体20中且所述感测面1131暴露于所述容置孔201，所述传感器10的连接部12内置于所述壳体20内。
所述壳体20包括上表面21、与所述上表面21相对的下表面22以及连接所述上表面21和所述下表面22的侧壁23，所述上表面21与所述传感器10的感测面1131共面。
可以理解，所述监护仪100上的传感器10的数量可根据实际需要进行调整。例如所述监护仪100的传感器10数量可为一个、两个、三个等。在本实施例中，所述传感器10数量为3个。具体地，根据人体使用习惯，在人体视角方向，所述壳体20左边的侧壁23设置一个传感器10，在所述壳体20前面的侧壁23的左右两端设置两个传感器10，以供左手食指和大拇指以及右手大拇指同时触摸。
所述开关键30设置于所述侧壁23且位于所述壳体20前面，所述开关键30用以启动和关闭所述监护仪200。
所述显示装置40设置于所述壳体20的上表面21并电连接所述处理器，所述显示装置40显示所述处理器生成的心电图以供用户查阅。在本实施例中，所述显示装置为显示屏。
所述导线电性连接所述传感器10以及所述处理器。具体地，所述导线分别连接所述传感器10的通孔124和所述处理器，以将所述传感器10传递的心电信号传递给所述处理器。在本实施例中，所述导线为铜导线。
所述处理器电连接所述导线和所述显示装置40，所述处理器记录所述心电信号的变化过程并生成心电图。
请参照图4，本发明实施方式的传感器10制备方法包括以下步骤：
在步骤S1中，提供一第一基体111和连接所述第一基体111的一第二基体121。在本实施例中，所述第一基体111和所述第二基体121为铝合金，所述第一基体111和所述第二基体121通过压铸成型或机械加工等方式制成。可以理解，所述第一基体111和所述第二基体121的材质也可为铝、镁、镁合金、钛或钛合金。
在步骤S2中，对所述第一基体111和所述第二基体121进行去油处理。具体地，先对所述第一基体111和所述第二基体121进行脱脂除油处理，以使所述第一基体111和所述第二基体121的表面清洁。具体地，所述脱脂除油处理的工艺为：采用市售的无机非金属用脱脂剂或常用中性清洗剂配置成水溶液后，将所述第一基体111和所述第二基体121放入其中浸渍或者进行超声波清洗，然后对清洗后的所述第一基体111和所述第二基体121进行两次水洗并烘干。
在步骤S3中，对经去油处理的所述第一基体111和所述第二基体121进行光亮侵蚀。常用的光亮侵蚀法有化学侵蚀及电解侵蚀法等。具体地，用夹子夹住所述第一基体111和所述第二基体121使其全部浸入侵蚀剂中。摇动盛有侵蚀剂的器皿，使所述第一基体111和所述第二基体121的表面受蚀更均匀，所述第一基体111和所述第二基体121光亮的表面经侵蚀逐渐失去光泽，再变成银白色或淡黄色，最后成为灰黑色。
可以理解的是，所述步骤S2和所述步骤S3有效除去所述第一基体111和所述第二基体121表面的油污、污染物和自然氧化膜等，使所述第一基体111和所述第二基体121获得均匀的清洁表面。
在步骤S4中，于所述第一基体111和所述第二基体121的表面镀铜，以对应形成一第一铜层112和一第二铜层122。在本实施例中，将所述第一基体111和所述第二基体121作阴极，纯铜板作阳极，置于含有氰化亚铜、氰化钠和碳酸钠等成分的碱性电镀液中，进行碱性(氰化物)镀铜获得较厚的铜镀层，再置于含有硫酸铜、硫酸镍和硫酸等成分的电解液中，进行酸性镀铜。镀铜的次数为一次，所述第一铜层112和所述第二铜层122的厚度都为5微米。最后对所述第一基体111和所述第二基体121水洗两次并烘干得到一均匀致密的所述第一铜层112和所述第二铜层122。
在步骤S5中，对镀铜处理后的所述第一基体111和所述第二基体121进行脱模处理。所述脱膜处理为去除镀铜处理后所述第一铜层112和所述第二铜层122表面形成的氧化铜膜，如不将其去除就进行后续镀层处理，后续镀层只能结合在所述氧化铜膜上，容易发生起皮、起泡、结合力差等问题。
具体地，所述化学脱膜液包括硫酸、硝酸、盐酸和水，所述硫酸的质量浓度为29％～40％，优选为30～35；所述硝酸的质量浓度为19％～26％，优选为20～25％；盐酸的质量浓度为(1％～3％)，优选为(2％)。所述化学脱膜液的制备方法优选为依次将65％的浓硝酸，98％的浓硫酸和37％的浓盐酸按照体积比溶于水中，浓硫酸的体积比浓度优选为300～400mL/L，浓硝酸的体积比浓度为300～400mL/L，浓盐酸的体积比浓度为10～15mL/L，配置化学脱膜液应注意安全使用酸，应按照本领域技术人员熟知的配置方法严格按照顺序添加各种酸。所述脱膜处理时间优选为10～20秒，更优选为13～16秒。
在本实施例中，将300mL浓硫酸，300mL浓硝酸，10mL浓盐酸溶解于390mL水中，配置成化学脱膜液。将所述第一基体111和所述第二基体121浸入该溶液中晃动20S，黑色的氧化铜膜消失，露出均匀洁净的红色铜膜。取出所述第一基体111和所述第二基体121后水洗两次并烘干。
在步骤S6中，对脱模处理后的所述第一基体111和所述第二基体121进行活化处理。本实施例中，提供质量分数为1％-2％的硫酸与质量分数为1％-2％的氟化钠，在10-35℃下，将所述第一基体111和所述第二基体121完全置于上述溶液中，浸泡0.5-1分钟，然后再对所述第一基体111和所述第二基体121水洗两次并烘干。所述活化过程用以除去所述第一铜层112和所述第二铜层122表面的氧化铜膜，从而改善后续所述镀层与所述第一铜层112和所述第二铜层122的结合力。本发明对活化的温度没有特殊限制，室温即可。完成活化处理后，立刻进行镀三元合金处理，防止所述第一铜层112和所述第二铜层122再次被氧化。
在步骤S7中，于所述第一铜层112和所述第二铜层122表面镀三元合金，以对应形成一第一三元合金层113和一第二三元合金层123，其中，所述三元合金包括铜、锡和锌。在本实施例中，将镀铜后的所述第一基体111和所述第二基体121置入含Cu2+、Sn4+、Zn2+的电镀液，在如下工艺条件下进行电镀，析出铜锡锌三元合金：
每升电镀液中：硫酸铜(40％)125g；
锡酸钾(40％)139g；
氰化锌(1％)180g；
氰化钠50g；
电流密度：0.5-2.5A/dm2；
温度：50-60℃；
pH值：10-11；
电镀速率为0.2μ/A·min；
每次电镀完成后，所述第一铜层112和所述第二铜层122表面得到一层厚度约为0.5微米的所述第一三元合金层113和所述第二三元合金层123。为使所述第一三元合金层113和所述第二三元合金层123达到预定的厚度2微米，在本实施例中，所述电镀的次数为4次，每次电镀处理后对所述第一基体111和所述第二基体121进行回收水洗，以去除所述第一基体111和所述第二基体121中残余的电解液。
在步骤S7后，还包括对所述第一基体111和所述第二基体121干燥处理，所述干燥处理在80-110℃条件下进行，时间为30Min。
如此，即可得到所述传感器10。
可以理解的是，所述传感器10通过所述第一三元合金层113收集用户的生物电流转换成心电信号并通过所述第二三元合金层123和导线传导给所述处理器，所述处理器记录所述心电信号的变化过程形成心电图，并将所述心电图传递至所述监护仪100的显示装置40，以供用户查阅。所述第一三元合金层113和所述第二三元合金层123提高了心电信号导通的速度和稳定性，并且具有耐磨损、耐腐蚀和有光泽的特性。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。
本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。并且，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种传感器，其特征在于，包括一传感部，所述传感部包括依次叠设的一第一基体、一第一铜层和一第一三元合金层，所述第一三元合金层包括铜、锡和锌，所述第一三元合金层远离所述第一铜层的表面形成感测面，所述感测面用于感测人体的生物电流，所述第一三元合金层用以将所述生物电流转换成心电信号。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括连接所述传感部的连接部，所述连接部包括依次叠设的一第二基体、一第二铜层以及一第二三元合金层，所述第二三元合金层包括铜、锡和锌，所述第二基体连接所述第一基体，所述第二铜层连接所述第一铜层，所述第二三元合金层连接所述第一三元合金层，所述连接部设有一贯穿所述第二基体、所述第二铜层以及所述第二三元合金层的通孔，所述通孔用以连接导线。
3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第一铜层和所述第二铜层的厚度均为5微米，所述第一三元合金层和所述第二三元合金层的厚度均为2微米。
4.一种监护仪，其特征在于，包括至少一如权利要求1-3任一项的传感器、一壳体及一处理器，所述壳体开设有至少一容置孔，所述传感器设置于所述壳体中且所述感测面暴露于所述容置孔，所述处理器用于记录所述心电信号的变化过程并生成心电图。
5.如权利要求4所述的监护仪，其特征在于，还包括一显示装置及一导线，所述显示装置设置于所述壳体一表面并电连接所述处理器，所述显示装置显示所述处理器生成的心电图，所述导线电性连接所述传感器以及所述处理器。
6.一种传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一第一基体；
于所述第一基体的表面镀铜，以形成一第一铜层；
于所述第一铜层表面镀三元合金，以形成一第一三元合金层，其中，所述第一三元合金包括铜、锡和锌。
7.如权利要求6所述的传感器制备方法，其特征在于，所述第一基体上还连接有一第二基体，所述制备方法还包括：
于所述第二基体的表面镀铜，以形成一第二铜层；
于所述第二铜层的表面镀三元合金，以形成一第二三元合金层；
其中，所述第一铜层连接所述第二铜层，所述第一三元合金层连接所述第二三元合金层，所述于所述第一基体的表面镀铜以及所述于所述第二基体的表面镀铜的步骤同时进行，所述于所述第一铜层表面镀三元合金以及于所述第二铜层的表面镀三元合金的步骤同时进行。
8.如权利要求7所述的传感器制备方法，其特征在于，所述于所述第一基体的表面镀铜以及所述于所述第二基体的表面镀铜的步骤前，还包括对所述第一基体和所述第二基体进行去油处理及光亮侵蚀，所述于所述第一基体的表面镀铜以及所述于所述第二基体的表面镀铜的步骤之后，还包括对所述第一基体和所述第二基体进行脱模处理及活化处理。
9.如权利要求7所述的传感器制备方法，其特征在于，所述于所述第一铜层表面镀三元合金以及于所述第二铜层的表面镀三元合金的步骤后，还包括对所述第一基体和所述第二基体进行干燥处理，所述干燥处理在80-110℃条件下进行，时间为40min。
10.如权利要求7所述的传感器制备方法，其特征在于，所述于所述第一基体的表面镀铜以及所述于所述第二基体的表面镀铜的次数为一次，所述第一铜层和所述第二铜层的厚度均为5微米，所述于所述第一铜层表面镀三元合金以及于所述第二铜层的表面镀三元合金的方法是电镀进行，所述电镀的次数为多次，所述第一三元合金层和所述第二三元合金层的厚度均为2微米。
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