CN112787538A - 偶极子驱动摩擦电传感元件、制备方法及相应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偶极子驱动摩擦电传感元件、制备方法及相应装置，属于触觉传感技术领域。本发明的偶极子驱动摩擦电传感元件，包括从下至上堆叠的基底材料层、基底保护层、压电电极层、压电材料层、摩擦电极层、摩擦电极架构层；所述摩擦电极层连接正极导线，压电电极层连接负极导线。本发明具有高灵敏、高输出、输出稳定等优点。

Description

偶极子驱动摩擦电传感元件、制备方法及相应装置

技术领域

本发明属于触觉传感技术领域，具体涉及一种偶极子驱动摩擦电传感元件、制备方法及相应装置。

背景技术

现有的便携式脉搏波监测设备，采用光电二极管作为传感元件，通过收集经过血管反射光和透射光来监测脉搏信号，经过信号采集及传输电路(包括信号采集，放大，模数转换，数据传输)，有线或无线的传输于电脑或手机端。然而，此类脉搏信号采集装置存在以下缺点：

一、准确性较差、测试精度低，只能对心率进行长时间监测，不能得到单一脉搏波的详细特征峰，包括首冲波、潮汐波和重搏波等，因此不具备对用户心血管质量的精准评价能力；

二、由于人体脉搏搏动微弱，因此脉搏传感器信号强度普遍较小，需要复杂的信号放大和滤波电路，使得整个监测系统的尺寸和功耗增加；

三、目前的脉搏监测系统需要配备电源，用以给传感器和信号采集传输电路供电，因此需定期充电，且续航能力差，无法实现长时间不间断监测。

因此，针对以上缺陷，亟需一种高输出高灵敏的脉搏传感器，并实现真正无源无线脉搏实时监测系统。

申请号为201420669505.2的中国专利申请，公开了一种摩擦电和压电复合传感器，包括依次层叠设置的第一摩擦单元，压电层和第二摩擦单元；所述压电层包括中间高分子聚合物层和阵列结构的多个压电元件；所述中间高分子聚合物层的至少一部分表面与所述第一摩擦单元和/或与所述第二摩擦单元形成摩擦界面；所述第一摩擦单元包括第一电极层，所述第二摩擦单元包括第二电极层；所述第一电极层和所述第二电极层是所述摩擦电和压电复合传感器的输出电极。该申请的技术方案中，摩擦电和压电复合传感器由一个压电层和两个摩擦电层组成，传感原理是同时收集压电层产生的电荷和摩擦电层产生的电荷，即一个压电发电机和两个摩擦纳米发电机构成，输出为三者简单的加和，层与层之间需要不断地接触、分离来产生摩擦电输出，因此压电层和摩擦电层存在空隙，会不可避免的造成压电层和两个摩擦电荷层输出的相互抵消，传感器输出稳定性差。

发明内容

本发明目的是提供一种偶极子驱动摩擦电传感元件、制备方法及相应装置，具有高灵敏、高输出、输出稳定等优点。

具体地说，一方面，本发明提供了一种偶极子驱动摩擦电传感元件，包括从下至上堆叠的基底材料层、基底保护层、压电电极层、压电材料层、摩擦电极层、摩擦电极架构层；

所述基底材料层为聚合物柔性薄膜，厚度为50μm～180μm；基底保护层材料为PDMS；压电电极层材料为Cu、Ag、Au、Al或Pt；压电材料层为极化后的PVDF柔性压电薄膜；摩擦电极架构层材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯薄膜；摩擦电极层材料为Cu、Ag、Au、Al或Pt，厚度为50nm～200nm；

所述摩擦电极层连接正极导线，压电电极层连接负极导线。

另一方面，本发明提供一种偶极子驱动摩擦电传感元件制备方法，包括：

采用聚合物柔性薄膜为基底材料层，选择旋涂法或流延法在基底上制备基底保护层；基底厚度选用50μm～180μm；基底保护层材料为PDMS；

选取极化后的PVDF柔性压电薄膜制作压电材料层；

在压电材料层的一面制备压电电极层，电极材料选择Cu、Ag、Au、Al或Pt，压电电极层制备方法采用磁控溅射法、电子束蒸镀法、热蒸发法、刮涂法、流延法、丝网印刷法、喷墨打印法之一；

选取聚酰亚胺或聚四氟乙烯薄膜为摩擦电极架构层材料，制备摩擦电极架构层；

在摩擦电极架构层材料的一面采用热蒸发或电子束蒸发的方式，沉积Au，作为Au掩膜，厚度控制在5nm～12nm；

对摩擦电极架构层材料沉积Au的一面进行针状微结构刻蚀，刻蚀方法选择微波等离子体轰击法或基于CF4气体的电感耦合等离子刻蚀法；

在摩擦电极架构层上制备摩擦电极层，摩擦电极材料选择Cu、Ag、Au、Al或Pt，摩擦电极层制备方法选择采用磁控溅射法、电子束蒸镀法、热蒸发法，摩擦电极层厚度控制在50nm～200nm；

利用环氧导电胶将压电电极层与外接负极导线、摩擦电电极层与外接正极导线粘接；

将基底层、压电层和摩擦层进行叠层组合，顺序从下到上分别为基底层、压电层和摩擦层；其中，基底层与压电层采用面对面的胶粘工艺；压电层和摩擦层采用四周边对边的胶粘工艺，中间面为不胶粘。

进一步的，在所述制备基底保护层之前，将基底分别在丙酮、乙醇和去离子水中超声30分钟以上，对基底进行清洗。

进一步的，所述偶极子驱动摩擦电传感元件制备方法，还包括对所述压电材料层的未制备压电电极层的一面进行氧等离子体轰击。

进一步的，所述偶极子驱动摩擦电传感元件制备方法，还包括将摩擦电极架构层在丙酮、乙醇和去离子水进行清洗。

再一方面，本发明还提供一种脉搏传感器，包括上述偶极子驱动摩擦电传感元件、外壳和导线；

所述外壳内部中空，外壳下边缘与所述基地材料层边缘粘连；将基底材料层、基底保护层、压电电极层、压电材料层、摩擦电极层、摩擦电极架构层包含在外壳内；外壳边缘开有小口，正负极导线从小口引出。

又一方面，本发明还提供一种无源脉搏实时监测系统，包括上述偶极子驱动摩擦电传感元件、外壳、隔板、信号采集与传输电路、能源存储与释放电路、开关；

信号采集和传输电路包含电压信号采集模块、模数转换模块和无线传输模块；电压信号采集模块采集由偶极子驱动摩擦电层输出的压电模拟信号，通过模数转换模块将该压电模拟信号转换为数字信号，并通过无线传输模块通过无线方式传输至外部接收设备；

能源存储与释放电路包含桥式整流模块和能源管理模块；桥式整流模块将偶极子驱动摩擦电传感元件输出的电压信号改变电压方向为正向，能源管理模块包含充放电协调控制器、充电控制器、放电控制器和若干电容；充放电协调控制器控制充电控制器和控制放电控制器不同时连接同一个电容；

所述隔板固定设置在外壳内侧壁上，信号采集与传输电路、能源存储与释放电路固定在隔板上；偶极子驱动摩擦电传感元件的正负极导线分别连接信号采集与传输电路的电压信号采集模块；偶极子驱动摩擦电传感元件的正负极导线分别连接能源存储与释放电路的整流器；开关与信号采集与传输电路、能源存储与释放电路连接，并伸出外壳外。

本发明的脉搏传感元件的有益效果如下：

本发明提供的偶极子驱动摩擦电传感元件包括一个压电层和一个摩擦电层，受到外加应力后，压电层由于偶极子效应，产生的压电电势驱动摩擦电层大量的电荷输出，具备高灵敏特征，起到“四两拨千斤”的效果，不存在电荷的抵消，具备很好的高输出稳定性，且简单有效。

本发明提供的脉搏传感器具备高输出特点，该脉搏传感器中，采用偶极子驱动摩擦电传感原理，可以将基础压电层受脉搏搏动应力产生的压电电势进行放大输出；压电层和摩擦电层采用特殊的叠层器件结构及外壳结构设计，使得本发明的脉搏传感元件具备很高的灵敏度，可输出电压幅值4V以上，而传统的压电式脉搏传感器仅有100mV左右；且本发明的脉搏传感元件无需复杂的信号放大和滤波电路，有利于进一步缩小信号处理电路尺寸，并进一步降低功耗。本发明的脉搏传感器可以对人体微弱的脉搏信号进行精准探测，可以清晰反映单一脉搏波的首冲波、潮汐波和重搏波等特征峰，因此不仅可以反映用户心率，还可以通过这些特征峰反映用户心血管质量，包括血管硬化程度，血管弹性等。

本发明提供的基于上述偶极子驱动摩擦电传感元件的无源脉搏实时监测系统，具有无源无线、实时监测的特点。实时监测系统中的传感元件和信号处理及无线传输电路等均不需要外部电源(例如电池)供电。基于偶极子驱动摩擦电传感机理的脉搏传感元件在受到应力后自身产生电压，因此，传感元件无需供电；由于该特殊的传感元件具备高输出能力，可以将机械能高效转换为电能，产生的高容量电荷进行存储，在需要时给信号无线传输电路供电，因此，信号传输电路上也无需外加电源供电。脉搏信号通过无线传输电路(例如蓝牙电路)实时传输于手机端。“无源无线”的特点使得本发明的无源脉搏实时监测系统实现零功耗，无需定期充电，适合对用户生命体征的长时间监测适合，以及野外身体情况的反映。

附图说明

图1是本发明实施例1的偶极子驱动摩擦电传感元件组成示意图。

图2是本发明实施例3的脉搏传感器组成示意图。

图3是本发明实施例3的脉搏波测试结果图。

图4是本发明实施例4的无源脉搏实时监测系统组成示意图。

图5是本发明实施例4的无源脉搏实时监测系统原理框图。

图6是本发明实施例4的充放电模块原理框图。

图7是本发明实施例4的脉搏信号实时监测界面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本发明的一个实施例，为一种偶极子驱动摩擦电传感元件，包括偶极子驱动摩擦电传感层和正负极导线。

如图1所示，偶极子驱动摩擦电传感层各部分采用叠层堆叠方式，从下至上分别为基底材料层、基底保护层、压电电极层、压电材料层、摩擦电极层、摩擦电极架构层。其中，基底材料层和基底保护层为基底层；压电材料层和压电电极层为压电层。基底材料层为聚合物柔性薄膜，厚度为50μm～180μm；基底保护层材料为PDMS；压电电极层材料为Cu、Ag、Au、Al或Pt；压电材料层为极化后的PVDF柔性压电薄膜；摩擦电极架构层材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯薄膜；摩擦电极层材料为Cu、Ag、Au、Al或Pt，厚度为50nm～200nm。摩擦电极层和摩擦电极架构层为摩擦层。摩擦电极层连接正极导线，压电电极层连接负极导线。

本发明的偶极子驱动摩擦电传感元件采用一种新型微弱振动信号检测机理，基于偶极子驱动摩擦电传感机制检测脉搏信号并输出。具体而言，当偶极子驱动摩擦电传感元件受到外部应力后，整个偶极子驱动摩擦电层产生弯曲，其中压电层弯曲后偶极子分离，产生压电电势；该压电电势驱动压电层和摩擦电层表面大量的正负摩擦电荷产生定向移动，因此即使对脉搏这样的微弱搏动，也能产生很高的电压输出，从而可以从偶极子驱动摩擦电传感元件外部获得较高的电压和电流输出。整个偶极子驱动摩擦电传感层采用一体化结构，压电材料层与摩擦电极层间不存在空隙，不存在电荷的抵消，具备很好的高输出稳定性，且可以极大的提升传感元件的灵敏度，对脉搏波的细微特征都可以做出精确反馈。

偶极子驱动摩擦电传感元件能够将压电层在外加应力下释放的压电电荷进行放大，该传感机制是实现高输出，高灵敏脉搏传感器的关键。

实施例2：

本发明的另一个实施例，是实施例1所述的偶极子驱动摩擦电传感元件的制备方法。具体步骤包括：

1，采用聚合物柔性薄膜为基底，选择旋涂法或流延法在基底上制备基底保护层。基底材料可以是聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、PET等，基底厚度选用50μm～180μm，基底尺寸≥3cm×3cm。基底保护层材料可以是PDMS，基底保护层厚度控制在50um～100μm。

优选的，在另一个实施例中，在制备基底保护层之前，将基底分别在丙酮、乙醇和去离子水中超声30分钟以上，对基底进行清洗。该步骤可以去除基底表面油污杂质，进而增加基底层和基底保护层的粘附性。

2，选取极化后的PVDF柔性压电薄膜(即聚偏二氟乙烯膜)制作压电材料层，压电材料层厚度可以选择为28nm～110nm，尺寸为1.8cm×1.8cm。

3，在压电材料层的一面制备压电电极层，电极材料可以选择Cu、Ag、Au、Al或Pt等，压电电极层制备方法可以采用磁控溅射法、电子束蒸镀法、热蒸发法、刮涂法、流延法、丝网印刷法、喷墨打印法等；压电电极层厚度控制在500nm～2000nm之间。

优选的，在另一个实施例中，对压电材料层的未制备压电电极层的一面)进行氧等离子体轰击，可以增加压电材料层未制备压电电极层的这一面的比表面积，进一步增大压电层表面的电荷密度，有助于提升整个偶极子驱动摩擦电传感层电学输出和灵敏度。

4，选取聚酰亚胺或聚四氟乙烯薄膜为摩擦电极架构层材料，制备摩擦电极架构层，摩擦电极架构层厚度控制在50μm～200μm，尺寸为1.8cm×1.8cm。

优选的，在另一个实施例中，将摩擦电极架构层在丙酮、乙醇和去离子水进行清洗。

5，在摩擦电极架构层材料的一面采用热蒸发或电子束蒸发的方式，沉积Au，作为Au掩膜，厚度严格控制在5nm～12nm。该步骤制备的Au掩膜呈现均匀分布的岛状或颗粒状，在后续刻蚀过程中可以很好的保护所覆盖部分的材料，有助于后续刻蚀针状微结构。

6，对摩擦电极架构层材料沉积Au的一面进行针状微结构刻蚀，刻蚀方法可以选择微波等离子体轰击法或基于CF4(四氟化碳)气体的电感耦合等离子刻蚀法，此时Au掩膜的厚度也消耗殆尽，厚度可以忽略。该步骤可以在摩擦电极架构层材料一面刻蚀针状微结构，进一步提升材料表面的比表面积，为后续制备高比表面积的摩擦电极层提供结构支撑。

7，在摩擦电极架构层上制备摩擦电极层，摩擦电极层材料可以选择Cu、Ag、Au、Al或Pt等，摩擦电极层制备方法可以选择采用磁控溅射法、电子束蒸镀法、热蒸发法，摩擦电极层厚度控制在50nm～200nm。制备完成的摩擦电极层具备极高的比表面积，有助于进一部提升摩擦电极层的表面电荷密度，从而增大整个偶极子驱动摩擦电传感层电学输出和灵敏度。

8，利用环氧导电胶将压电电极层与外接负极导线、摩擦电电极层与外接正极导线粘接，保证导电性和牢固性。

9，将基底层、压电层和摩擦层进行叠层组合，顺序从下到上分别为基底层、压电层和摩擦层。其中，基底层与压电层采用面对面的胶粘工艺；压电层和摩擦层采用边对边(四条边)的胶粘工艺，中间面不需要胶粘，此时，偶极子驱动摩擦电传感元件制备完成。

本发明的脉搏传感元件的制备方法中，除基底材料层的厚度、摩擦电极层的厚度外，其他厚度和尺寸的限定不是必须，本实施例给出的数值仅用于举例。

本发明的脉搏传感元件的制备方法，采用以Au为掩膜的刻蚀法刻蚀微结构。这种刻蚀方法简单，易于批量化制备。

实施例3：

本发明的另一个实施例，是一种基于实施例1所述的偶极子驱动摩擦电传感元件的脉搏传感器。

如图2所示，脉搏传感器包括外壳、偶极子驱动摩擦电传感元件和导线。外壳下边缘与偶极子驱动摩擦电传感元件的基地材料层边缘采用胶粘工艺；外壳内部中空，可最大程度感受微弱振动，对实现高输出、高灵敏脉搏传感器起到显著作用。外壳边缘开有小口，方便导线引出。

将制备好的脉搏传感器的正负极导线与静电计的输入端连接，电压信号采集模块的输出端与数据采集卡连接后，可以在PC端采集卡软件上看到脉搏信号的实时演示。如图3所示，在监测人体脉搏时，本发明的脉搏传感器检测到脉搏信号时输出电压幅值可达到4V，相比仅为100mV左右的传统压电式脉搏传感器电压输出，本发明的脉搏传感器具有较高输出。

实施例4：

本发明的另一个实施例，是一种基于实施例1所述的偶极子驱动摩擦电传感元件的无源脉搏实时监测系统。具体而言，本实施例的无源脉搏实时监测系统包括如实施例2所述的偶极子驱动摩擦电传感元件、外壳、隔板、信号采集与传输电路、能源存储与释放电路、开关。

如图4所示，偶极子驱动摩擦电传感元件的外壳内侧壁上固定设置有一隔板，信号采集与传输电路、能源存储与释放电路固定在隔板上。偶极子驱动摩擦电传感元件的正负极导线分别连接信号采集与传输电路的电压信号采集模块。偶极子驱动摩擦电传感元件的正负极导线分别连接能源存储与释放电路的整流器。开关与信号采集与传输电路、能源存储与释放电路连接，并伸出外壳外。将外壳与偶极子驱动摩擦电传感元件四周采用胶粘工艺结合。

优选的，在另一个实施例中，外壳的内壁尺寸2cm×2cm，外壁尺寸2.3cm×2.3cm，高度6mm。外壳可以通过3D打印技术打印而成。

如图5所示，信号采集和传输电路包含电压信号采集模块、模数转换模块和无线传输模块。电压信号采集模块采集由偶极子驱动摩擦电层输出的压电模拟信号，通过模数转换模块将该压电模拟信号转换为数字信号，并通过无线传输模块(例如蓝牙)通过无线方式传输至外部接收设备，例如手机端或PC端。

能源存储与释放电路能够不间断地将脉搏搏动产生的机械能转换为电能，并存储与相应电容中，为整个系统提供必需的电源供给。如图6所示，能源存储与释放电路包含桥式整流模块和能源管理模块。桥式整流模块将偶极子驱动摩擦电传感元件输出的电压信号改变电压方向为正向。能源管理模块包含充放电协调控制器、充电控制器、放电控制器、电容1、电容2，…电容n(n为大于1的整数)。充放电协调控制器用于控制充电控制器和控制放电控制器不同时连接同一个电容，从而保证单个电容不同时处于充电和放电状态，具体工作机制如下：充电控制器首先与电容1连接，并实时监测电容1电压，当电容1电压充满至额定工作电压后，充电控制器与电容1断开，并连接电容2，为电容2充电，依次类推；放电控制器首先与电容1连接，由电容1进行放电，并实时监测电容1电压，当电容1电压低于最低工作电压时，放电控制器与电容1断开，并连接电容2，由电容2进行放电，依次类推。

以能源管理模块包含两块电容为例，说明本发明的脉搏实时检测系统能够无源工作的原理如下：无源脉搏实时监测系统中的偶极子驱动摩擦电传感元件在脉搏搏动驱动下，产生高的输出电压，这部分输出电压经过整流模块，改变电压方向为正向。之后，电压传输于能源管理模块，能源管理模块包含电容1和电容2。电容1初始时处于满电状态，放电控制器控制电容1用于给无线传输模块供电。充电控制器控制将经过整流后的偶极子驱动摩擦电传感元件输出电压直接给电容2充电，直至电容2充满。当电容1在长时间使用后，电量不足时(低于有效工作电压)，此时充放电协调控制器控制放电控制器，将为无线传输电路供电的电容1切换为电容2，并控制充电控制器将偶极子驱动摩擦电传感元件的输出电压加载于电容1上，为电容1充电，通过这种方式，电容1和2交替式充电和放电，保证无源脉搏实时监测系统能够在无源情况下正常运行。

开关位于信号采集和传输电路与能源存储与释放电路之间，可以采用拨动式或按钮式开关装置实现。当开关开启时，信号采集和传输电路与能源存储与释放电路接通，能源存储与释放电路为无线传输模块供电，信号开始无线传输；当开关关闭时，信号采集和传输电路与能源存储与释放电路断开，能源存储与释放电路不再为无线传输模块供电，信号停止无线传输。

本发明的无源脉搏实时监测系统中的偶极子驱动摩擦电传感元件具备高输出高灵敏能力，在脉搏搏动驱动下受到应力后自身产生较高的输出电压信号；可以无需经过放大和滤波，可以直接经过数模转换模块，将输入的模拟电压信号转换为数字信号，并传输至无线传输模块后，被实时传递到手机端。如图7所示，通过本发明的脉搏传感元件检测的脉搏信号稳定，首冲波、潮汐波、重搏波等特征峰明显，该脉搏传感元件具有较高灵敏度。因此，偶极子驱动摩擦电传感元件无需供电；其次，由于偶极子驱动摩擦电传感元件具备高输出能力，因此无源脉搏实时监测系统可以将机械能高效转换为电能，产生的高容量电荷进行存储，电路内部存在两块电容，可以交替式充电和放电，在需要时给无线传输模块供电，因此，信号传输电路上也无需外加电源供电。整个无源脉搏实时监测系统不存在电池，从脉搏传感元件、信号采集和传输电路、能量存储和释放电路均不需要外部电池供电。因此，本发明的无源脉搏实时监测系统具备真正意义的无源特点。此外，本发明的无源脉搏实时监测系统开启后，与外置的显示设备通过无线方式连接，连接成功后，可通过外置的显示设备实时显示无源脉搏实时监测系统监测到的脉搏信号输出电压，因此具备无线特点。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (7)

1.一种偶极子驱动摩擦电传感元件，其特征在于：包括从下至上堆叠的基底材料层、基底保护层、压电电极层、压电材料层、摩擦电极层、摩擦电极架构层；

所述基底材料层为聚合物柔性薄膜，厚度为50μm～180μm；基底保护层材料为PDMS；压电电极层材料为Cu、Ag、Au、Al或Pt；压电材料层为极化后的PVDF柔性压电薄膜；摩擦电极架构层材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯薄膜；摩擦电极层材料为Cu、Ag、Au、Al或Pt，厚度为50nm～200nm；

所述摩擦电极层连接正极导线，压电电极层连接负极导线。

2.一种偶极子驱动摩擦电传感元件制备方法，其特征在于，包括：

采用聚合物柔性薄膜为基底材料层，选择旋涂法或流延法在基底上制备基底保护层；基底厚度选用50μm～180μm；基底保护层材料为PDMS；

选取极化后的PVDF柔性压电薄膜制作压电材料层；

在压电材料层的一面制备压电电极层，电极材料选择Cu、Ag、Au、Al或Pt，压电电极层制备方法采用磁控溅射法、电子束蒸镀法、热蒸发法、刮涂法、流延法、丝网印刷法、喷墨打印法之一；

选取聚酰亚胺或聚四氟乙烯薄膜为摩擦电极架构层材料，制备摩擦电极架构层；

在摩擦电极架构层材料的一面采用热蒸发或电子束蒸发的方式，沉积Au，作为Au掩膜，厚度控制在5nm～12nm；

对摩擦电极架构层材料沉积Au的一面进行针状微结构刻蚀，刻蚀方法选择微波等离子体轰击法或基于CF4气体的电感耦合等离子刻蚀法；

在摩擦电极架构层上制备摩擦电极层，摩擦电极材料选择Cu、Ag、Au、Al或Pt，摩擦电极层制备方法选择采用磁控溅射法、电子束蒸镀法、热蒸发法，摩擦电极层厚度控制在50nm～200nm；

利用环氧导电胶将压电电极层与外接负极导线、摩擦电电极层与外接正极导线粘接；

将基底层、压电层和摩擦层进行叠层组合，顺序从下到上分别为基底层、压电层和摩擦层；其中，基底层与压电层采用面对面的胶粘工艺；压电层和摩擦层采用四周边对边的胶粘工艺，中间面为不胶粘。

3.根据权利要求2所述的偶极子驱动摩擦电传感元件制备方法，其特征在于，在所述制备基底保护层之前，将基底分别在丙酮、乙醇和去离子水中超声30分钟以上，对基底进行清洗。

4.根据权利要求2所述的偶极子驱动摩擦电传感元件制备方法，其特征在于，还包括对所述压电材料层的未制备压电电极层的一面进行氧等离子体轰击。

5.根据权利要求2所述的偶极子驱动摩擦电传感元件制备方法，其特征在于，还包括将摩擦电极架构层在丙酮、乙醇和去离子水进行清洗。

6.一种脉搏传感器，其特征在于，包括如权利要求1所述的偶极子驱动摩擦电传感元件、外壳和导线；

所述外壳内部中空，外壳下边缘与所述基地材料层边缘粘连；将基底材料层、基底保护层、压电电极层、压电材料层、摩擦电极层、摩擦电极架构层包含在外壳内；外壳边缘开有小口，正负极导线从小口引出。

7.一种无源脉搏实时监测系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的偶极子驱动摩擦电传感元件、外壳、隔板、信号采集与传输电路、能源存储与释放电路、开关；

信号采集和传输电路包含电压信号采集模块、模数转换模块和无线传输模块；电压信号采集模块采集由偶极子驱动摩擦电层输出的压电模拟信号，通过模数转换模块将该压电模拟信号转换为数字信号，并通过无线传输模块通过无线方式传输至外部接收设备；

能源存储与释放电路包含桥式整流模块和能源管理模块；桥式整流模块将偶极子驱动摩擦电传感元件输出的电压信号改变电压方向为正向，能源管理模块包含充放电协调控制器、充电控制器、放电控制器和若干电容；充放电协调控制器控制充电控制器和控制放电控制器不同时连接同一个电容；

所述隔板固定设置在外壳内侧壁上，信号采集与传输电路、能源存储与释放电路固定在隔板上；偶极子驱动摩擦电传感元件的正负极导线分别连接信号采集与传输电路的电压信号采集模块；偶极子驱动摩擦电传感元件的正负极导线分别连接能源存储与释放电路的整流器；开关与信号采集与传输电路、能源存储与释放电路连接，并伸出外壳外。

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