基于离子液体的医用加速度传感器的研究.pdf

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1、装饰装修天地基于离子液体的医用加速度传感器的研究倪雷中国电子科技集团公司第四十九研究所摘要：加速度传感器（加速度计）是一种能够对加速度大小进细胞。当感受到外界加速运动Fext存在时，相应的惯性力m×a会驱行测量的电子器件。一般由惯性质量块、阻尼元件、弹性元件、敏动内部淋巴液移动，在淋巴液自身重力G的协同作用下，与底部支感元件和调适电路组成。在加速运动过程中，传感器对质量块所持细胞产生相对位移，导致毛细胞纤毛发生形变。与此同时，由纤受到的惯性力进行测量，后根据牛顿第二定律获得加速度值。近毛形变产生的生物电信号经毛细胞传递到大脑神经系统。几年，物联网的发展，使得加速度传感器逐

2、渐渗透到社会、经济和1.3离子液体概述国防的各个领域。从传统的工业及汽车电子产品、航空航天设备本课题选择的液态惯性体材料是一种新型的绿色电解质，离等领域逐步向消费类电子、医疗等电子设备领域迅速蔓延。子液体。离子液体的概念最早是在熔融盐化学领域被提及的，将关键词：离子液体；医用；加速度传感器普通的离子化合物，例如NaCl或KCl等，经过高温加热，由固态熔化成液态，此时的液体即称为离子液体。本课题所使用的离子液1离子液体加速度传感器的结构设计及材料分析体（IonicLiquids，ILs）在室温或者接近室温的条件下处于液态，并且1.1离子液体加速度传感器的仿生学基础完全由离子

3、构成。相较普通的离子化合物，其熔点低，并在室温下对于健康人，位于内耳的前庭系统能够在三维空间中感应身就已成液态。ILs室温下呈现液态主要是由于阴、阳离子的体积较体的运动信号，并将信息传送给中枢及周边神经系统。同时结合大且不对称，同时受空间位阻的影响，阴、阳离子不易形成稳定的其他器官，如眼睛的视觉信息和运动过程中的肌肉状态，中枢系统堆积，晶格出现不规则排列状态，导致晶格能降低。不同的阴、阳便能翻译运动信息，同时开启反馈控制系统，使身体维持平衡状离子间进行组合，使得离子液体可合成种类多达1018种，也就是说态。图1为内耳前庭结构解剖示意图。包含内耳石和三个半规管，离子液体是可

4、以人为设计的，可以根据自己的需要，找到合适的其中内耳石负责感应线性加速度，半规管感应角加速度。每只耳阴、阳离子组合，设计制作出满足自身需求的离子液体。朵的内耳石又含有椭圆囊和球囊。根据其在头部的位置，椭圆囊相比于传统的有机溶剂，ILs的蒸气压极低，几乎不会挥发。而和球囊分别感应水平方向和垂直方向的运动。且绝大多数的ILs热稳定性都很好，并且处于液态的温度范围也较宽（-50~200℃）。阴、阳离子结构和性质是影响离子液体热稳定性的重要因素[39]。对于阳离子相同的ILs，不同阴离子热稳定排序为：[PF6]>[BF4]>I-≈Br-≈Cl-。ILs中的含水量对其自身热稳定性影

5、响也较大，含水量越高，热稳定性也就越差。2离子液体加速度传感器的制备与性能表征2.1不同离子液体双电层电容分析不同电解液及电极材料间形成的双电层电容存储电荷的能力不一样。存储电荷能力越高，对于离子液体加速度传感器而言，灵敏度越高。使用离子液体代替传统电解质，在一定程度上提高了器件的性能，在此基础上，选择性能优良的离子液体，能够将器件性能进一步提高。通常使用电化学分析方法中的循环伏安法对电极与电解液双电层进行分析，电化学工作站（电化学仪）及三电极体系作为测试平台。三电极测试（单电极测试），待分析材料作为工作电极（WE），辅助电极（CE）一般选用电化学稳定的贵金属，参比电极（

6、RE）一般是标准电极，三个电极在电解液中以正三角形的形状分布。其中WE是待分析对象，RE用来确定工作电极的电位，回路中产生的电流，则通过CE来传导。三电极测试体系中主要由两个回路组成，一个由WE和RE组成，用来分析WE的电化学反应过程；另外一个由WE和CE电极组成，形成电子流动传输的回路。2.2离子液体加速度传感器性能表征根据第二章介绍的离子液体加速度传感器的结构设计和材料选择，分别制备了单惯性体结构和阵列惯性体结构的传感器。对器件的灵敏度等静态特性和谐振频率、响应时间等动态特性进行图1内耳前庭结构解剖示意图详细的测试和分析。并且与商用加速度传感器ADXL335进行对比半

7、规管内部充满体液，称为内淋巴，当人体头部等运动旋转分析，并将传感器应用于手臂运动信号检测上。时，内淋巴与管壁之间产生相对位移，同时管壁上的毛细血管束产3结束语生脉冲电信号，生物脉冲电信号的强度和毛细胞束成正比，与头部综上所述，在传感器基底材料的疏水性处理方面，本文并未得旋转的角速度有关。为了能够在三维空间中感应运动状态，在每到基底材料的超疏水性，因为液态惯性体在运动过程中依旧受到只耳朵中，前庭系统都包含三个半规管，并且两两垂直，分别称为了界面张力的阻碍，使得传感器输出信号产生延迟现象。后期可水平半规管、前半规管和后半规管。一只