本发明涉及一种振动临床鼾声、声带震颤和吞咽活动监测的贴片式柔性可延展集成传感器及其制备方法，属于柔性电子及医疗器械前沿交叉制造。
背景技术：
1、鼾病是21世纪与癌症和衰老性疾病同等威胁人们生命健康的疾病之一，长期鼾病会诱发高血压、冠心病、肺动脉高压、脑卒中、肺源性心脏病等一系列危险疾病，特别是鼾病的重症典型-阻塞性睡眠呼吸暂停已被证实有致死风险，严重威胁人们生命健康。但是，由于鼾病发病机制复杂、临床监测困难（监护设备不便携导致无法进行长程监测），临床上通常重点关注发病后期的重症患者而忽略初期患者的筛查，导致鼾病诊疗一直处于市场蓝海。据调查显示，全球有近10亿人患有不同程度的睡眠鼾病，而中国就高达2亿，鼾病诊疗呈现百亿市场规模。
2、鼾病又称为阻塞性睡眠呼吸暂停综合征，鼾病诊断过程中颌下喉咽部的鼾声节律、声带震颤以及吞咽活动，对发病机制剖析、病况评估、临床干预或手术治疗具有重大医学价值。其中，鼾声是呼吸气流引起狭窄喉咽部上气道振动的异常病理现象，频率范围~800hz，常被用来判别发病程度；声带震颤是因长期鼾病导致声带病变所引起振动异常，频率覆盖~1.2khz，由于声带位置不易捕捉，监测声带震颤可以实现声带手术中病灶精准定位；吞咽活动包含标志物摄入、咽喉肌肉活动和误吸（即咳嗽，频率接近4khz）等，其中标志物流速和容积、渗漏以及吞咽节律（~50hz）都是反映鼾病-气管术后康复评判的关键要素。可以发现，吞咽活动包含喉表皮上-下沉的低频动态节律，鼾声、震颤和误吸属高频力学范畴，覆盖了近4khz宽带力学信息。针对以上病症的诊断，临床上常用刚性麦克风探头或电子喉镜进行监测和评估，但这些方式存在以下技术瓶颈：1）因咽喉部形貌复杂导致深皮下振动（如声带震颤）检测困难；2）皮表与刚性麦克风模量跨度大导致无法紧密共形贴附，致使检测信号衰减严重；3）电子喉镜是入侵式的且价格昂贵（依赖进口单根超过3000元），难以进行长程数字化病症描述。
3、因此，为了精准获取颌下病症震颤信息，亟需开发一种可贴附的柔性可延展振动传感器采集颌下宽频带振动病症，进而剖析鼾病发病机制，成为了鼾病诊疗及相关医疗仪器装备发展亟待解决的关键问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性可延展集成振动传感器及制备方法，基于柔性振动传感器检测原理和离电传感方法，提出一种柔性可延展离电式宽带振动传感器，基于混合集成制造技术实现传感器的精密制备，包括利用等离子体干法刻蚀工艺刻蚀振动微腔，基于飞秒激光刻蚀技术雕刻可延展蛇形电极和贯孔阵列，采用紫外光固化离子岛柱，利用表面plasma处理键合振膜-微腔-电极界面等工艺实现柔性可延展集成振动传感器的制备，通过准静态振动的高振幅作用离子岛与电极接触形成双电层效应，由此实现对低频高振幅激励的响应；基于贯孔振膜的谐振作用，实现对低振幅高频激励的响应，由此实现对颌下振动的宽带响应。由于器件的可延展性和柔性，便于人体紧密贴附，进而实现颌下多种病症的精准采集。
2、本发明是通过下述技术方案来实现的。
3、本发明一方面，提供了一种面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，包括以下步骤：
4、s1，蛇形下电极激光刻蚀：
5、配制pdms混合溶液；将pdms混合溶液旋涂在清洁的载玻片上；
6、将涂有pdms的载玻片去除气泡，恒温加热固化，得到覆有pdms薄膜的载玻片；
7、在载玻片的pdms薄膜上旋涂聚酰亚胺pi溶液，加热固化成膜，得到覆有聚酰亚胺pi薄膜的载玻片；
8、将覆有聚酰亚胺pi薄膜的载玻片上分别溅射铬和金箔，得到附有复合薄膜的载玻片；
9、将制备好复合薄膜的载玻片按照设计结构轮廓循环切割，激光刻蚀，残留物剥离，得到表面覆有聚酰亚胺pi薄膜的蛇形下电极；
10、s2，微结构水溶法转印：
11、用水溶性胶带粘黏覆有pi薄膜的蛇形下电极，将覆有聚酰亚胺pi薄膜的蛇形下电极转印到水溶胶带上；
12、在pmma板上旋涂一层pdms封装层，将转印覆有pi蛇形下电极的胶带一面与pdms封装层粘黏，紫外光下照射，浸泡，冲洗，吹干，得到键合在pdms封装层上的覆有pi蛇形下电极；
13、s3，振动微腔干法刻蚀：
14、在蛇形下电极上旋涂parylene溶液，加热固化得到parylene薄膜；
15、将根据微腔位置定制的镂空掩膜板与蛇形下电极对准、定位，利用plasma高能量束轰击parylene薄膜，循环刻蚀，得到在蛇形下电极上的振动微腔；
16、在蛇形下电极输出排线位置镂空掩膜、干法刻蚀，得到裸露的下电极排线；
17、s4，弱酸腐蚀残留：
18、将制备电极排线的下电极置于弱酸溶液中，清洗，得到下电极和振动微腔；
19、s5，隔膜制备及贯孔刻蚀：
20、采用步骤s1中的电极制备流程，基于同样的飞秒激光加工工艺制备上电极；
21、在载玻片的键合上电极层的金箔上旋涂parylene溶液，加热固化得到parylene薄膜；
22、将覆有parylene薄膜的上电极在紫外激光器下刻蚀贯孔阵列，得到带有贯孔阵列的上电极；
23、s6，离子岛柱旋涂：
24、采用步骤s3中的振动微腔干法刻蚀工艺，在上电极的parylene薄膜上刻蚀出离子岛柱的腔体结构；
25、采用步骤s4中的弱酸腐蚀残留清洗过程，得到洁净的带有离子岛柱的上电极；
26、在上电极上高速旋涂离子凝胶，抽滤空气，得到覆有离子凝胶的上电极；
27、s7，离子岛柱光固化：
28、将覆有离子凝胶的上电极置于紫外光下固化，得到覆有离子岛束缚层的离子岛柱的上电极，构成上电极振动隔膜；
29、s8，上下电极层键合：
30、将步骤s4带有振动微腔层的蛇形下电极的振动微腔层表面和步骤s7中得到的上电极振动隔膜表面暴露在plasma清洗机中，将上下电极的覆有parylene膜一侧对准、贴合，真空去泡，加热，键合得到贴片式柔性振动传感器。
31、根据本发明示例性的实施例，步骤s1中，配制pdms混合溶液，将聚二甲基硅氧烷、弹性体固化剂以质量比为(5~15):1混合搅拌3~8min；
32、所述弹性体固化剂为pdms聚合物交联剂。
33、根据本发明示例性的实施例，步骤s1中，在60~110℃条件下加热1~3h，使pdms薄膜固化。
34、根据本发明示例性的实施例，步骤s1中，在匀胶机上以500~1000r/min的转速旋转10~30s；
35、在载玻片的pdms薄膜上旋涂聚酰亚胺pi溶液，以2000~3000r/min的转速旋转1 0~30s；在120~180℃条件下加热1~3h。
36、根据本发明示例性的实施例，步骤s1中，充入惰性气体ar至腔室内将气压降低至3~10pa，在电压为200~300v，电流为10~12a溅射铬靶材60~150s；在相同气压和电压下，电流为12~15a溅射金靶材90~240s。
37、根据本发明示例性的实施例，步骤s2中，在pmma板上旋涂一层0.05~0.1mm厚的pdms封装层；紫外光5~20w功率条件下照射10~30min。
38、根据本发明示例性的实施例，步骤s3中，以400~1000r/min的转速旋转10~30s旋涂parylene溶液；在70~150℃环境下加热30~90min固化。
39、根据本发明示例性的实施例，步骤s3中，以4~20 na离子束流和5~15 nc /m2离子剂量下轰击腔体位置的parylene薄膜，重复5000~10000次循环刻蚀。
40、根据本发明示例性的实施例，步骤s8中，振动微腔层表面和上电极振动隔膜表面暴露在plasma清洗机里，以20~50w功率活化5~10min；以60~120℃加热1~3h，键合得到贴片式柔性振动传感器。
41、本发明的另一个方面，提供了一种所述方法制备的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器，包括自上而下分布的顶部封装层、蛇形上电极、离子岛束缚层、离子岛柱、振动微腔层、蛇形下电极和底部封装层：顶部封装层上面键合蛇形上电极，蛇形上电极上面刻蚀离子岛束缚层，离子岛束缚层上腔体内部为光固化离子岛；底部封装层上面键合蛇形下电极，蛇形下电极上面刻蚀振动微腔；
42、顶部封装层、蛇形上电极、离子岛束缚层和离子岛柱共同组成传感器的隔膜，在隔膜上设有贯孔。
43、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
44、1.本发明基于振动传感器检测原理和双电层电容效应，在振动隔膜上引入离电岛柱结构，可以提高传感器的低频振动分辨率；通过优化振动隔膜上的贯孔阵列结构参数实现传感器的高频截止频率的调谐，从而拓宽高频响应。传感器由8×8阵列组成，可延展蛇形线进行阵元间的互联，由此实现器件的可延展性。
45、2.在临床上，可替代传统刚性振动麦克风和辅助电子喉镜，解决鼾病宽带病症连续、长程、动态监测困难的问题，有望在短期内进入临床转化为二类鼾病医疗器械，为鼾病的连续监测、发病机制剖析、在线诊断、远程预警、居家治疗等方面提供一种装备。
46、3.提供的贴片式柔性可延展振动传感器的制备方法，涉及到跨尺度微纳激光精密加工、微纳结构无束缚转移、紫外光固化、mems干法刻蚀和界面烷化键合等核心制造技术，可以解决传统柔性传感器-采集设备分离的问题。
47、4.可延展混合集成制造技术可用于航天、航空、国防的三维柔性电子制造领域，通过混合柔性关键制造技术在飞机蒙皮器件集成、弹载天线共形制造等重大需求上的拓展，可以推动柔性可延展集成设备和器件实用化受到快速大规模制造技术制约的发展。
1.一种面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，配制pdms混合溶液，将聚二甲基硅氧烷、弹性体固化剂以质量比为(5～15):1混合搅拌3～8min；
3.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，在60～110℃条件下加热1～3h，使pdms薄膜固化。
4.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，在匀胶机上以500～1000r/min的转速旋转10～30s；
5.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s1中，充入惰性气体ar至腔室内将气压降低至3～10pa，在电压为200～300v，电流为10～12a溅射铬靶材60～150s；在相同气压和电压下，电流为12～15a溅射金靶材90～240s。
6.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s2中，在pmma板上旋涂一层0.05～0.1mm厚的pdms封装层；紫外光5～20w功率条件下照射10～30min。
7.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s3中，以400～1000r/min的转速旋转10～30s旋涂parylene溶液；在70～150℃环境下加热30～90min固化。
8.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s3中，以4～20na离子束流和5～15nc/μm2离子剂量下轰击腔体位置的parylene薄膜，重复5000～10000次循环刻蚀。
9.根据权利要求1所述的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器的制备方法，其特征在于，步骤s8中，振动微腔层表面和上电极振动隔膜表面暴露在plasma清洗机里，以20～50w功率活化5～10min；以60～120℃加热1～3h，键合得到贴片式柔性振动传感器。
10.根据权利要求1-9任一项所述方法制备的面向颌下鼾病震颤的贴片式柔性振动传感器，其特征在于，包括自上而下分布的顶部封装层、蛇形上电极、离子岛束缚层、离子岛柱、振动微腔层、蛇形下电极和底部封装层：顶部封装层上面键合蛇形上电极，蛇形上电极上面刻蚀离子岛束缚层，离子岛束缚层上腔体内部为光固化离子岛；底部封装层上面键合蛇形下电极，蛇形下电极上面刻蚀振动微腔；
