CN114947815A - 气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置，气流温度传感器包括：基底，基底包括承载件和栅格条，承载件的内圈具有用于导通气流的通孔，栅格条设于通孔，并与承载件连接；导线，导线设于基底；热敏涂层，热敏涂层覆盖于栅格条，并在栅格条的导引下与导线电连接形成串联电路，导线用于将热敏涂层检测到的气流温度信号输出。本发明的气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置，通过将格栅条设置于承载件的通孔处，在格栅条设置热敏涂层，热敏涂层在格栅条的导引下与导线连接成串联电路，能够输出气流温度信号，能够提高感知气流温度的敏感性，提高对气流温度变化的响应范围提高对气流温度感知的准确度，提高加工制造的效率。

Description

气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置。

背景技术

温度检测是一个常见的需求，对于特殊的场景，比如监测呼吸气流或者长管道设备的气体温度监测等，以呼吸温度检测举例，呼吸气体温度可以反映身体和精神状态，呼出的气体温度上升过高可能标志着哮喘的气道炎症。许多健康问题，如压力、焦虑、慢性阻塞性肺病和创伤后应激障碍，都可以通过呼吸训练调节或缓解。因此，在日常生活和临床应用中，准确稳定的气流温度监测存在较大需求。

目前存在利用热电阻、热电偶、数字式温度传感器及红外测温来进行温度检测的技术，然而这些装置在进行气流温度检测时影响气体流动，温度检测灵敏度和准确率较低。

发明内容

本发明提供一种气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置，用以解决现有技术中在进行气流温度检测时影响气体流动，温度检测灵敏度和准确率较低的缺陷，实现提高感知气流温度的敏感性，提高对气流温度变化的响应范围提高对气流温度感知的准确度，提高加工制造的效率。

本发明提供一种气流温度传感器，该气流温度传感器包括：基底，所述基底包括承载件和栅格条，所述承载件的内圈具有用于导通气流的通孔，所述栅格条设于所述通孔，并与所述承载件连接；导线，所述导线设于所述基底；热敏涂层，所述热敏涂层覆盖于所述栅格条，并在所述栅格条的导引下与所述导线电连接形成串联电路，所述导线用于将所述热敏涂层检测到的气流温度信号输出。

根据本发明提供的气流温度传感器，所述格栅条包括：多个支撑段，所述支撑段的两端均与所述承载件连接，多个所述支撑段间隔开设置；多个连接段，每两个相邻的所述支撑段之间通过一个所述连接段连接，处于两侧的所述支撑段上覆盖的所述热敏涂层分别与所述导线电连接。

根据本发明提供的气流温度传感器，所述导线包括：第一支线和第二支线，处于两侧的所述支撑段中的一个上覆盖的所述热敏涂层与所述第一支线电连接，处于两侧的所述支撑段中的另一个上覆盖的所述热敏涂层与所述第二支线电连接。

根据本发明提供的气流温度传感器，处于两侧的所述支撑段分别通过一个所述连接段与所述承载件连接，与所述承载件连接的所述连接段上涂覆的所述热敏涂层与所述导线电连接。

根据本发明提供的气流温度传感器，多个所述支撑段沿着所述支撑段的长度方向平行设置。

根据本发明提供的气流温度传感器，所述气流温度传感器还包括：封装层，所述封装层包覆于所述基底、所述导线和所述热敏涂层外，所述封装层用于防水。

根据本发明提供的气流温度传感器，所述气流温度传感器还包括：接头，所述接头与所述基底连接，所述导线与所述接头电连接，所述接头用于将所述热敏涂层检测到的气流温度信号输出。

根据本发明提供的气流温度传感器，所述热敏涂层包括：铂、金或者石墨烯中的一种。

本发明还提供一种呼吸监测装置，所述呼吸监测装置包括：气流导管；如上述任一种所述的气流温度传感器，所述气流温度传感器设于所述气流导管内，且所述气流温度传感器的通孔与所述气流导管的气流通道连通。

本发明还提供一种如上述任一种所述的气流温度传感器的制备方法，包括：基于激光切割工艺，得到所述基底，并在所述基底上安装所述导线，得到初加工件；将所述初加工件放置于盖板和具有中部镂空区域的底板中间，通过所述中部镂空区域向所述初加工件涂覆所述热敏涂层，得到所述气流温度传感器。

本发明提供的气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置，通过将格栅条设置于承载件的通孔处，在格栅条上设置热敏涂层，热敏涂层在格栅条的导引下与导线连接成串联电路，从而能够输出气流温度信号，能够提高感知气流温度的敏感性，提高对气流温度变化的响应范围提高对气流温度感知的准确度，提高加工制造的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的气流温度传感器的结构示意图之一；

图2是本发明提供的气流温度传感器的结构示意图之二；

图3是本发明提供的呼吸监测装置的结构示意图。

图4是本发明提供的气流温度传感器的制备过程原理示意图之一；

图5是本发明提供的气流温度传感器的制备过程原理示意图之二；

图6是本发明提供的气流温度传感器的制备方法的流程示意图。

附图标记：

100：基底；110：承载件；120：栅格条；121：支撑段；122：连接段；200：导线；210：第一支线；220：第二支线；300：热敏涂层；400：接头；500：封装层；600：初加工件；610：盖板；620：底板；630：掩模区域；700：气流导管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图6描述本发明的气流温度传感器及其制备方法和呼吸监测装置。

如图1所示，本发明提供一种气流温度传感器，该气流温度传感器包括：基底100、导线200和热敏涂层300。

基底100包括承载件110和栅格条120，承载件110的内圈具有用于导通气流的通孔，栅格条120设于通孔，并与承载件110连接。

可以理解的是，基底100由处于外环的承载件110和处于内圈的栅格条120构成，栅格条120和承载件110连接，栅格条120和承载件110可以一体成型，承载件110属于整个气流温度传感器的支架，起到承载栅格条120的作用。

栅格条120为栅格状，将栅格条120设置在承载件110中部的通孔中，栅格条120由多个长条状部件构成，多个长条状部件之间存在较大空隙，并不会阻挡气流在通孔中的流通。

导线200设于基底100，导线200用于传到电信号。基底100可以是绝缘材料制成的，基底100本身并不导电，导线200设置在基底100上，但并不与基底100电连接。

热敏涂层300覆盖于栅格条120，并在栅格条120的导引下与导线200电连接形成串联电路，导线200用于将热敏涂层300检测到的气流温度信号输出。

可以理解的是，热敏涂层300具有导电性和热敏性，热敏涂层300的电阻值会随着温度变化产生线性变化，此处将热敏涂层300覆盖于栅格条120，热敏涂层300可以仅覆盖栅格条120的一个面，也可以是双面覆盖栅格条120，此处并不限定是单面覆盖还是双面覆盖。但是从栅格条120的走线方向上看，热敏涂层300沿着栅格条120的走线方向设置，并且不中断。换言之，栅格条120上的热敏涂层300在栅格条120的导引下形成一个完整的长条形热敏电阻。

而且，热敏涂层300的两端分别与导线200电连接，热敏涂层300覆盖在栅格条120上，热敏涂层300的形状由栅格条120的形状决定，此处栅格条120的形状设计为使得热敏涂层300与导线200电连接成串联电路。

当气流从承载件110的内圈通孔流过时，栅格条120上的热敏涂层300能够感知到气流的温度，热敏涂层300的电阻值会发生变化，从而使得导线200中流经的电流值发生变化，这样能够检测到气流温度信号，导线200能够将热敏涂层300检测到气流温度信号输出，比如当导线200和外部设备电连接时，就能够将气流温度信号输出给外部设备。

此处采用栅格条120作为热敏涂层300的支撑，能够扩大热敏涂层300与气流的接触面积，能够提高热敏涂层300感知气流温度的敏感性，将热敏涂层300与导线200串联连接，能够适当扩大热敏涂层300的长度，不发生热敏涂层300生长扩散和走线并联的现象，能够提高连接导线200的热敏涂层300的电阻值，提高对温度变化的响应范围，从而能够提高对气流温度感知的准确度。

与此同时，采用在基底100的栅格条120上涂覆热敏涂层300的方式，能够便于气流温度传感器的快速加工成型，能够通过简单的制备工艺快速制造出来，提高加工制造的效率。

本发明提供的气流温度传感器，通过将格栅条设置于承载件110的通孔处，在格栅条上设置热敏涂层300，热敏涂层300在格栅条的导引下与导线200连接成串联电路，从而能够输出气流温度信号，能够提高感知气流温度的敏感性，提高对气流温度变化的响应范围提高对气流温度感知的准确度，提高加工制造的效率。

如图1所示，在一些实施例中，格栅条包括：多个支撑段121和多个连接段122。

支撑段121的两端均与承载件110连接，多个支撑段121间隔开设置；每两个相邻的支撑段121之间通过一个连接段122连接，处于两侧的支撑段121上覆盖的热敏涂层300分别与导线200电连接。

可以理解的是，多个支撑段121的两端在承载件110的内圈与承载件110连接，能够形成桥状机构，具有一定的稳定性，在每两个相邻的支撑段121之间设置一个连接段122，那么当热敏涂层300覆盖于格栅条时，将处于两侧的支撑段121上覆盖的热敏涂层300与导线200电连接，就能够实现热敏涂层300在栅格条120的导引下与导线200电连接形成串联电路，这样的结构设计能够避免复杂的加工工艺，形成支撑可靠和串联稳定的气流温度感知电路。

如图1所示，在一些实施例中，导线200包括：第一支线210和第二支线220，处于两侧的支撑段121中的一个上覆盖的热敏涂层300与第一支线210连接，处于两侧的支撑段121中的另一个上覆盖的热敏涂层300与第二支线220连接。

可以理解的是，导线200可以分为第一支线210和第二支线220，在多个支撑段121中具有两个位于侧边的支撑段121，其中一个上面覆盖的热敏涂层300与第一支线210电连接，另一个上面覆盖的热敏涂层300与第二支线220电连接，这样就能够实现热敏电阻的两极分别连接一个支线，热敏涂层300串联介入到气流温度感知电路当中。

如图1所示，在一些实施例中，处于两侧的支撑段121分别通过一个连接段122与承载件110连接，与承载件110连接的连接段122上涂覆的热敏涂层300与导线200电连接。

可以理解的是，处于两侧的支撑段121还分别通过一个连接段122与承载件110连接，这样可以进一步提升栅格条120的可靠性，与承载件110连接的连接段122上面覆盖的热敏涂层300与导线200电连接，这样就可以避免将导线200暴露在外，能够进一步排除干扰，提升气流温度感知的稳定性。

如图1所示，在一些实施例中，多个支撑段121沿着支撑段121的长度方向平行设置。

可以理解的是，多个支撑段121可以沿着支撑段121的长度方向平行设置，这样能够进一步提升格栅条的稳定性。而且，多个支撑段121之间的间隔长度可以相等，使得热敏涂层300能够与通孔中的气流均匀接触，提升检测到的气流温度信号的准确性。

如图2所示，在一些实施例中，气流温度传感器还包括封装层500，封装层500包覆于基底100、导线200和热敏涂层300外，封装层500用于防水。

可以理解的是，基底100、导线200和热敏涂层300外可以涂覆有封装层500，封装层500可以为parylene薄膜，封装层500可以对环境中的水汽隔绝，使器件不受湿度影响。

如图1和图2所示，在一些实施例中，气流温度传感器还包括：接头400。

接头400与基底100连接，导线200与接头400电连接，接头400用于将热敏涂层300检测到的气流温度信号输出。

可以理解的是，接头400可以和基底100一体成型，接头400可以被设计为USB、micro-USB、Lighting或者Type-C接口，导线200可以与接头400电连接，接头400可以和外部设备电连接，接头400可以将热敏涂层300检测到的气流温度信号输出给外部设备。

在一些实施例中，气流温度传感器，热敏涂层300可以包括：铂、金或者石墨烯中的一种。

可以理解的是，热敏涂层300是电阻温度系数较高的热敏性材料，如铂、金或者石墨烯等，可利用物理方法加工制成，如磁控溅射或者电子束热蒸发。

如图3所示，本发明还提供一种呼吸监测装置，该呼吸监测装置包括：气流导管700以及如上所述的气流温度传感器，气流温度传感器设于气流导管700内，且气流温度传感器的通孔与气流通道连通。

可以理解的是，呼吸监测装置可以由气流导管700以及如前所述的气流温度传感器构成，气流温度传感器安装在气流导管700内，气流温度传感器的基底100的侧面可以和气流导管700的长度方向垂直，呼吸监测装置可以佩戴于人体，用于监测人体呼出气流的温度，采用本发明提供的气流温度传感器，呼吸监测装置能够更加准确地对呼吸气流进行检测。

如图4、图5和图6本发明还提供一种气流温度传感器的制备方法，该气流温度传感器的制备方法包括：如下步骤610至步骤620。

步骤610、基于激光切割工艺，得到基底100，并在基底100上安装导线200，得到初加工件600。

可以理解的是，可以利用激光切割工艺对一块绝缘材料进行切割，在中部区域进行镂空，也就是在支撑件的内圈切割得到栅格条120，得到由支撑件和栅格条120构成的基底100，可以在基底100上安装导线200，从而得到初加工件600。

步骤620、将初加工件600放置于盖板610和具有中部镂空区域的底板620中间，通过中部镂空区域向初加工件600涂覆热敏涂层300，得到气流温度传感器。

可以理解的是，如图4和图5所示，制备方法可以采用模具对初加工件600固定，模具可以包括：一个具有中部镂空区域的底板620，也就是带有凹槽的底板620，中间可以是圆形镂空区域，底板620可以形成掩模区域630，掩模区域630可以遮挡住基板的外圈，也就是承载件110，可以把初加工件600上需要进行工艺加工的地方暴露出来；一个中部凸出的盖板610，底板620与盖板610配合可以将初加工件600卡在凹槽中间，而且四周有四个限位孔进行固定，保证夹得牢固，不会发生热敏涂层300生长时大面积扩散。

在将初加工件600放置于盖板610和底板620中间时，可以通过盖板610的中部镂空区域暴露出初加工件600的栅格条120，可以向栅格条120喷涂热敏涂层300，这样就能够在栅格条120上溅射生长形成热敏涂层300，这样就得到了气流温度传感器。

在具体制备过程中，关键是镂空型结构设计，基底100可以先被切割为矩形，切割的矩形长度大于对应的圆形区域的长度，采用特定的图案模板来切割基底100，这样的图案设计可以保证在配合盖板610做溅射生长的时候，由于切割出的栅格条120形状，热敏涂层300可以实现串联，这样可以提高热敏涂层300的阻值，对温度变化有更大范围的响应。而且，盖板610无须刻意高精度对准，可以保证良好的一致性，避免制备时有的地方被并联，降低传感器的灵敏度。并且，可以在制备好的气流温度传感器上喷涂封装层500，隔绝环境湿度影响。

本发明提供的气流温度传感器的制备方法，采用激光切割工艺，切割出特定的栅格条120的形状，再将初加工件600放置于盖板610和具有中部镂空区域的底板620中间，通过中部镂空区域向初加工件600涂覆热敏涂层300，得到气流温度传感器，能够简化气流温度传感器的制备流程，提高加工制备的效率，降低加工制备的成本。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种气流温度传感器，其特征在于，包括：

基底，所述基底包括承载件和栅格条，所述承载件的内圈具有用于导通气流的通孔，所述栅格条设于所述通孔，并与所述承载件连接；

导线，所述导线设于所述基底；

热敏涂层，所述热敏涂层覆盖于所述栅格条，并在所述栅格条的导引下与所述导线电连接形成串联电路，所述导线用于将所述热敏涂层检测到的气流温度信号输出。

2.根据权利要求1所述的气流温度传感器，其特征在于，所述格栅条包括：

多个支撑段，所述支撑段的两端均与所述承载件连接，多个所述支撑段间隔开设置；

多个连接段，每两个相邻的所述支撑段之间通过一个所述连接段连接，处于两侧的所述支撑段上覆盖的所述热敏涂层分别与所述导线电连接。

3.根据权利要求2所述的气流温度传感器，其特征在于，所述导线包括：

第一支线和第二支线，处于两侧的所述支撑段中的一个上覆盖的所述热敏涂层与所述第一支线电连接，处于两侧的所述支撑段中的另一个上覆盖的所述热敏涂层与所述第二支线电连接。

4.根据权利要求2所述的气流温度传感器，其特征在于，处于两侧的所述支撑段分别通过一个所述连接段与所述承载件连接，与所述承载件连接的所述连接段上涂覆的所述热敏涂层与所述导线电连接。

5.根据权利要求2所述的气流温度传感器，其特征在于，多个所述支撑段沿着所述支撑段的长度方向平行设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的气流温度传感器，其特征在于，还包括：

封装层，所述封装层包覆于所述基底、所述导线和所述热敏涂层外，所述封装层用于防水。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的气流温度传感器，其特征在于，还包括：

接头，所述接头与所述基底连接，所述导线与所述接头电连接，所述接头用于将所述热敏涂层检测到的气流温度信号输出。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的气流温度传感器，其特征在于，所述热敏涂层包括：铂、金或者石墨烯中的一种。

9.一种呼吸监测装置，其特征在于，包括：

气流导管；

如权利要求1至8中任一项所述的气流温度传感器，所述气流温度传感器设于所述气流导管内，且所述气流温度传感器的通孔与所述气流导管的气流通道连通。

10.一种如权利要求1至8中任一项所述的气流温度传感器的制备方法，其特征在于，包括：

基于激光切割工艺，得到所述基底，并在所述基底上安装所述导线，得到初加工件；

将所述初加工件放置于盖板和具有中部镂空区域的底板中间，通过所述中部镂空区域向所述初加工件涂覆所述热敏涂层，得到所述气流温度传感器。

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