生物材料与有机聚合物压电性资料.ppt

在医疗仪器中的应用 PVDF压电高聚物对生物组织的适应性和相容性很好，用它们制成的电子型人工脏器 及其组件将有可能移植到动物体内，用它们制成的医疗仪器已广泛使用。 用途 压电产品 计测装置 监视血管移植修复术中血流扰动和脉动的 PVDF压力传感器 同时测量心脏内的压力和声音的 PVDF血管内诊断装置 监测婴儿呼吸状况的非接触长期呼吸监视装置 同时测量指脉和呼吸波的指脉和呼吸测量装置 测量人体心率PVDF传感器 检测血流速度PVDF传感器 测量人体血压PVDF膜 测量足底压力PVDF膜 信号发生器 采集和记录人体脉像信息的脉像仪 测心音PVDF加速型心音传感器 将呼吸运动的部分能转换成电能的PVDF压电膜换能器 使用超声原理PVDF胎心音探测器用换能器 宫缩监视仪用超声换能器 高透明度的有机压电薄膜的传感装置 为此村田制作所开发出了一种有机压电薄膜， 具有压电常数大、透明度高（98%） 无热释电现象 能够检测出弯曲度和扭转程度 预计今后该压电薄膜将被广泛应用于各种人机界面。 村田制作所开发了使用这个有机压电薄膜的2个应用装置，即能够利用弯曲和扭转的动作来控制电视机的遥控器，以及能够检测出手指向下按触摸屏的力度的具有压力检测功能的触摸屏Touch Pressure Pad (压力式触摸板) 。 至今为止，由于压电薄膜具有热释电性能，因此在使用压电薄膜的传感装置的过程中，无法分别检测温度与弯曲度和扭转程度。 利用弯曲和扭转的动作来控制电视机的遥控器 分别使用了能够检测出弯曲度的压电薄膜和能够检测出扭转程度的压电薄膜，此应用装置是能够通过用双手弯曲和朝相反方向扭转薄膜型机体来操纵电视机的新感觉遥控器。 具有压力检测功能的触摸屏“压力式触摸板” 由于压电薄膜不具有热释电性，所以手指温度不会产生电压的。因此该触摸屏能够进行更高精度的检测。同时，该触摸屏不仅能够检测出手指的左右上下方向的移动，还能够检测出手指向下按触摸屏的力度。 只要用手指向下按触摸屏，就能够放大画面。同时如果增大向下按触摸屏的力量，放大画面的速度就会增快，相反如果减轻了该力量，放大画面的速度就会减慢。 具有压力检测功能的触摸屏“压力式触摸板” 谢谢 * * * “ ” 1、压电效应 当某些材料在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，引起它内部正负电荷中心相对转移而产生极化现象，其表面上会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态这种现象就称为压电效应 压电材料分类 压电材料分类 无机压电材料 有机压电材料 压电陶瓷及其他无机压电材料 生物材料 通常为PVDF及其共聚物（薄膜） 压电性强、介电常数高、 易加工成型 机械品质因子低、 电损耗大、稳定性差 环境友好、低能耗 可用于医疗替换生物组织 柔韧性好、低密度、低阻抗 大功率换能器和宽带 滤波器 1、承受或传递负载功能。如人造骨骼、关节和牙 2、控制血液或体液流动功能。如人工瓣膜、血管等 3、电、光、声传导功能。如心脏起博器、人工晶状体、耳蜗等 4、填充功能。如整容手术用填充体等 特点 应用 领域 生物材料 生物组织普遍存在压电效应——可把机械能转化成生物电流 1941年MARTIN首次观察到木材和毛发的压电效应。 70 年代以来发现多种生物大分子和生物组织都具有压电效应，一些合成多肽和光学活性聚合物也表现出压电效应。 在对取向的固态生物聚合物进行定量研究时发现：生物聚合物和合成多肽的液晶态和大分子溶液也具有压电效应。 对生物聚合物的压电特性及其应用的研究，有助于深入认识一些生命活动的本质和规律，在医学诊断和治疗，生物医学工程等方面有着广阔的应用前景。 合成多肽—单个氨基酸 生物大分子—蛋白、多糖等 生物组织—骨骼等 液晶和溶液—类脂结构 生物材料 大腿骨上下压缩时的压电电位分布（电压单位MV) Friedenberg等观测到，在兔的有干骺端生长的骨中，直流电位与干骨比较显负电性，当骨折时，骨折部位可看到最大的负电位。 研究发现，成骨细胞在负极化区被激活，破骨细胞在正极化区被激活。 运动对保持骨中成骨细胞的活性至关重要，因为运动可使骨上的应力产生压电和流动电位，从而保持骨细胞的新陈代谢活性。 另报道，长时间失去重力作用情况下骨的重量会减轻。 已有不少用外加电刺激促进骨生长的实验。 例如 在兔的大腿骨上装上螺旋正电极和线状负电极，连续三周通以1ΜA直流电，可看到从负极到正极方向的软组织长出假骨。 用TEFLON驻极体薄膜或PMLG薄膜把折断的兔股骨包裹起来，四周后，在薄膜上生长出桥样的刚性骨。 近年，出现直流、交流、脉冲和电磁场等方法治疗骨折的技术。 生物材料 研究