一种MEMS呼吸监测传感芯片、制备方法以及传感器组件与流程

技术特征：
1.一种mems呼吸监测传感芯片，其特征在于，包括基体和设在所述基体上的多个感测元件，所述感测元件包括至少两个量热元件作为呼吸流量及流向感测元件、以及至少一个热导元件作为二氧化碳感测元件，所述呼吸流量及流向感测元件由热堆或热电偶构成，所述二氧化碳感测元件由热电偶金属制成；所述呼吸流量及流向感测元件在所述基体上对称分布，根据所述传感芯片的表面温度场在呼吸气流下的变化情况获得所述呼吸气流的流量和方向；所述二氧化碳感测元件一部分覆盖有惰性涂层、另一部分裸露在空气中，根据两部分的热导变化情况获得所述呼吸气流中的二氧化碳含量；多个所述感测元件分别通过预设的信号路径将采集到的信号传输至接收终端。2.如权利要求1所述的mems呼吸监测传感芯片，其特征在于，所述基体为正方形，所述呼吸流量及流向感测单元共有四个、分别设在所述基体的四角，所述二氧化碳感测单元共有两个、分别对称设在所述基体中部的两侧。3.如权利要求1所述的mems呼吸监测传感芯片，其特征在于，所述基体上从下到上依次设有绝缘层、芯片层和钝化层，多个所述感测元件设在所述芯片层，所述芯片层和所述钝化层在刻蚀处相互融合。4.如权利要求3所述的mems呼吸监测传感芯片，其特征在于，所述基体底部与多个所述感测元件相对的位置设有多个隔热腔。5.如权利要求3所述的mems呼吸监测传感芯片，其特征在于，所述芯片层还设有分别与多个所述感测元件导通的多组信号线。6.如权利要求1所述的mems呼吸监测传感芯片，其特征在于，所述呼吸流量及流向感测元件厚度为80～200nm；构成所述二氧化碳感测元件的所述热电偶金属中可掺杂多晶硅。7.如权利要求5所述的mems呼吸监测传感芯片，其特征在于，所述信号线由金或铝制成，其中可掺杂导电多晶硅；所述信号线的厚度为100～300nm。8.一种制备权利要求1～7中任一项所述的mems呼吸监测传感芯片的方法，其特征在于，包括如下步骤：在所述基体的上下表面沉积氮化硅；将所述感测元件沉积至所述基体的上表面，并与预定的信号路径连接；在所述基体上表面的全部区域进行表面钝化，构建覆盖所述基体上表面以及所述感测元件的钝化层；在所述基体下表面开设多个与所述感测元件相对应的空槽，形成隔热腔；完成微加工过程后，进行切割和分离，从而得到所述芯片。9.一种呼吸监测传感器组件，包括权利要求1～7中任一项所述的芯片，其特征在于，还包括柔性电路板、柔性电缆以及控制模块，所述芯片封装在柔性电路板上、构成监测部件，所述监测部件通过所述柔性电缆与所述控制模块连接；所述控制模块包括主控电路、电源模块、无线通讯模块以及天线。10.如权利要求9所述的呼吸监测传感器组件，其特征在于，所述传感器组件还包括nafion材料制成的采样管，所述芯片封装在所述采样管中。

技术总结
本发明提供了一种MEMS呼吸监测传感芯片及其制备方法，呼吸气流的流动改变芯片表面的温度分布，位于芯片表面的四个量热元件通过测量温度场的改变获得呼吸气流的流量、速度和方向；该芯片可置于特定的气流通道中，则平均温度差及相应位置决定气流的正向和反向；量热传感器由微加工的热堆构成，从而可以实现无源监测；位于芯片中心的热导元件监测气流的热导变化情况，从而获得对呼吸气流中的二氧化碳含量。该芯片具有体积小、无源、灵敏度高等优点，方便加工和使用，同时还可以与其他组件共同构成可随身佩戴的传感器组件，从而对呼吸情况进行近距离实时监测。行近距离实时监测。行近距离实时监测。


技术研发人员：吴易东 黄立基 吴菡滢
受保护的技术使用者：吴易东
技术研发日：2021.02.08
技术公布日：2022/5/5