压电薄膜拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。本文将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。

　　当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10 ~ 15mV / 微应变（长度的百万分率变化）。

　　使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。当需要探测不同水平的预应力时，这反而成为压电薄膜的优势所在。薄膜只感受到应力的变化量，最低响应频率可达0.1Hz.压电薄膜很薄，质轻，非常柔软，可以无源工作，因此可以广泛应用于医用传感器，尤其是需要探测细微的信号时。显然，该材料的特点在供电受限的情况下尤为突出（在某些结构中，甚至还可以产生少量的能量）。而且压电薄膜极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动。

　　接触式传感器

　　利用压电薄膜的动态应变片特性，可以轻松的将压电薄膜直接固定在人体皮肤上（例如手腕内侧）。精量电子—美国MEAS传感器的产品型号1001777是一款通用传感器，传感器的一侧涂有压力敏感胶。但这款胶未经生物兼容性认证，在短期试验中可以将3M9842（聚亚安酯胶带）固定在皮肤上，再将压电薄膜传感器粘贴在3M胶带上。

　　压电薄膜之所以即能探测非常微小的物理信号又能感受到大幅度的活动，是因为PVDF膜的压电响应在相当大的动态范围内都是线性的（大约14个数量级）。多数情况下，只要能明显区分目标信号和噪声的带宽，细小的目标信号都可以通过过滤器采集到。

　　类似的传感器已在睡眠紊乱研究中用于探测胸部，腿部，眼部肌肉和皮肤的运动。另外，传感器可以通过探测肌肉（例如拇指和食指之间的肌肉）对电击的反应作为检验麻醉效果的指示器（神经肌肉传导）。

　　加速度传感器

　　Minisense100是精量电子的一款标准产品，采用悬臂梁设计，一端用硬性PCB板夹紧并带有连接引脚，另一端装有质量块。

　　质量块使传感器在受到振动时连贯反应。质量块‘保持不动’，而薄膜部分发生形变，从而产生非常高的电压灵敏度（大约1V/g）。由这个元件派生出其他生命特征传感器，例如工作人员或病患佩戴的智能胸卡（内置RF遥感设备）。通过阶段性采集佩戴者的信号来确定其位置和跟踪其状态。传感器感测到胸卡被摘下时会将胸卡设置成睡眠状态；如果传感器感受到身体任何部位的运动，肌肉的震颤，甚至是脉搏的振动，会唤醒胸卡。

　　听诊

　　很多电子听诊器都采用了压电薄膜作为传感器元件，因为它耐用，灵敏度高，带宽范围宽。在该应用中，传感器元件通常都封装在传统的金属听诊头中，因为传感器需要与身体形成‘作用力’。一旦动态的压力信号转换成电信号，就可以有选择性的过滤或放大、作为音频信号回放、运用更复杂的运算方法判断出具体的状况、或传输到远程基站进行进一步分析存储等。

　　 病床监护

　　压电薄膜和压电电缆都可以安装在床垫上探测病人的心跳，呼吸和身体运动。Hoana Medical Inc.的监护床报警系统在床垫和被单之间安装了一组传感器。病人坐或躺在监护床上时，传感器可以隔着衣服和被单准确测量收集患者的生命特征信息。柔性开关用于采集静态信号，病患所有的动态信号都由压电薄膜采集并转换成相应的电信号，在病床边上的显示器显示。病人的心率和呼吸速率不正常，或病人擅自下床时，系统可以提前报警。这一切都由传感器完成，而无需与病人直接接触。

　　呼吸热电监测

　　用压电薄膜制造的嘴唇接触式传感器运用了相同的原理，探测通过嘴或鼻子的气流。相对于热敏电阻来说，压电薄膜灵敏度高，响应速度快，柔软，并且探测面积大。

　　结论

　　从以上应用案例看出，压电薄膜可以替代传统元件来探测并传送生命特征信号至医疗监护系统。相信在不久的将来，压电薄膜会凭借其诸多优点，更广泛的应用于治疗和监护中。