[發明專利]一種檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201410471254.1
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104287739A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 張珽;熊作平
• 申請（專利權）人: 蘇州能斯達電子科技有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/22
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

1.一種檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，包括：

織物物件(5)；

支撐層(4)，其形成于所述織物物件(5)上受到腳部壓力的區域內；

敏感材料層(3)，其形成于所述支撐層(4)的上表面；

電極層，包括至少兩條從敏感材料層(3)或敏感材料層(3)的表面引出的電極(2)；

及保護層(1)，其形成于所述敏感材料層(3)的上表面或敏感材料層(3)上表面及電極層位于敏感材料層(3)上表面的部分；

其中，所述敏感材料層(3)由三維孔狀納米敏感材料構成，所述保護層(1)與支撐層(4)由柔性高分子聚合物構成且具有生物相容性，所述保護層(1)與支撐層(4)共同包裹所述敏感材料層(3)。

2.如權利要求1所述的檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，所述敏感材料層(3)的三維孔狀納米敏感材料的孔的大小為0.2-20μm，且孔與孔之間的間隙為10-200μm，所述敏感材料層(3)由以下步驟制備得到：

S1、碳材料和可揮發性溶劑按質量比為1:1～1:3混合后進行超聲處理30～60min，得漿液狀混合物；

S2、在漿液狀混合物中加入與碳材料質量比為1:1～1:10的柔性高分子聚合物，攪拌后得粘稠狀混合物；

S3、將粘稠狀混合物涂覆在支撐層(4)上，然后在70～80℃下加熱固化，從而制得所述敏感材料層(3)。

3.如權利要求1或2所述的檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，所述電極(2)探出敏感材料層(3)的一端不與所述支撐層(4)和保護層(1)接觸，或者，所述電極(2)探出敏感材料層(3)的一端連接無線發射裝置且所述電極(2)與無線發射裝置都被所述支撐層(4)和保護層(1)共同包裹。

4.如權利要求1至3中任意一項所述的檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器，其特征在于，所述支撐層(4)為厚度范圍為10-500μm的PDMS薄膜，或者支撐層(4)的柔性高分子聚合物為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；所述保護層(1)為厚度范圍為5-100μm的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-100μm的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述電極(2)包括導電無紡布、銅箔或漆包線。

5.一種檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在織物物件受到腳部壓力的區域涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為支撐層；

S2、在所述支撐層上涂一層三維孔狀納米敏感材料，得到敏感材料層；

S3、引出至少兩條電極，所述電極的一端接觸所述敏感材料層，另一端探出所述敏感材料層；

S4、在所述敏感材料層表面涂一層柔性高分子聚合物，形成覆蓋所述敏感材料層并與所述支撐層共同包裹所述敏感材料層的保護層。

6.如權利要求5所述的檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S1中的支撐層為厚度范圍為10-500μm的PDMS薄膜，或者支撐層的柔性高分子聚合物為乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺或聚乙烯中的任意一種；步驟S4中的保護層為厚度范圍為5-100μm的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-100μm的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜。

7.如權利要求5或6所述的檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器的制備方法，其特征在于，步驟S3中電極的材料包括導電無紡布、銅箔或漆包線，所述電極的材質還可以是金、鉑、鎳、銀、銦、碳納米管、石墨烯或銀納米線中的一種或多種組合；電極的引出方式為粘貼、印刷或物理切割。

8.一種基于權利要求1所述的檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器的監測系統，其特征在于，包括以下模塊：

信號采集模塊，其包括如權利要求1所述的檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器，用于采集人體運動過程中足底壓力變化信號；

模數轉換模塊，其用于將信號采集模塊采集到的信號轉換為數字信號；

信號處理模塊，其用于處理模數轉換模塊得到的數字信號，得出監測分析結果；

顯示模塊，其包括顯示屏，用于顯示所述信號處理模塊輸出的監測分析結果。