[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

技術領域

本發明涉及移動監測領域，尤其涉及一種檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器及其制備方法，并涉及一種基于所述檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器的監測系統。

背景技術

隨著社會經濟的發展，人民生活水平的提高，健康問題越來越受到人們的重視。運動鍛煉成為了人們保持身體健康的一個主要途徑，規律、合理的運動對于保持身體健康有著非常重要的意義。然而如何在運動時根據個人身體狀況及時調整運動強度和運動時間，如何合理地在最佳范圍內控制運動量是運動鍛煉中存在的一個問題。條件允許的情況下，可以去健身房在運動教練的指導和監督下進行鍛煉，教練的職責就相當于監測參與健身的人體運動過程并予以反饋，但是不管從經濟上，還是地理條件上講，不是每個人都可以去到健身房運動，并且存在一部分人只熱衷于戶外運動。那么在沒有健身教練監測下，運動量過大可能會造成運動者的肌肉拉傷等對健康產生的不利影響，而運動量過小則又達不到鍛煉的效果，所以運動過程需要監測并根據監測結果調整運動時間、強度及頻率才能達到健康鍛煉的目的。

然而，現有的人體運動監測手段并不多,諸如錄像分析，通過視頻攝像機信號的適當處理，可以實現對運動數量計數，但該過程需要非常復雜的背景分離算法和高速的數據采集，因而成本較高；還有其他如通過探測人體腰部和臀部運動的接觸式計步器，該設備需要時刻掛在腰上，這在運動中并不方便；另外其他如紅外裝置以及專用于運動監測的器械等價格比較昂貴，且設備體積龐大不便攜帶。因此,開發一款既經濟實用又方便監測的運動監測設備，以及為運動監測提供一種新監測方法顯得尤為重要。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明目的是：提供一種檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器，將柔性壓力傳感器集成在足底施與壓力的織物上，采集腳部運動時產生的壓力數據，有效監測運動過程。

為了解決背景技術中的技術問題，本發明提供了一種檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器，包括織物物件；支撐層，其形成于所述織物物件上受到腳部壓力的區域內；敏感材料層，其形成于所述支撐層的上表面；電極層，包括至少兩條從敏感材料層或敏感材料層的表面引出的電極；及保護層，其形成于所述敏感材料層的上表面或敏感材料層上表面及電極層位于敏感材料層上表面的部分；其中，所述敏感材料層由三維孔狀納米敏感材料構成，所述保護層與支撐層由柔性高分子聚合物構成且具有生物相容性，所述保護層與支撐層共同包裹所述敏感材料層。

所述敏感材料層的三維孔狀納米敏感材料的孔大小為0.2-20μm，且孔與孔之間的間隙為10-200μm，所述敏感材料層由以下步驟制備得到：S1、碳材料和可揮發溶劑按質量比為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上，然后在70～80℃下加熱固化，從而制得所述敏感材料層。

所述電極探出敏感材料層的一端不與所述支撐層和保護層接觸，或者，所述電極探出敏感材料層的一端連接無線發射裝置且所述電極與無線發射裝置都被所述支撐層和保護層共同包裹。

所述支撐層優選為厚度范圍為10-500μm的聚二甲基硅氧烷(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、聚乙烯中的任意一種；所述保護層優選為厚度范圍為5-100μm的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-100μm的聚乙烯(PE)薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述電極優選為導電無紡布、銅箔或漆包線。

本發明還提供了一種檢測腳部運動的柔性可穿戴傳感器的制備方法，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柔性薄膜，即保護層，所述保護層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。

步驟S1中的支撐層優選為厚度為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、聚乙烯中的任意一種；步驟S4中的保護層優選為厚度范圍為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。