[發明專利]一種監測手腕脈搏的可穿戴柔性傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201410471841.0
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104257359A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 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: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02
• 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

本發明涉及生理監測領域，尤其涉及一種監測手腕脈搏的可穿戴柔性傳感器及其制備方法，還涉及一種基于所述監測手腕脈搏的可穿戴柔性傳感器的監測系統。

背景技術

脈象，即人體動脈跳動節律快慢、大小、強弱、浮沉、虛實等象征，人體脈象因蘊涵了豐富的健康狀況信息而被中醫視為生命的語言，因而越來越受到中外醫學界的重視。脈搏波所呈現出的波形、波幅、波速和周期等綜合信息在很大程度上反映出人體心血管系統中許多血流特征。

目前國內外用于監測生理信號的可穿戴醫療織物也有一些報道，諸如美國VivoMetrics公司開發的“生命衫”，可以反映穿戴者的呼吸情況和記錄人體的體位變化，但它穿戴性不好、操作復雜、不適合在日常生活和工作中使用；意大利Milior?of?Prado公司將纖維或紗線形式的智能傳感器與織物技術等結合起來監測呼吸、體溫，但價格高且在日常生活中穿戴的舒服性不好，影響其實用性；德國Fraunhofer?IZM開發的具有傳感功能的T恤衫可以實現對穿著者心電生理參數的檢測，但長期與皮膚接觸會引起皮膚潰爛。現有技術中其他用于脈搏檢測的儀器同樣存在操作復雜、成本高、攜帶不便、不能滿足日常監測需求、生物相容性差、穿戴不舒服等問題。

調研發現，目前用于采集手腕部橈動脈處脈搏信號的可穿戴式電子織物以及通過對橈動脈處脈搏信號的分析來判斷人體生理健康的專業穿戴式織物很少，而能滿足普通人日常隨時隨方便監測需求的幾乎沒有，因此開發一款智能化、大眾化、科學化和便捷化的脈搏監測工具顯得尤為重要。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明目的是：提供一種監測手腕脈搏的可穿戴柔性傳感器，將柔性傳感器集成在與手腕接觸的織物上采集脈搏的脈動數據，有效監測人體手腕脈搏跳動情況。

為了解決背景技術中的技術問題，本發明提供了一種監測手腕脈搏的可穿戴柔性傳感器，包括織物物件；阻隔層，其形成于所述織物物件上接觸到手腕脈搏的區域內；敏感層，其形成于所述阻隔層的上表面；電極層，包括至少兩條從敏感層或敏感層的表面引出的電極；及親膚層，形成于敏感層的上表面或敏感層上表面及電極層位于敏感層上表面的部分；其中，所述敏感層由三維孔狀納米敏感材料構成，所述親膚層與阻隔層由柔性高分子聚合物構成且具有生物相容性，所述親膚層與阻隔層共同包裹所述敏感層。

所述敏感層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，所述敏感層由以下步驟制備得到：S1、碳材料和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阻隔層上，然后在70～80℃下加熱固化，從而制得所述敏感層。

所述電極探出敏感層的一端不與所述阻隔層和親膚層接觸，或者，所述電極探出敏感層的一端連接無線發射器且所述電極與無線發射器都被所述阻隔層和親膚層共同包裹。

所述阻隔層為厚度范圍為10-300μm的PDMS薄膜，或者阻隔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；所述親膚層為厚度范圍為5-80μm的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-80μm的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜；所述電極包括導電無紡布、銅箔或漆包線。

本發明還提供了一種監測手腕脈搏的可穿戴柔性傳感器的制備方法，包括以下步驟：S1、在織物物件上接觸到手腕脈搏的區域涂一層柔性高分子聚合物形成柔性薄膜，即為阻隔層；S2、在所述阻隔層上涂三維孔狀納米敏感材料，得到敏感層；S3、引出至少兩條電極，所述電極的一端接觸所述敏感層，另一端探出所述敏感層；S4、在所述敏感層表面涂一層柔性高分子聚合物，形成覆蓋所述敏感層并與所述阻隔層共同包裹所述敏感層的親膚層。

步驟S1中的阻隔層為厚度范圍為10-300μm的PDMS薄膜，或者阻隔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中的親膚層為厚度范圍為5-80μm的PDMS薄膜，或者為厚度范圍為5-80μm的PE薄膜或乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜。

步驟S3中電極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。

本發明還提供了一種基于上述的監測手腕脈搏的可穿戴柔性傳感器的監測系統，包括以下模塊：