[發明專利]生理信號采集傳感帶及其應用

有效

• 申請號: 201610521773.3
• 申請日: 2016-07-05
• 公開（公告）號: CN106901715B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 王珊;劉同軍;孫利佳;付曉玥;崔婧;徐傳毅
• 申請（專利權）人: 納智源科技（唐山）有限責任公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0205;A61B5/30
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

技術領域

本方案涉及摩擦電傳感技術領域，具體地，涉及生理信號采集傳感帶及其應用，更具體地，涉及生理信號采集傳感帶、生理監測系統、生理監測床墊和生理監測枕頭。

背景技術

基于摩擦發電機的生理信號監測傳感帶已被應用于人體生理信號的采集與監測，如心跳、呼吸等。摩擦發電機中構成摩擦界面的兩個摩擦層不斷發生接觸分離，產生感應電荷，改變了兩輸出電極之間的電容，使兩電極間產生電勢差，當與外電路接通時，以交流的脈沖電的形式輸出。但由于心跳、呼吸等人體活動幅度較小，從而作用在摩擦發電機上的力較小，導致摩擦發電機的輸出信號小，不易識別、分析和處理。

由此，基于摩擦發電機的生理信號監測傳感帶有待改進。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種生理信號采集傳感帶，該生理信號采集傳感帶通過在摩擦發電機的第一電極層與第一高分子聚合物絕緣層間設置了一層增強層，當第一電極層與第一高分子聚合物絕緣層之間的摩擦界面產生感應電荷后，增強層可降低摩擦產生的電子與感應正電荷在內部電場作用下的中和速率，從而使感應電荷的密度提高，進而，使第一電極層與第二電極層之間的電勢差增大，從而，傳感帶輸出信號的幅值增大。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種生理信號采集傳感帶。根據本發明的實施例，該生理信號采集傳感帶包括：摩擦發電機：所述摩擦發電機包括：依次層疊設置的第一電極層、增強層、第一高分子聚合物絕緣層和第二電極層；絕緣層，所述絕緣層包覆在所述摩擦發電機的外表面；屏蔽層，所述屏蔽層包覆在所述絕緣層的外表面；封裝層，所述封裝層包覆在所述屏蔽層的外表面；以及輸出電極，所述輸出電極包括第一引出電極和第二引出電極，所述第一引出電極穿入所述絕緣層、所述屏蔽層和所述封裝層并與所述第一電極層相連，所述第二引出電極穿過所述封裝層與所述屏蔽層相連，或所述第二引出電極穿過所述絕緣層、所述屏蔽層和所述封裝層并與所述屏蔽層和所述第二電極層相連。

根據本發明實施例的生理信號采集傳感帶，在摩擦發電機的第一電極層與第一高分子聚合物絕緣層間設置了一層增強層，當第二電極層與第一高分子聚合物絕緣層之間的摩擦界面產生感應電荷后，增強層可降低摩擦產生的電子與感應正電荷在內部電場作用下的中和速率，從而使感應電荷的密度提高，進而，使第一電極層與第二電極層之間的電勢差增大，從而，傳感帶輸出信號的幅值增大。同時，絕緣層和屏蔽層實現了自防潮和自屏蔽的功能，這不僅增加了其輸出電信號的穩定性，同時還延長了使用壽命。并且，該生理信號采集傳感帶的成本低、結構簡單、信號敏感度高、穩定性好。

進一步說明的是，本發明實施例的生理信號采集傳感帶是基于摩擦發電機的原理制成的。該生理信號采集傳感帶不僅可用于監測人體呼吸、心跳的頻率和/或波形，還可同時檢測其他生理行為和動作信號。以睡眠生理監測為例，當人處于安靜睡眠中時，由生理信號采集傳感帶輸出的生理電信號(如電壓信號)能反映人體安靜睡眠中的呼吸、心跳的頻率和/或波形；當睡眠中出現翻身、離床、打鼾等動作時，生理信號采集傳感帶會輸出明顯異于處于安靜睡眠中的生理電信號，基于上述信號，可以分析睡眠質量及人體健康狀況。

另外，根據本發明上述實施例的生理信號采集傳感帶，還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的實施例，所述第一高分子聚合物絕緣層的靠近所述第一電極層的表面上設置有凹凸結構。

根據本發明的實施例，所述第一高分子聚合物絕緣層與所述第二電極層相對的兩個表面構成摩擦界面。

根據本發明的實施例，構成所述摩擦界面的兩個表面中的至少一個表面上設置有凸起陣列結構。

根據本發明的實施例，所述第一高分子聚合物絕緣層是由聚二甲基硅氧烷形成的。

根據本發明的實施例，所述增強層的載流子濃度不大于所述第一高分子聚合物絕緣層的載流子濃度，且所述增強層的電子遷移率不大于所述第一高分子聚合物絕緣層的電子遷移率。

根據本發明的實施例，所述增強層是由選自聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、硅膠、聚酰胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯和全氟乙丙烯共聚物的至少一種形成的。

根據本發明的實施例，所述增強層的厚度為0.03mm-2mm。

根據本發明的實施例，所述增強層具有鏤空結構。

根據本發明的實施例，所述鏤空結構呈陣列排布。

根據本發明的實施例，相鄰所述鏤空結構的間距為5mm-25mm。